книги / Организация и технология ремонта зданий и сооружений

где: а** и ошу — нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям;

Тшху — напряжение от среза.

Угловые швы могут быть фланговыми или лобовыми. Фланго­ вые швы, расположенные по кромкам прикрепляемого элемента па­ раллельно действующему усилию, вызывают большую неравномер­ ность распределения напряжений по длине и ширине соединения.

Неравномерность работы шва по длине заставляет ограничивать расчетную длину шва на величину не менее 4 Кг, или 40 мм, и не более 85рКг (за исключением швов, в которых усилие возникает на всем протяжении шва, например, поясные швы в балках). В соответ­ ствии с характером передачи усилий фланговые швы работают одно­ временно на срез и изгиб. Разрушение шва обычно начинается с конца и может происходить как по металлу шва, так и по основному металлу на границе его сплавления с металлом шва, особенно, если наплавленный металл прочнее основного. Лобовые швы передают усилия равномерно по ширине элемента, но неравномерно по тол­ щине шва вследствие резкого искривления силового потока при пе­ реходе усилия с одного элемента на другой. Особенно велики на­ пряжения в корне шва.

Уменьшение концентрации напряжений в соединении может быть достигнуто плавным примыканием привариваемой детали, механи­ ческой обработки поверхности шва и конца накладки, увеличением пологости шва, применением вогнутого шва и увеличением глубины проплавления. Эти приемы уменьшения концентрации напряжений в соединении желательно применять в конструкциях, работающих на переменные нагрузки или при низкой температуре.

Разрушение лобовых швов от совместного действия осевых, изгибных и срезающих напряжений происходит аналогично фланго­ вым швам по двум сечениям. Ввиду сложности действительной ра­ боты угловых швов расчет их носит условный характер и должен быть подтвержден экспериментальными данными. Угловые швы рас­ считывают независимо от их ориентации по отношению к дейст­ вующему усилию. Усилие принимают равномерно рспределенным вдоль шва. В расчете рассматривают возможность разрушения шва от условного среза по одному из двух сечений:

— по металлу шва:

299

— по металлу границы сплавления:

где: К; — катет шва; р/И рг — коэффициенты глубины проплавления шва зави­

сят от вида сварки и положения шва для сталей

с пределом текучести а т<580 МПа;

Л— расчетная длина шва, принимаемая меньше его фак­ тической длины на 10 мм за счет непровара и крате­ ра на концах шва;

Ужи у*/ — коэффициенты условий работы сварного соединения; Я„/и Як — расчетные сопротивления срезу металла шва.

При расчете следует определить, какая из двух проверок будет иметь решающее значение. С этой целью сравнивают величины про­ изведений РгК*ги р2К*г. Меньшее из них будет иметь решающее зна­ чение.

Удобнее определить необходимую длину швов, задаваясь их Кг:

N

При действии силы на «фасонку», прикрепленную двумя угловы­ ми швами к элементу, на швы будут действовать сдвигающая сила и изгибающий момент. Напряжения от силы сдвига и момента, дей­ ствующие на одну площадку, но в перпендикулярных направлениях, должны геометрически суммироваться:

— по металлу шва:

— по металлу границы сплавления:

(10.15)

При действии изгибающего момента на прямоугольный элемент, приваренный угловыми швами к конструкции, нормальные напря­ жения в швах рассчитывают по формулам:

300

— по металлу шва:

( 2л

где (у, — расчетная длина одного шва.

При креплении угловыми швами нессиметричных профилей же­ лательно, чтобы линия действия усилий проходила через центр тяжести соединения, т. е. площади швов должны быть распределены обратно пропорционально расстояниям от шва до оси элемента.

Таким образом, при общей требуемой площади швов:

Площадь большего шва на «обушке» уголка:

А^АНЬ-ТоУЬ. (Ю.19)

Площадь меньшего шва на «пере» уголка:

АГ=А&о/Ъ. (10.20)

При расчете сварных соединений алюминиевых конструкций нуж­

но учитывать свойственные им особенности:

— стыковые швы, расположенные перпендикулярно действую­ щей силе, при сжатии или растяжении рассчитывают по формуле:

( 10.21)

— угловые швы, работающие на срез, рассчитывают по формуле:

Комбинированные соединения (рис. 10.28.г) рассчитывают при условии, что напряжения в стыковом шве и в накладке равны.

301

При расположении накладок с двух сторон напряжение в стыко­ вом шве определяют по формуле:

где: Ал — площадь сечения соединяемых листов; ЕЛ — сумма площадей сечения накладок;

К„у — расчетное сопротивление стыкового шва растяжению или сжатию.

Требуемая длина угловых швов, соединяющих накладку с одной стороны стыка:

При соединении элементов металлических конструкций на свар­ ке следует иметь в виду факторы, являющиеся причиной хрупкого разрушения.

Хрупкому разрушению металла способствуют пя т ь о с н о в н ы х фа к т оров:

1.Низкая температура эксплуатации.

2.Высокая скорость нагружения.

3.Наличие конструктивных и технологических концентрантов на­ пряжения.

4.Большие сечения свариваемых элементов.

5.Неблагоприятная микроструктура проката.

Разрушение, как правило, зарождается в сварных швах, краях отверстий и сопряжениях элементов конструкций. Хрупкие разру­ шения обычно происходят неожиданно, мгновенно, имеют тяжелые последствия, и возникают, как правило, при сочетании нескольких неблагоприятных факторов. Горячие трещины в сварных соедине­ ниях образуются непосредственно в процессе сварки при кристалли­ зации металла шва, при остывании шва при еще высокой температу­ ре металла. Кристаллизирующийся металл разрушается под воздей­ ствием растягивающих напряжений.

Чувствительность металла к образованию кристаллизационных трещин возрастает с увеличением в его составе углерода, кремния, серы и фосфора. Отрицательные воздействия серы и фосфора взаим­ но усиливаются, а марганец препятствует образованию кристаллиза­ ционных трещин. Содержание углерода в строительных сталях не дол­ жно превышать 0,22%. Холодные трещины образуются при остыва­ нии сварных швов ниже 200°С и являются типичным дефектом. Они могут возникать через 1—2 суток после окончания сварки. Склонность к образованию холодных трещин снижается при понижении в строи­ тельных сталях углерода и других легирующих элементов.

302

2.

б)

1

Рис. 10.28. Расчетные схемы сварных соединений:

а) стыковые соединения: 1 — расчет прочности по длине сварного шва; 2 — расчет косого сварного шва на растяжение; 3 — расчет сварного шва при действии на него момента;

б) соединения внахлестку фланговыми швами: 1— нахлестка односторонняя; 2 — нахлестка двухсторонняя;

в) соединение внахлестку лобовыми швами: 1 — нахлестка двухсторонняя; 2 — распределение напряжений;

г) комбинированное соединение.

При разрушении сварных соединений из толстых стальных листов низколегированных сталей возникают слоистые трещины, обра­ зующиеся из-за низкой пластичности по толщине листов. Их избе­ жать можно путем уменьшения в содержании стали неметалличес­ ких включений.

10.9. Ремонт и усиление элементов стропильных крыш.

Необходимость ремонта деревянных элементов стропил возни­ кает из-за поражения грибковыми заболеваниями, гниения, потери устойчивости и прочности в период эксплуатации или смены мате­ риала кровли. Капитальный ремонт стропил заключается в частич­ ной или полной смене несущих элементов, замене отдельных участ­ ков стропильных элементов, выправлении и усилении конструкций. Для ремонта стропильных систем допускается использовать круглый лес и пиломатериалы с влажностью не более 25%.

Новые элементы мауэрлата и стропильных ног заготовляют с ус­ тройством необходимых врубок, сопряжений и защитой от увлажне­ ния поверхностей, соприкасающихся с каменной кладкой.

Для смены мауэрлата предварительно с помощью домкратов вы­ вешивают стропильные ноги.

Сгнившие или поврежденные участки мауэрлата удаляют с рас­ чисткой и выравниванием площади опоры. Новые участки мауэрла­ та укладывают на гидроизоляционную прокладку из одного-двух слоев рулонного гидроизоляционного материала. Рулонную гидроизоля­ ционную прокладку склеивают по длине мастикой и укладывают та­ ким образом, чтобы не допустить соприкосновения поверхности мауэрлата с каменной кладкой (рис. 10.29). Смену опорных частей стропильных ног производят вывешиванием стропильной ноги, отпиливанием и удалением поврежденной части с последующей уста­ новкой протеза из двух боковых накладок, соединенных со стро­ пильной ногой болтами.

Высоту накладок принимают равной высоте стропильной ноги, а их совместную толщину — не менее толщины стропильной ноги. При смене стропильной ноги целиком необходимо ее предваритель-

Рис. 10.29. Гидроизоляция мауэрлата: 1— мауэрлат; 2 — стропильная нога;

3 — гидроизоляция; 4 — цементный ра­ створ.

304

Рис. 10.30. Усиление стропиль­ ных ног постановкой металли­ ческих шпренгельных ферм:

1 — угловой шпренгель;

2 — металлический пояс; 3 — стропильная нога; 4 — мауэр­ лат; 5 — рулонная гидроизоля­ ция.

но разгрузить, для чего вывешивают обрешетку с помощью домкра­ тов и раскосно-подкосной системы. Гвозди крепления обрешетки к стропильной ноге перепиливают или срубают, старую стропильную ногу распиливают на части и удаляют, а опорное гнездо в мауэрлате расчищают и антисептируют. Заранее заготовленную стропильную ногу одним концом заводят в опорное гнездо и затем вторым кон­ цом сопрягают со стропильной ногой противоположного ската кровли или диагональной стропильной ногой. Незначительные поражения гнилью удаляют отеской с последующим антисептированием здоро­ вой древисины.

Для выправления и усиления конструкций деревянных стропил устанавливают дополнительные стойки, подкосы и затяжки, при­ меняют деревянные шпренгельные фермы для рядовых и метал­ лические — для диагональных стропильных ног (рис. 10.30). Об­ разцы врубок и усиления элементов стропил приведены на рис. 10.31. Поверхности мауэрлатов, прилегающие к каменной кладке, анти­ септируют древесной смолой или креозотом, за исключением поверхностей торцов брусьев. Остальные поверхности элементов стропил и обрешетки покрывают специальными огнезащитными составами или составом из известкового молока с добавкой хло­ ристого натрия.

При комплексном капитальном ремонте более эффективна заго­ товка монтажных элементов стропил в заводских условиях с макси­

мальной степенью сборности.

Условия изготовления, транспортировки и установки конструк­ ций стропил в проектное положение часто определяют необходи­ мостью организации укрупнительной сборки элементов стропиль­ ных систем непосредственно на строительной площадке.

Монтаж стропил целесообразно производить объемными или крупными плоскостными элементами. Это позволяет менять стро­ пила и кровли в кратчайшие сроки и предохранять конструкции верхнего этажа здания от увлажнения естественными осадками. Разборку конструкций ремонтируемой крыши следует производить по захваткам после подготовки материалов, конструкций, инвен­ таря и приспособлений, необходимых для ремонта, с тем чтобы между разборкой участка старой крыши и устройством новой был минимальный перерыв. При капитальном ремонте крыши обяза-

305

Г л а в а 11. РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ ПРОЧИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

11.1. Ремонт балконов, лестниц, крылец.

Ремонт балконов, лестниц и крылец при значительном разнооб­ разии конструктивных решений имеет общие особенности.

При капитальном ремонте зданий эти виды конструктивных эле­ ментов обязательно ремонтируют, так как они находятся в более неблагоприятных условиях эксплуатации, чем основные конструк­ ции зданий и сооружений. Основными дефектами этих устройств являются потеря прочности, истирание поверхностей, неравномер­ ные осадки.

Ремонт балконов, лестниц и крылец подразделяют на два вида. В первом случае восстанавливают утерянные качества конструк­ тивных элементов с сохранением первоначального архитектурного

решения и максимальным приближением к эталону.

Во втором случае ранее принятое решение принципиально изме­ няют, например, сгораемые конструкции заменяются на несгорае­ мые, меняют архитектурную форму и размеры ремонтируемых уст­ ройств, применяют новые покрытия для ступеней, полов и т. д. Вто­ рой вид ремонта требует обязательной разработки рабочих чертежей.

Хороших результатов можно добиться при внедрении в ремонт­ но-строительное производство типовых решений по ремонту балко­ нов, лестниц, крылец. Типовые конструктивные решения разработа­ ны для наиболее часто повторяющихся условий ремонта. На основе принятого решения изготовляют комплект сборных железобетонных и металлических изделий, деревометаллической опалубки, механиз­ мов, инвентаря и приспособлений, позволяющий выполнять работы индустриальными методами по заранее спроектированной техноло­ гической нормали с максимально возможной сборностыо при мно­ гократной оборачиваемости деревометаллической опалубки и нор­ мативном расходе строительных материалов. Комплект индустри­ альной деревометаллической опалубки разрабатывают с условием воз­ можности его применения для различных вариантов конструктивных решений монолитных и сборно-монолитных балконов, лестниц и крылец. Одновременно следует предусматривать возможность вне­ дрения различных вариантов устройства крылец при применении типовых сборных конструктивных элементов и деревометалличе­ ской опалубки с целью обеспечения разнообразия и архитектурной выразительности балконов, лестниц и крылец.

При капитальном ремонте балконов, как правило, производят смену гидроизоляции полов, устройств сливов. Несущие конструк-

308