Усиление металлоконструкций

Для усиления металлоконструкций практикуются следующие методы:

  • введение предварительно напрягаемых жестких и гибких элементов;
  • включение дополнительных ненапрягаемых деталей;
  • упрочнение стыковых соединений и других элементов конструкции;
  • подведение разгружающих устройств или деталей;
  • исключение определенных элементов из состава конструкции.

Для повышения несущих показателей отдельных деталей и/или их соединений практикуют следующие способы:

  • усиление болтовых, заклепочных, сварных соединений;
  • установку дополнительных элементов, которые включаются в совместную работу с усиливаемыми деталями.

Рассмотрим характерные примеры упрочнения стальных конструкций с помощью различных методик.

Усиление ненапрягаемыми элементами колонн промышленных зданий

Этап 1. Колонну освобождают от имеющихся коммуникаций. Усиливающие элементы размещают в зоне выполнения работ, отключают на этом участке троллеи мостового крана, монтируют приставную лестницу с площадкой либо подмостки. В узлах, которые находятся выше колонны, устанавливают электролебедки и закрепляют монтажные блоки. Также подготавливают поверхности колонных ответвлений.

Этап 2. Колонну частично освобождают от нагрузки (очищают от снега и/или пыли, ограничивают рабочую зону мостового крана и т. п.). К конструкции приваривают фиксаторы с шагом 60–100 см, предназначенные для выверки и временного закрепления усиливающих элементов.

Этап 3. Элементы усиления устанавливают в проектное положение, совмещая их отверстия с фиксаторами либо закрепляя струбцинами, затем – клиньями, после чего можно приступать к расстроповке усиливающих деталей.

Этап 4. Усиливающие элементы закрепляются посредством сварки. Сначала выполняются швы на концах деталей, затем – по всей их длине. Неокрашенные участки усиленной конструкции и применяемых для этого элементов покрываются антикоррозийным составом.

Этап 5. Снимаются блоки, разбираются подмостки, осуществляется демонтаж электролебедки, других конструкций и оборудования, использованных в ходе работ.

Усиление ферм ненапрягаемыми дополнительными элементами

Несущие показатели деталей верхнего пояса можно увеличить посредством установки шпренгельных элементов. Работы выполняются в следующей последовательности:

  1. В местах примыкания шпренгельных элементов подготавливают поверхность.
  2. Уменьшают нагрузку на ферму, для чего ее очищают от загрязнений.
  3. Монтируют узловые фасонки по разметке, фиксируют их проектное положение прихватками, затем – посредством приваривания проектными швами.
  4. Поднимают шпренгели, устанавливают их в проектное положение, обеспечивают временную фиксацию на болтах грубой точности.
  5. Накладывают сварные швы в узлах фиксации шпренгелей (согласно проекту).
  6. Обрабатывают неокрашенные участки антикоррозионными составами.

Все работы по усилению таких конструкций проводят с применением лестницы с люлькой, перемещаемой по направляющему канату вдоль фермы.

Концы канатов при этом фиксируют к вертикальным связям и закрепляют сжимами (минимум 3 шт. на 1 конец). Рабочие поднимаются на ферму с помощью приставных лестниц. Для обеспечения безопасности переходов на высоте 100–120 см от нижнего пояса размещают страховочный трос.

Для подъема усиливающих элементов используют лебедку и монтажный блок, который навешивается на прогон горизонтальных связей вдоль верхних поясов. По завершении усиливающих работ на 1–2 соседних панелях указанный блок и лестница с люлькой перемещаются в следующий узел, где фиксируются. Реже для проведения операций применяются высокие опорные площадки.

Усиление пролетов гибкими предварительно напряженными затяжками

Работы можно выполнять без уменьшения нагрузки, но с исключением динамических воздействий во время проведения сварки. Усиление проемов металлоконструкций осуществляется следующим образом:

  1. Отключают троллеи с подкрановых балок в области проведения работ.
  2. Готовят поверхности нижнего пояса на участках, где опирается затяжка.
  3. Сверлят отверстия для крепления фиксаторов и опорных элементов затяжки.
  4. Устанавливают опорные узлы (ребра жесткости, плиту, упорную планку) на болтах грубой точности.
  5. Приваривают к нижнему балочному поясу опорные плиты.
  6. С помощью блоков и лебедки устанавливают затяжку.
  7. К нижнему поясу крепят фиксатор на болтах грубой точности, затем его приваривают.
  8. Закрепляют концы затяжки посредством приваривания шайб к упорным планкам.

Работы завершаются созданием напряжения затяжки, для чего используют динамометрические ключи. Сначала создается напряжение до 50 % от проектной величины, делается выдержка 10 минут, и осуществляется усиление до 100 %.

Усиление несущих ферм с применением затяжек и шпренгельных стоек, упрочнение балок напрягаемыми жесткими элементами выполняется примерно по такому же алгоритму.

Замена и усиление конструкций подведением постоянных и временных опор

Напряжение стержневых систем регулируют с помощью приложения расчетного внешнего усилия в определенных узлах. Для этого задействуют разгружающую инвентарную опору. Алгоритм выполнения работ:

  1. Усиление узла, предназначенного для поддомкрачивания (если данная процедура необходима согласно расчетам).
  2. Установка инвентарной опоры под пролетами (требуемым узлом), навешивание лестницы с площадкой.
  3. Выбор зазора между требуемым узлом фермы и траверсой инвентарной опоры, для чего задействуется домкрат.
  4. Болтовая фиксация связевой нижней распорки галерей.

Затем технология усиления стен металлоконструкциями предусматривает поддомкрачивание узлом. Это позволяет создать нулевое усилие на элементе, требующем замены или усиления. Разгрузка осуществляется в две стадии (на 50 и 100 %). После выключения элемента его меняют полностью или усиливают с помощью прикрепления дополнительных конструкций.

При включении элемента в работу сначала уменьшают давление в домкратах до значения, с которого стартовало поддомкрачивание, затем демонтируют болты, посредством которых связевая распорка крепится к траверсе, и опускают давление до 0. Между траверсой инвентарной опоры и конструкцией фермы при этом должен оставаться зазор минимум 50 мм. На завершающем этапе выполняют демонтаж инвентарной опоры.