Методы восстановления конструкций

5.1. Для конструкций, подвергшихся воздействию аварии и пожару, ремонтно-восстановительные работы, как правило, разделяют на два этапа:

• подъем и общее выправление конструкций;
• собственно ремонт и усиление элементов.

Работы по каждому из указанных этапов можно осуществлять без разгрузки, с разгрузкой, с частичным или полным демонтажем.

Рекомендуется производить восстановление и ремонт по возможности без разгрузки и демонтажа конструкций. К разгрузке следует прибегать лишь в случаях возникновения больших дополнительных напряжений вследствие исключения поврежденных элементов, при отсутствии подъемного оборудования достаточной грузоподъемности и т.д. К частичному или полному демонтажу следует прибегать в случаях тяжелых повреждений, когда элемент проще снять, чем устраивать сложные приспособления для его ремонта на месте.

5.2. Восстановление конструкций без демонтажа следует предусматривать с разгрузкой от временных нагрузок и приведением в проектное положение при помощи домкратов, талей, стоек, распорок и т.д. (рис. 38).

5.3. Следует различать следующие способы усиления стальных конструкций:

• постановку дополнительных ребер, диафрагм и распорок;
• увеличение сечения элементов;
• усиление соединений элементов;
• подведение новых конструкций и изменение конструктивной схемы;
• увеличение пространственной жесткости.

При восстановлении конструкций применяют, как правило, сочетание нескольких способов усиления.

5.4. При выборе способа усиления следует проанализировать все возможные способы и из нескольких вариантов принять наиболее экономичный. Кроме стоимости строительных работ при усилении необходимо учитывать и потери от остановки производства.

5.5. Постановку дополнительных поперечных и продольных ребер жесткости производят в случае недостаточной местной устойчивости стенок балок. Перед приваркой ребер жесткости к существующим балкам последние следует частично разгрузить при помощи временных промежуточных опор с целью уменьшения поперечной силы в ослабленных местах стенки балки.

Жесткость составных колонн увеличивают постановкой дополнительных диафрагм.

Для увеличения жесткости нижнего сжатого пояса ригелей рам в углах примыкания ригеля к стойкам устраивают подкосы (распорки), при этом обязателен учет изменения статической схемы рамы при ее расчете.

5.6.Способ подведения новых конструкций и введения новых дополнительных элементов для усиления отдельных конструкций рекомендуется применять тогда, когда непосредственное усиление конструкций не представляется возможным, например, подведение дополнительных балок для усиления перекрытия, подведение новых подстропильных ферм вместо удаленных колонн, введение новых дополнительных элементов решетки для усиления стропильных, крановых, мостовых ферм и решетчатых подкрановых балок.

5.7. Способ изменения конструктивной схемы рекомендуется применять во всех случаях усиления: неотложно-аварийном, временном, постоянном и перспективном, особенно при усилениях под нагрузкой. Следует различать приемы усиления:

без превращения в новые конструктивные формы (например, увеличением жесткости какой-либо одной колонны в поперечной схеме пролетного сооружения цеха можно достичь необходимого перераспределения усилий во всей конструктивной схеме);

с частичным превращением в новые конструктивные формы (например, установка затяжки в раме и защемление концов стоек превращают двухшарнирную раму в такую же конструкцию, но с защемленными опорами и затяжкой);

с полным превращением в новые конструктивные формы (подведение шпренгеля к однопролетному ригелю).

5.8. Для увеличения пространственной жесткости здания или сооружения рекомендуется использовать следующие приемы:

постановку дополнительных или перестановку существующих связей;

увеличение жесткости горизонтальных связевых дисков покрытия или перекрытия;

использование диафрагм жесткости;

включение в пространственную работу каркаса таких элементов, как антресольные площадки, тормозные конструкции подкрановых балок, несущие конструкции под технологическое оборудование и т.п.

5.9. Для усиления конструкций рекомендуется использовать следующие приемы их предварительного напряжения:

• применение предварительно напряженных тяжей, затяжек и оттяжек;
• предварительное напряжение регулируемыми распорками;
• регулировку опор путем их принудительного смещения;
• устройство шпренгелей;
• электротермический способ;
• предварительный выгиб и последующую сварку профилей балок.

5.10. Соединение элементов стальных конструкций следует предусматривать, как правило, с помощью сварки с учетом мероприятий по подготовке восстанавливаемых конструкций к сварочным работам (зачистка, выравнивание краев разрыва, засверливание трещин или узких длинных отверстий и т.д.).

Не исключается применение болтовых соединений.

5.11. Для элементов усиления следует применять сталь того же класса, что и сталь восстанавливаемой конструкции. Тип электродов выбирается в соответствии с классом стали элемента усиления.

5.12. Рабочие чертежи конструкций, изготавливаемых заново, а также узлов и участков ремонтируемых конструкций должны содержать схемы расположения усиляемых и новых элементов по видам конструкций (прогоны, балки, фермы и т.д.), рабочие чертежи элементов и узлов, спецификацию стали, а также необходимые требования по технологической последовательности выполнения работ по усилению конструкции, влияющей на эффективность применяемого решения.

Проектирование восстанавливаемых стальных конструкций следует осуществлять, как правило, в одну стадию рабочих чертежей КМД.

5.13. Дефектные ведомости конструкций должны составляться по пролетам для каждого поврежденного элемента на основании результатов технического обследования. В процессе восстановления следует проверить состояние соединений конструкций, ранее недоступных для осмотра, и включить их в ведомость исправляемых дефектов.

Экспертиза ферм

5.28. Для усиления решетчатых конструкций рекомендуется использовать следующие способы: подведение новых конструкций и введение новых (дополнительных) элементов решетки; изменение схемы всей конструкции; увеличение сечений отдельных элементов.

5.40. Восстановление погнутых элементов демонтированной фермы рекомендуется производить: правкой; выравниванием и заменой поврежденной части (рис. 50);

усилением дополнительными деталями, накладками, ребрами и т.д. (рис. 51, 52); заменой новыми.

К усилению следует прибегать только в случае невозможности правки и местной вставки.

5.41. В сложных случаях (искривления в обеих плоскостях, закручивание стержня и т.д.) усиление рекомендуется выполнить способом, приведенным на рис. 53. Он может быть применен в случаях, когда величина перекоса не превышает размера вертикальной полки основного элемента.

5.42. Если усиление сжатого элемента пояса перечисленными выше приемами затруднительно, оно может быть выполнено устройством шпренгеля (рис. 53, В).

А — в вертикальной плоскости; Б — в горизонтальной плоскости; В — изогнутых в горизонтальной плоскости; Г — изогнутых в вертикальной плоскости; Д — усиление шпренгелем

10.4 Отдельные положения организации работ по усилению строительных конструкций стальных каркасов производственных зданий

Общие требования

10.4.2 Восстановление несущей способности металлических элементов покрытия без снятия железобетонных плит слоев утеплителя и кровли накладывает дополнительные требования к проведению строительных работ.

10.4.3 Все строительные работы проводятся с подмостей вышек лесов и настилов. Перед их проведением намечается план безопасного ведения работ, предусматривающий мероприятия исключающие возможность обрушения конструкций поражения людей электричеством и т.д. Следует также учитывать необходимость в конкретных случаях установки разгружающих конструкций в виде, например металлических инвентарных стоек опалубки для перекрытий различного типа лесов и т.д.

10.4.4 Специфика проектирования с максимальным использованием существующих конструкций заключается:

— в необходимости тщательного учета физического состояния каждой конструкции и отдельной ее части, что невозможно без непосредственного контакта с конструкцией в разнообразии фактически имеющихся несовершенств дефектов и повреждений которые не всегда дают возможность типизировать конструктивные решения;

• в поиске таких конструктивных решений, реализация которых осуществима при конкретных условиях;
• в необходимости учета фактического загружения элементов покрытия;
• в разработке дополнительных мероприятий по обеспечению целостности конструкций до начала и в период проведения работ.

10.4.5 Работы по усилению элементов покрытия должны проводиться по этапам обеспечение доступа к конструкциям техническое обследование конструкций путем непосредственного контакта, выполняемое представителями проектной организации разработка решений по усилению данного элемента рекомендации по последовательности проведения работ типам электродов режимам сварки и т.д.;

— выполнение строительных работ.

10.4.6. Выполнение строительно-монтажных работ должно проходить без спешки с соответствующими записями в журналы производства работ авторского надзора и др.документов. Между отдельными операциями необходимо устраивать технологические перерывы, например для остывания металла.

Сварные соединения при выполнении исправления повреждений стропильных ферм выполнять в соответствии с СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»:

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

«12.6. В конструкциях со сварными соединениями следует:

предусматривать применение высокопроизводительных механизированных способов сварки;

обеспечивать свободный доступ к местам выполнения сварных соединений с учетом выбранного способа и технологии сварки.

12.7. Разделку кромок под сварку следует принимать по ГОСТ 8713-79*, ГОСТ 11533-75, ГОСТ 14771-76*, ГОСТ 23518-79, ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 11534-75.

12.8. Размеры и форму сварных угловых швов следует принимать с учетом следующих условий:

а) катеты угловых швов kf должны быть не более 1,2t, где t — наименьшая толщина соединяемых элементов;

б) катеты угловых швов kf следует принимать по расчету, но не менее указанных в табл. 38*;

в) расчетная длина углового сварного шва должна быть не менее 4kf и не менее 40 мм;

г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85βfkf (βf — коэффициент, принимаемый по табл. 34*), за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва;

д) размер нахлестки должен быть не менее 5 толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов;

е) соотношения размеров катетов угловых швов следует принимать, как правило, 1:1. При разных толщинах свариваемых элементов допускается принимать швы с неравными катетами, при этом катет, примыкающий к более тонкому элементу, должен соответствовать требованиям п. 12.8, а, а примыкающий к более толстому элементу — требованиям п. 12.8, б;

ж) в конструкциях, воспринимающих динамические и вибрационные нагрузки, а также возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу при обосновании расчетом на выносливость или на прочность с учетом хрупкого разрушения.

12.9*. Для прикрепления ребер жесткости, диафрагм и поясов сварных двутавров по пп. 7.2*, 7.3, 13.12*, 13.26 и конструкций группы 4 допускается применять односторонние угловые швы, катеты которых kf — следует принимать по расчету, но не менее указанных в табл. 38*.

Применение этих односторонних угловых швов не допускается в конструкциях:

группы I;

эксплуатируемых в среднеагрессивной и сильноагрессивной средах (классификация согласно СНиП по защите строительных конструкций от коррозии);

возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3.

12.10. Для расчетных и конструктивных угловых швов в проекте должны быть указаны вид сварки, электроды или сварочная проволока, положение шва при сварке.

12.11. Сварные стыковые соединения листовых деталей следует, как правило, выполнять прямыми с полным проваром и с применением выводных планок.

В монтажных условиях допускается односторонняя сварка с подваркой корня шва и сварка на остающейся стальной подкладке.

12.12. Применение комбинированных соединений, в которых часть усилия воспринимается сварными швами, а часть — болтами, не допускается.

12.13. Применение прерывистых швов, а также электрозаклепок, выполняемых ручной сваркой с предварительным сверлением отверстий, допускается только в конструкциях группы 4.»

Работы по исправлению повреждений строительных конструкций производить в соответствии с СНиП 12-01-2004 «Организация строительства».

3.3. Вопрос необходимости усиления стропильных ферм:

В соответствии с «Каталогом конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций зданий и сооружений» экспертизой выполнена проверка условий о необходимости усиления поврежденных стропильных ферм производственного здания, выводы по которым приведены в таблице 3 настоящего отчета.

Таблица 3

3.4. Расчет подбора элементов усиления

По необходимости усиления поврежденных стропильных ферм см. табл.3 экспертизой выполнен подбор элементов для усиления, который производился согласно рекомендациям «Каталога конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций зданий и сооружений»:

Площадь поперечного сечения элементов усиления определяется по формуле:

• Для стропильных ферм покрытия ФС8:

Площадь поперченного сечения стальных усиливаемых элементов усиления будет:

Fy1=0,5·F=0,5·26,36см2=13,18см2.

F – Площадь поперченного сечения искривленного элемента (нижний пояс) принята согласно листа 18 чертежа (шифр 13-2004 КМ-Р, стадия Р) и сортамента металлопроката ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций. Технические условия».

• Для стропильных ферм покрытия ФС1:

Площадь поперченного сечения стальных элементов усиления будет:

Fy2=0,5·F=0,5·14,36см2=7,18см2.

F – Площадь поперченного сечения искривленного элемента принята согласно таблице подбора сечений элементов ферм (шифр 13-2004 КМ-Р, стадия Р, лист 8).

Высоту сварных швов следует принимать 3-6мм, но не более толщины свариваемых элементов, или hшв.≤ t элемента ≤ 6мм.

Длину сварных швов следует определять по формуле:

Вывод: в качестве усиления (накладок) возможен выбор элементов сортамента металлопроката по действующим нормативным требованиям технологически и экономически обоснованных с минимальным требованиям поперечного сечения для стропильных ферм ФС8 не менее 13,18см2, для стропильных ферм ФС1 не менее 7,18см2.

С учетом нескольких способов исправления повреждений конструкций покрытия, представленных выше экспертизой был предложен вариант усиления стропильных ферм ФС8 и ФС1 методом устройства стальных накладок из полосовой стали поГОСТ 103-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент» с поперечным сечением аналогично несущих элементов фермсм. таблицу 4 настоящего отчета. А устранение повреждений нижних горизонтальных связей произвести их полной последовательной заменой см. таблицу 5 настоящего отчета.

3.5.1. В результате обследования экспертизой определены объемы повреждений стропильных ферм и указаны методы их устранения в таблице 4:

Таблица 4

В результате обследования экспертизой определены объемы повреждений нижних горизонтальных связей стропильных ферм и указаны методы их устранения в таблице 5:

Таблица 5

3.5.3. В соответствии с рекомендациями, приведенными в табл. 4 и 5 настоящего отчета экспертизой составлена ведомость и произведен расчет стоимости ремонтно-восстановительных работ с учетом материалов, необходимых для выполнения соответствующих работ, в текущих ценах по состоянию на апрель 2011г. в ТЕР Новгородской обл. с применением индексов пересчета РЦЦ и составляет:

429 166 (четыреста двадцать девять тысяч сто шестьдесят шесть) рублей.

Экспертная оценка состояния конструкций

3.1. В зависимости от количества дефектов и степени повреждения, техническое состояние строительных конструкций оценивается по следующим категориям (см. гл. 3 «Термины и определения» СП 13-102-2003).

На основании данных, полученных в результате обследования, техническое состояние конструкции наливных полов, в соответствии с положениями СП 13-102-2003, оценивается как: ограниченно –работоспособное состояние