Изменение схемы конструкции.

Схему конструкции целесообразно изменять при необходимости повышения несущей способности и других эксплуатационных характеристик конструкции в целом, однако этот способ часто приводит к увеличению усилий в отдельных элементах и необходимости их местного усиления.

Изменение схемы конструкции с целью усиления подразумевает и изменение конструктивной схемы всего каркаса или отдельных его элементов, в результате чего меняется расчетная схема.

Изменение конструктивной и, как следствие, статической схемы можно выполнять различными способами:

1. Постановка дополнительных связей, диафрагм, ребер жесткости, например устройство дополнительных горизонтальных связей в плоскости нижних поясов стропильных фермах каркасах одноэтажных производственных зданий (рис.,б), что позволяет повысить жесткость поперечника в целом и косвенно приводит к усилению колонн.

Возможны постановка дополнительных распорок по колоннам при их гибкости более 80 (рис., б), диафрагм по длинне колон (повышают устойчивость ветвей); устройство дополнительной разгружающей продольной фермы по покрытию (рис., в), например для резервирования несущей способности стропильных ферм, выполненных из кипящей стали; постановка в стенке балок дополнительных ребер для повышения ее местной устойчивости.

 

 

 

 

2 – новые связи

3 – новая распределительная ферма

4 – дополнительное ребро

 

1 – дополн., опора

2 – ребро усиления

3 – подвеска

4 – несущая нить

5 – подкос

2. Подведение дополнительных опорных стоек (рис., а-г) позволяет уменьшить пролет балочной системы и за счет этого в 2…3 раза повысить несущую способность балок, ферм. Введение дополнительных опор возможно при наличии при наличии свободного пространства под усиливаемой конструкцией и благополучного состояния фундаментов под существующими опорами в случае применения новых подкосов. Перечисленные способы с успехом могут применятся при аварийном усилении. Способы, показанные на рис., б, г, целесообразно применять при капитальном усилении пролетных строений галерей.

3. Подвешивание существующих конструкций к дополнительным опорным конструкциям (рис., д, е) желательно использовать для ригелей покрытия и пролетных строений галерей.

4. Превращение статически определимых однопролетных балочных систем в неразрезные многопролетные или однопролетные статически неопределимые системы путем “замоноличивания” опорных узлов (рис., и, к), или превращение шарнирного опирания колон на фундамент в заделку (рис., л).

5. Введение новых стержневых элементов (или систем) для изменения схемы конструкции: шпренгель в балках (рис., а, б), в фермах (рис., в - д), в колоннах (рис., е) дает возможность повысить несущую способность конструкции на 40…60%.

 

 

 

6. Подведение дополнительных ферм или устройство только решетки и нижнего пояса с одновременным замоноличиванием опорного узла в балках применяется при необходимости демонтажа промежуточной опоры (рис., и) и дает возможность, например, превратить подкрановую балку в ферму, увеличить пролет подстропильных ферм, пролетных строений галерей.

 

3 – декантируемая опора

4 – детали усиления опорного узла

5 – элементы фермы

7. Постановка в фермах дополнительных элементов (шпренгелей) с целью уменьшения расчетных длин сжатых стержней и для восприятия местной нагрузки (рис., к).

 

6 - фонарь

 

8. включение в работу стропильных ферм существующих или вновь установленных светоаэрационных фонарей в пролете ферм (рис., л) или над промежуточными опорами (рис., м)с замоноличиванием опорных узлов ферм очень эффективно, позволяет повысить несущую способность ферм покрытия на 20…30%. Для надежного включения элементов фонаря в работу ферм необходимо провести усиление узлов опирая его на ферму и элементы самой конструкции фонаря.

9. Изменение вида решетки ферм или решетчатых опор (рис., а, б) позволяет разгрузить элементы существующей решетки, имеющей недостаточную несущую способность, или повысить жесткость всей конструкции.

1 –дополнительная решетка

2 – детали усиления

3 – подкос

4 - оттяжка

10. Устройство защемления опорных узлов шарнирно опертых на колону балок (включая ригели поперечных рам производственных зданий) повышает жесткость всего каркаса и снижает пролетный момент. Этой цели можно достичь либо за счет замоноличивания опорных узлов балок (ригелей), либо путем установки подкосов (рис., в, г). Благодаря полному защемлению балки (или фермы) на двух или одной опоре (табл., 10.1) пролетный момент может быть уменьшен в 2…3 раза, опорный - в 1.5 раза, деформативность снижается в 2.5…5 раз. Следует учитывать, что добиться полного защемления опор очень сложно, но даже частичное (упругое) защемление разгружает балку или ригель поперечной рамы.

Жесткость поперечных рам можно повысить так же путем постановки оттяжек (рис., д, е). Необходимо иметь в виду, что оттяжки увеличивают площадь застройки, создают неудобства в работе предприятия и, кроме того, требуют устройства сложных анкерных систем. Вышеназванные способы целесообразно применять при необходимости обеспечения нормальной эксплуатации мостовых кранов в случае недостаточной жесткости каркаса.

 

Таблица.1. Эффект замещения балок при равномерно распределенной нагрузке.

Схема балки	М, %	Прогиб, %
Однопролетная свободно опертая		100
Однопролетная защемленная на опорах		20
Однопролетная с одной защемленной и другой свободно опертой опорой		40

 

11. Введение шарниров в рамные и неразрезные балочные системы применяется для повышения несущей способности опорных зон примыкания ригелей к стойках в рамных системах и в неразрезных балках в случае проявления незначительных непрогнозируемых осадок и просадок фундаментов, например, из-за подъема уровня грунтовых вод, аварийного замачивания грунтов основания и т. д. (рис., и, к). Введение шарниров в раме

 

 

приводит к снижению жесткости последних, что в ряде случаев необходимо компенсировать постановкой дополнительных связей. Кроме того, изменение статической схемы ригеля, как правило, требует его усиления.

 

 

5 – введенные шарнир

6 – предварительно натянутая натяжка

7 – дополнительная опора

 

12. Введение затяжек в распорные системы и подвеска к стойкам рам ограждающих конструкций (рис л, м). Первый способ эффективен в арках и рамах, второй – в рамах. Оба эти способа могут применяться в рамах одновременно, снижая при этом пролетный момент в ригеле за счет разгружающего влияния дополнительного изгибающего момента (от предварительного напряжения затяжки или массы стенового ограждения, подвешенного на консолях, прикрепленных к стойкам рам).