Когда выполняют развитие базы металлических колонн путем устройства уширения в виде траверс

Жесткие базы колонн

Режим Жесткие базы колонн предназначен для проектирования и оценки несущей способности конструктивных решений узлов баз колонн, с помощью которых реализовано жесткое закрепление колонны в фундаменте. Этот режим охватывает широкий спектр конструктивных решений узлов данного типа, а именно:

базы без траверс и консольных ребер;
базы с траверсами и консольными ребрами;
базы с выносными траверсами.

Конструктивные решения первых четырех типов баз колонн предусматривают отсутствие каких-либо дополнительных деталей, подкрепляющих опорную плиту, такие базы проектируют, как правило, для бескрановых зданий или для зданий с кранами малой грузоподъемности. Базы колонн с траверсами, в которых анкерные болты работают в составе опорной плиты, предусматривают наличие дополнительных конструктивных элементов (траверс и консольных ребер), обеспечивающих более равномерное распределение напряжений в бетоне фундамента под опорной плитой.

При работе этого режима в соответствии с выбранным нормативным документом выполняются проверки:

прочности конструктивных элементов, входящих в состав узла базы колонны (опорной плиты, фундаментных болтов, анкерных пластинок, траверс и консольных ребер, бетона фундамента на местное смятие);
прочности сварных соединений узлов (крепления колонны к опорной плите, крепления траверсы к стержню колонны и к опорной плите, крепления консольного ребра к стержню колонны и к траверсе);
ряда конструктивных и сортаментных ограничений.

Рис.1. Типы конструктивных решений узлов жестких баз колонн без траверс и консольных ребер

Рис. 2. Типы конструктивных решений узлов жестких баз колонн с траверсами и консольными ребрами

Рис. 3. Типы конструктивных решений узлов жестких баз колонн с выносными траверсами

Главное окно режима Жесткие базы колонн включает следующие страницы: Конфигурация , Усилия , Конструкция , Сварка , Чертеж и Кривые взаимодействия .

На странице Конфигурация пользователем определяются исходные данные для расчета (задается сечение колонны, класс стали для колонны, класс бетона фундамента, коэффициент условий работы колонны и коэффициент надежности по ответственности). Выбор типа сечения колонны реализуется нажатием соответствующей кнопки: Прокатный двутавр или Сварной двутавр . В соответствии со сделанным выбором изменяется интерфейс страницы Конфигурация . Для прокатного двутавра, выбранного в качестве типа поперечного сечения колонны, необходимо определить сортамент и номер профиля в данном сортаменте. Это осуществляется в диалоговом окне Выбор профиля , которое становится доступным после нажатия кнопки Выбор сечения колонны .

$image\ebx_630612231.gif$

Если в качестве типа сечения колонны выбран сварной двутавр, необходимо определить размеры поперечного сечения колонны: высоту h _w и толщину t _w стенки, ширину b _f и толщину t _f полки. Размеры поперечного сечения колонны вводятся в таблицу в миллиметрах. Заметим, что толщины полок и стенки можно ввести вручную или же выбрать из выпадающего списка, в котором содержится набор толщин, соответствующий сортаменту листовой стали. Обеспечена возможность графического контроля поперечного сечения колонны в информационном окне, которое становится доступным после нажатия кнопки Предварительный просмотр ().

Материалы, использующиеся для расчета и проектирования узла жесткой базы колонны, определяются нажатием одноименных кнопок Сталь колонны (служит для назначения стали самой колонны) и Сталь плиты (служит для назначения стали опорной плиты базы, траверс и консольных ребер). В выпадающем списке Бетон предлагаются для выбора классы бетона для фундамента.

Коэффициент условий работы колонны можно ввести в соответствующем окне ввода или же выбрать в диалоговом окне Коэффициенты условий работы, нажав на расположенную рядом кнопку ().

Коэффициент условий работы опорной плиты базы колонны вычисляется в данном режиме автоматически. Пользователю необходимо задать коэффициент условий работы колонны, а не опорной плиты.

На этой же странице в выпадающем списке Коэффициент надежности по ответственности необходимо задать соответствующий коэффициент, на который в последующем будут умножены все расчетные значения внутренних усилий для всех расчетных комбинаций нагружений, действующих в опорном сечении колонны. В том случае, когда значения внутренних усилий в опорном сечении колонны получены по результатам анализа системы уже с учетом коэффициента надежности по отвественности (т.е., например, когда расчетные значения прикладываемых нагрузок были получены с учетом данного коэффициента), в выпадающем списке Коэффициент надежности по ответственности необходимо выбрать значение равное единице.

Нажатие кнопки Основная надпись обеспечивает доступ к одноименному диалоговому окну, предназначенному для заполнения штампа чертежа, используемого в эскизе проектного решения узла базы колонны жесткого типа. Кнопка Сохранить как шаблон позволяет запомнить внесенную информацию как шаблон штампа в данном сеансе работы с программой. Использовать сохраненный шаблон можно как в текущем, так и в других режимах работы программы, нажав на кнопку Загрузить шаблон .

$image\ebx_-227029061.gif$

На странице Сварка задаются параметры сварных соединений для узла. В группе Параметры соединения в специальных выпадающих списках необходимо назначить тип и вид сварки, а также определить положение шва. В режиме Узлы ферм реализованы виды сварки, соответствующие табл. 34* СНиП II-23-81* (табл. 36 СП 53-102-2004, табл. 38 СП 16.13330, табл. 1.112.2 ДБН В.2.6-163:2010 или табл. 16.2 ДБН В.2.6-198:2014), а именно: ручная, полуавтоматическая проволокой сплошного сечения при диаметре сварочной проволоки менее 1.4 мм, автоматическая и полуавтоматическая при диаметре сварочной проволоки 1.4…2.0 мм, автоматическая при диаметре сварочной проволоки 3…5 мм и полуавтоматическая порошковой проволокой. При этом положение сварных швов может быть в лодочку, нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное. В группе Свойства материалов для сварки отображаются значения расчетного сопротивления угловых швов на условный срез по металлу шва R _wf и нормативного сопротивления металла шва R _wun. Определить эти значения можно в диалоговом окне Материалы для сварки, которое становится доступным после нажатия на кнопку .

На странице Усилия задаются внутренние усилия, действующие в узле базы колонны: N – продольное усилие; M _y и M _z – изгибающие моменты в двух плоскостях; Q _z и Q _y – соответствующие им поперечные силы.

Для ориентации заданных внутренних усилий относительно главных осей инерции поперечных сечений, сходящихся в узле, каждый стержень узла связывают с локальной (местной) системой координат xyz . В программе реализована следующая ориентация локальных систем координат стержней: ось x-x направлена от начала стержня (начального узла) до конца (конечного узла), оси y-y и z-z (главные центральные оси инерции поперечного сечения стержня) вместе с осью x-x образуют правостороннюю систему координат Декарта. При этом ось y-y параллельна плоскости XoY глобальной системы координат, а ось z-z направлена в верхнее полупространство.

Таким образом, реализован общий случай нагружения колонны: двухосный изгиб со сжатием или растяжением. На рисунке, расположенном рядом с таблицей внутренних усилий, определены положительные направления внутренних усилий в сечениях элементов базы колонны. При нажатии кнопки Добавить в таблице усилий появляется новая строка, в которую необходимо ввести значения внутренних усилий для текущей комбинации нагрузок. Количество расчетных комбинаций нагрузок произвольно. Единицы измерения внутренних усилий, действующих в узле, определяются на странице Единицы измерения диалогового окна Настройки приложения . По умолчанию единицы измерения продольных и поперечных усилий – тонны, изгибающих моментов – тонны х метры. Изменение силовой плоскости выполняется одноименной кнопкой и приводит к переносу значений M_y и Q_y в графы таблицы M_z и Q_z , соответственно, и наоборот.

Страница Конструкция содержит группу кнопок для выбора конструктивного решения узла базы колонны жесткого типа.

Для проверки несущей способности известного конструктивного решения базы колонны в соответствии с требованиями норм необходимо задать все расчетные параметры узла. К таким параметрам относим размеры и толщины конструктивных элементов, входящих в состав узла, диаметры фундаментных болтов, размеры, регламентирующие расположение элементов относительно друг друга, катеты сварных швов, количество болтов, количество рядов болтов и др. Параметры узла вводятся в таблице, расположенной на странице справа. Диаметр, марка стали фундаментных болтов, а также их количество (для некоторых типов баз) задаются в специальных выпадающих списках, объединенных в группу Болты фундаментные . По умолчанию единицами измерения линейных размеров приняты миллиметры.

При нажатии кнопки Проектирование появляется меню .

Если выбран первый пункт меню Все параметры не заданы , то выполняется автоматизированный подбор всех параметров конструктивного решения узла и при этом предполагается, что параметры конструкции узла не известны, а заданные ранее их значения игнорируются. Если же выбран пункт меню Некоторые параметры заданы , то для незаданных параметров (тех, которые в списке параметров равны нулю) программа автоматически определит их значения при фиксированных значениях заданных параметров.

Автоматизированный подбор проектного решения базы колонны совершался на базе анализа его чувствительности по отношению к варьированию управляемых параметров узла с учетом условий обеспечения необходимой несущей способности и конструктивных ограничений, регламентированных нормами (подробнее см. Назначение). При этом в качестве управляемых параметров узлов жестких баз колонн принимались диаметр анкерных болтов и толщина опорной плиты, а также габариты опорной плиты базы.

При нажатии кнопки Вычислить программа выполняет проверку несущей способности сечений элементов, примыкающих к узлу (колонны), конструктивных элементов узла (опорной плиты, траверс, анкерных плит и т.д.) и их соединений (анкерных болтов и сварных) при заданных (или ранее подобранных) значениях всех параметров узла в соответствии с требованиями норм.

Как при нажатии кнопки Проектирование , так и при нажатии кнопки Вычислить в поле K_max , расположенном в нижней части окна, выводится максимальное из всех коэффициентов использования ограничений значение фактора (наиболее опасного) и указывается вид нормативной проверки (прочность, устойчивость, местная устойчивость и т.п.), при котором этот максимум реализовался, а также выполняется генерация чертежа конструктивного решения узла стыка балок жесткой базы колонны стадии КМ.

Полный перечень выполненных доступен по нажатию кнопки Факторы в специальном диалоговом окне Диаграмма факторов , где можно ознакомиться со значениями всех коэффициентов использования ограничений, представленных тут в числовой и графической формах. Список выполняемых программой проверок несущей способности элементов и соединений узлов жестких баз колонн представлен в таблице.

С помощью кнопки Отчет предусмотрена возможность формирования отчетного документа, который содержит исходные данные и результаты расчета.

1. ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время в эксплуатации находится большое количество различных инженерных сооружений: стальных и железобетонных резервуаров и технологических емкостей, силосов, каналов и тоннелей, подпорных стен, конвейерных галерей, эстакад технологических трубопроводов, крановых эстакад, градирен, дымовых труб и др. Многие из этих сооружений, особенно эксплуатируемые в условиях повышенной агрессивности внешней среды, приходят в неудовлетворительное состояние через 15 — 20 лет работы и требуют ремонта.

Помимо этого возникает потребность в усилении сооружений при реконструкции, в связи с изменением технологических процессов и нагрузок на конструкции.

В настоящих рекомендациях представлены различные способы ремонта и усиления конструкций инженерных сооружений.

Рекомендации содержат: общие методы ремонта строительных конструкций; примеры усиления и восстановления конструкций инженерных сооружений; особенности расчета при усилении.

При разработке рекомендаций по ремонту и усилению инженерных сооружений в основу были положены примеры конструктивных решений, заимствованных из практики отечественного и зарубежного строительства. Указанные примеры по ремонту и усилению конкретных видов сооружений не являются единственно возможными, а отражают специфику, которая характерна для определенных условий эксплуатации.

Важным является оценка технического состояния и пригодности к эксплуатации конструкций инженерных сооружений. Ука за ния по этому вопросу составлены на основании научных исследований, выполненных в ЦНИИпромзданий.

При проведении ремонтно-восста новительных работ необходимо соблюдать требования СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве».

2. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

2. 1. Оценка технического состояния строительны х конструкции производится с целью установления пригодности инженерных сооружений к эксплуатации, установления сроков и вида ремонта.

Оценка технического состояния производится на основании инструментальных и визуальных обследований.

2.2 . Инструментальные обследования, как правило, осуществляют специализированные организации с применением технических средств, лабораторных исследований и обмерочных работ. По данным инструментальных обследований и на основании поверочных расчетов устанавливается фактическая несущая способность конструкций, степень и характер повреждений, а также развитие их с течением времени, причины повреждений, оценивается надежность или прочность конструкций по отношению к нормативной, принима ется решение о возможности эксплуатации сооружения и необходимости его ремонта.

2.3 . Визуальные обследования применяются для приближенной оценки технического состояния сооружений на основе имеющихся в них повреждений. По видам повреждений устанавливается относительная надежность сооружения и категория его техническог о состояния.

Визуальные обследования проводятся службами эксплуатации предприятий, результаты которых используются для установления аварийных конструкций, времени и виде ремонта, необходимости проведения инструментальных обследований.

2.4 . Повреждения строительных конструкций в зависимости от причин их возникновения могут быть разделены на следующие группы:

— от силовых воздействий;

— в результате чрезвычайных ситуаций (землетрясения, наводнения, взрыва и др.);

— от воздействия внешней среды;

— от температурных воздействий (пожара).

Последние две группы повреждений снижают не только прочность конструкции, но и уменьшают ее долговечность.

2.5 . Характерными повреждениям и железобетонных строительных конструкций от силовых воздействий являются: нормальные и наклонные трещины в элементах конструкций, чрезмерные прогибы, выпучивание сжатой арматуры, выкрашивание бетона в сжатой зоне и др.

2.6 . Основными дефектами конструкций, возникающими от воздействия внешней среды, является коррозия бетона и арматуры, разрушение материалов от попеременного замерзания и оттаивания и других факторов.

2.7 . Дефекты, возникающие от воздействия высоких температур, характеризуются, как правило, изменением цвета бетона, образованием на поверхности бетона сетки из мелких трещин с отслаиванием защитного слоя, а также появлением в растянутой зоне бетона вертикальных и наклонных трещин, появлением прогиба сверх нормативного и др.

2.8 . В зависимости от характера и величины повреждений, для конструкций установлено пять категорий их технического со стояния, которые определяют соответствующие мероприятия по восстановлению их эксплуатационной надежности.

Под эксплуатационной надежностью строительных конструкций понимается сохранение во времени установленной нормами или проектом несущей способности и долговечности конструкции.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ВНЕШНИМ ПРИЗНАКАМ

3. 1. Работы, связанные с усилением и ремонтом строительных конструкций в значительной мере зависят от того, насколько объективно и квалифицированно проведены натурные обследования с точки зрения достоверности имеющихся дефектов.

3.2 . В зависимости от имеющихся повреждений, техническое состояние конструкций может быть классифицировано на пять категорий (состояний):

Категория 1 — Нормальное состояние.

Категория 2 — Удовлетворительное состояние.

Категория 3 — Неудовлетворительное состояние.

Категория 4 — Предаварийное состояние.

Категория 5 — Аварийное состояние.

3.3 . К категории 1 относятся конструкции, усил ия в элементах которых не превышают допустимые по расчету, т.е. отсутствуют видимые повреждения, свидетельствующие о снижении несущей способности. При этом могут быть отдельные раковины, выбоины в пределах защитного слоя.

3.4 . К категории 2 относятся конструкции, потеря несущей способности которых не превышает 5 %, но имеющиеся в них дефекты способны со временем снизить долговечность конструкции.

К дефектам конструкций этой категории относятся такие, как повреждение защитного слоя, частичная коррозия арматуры и др.

3.5 . К категории 3 относятся конструкции не пригодн ые к дальнейшей нормальной эксплуатации. Конструкция перегружена или имеются дефекты и повреждения, свидетельствующие о снижении ее несущей способности. В этом случае необходим поверочный расчет несущей способности конструкции и выполнение работ по ремонту и усилению.

3.6 . К категории 4 относятся конструкции, деф екты и повреждения которых не могут гарантировать сохранность конструкции и безопасность ее эксплуатации. Для конструкций этой категории необходим капитальный ремонт с усилением. До проведения усиления необходимо ограничение нагрузок и принятие необходимых мер по безопасности.

3.7 . Категория 5 включает конструкции, находящиеся в аварийном состоянии, установленном на основании поверочных расчетов и анализа дефектов и повреждений. В этом случае нет гарантии сохранности конструкций на период усиления. Конструкции подлежат замене или требуют капитальных ремонтно-восстановительных работ с немедленной разгрузкой конструкций и устройством временных креплений.

3.8 . Предельные значения дефектов железобето нных балок и плит, соответствующие различным категориям технического состояния конструкций, приведены в табл. 1 , а их характерные повреждения показаны на рис. 1 .

Предельно допустимые значения параметров дефектов для различных категорий технического состояния железобетонных балок и плит

Ширина раскрытия нормальных трещин (рис. 1 а), мм

Ширина раскрытия наклонных трещин (рис. 1 б), мм

Прогиб балок (рис. 1 в)

То же, подкрановых балок

Снижение прочности бетона (рис. 1 г), %

Уменьшение поперечного сечения арматуры в результате коррозии (рис. 1 г), %

Рис. 1 . Дефекты железобетонных балок

а — вертикальные нормальные трещины в пролете; б — наклонные трещины у опор; в — прогиб; г — разрушение бетона, коррозия арматуры и бетона

Предельные значения дефектов железобетонных колонн и их характерные повреждения приведены в табл. 2 и на рис. 2.

Предельно допустимые значения параметров дефектов для различных категорий технического состояния железобетонных колонн

Ширина раскрытия продольных (вертикальных) трещин (рис. 2 а), мм

Ширина раскрытия поперечных (горизонтальных) трещин (рис. 2 б), мм

Уменьшение поперечного сечения колонны в результате коррозии бетона (рис. 2 в), %

Уменьшение поперечного сечения продольной арматуры в результате коррозии (рис. 2 в), %

Выпучивание сжатой арматуры (рис. 2 г)

Рис . 2. Дефекты железобетонных колонн

а — продольные трещины; б — поперечные трещины; в — коррозия бетона и арматуры; г — выпучивание сжатых стержней арматуры

3.9 . Для железобетонных конструкций, подвергнутых темпе ратурному воздействи ю при пожаре, категория технического состояния в зависимости от возникших дефектов определяется по табл. 3 .

Оценка состояния железобетонных конструкций при температурных воздействиях (пожарах)

В пределах допустимого нормами

Более, чем допускается нормами

Изменение цвета бетона

От розового до красного

Оголение рабочей арматуры

Оголена часть периметра рабочей арматуры на длину не более 20 см, кроме стержней в зоне анкеровки

Оголена часть периметра рабочей арматуры на длину не более 40 см, кроме стержней в зоне анкеровки

Оголена рабочая арматура по всему периметру на длину не более 30 см, кроме стержней в зоне анкеровки

Оголена рабочая арматура по всему периметру, включая стержни в зоне анкеровки

Отслаивание поверхностного слоя бетона от основной массы конструкции

Местами (до 3-х мест) в пределах защитного слоя бетона на площади не более 30 см 2 каждое

Местами в пределах защитного слоя бетона на площади не более 50 см 2 , кроме зоны анкеровки

На глубину более толщины защитного слоя бетона, но не более 5 см, кроме зоны анкеровки

На глубину более 5 см

Трещины в бетоне не более, мм

Снижение прочности бетона, %

3. 10 . Для установления категории технического состояния конструкции достаточно наличия одного из наиболее опасных дефектов, указанных в таблицах, характеризующего эту категорию.

3. 11. Оценка технического состояни я стальных конструкций в зависимости от характера и величины дефектов приведена в табл. 4 .

Оценка технического состояния стальных конструкций в зависимости от характера и величины дефекта

Категория технического состояния

На отдельных участках наблюдается коррозия в виде отдельных пятен с поражением до 5 % площади поперечного сечения элемента;

Местами разрушено антикоррозийное покрытие;

Прогиб балок и ферм не превышает 1/150 пролета.

Пластинчатая ржавчина с уменьшением площади сечения несущих элементов до 15 % из-за коррозии металла;

Небольшая, но ощутимая вибрация балок и ферм;

Местные вмятины от ударов транспортных средств и другие механические повреждения, не приводящие к уменьшению несущей способности более, чем на 10 %;

Прогиб изгибаемых элементов превышает 1/150 пролета.

Коррозия металла с уменьшением расчетного сечения несущих элементов до 25 %;

Трещины в сварных швах или в околошовной зоне;

Потеря местной устойчивости конструкции (выпучивание стенок или полок балок и колонн);

Срез отдельных болтов или заклепок в многоболтовых соединениях;

Отклонение ферм от вертикальной плоскости более 25 мм;

Прогибы изгибаемых элементов более 1/75 пролета.

Коррозия металла с уменьшением расчетного сечения несущих элементов более 25 %;

Потеря общей устойчивости балок и сжатых элементов;

Наличие трещин в основном материале элементов;

Выход из строя отдельных элементов ферм;

Расстройство стыков со взаимным смещением опор;

Прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролета.

3. 12 . Характерные дефекты стальных конструкций, связанные с потерей местной и общей устойчивости элементов, а также повреждения стальных конструкций от коррозии материала и появления трещин показаны на рис. 3 .

Рис . 3. Повреждения стальных конструкций

а — общая потеря устойчивости балки; б — то же, стойки; в — потеря местной устойчивости балки; г — коррозия металла (общая, местная, язвенная); д — трещины в фасонке по металлу и сварному шву; 1 — трещины.

Различные виды дефектов сварных швов приведены на рис. 4.

Рис. 4. Дефекты сварных соединений

а — неравномерное сечение шва, кратеры; б — прожоги; в — резкий переход от металла шва к основному; г — неполномерность шва; д — наплывы; е — подрезы основного металла; ж — трещины; з — непровары; и — шлаковые включения.

3. 13 . Сварные швы и околошовные зоны являются наиболее вероятными очагами возникновения трещин. Контроль сварных швов должен осуществляться с особой тщательностью визуальным осмотром с использованием лупы с 6 — 8 кратным увеличением, причем поверхность металла в осматриваемых местах должна быть очищена от пыли, продуктов коррозии и хорошо освещена.

Для измерения толщины угловых швов с помощью пластилина делают слепок, размеры катетов шва при этом определяются мерным угольником (рис. 5).

Рис. 5 . Схема измерения сечения угловых швов с помощью снятия слепка

1 — основной металл; 2 — наплавленный металл; 3 — пластилин; 4 — слепок сварного соединения; 5 — угловая линейка; 6 — размеры катетов шва.

3. 14 . Для выявления величины раскрытия трещины, ее дли ны и конфигурации, зачищенную поверхность стальной конструкции смачивают керосином, что способствует четкому проявлению трещины.

3. 15 . Отклонение элементов стальных конструкций от вертикали измеряется с помощью отвеса и миллиметровой линейки. При измерениях отклонений элементов большой высоты (например, колонн) следует обеспечить неподвижное состояние отвеса путем опускания его в сосуд с жидкостью (рис. 6 ).

Рис. 6 . Измерение отклонений от вертикали конструкций с помощью отвеса

1 — стена, перегородка или колонна; 2 — перекрытие; 3 — отвес; 4 — сосуд с водой; 5 — измерительная линейка; 6 — точка измерения.

Отклонение элементов от вертикального положения может определяться с помощью нивелира и теодолита.

3. 16 . Выявление повреждений заклепочных соединений производится их внешним осмотром и остукиванием молотком весом около 0,3 кг. При ударе слабая заклепка издает глухой дребезжащий звук, а приложенный к ним палец ощущает вибрацию.

3. 17 . Контроль качества болтовых соединений осуществляется с помощью тарировочных ключей, обеспечивающих величину затяжки болтов, указанную в проекте.

При отсутствии проектных данны х при контроле затяжки болтов величина крутящего момента не должна превышать значений, указанных в табл. 5.

Допускаемый крутящий момент M _кр , Н · м

3. 18 . Для оценки состояния металлоконструкций в условиях нагрева (пожара) может быть использовано время, в течение которого они находились под воздействием высокой температуры. Это время следует сравнить с пределом огнестойкости конструкций, в течение которого они способны нормально функционировать в условиях воздействия высоких температур (около 500 °С).

3. 19 . Исходными материалами для оценки качества металла являются рабочие чертежи конструкций и сертификат на материал.

При отсутствии сертификатов и указаний о марке стали следует провести дополнительные исследования механических свойств стали (предела текучести, временного сопротивления, относительного удлинения и ударной вязкости) в соответствии с действующими нормативными документами.

3.20 . По установленной категории технического состояния конструкций по табл. 6 определяются требуемые мероприятия по усилению и ремонту конструкции, а также устанавливается коэффициен т условий работы «К», учитывающий снижение прочностных характеристик для расчета конструкций при усилении.

Мероприятия по ремонту и усилению конструкций в зависимости от их повреждений

Коэффициент условия работы «К»

1. Нормальное состояние

Отсутствуют видимые повреждения, свидетельствующие о снижении несущей способности конструкций

Необходимости в ремонтных работах нет

2. Удовлетворительное состояние

Незначительное снижение несущей способности конструкций (до 5 %)

Требуется восстановление защитного слоя бетона для железобетонных конструкций или антикоррозионного покрытия для стальных

3. Неудовлетворительное состояние

Существующие повреждения свидетельствуют о снижении несущей способности конструкций

Требуется усиление конструкций

4. Предаварийное состояние

Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности конструкции к эксплуатации

Требуется капитальный ремонт с усилением конструкций. До проведения усиления необходимо ограничение нагрузок

5. Аварийное состояние

Требуется немедленная разгрузка конструкций и устройство временных креплений

Конструкция подлежит замене или требует капитальных ремонтно-восстановительных работ

4. ОБЩИЕ МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ И РЕМОНТА ОТДЕЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Классификация способов ремонта и усиления отдельных строительных конструкций представлена на рис. 4.1. Выбор способа ремонта и усиления зависит от производственной базы предприятия, от имеющихся в конструкциях повреждений и причин, приведших к их возникновению, от технологического процесса, эксплуатации сооружения, позволяющего осуществлять ремонтные работы во время его эксплуатации.

4.1. СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

4. 1.1 . Дефекты и повреждения элементов в виде трещин в основном металле или сварных швах устраняются путем заварк и трещин, вварки вместо дефектного места нового металла, приварки усиливающих накладок, усиления конструктивного элемента способом наращивания.

Во всех случаях должны быть приняты меры препятствующие дальнейшему распространению обнаруженных трещин путем рассверловки отверстий в концах трещин. Дефектные места в стенках балок и колонн удаляются путем вырезки в них прямоугольного с закругленными углами, трапециевидного или круглого отверстий по высоте и ширине на 100 мм больше в каждую сторону размеров дефектного участка. Затем, в указанное отверстие вваривается вставка с сечением равным поврежденному элементу. Кромки металла по линии реза отверстия после ручной кислородной или воздушно-дуговой резки подлежат механической обработке абразивным инструментом.

Соединение деталей усиления с существующими конструкциями рекомендуется, как правило, выполнять ручной электродуговой сваркой.

Сварные швы малой толщины усиливают путем увеличения существующего сварного шва или увеличения длины швов крепления элемента.

Новые сварные швы на существующих конструкциях следует располагать в наименее напряженных сечениях, возможно дальше от мест изменения сечения, вырезов, креплений ребер и других элементов. Швы следует располагать симметрично относительно главных осей с минимальным удалением от центра тяжести конструкций.

В усиливаемых под нагрузкой растянутых элементах конструкций следует избегать сварных швов, располагаемых поперек действующих усилий.

При исправлении повреждений в нагруженных элементах должны быть приняты меры предосторожности:

— общая устойчивость конструкции во время восстановления отдельных ее элементов должна быть обеспечена временными дополнительными связями;

— сварка швов должна производиться небольшими участками;

— при ремонте, сопровождаемом вырезами и правкой металла, необходимо все усилие, воспринимаемое элементом, передавать на временные дополнительные элементы.

4. 1.2 . Ремонт элементов стальных конструкций (рис. 4.2 ).

Рис. 4.2 . Ремонт элементов стальных конструкций

а — при трещине в кромке балки; б — при пробоине в стенке; в — вырез дефектного участка с трещинами; г — участки подогрева и последовательность сварки нового участка I — IV; д — подготовка трещины к заварке; е — ликвидация пробоины с помощью стержня с обваркой; 1 — трещина; 2 — накладка усиления; 3 — пробоина; 4 — линия реза; 5 — граница дефектного участка; 6 — место подогрева; 7 — зона зачистки; 8 — сварные швы; 9 — круглый стержень в месте пробоины.

Повреждения в виде пробоин, трещин, коррозии в основном металле или сварных швах.

Мелкие пробоины диаметром до 25 мм могут быть ликвидированы постановкой в отверстие стержня или заклепки с обваркой с обоих сторон сварным швом. Более крупные пробоины или кучно расположенные повреждения лучше перекрывать накладками (рис. 4.2а, б).

Участок, поврежденный трещинами, вырезается по высоте и ширине на 100 мм больше, в каждую сторону дефектного места (рис. 4.2в). Вырез усиливают с помощью вставки или накладки. Вставки ввариваются с использованием подогрева (рис. 4.2г). При этом по двум кромкам должен быть зазор 2 — 4 мм.

Шов I заваривается в направлении от середины к углам вставки. После остывания шва нагреваются участки основного металла А и таким же методом выполняются швы II и III. В последнюю очередь нагреваются участки Б и наносится шов IV в направлении от Б к середине.

Отдельные трещины в основном металле устраняются их заваркой (рис. 4.2д). При этом производят зачистку зоны до чистого металла по ширине не менее 80 мм. В концах трещины на расстоянии 15 — 20 мм сверлят отверстия диаметром 8 — 12 мм. Кромки трещины разделывают под сварку и подогревают концевые участки трещины пламенем газовой горелки до 100 — 150 °С и поддерживают ее в течение всего времени заварки трещины.

4. 1.3 . Усиление элементов конструкций в местах местных повреждений (рис. 4.3 ).

Рис. 4.3 . Ремонт стальны х конструкций в местах локальной погиби

а, б — погибь стержня; 1 — повреждённый элемент; 2 — элемент усиления.

Погнутость элементов стальных конструкций, снижающая их несущую способность.

Приварить элементы усиления 2 к погнутым элементам.

4. 1.4 . Усиление стальных элементов (рис. 4.4 ).

Рис. 4.4 . Усиление стальных элементов

а — прокатных балок; б — сварных балок; в — внецентренно или центрально сжатых элементов; г — центрально-сжатых или растянутых элементов; 1, 2, 3 — усиление полосами, стержнями, прокатными профилями.

Недостаточная несущая способность элемента.

Усиление производится увеличением площади поперечного сечения отдельных элементов конструкции путем увеличения сечения за счет приварки дополнительных профилей.

4.2. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

4.2. 1. При ремонте защитного слоя бетона предусматриваются следующие виды работ:

— заделка отдельных выколов и раковин;

— замена или восстановление защитного слоя (частичная или сплошная).

При сплошной замене толщина защитного слоя может быть увеличена, но во всех случаях должна быть не менее 3 см в свету для рабочей арматуры и не менее 2 см для хомутов и нерабочей арматуры.

Замена защитного слоя бетона производится в тех случаях, когда его свойства понижены, арматура поражена коррозией или защитный слой бетона отслаивается. В этих случаях старый защитный слой подлежит полному удалению, а арматура должна быть очищена от ржавчины.

Для укладки нового защитного слоя рекомендуется обычный бетон, но с мелкими фракциями.

Железобетонные рубашки рекомендуется устраивать при значительных разрушениях поверхностного слоя бетона конструкции с целью предохранения сооружения от дальнейшего разрушения.

Для заделки незначительных по протяженности повреждений защитного слоя применяются ручные приемы штукатурных работ.

Для нанесения бетона (раствора) используется мастерок. Уложенный раствор примерно через час смачивают водой, присыпают сухим цементом и заглаживают с помощью кельмы, деревянной или металлической гладилками. При этом глубина выколотых участков, подготавливаемой к ремонту поверхности, не должна сходить на нет к краю выкола, она всюду должна быть не менее 1 см. Переход места выкола к неповрежденному защитному слою должен быть сделан ступенькой под углом 90.

При большом объеме работ наиболее эффективным способом нанесения бетонов является торкретирование, при котором достигается получение весьма плотного прочного защитного слоя.

При подготовке поверхности к бетонированию одиночные трещины с шириной раскрытия свыше 1 мм разделываются в виде прямоугольника на глубину и зачеканиваются бетоном.

В местах больших отколов бетона и обнажения арматуры устанавливают дополнительную армирующую сетку с размером ячеек от 2,5 до 10 см и диаметром проволоки от 0,5 до 6 мм с прикреплением вновь устанавливаемых сеток к основной арматуре конструкции.

Для увеличения сил сцепления между новым и старым бетоном рекомендуется применять прослойку из эпоксидно-тиоколового клея К-153. При восстановлении защитного слоя с применением эпоксидно-тиоколовой прослойки бетон должен быть уложен до потери липкости клея.

4.2.2 . В зависимости от степени развития трещин применяются следующие способы ремонта конструкций:

— устройство защитных пленок и покрытий, для ремонта трещиноватых поверхностей, имеющих трещины раскрытием до 0,2 мм;

— герметизация трещин (заполнение их водонепроницаемыми эластичными материалами), для ремонта конструкций, имеющих трещины раскрытием более 0,3 мм;

— поверхностная заделка трещин (устройство герметизирующей накладки, перекрывающей трещину и усиливающей сечение с трещиной) для ремонта конструкций, имеющих сквозные трещины с раскрытием более 0,2 мм;

— прочностная заделка (омонол ичивание полости трещины клеящим составом) для ремонта конструкций с трещинами раскрытием более 0,3 мм.

Покрытие ремонтируемых поверхностей пленками предназначается для защиты бетона и поверхности конструкции от атмосферной и химической коррозии. Устройство защитных пленок и покрытий осуществляется путем окраски бетонной поверхности полимерцементными красками или синтетическими лаками.

Герметизация трещин высокоэластичными материалами без восстановления монолитности конструкции предназначается для закрытия доступа влаги и других агентов, вызывающих коррозию, к арматуре, обеспечивая ее сохранность.

Герметизация трещин эластичными материалами в виде мастики производится с помощью шприцев.

Прочностная заделка рекомендуется при необходимости одновременно с ликвидацией трещин восстановить монолитность конструкции. Прочностная заделка может быть выполнена с помощью инъектирования эпоксидного состава или цементного раствора в полость трещины.

До инъектирования должны быть устроены отверстия и установлены в них ниппели, через которые производится подача клеящего состава. После установки ниппелей трещина по поверхности бетона герметизируется с помощью наклейки стеклоткани, предотвращающей вытекание клеящего состава. Как правило, инъектирование должно начинаться с нижнего ниппеля.

4.2.3 . Наиболее распространенным способом усиления конструкций является увеличение сечений путем устройства всесторон них обойм или односторонним наращиванием. Этот способ позволяет получить значительное увеличение несущей способности как целых, так и сильно поврежденных элементов .

При усилении железобетонных конструкций односторонним увеличением сечения дополнительная арматура приваривается к старой при помощи отгибов, коротышей, наклонных и вертикальных хомутов.

Приварку хомутов и коротышей рекомендуется производить при помощи электросварки двойными фланговыми швами.

При наличии местных повреждений в в иде одиночных или сконцентрированных на небольшой длине трещин производится местное усиление конструкции по одному из следующих способов:

— устройство местных хорошо армированных хомутами, отогнутой и продольной арматурой четырехсторонних обойм из железобетона;

— устройство металлических обойм из вертикальных напрягаемых хомутов. При наличии вертикальных или косых трещин под хомутами располагаются продольные распределительные уголки, охватывающие поврежденную часть балки.

Хомуты покрываются торкретбетоном по металлической сетке или обетонируются.

При усилении колонн четырехсторонняя обойма армируется продольными стержнями и хомутами или спиральной арматурой. Обойма может быть забетонирована в опалубке или заторкретирована; толщина стенок при обычном бетонировании должна быть не менее 10 см и при торкретировании — 5 см. Углы усиливаемой колонны рекомендуется скалывать. Вверху и внизу колонны на длине, равной наибольшему размеру поперечного сечения колонны, шаг хомутов уменьшается вдвое. При наличии местных повреждений или дефектов у колонн усиливающая обойма может устраиваться в пределах поврежденного участка с перепуском в обе стороны на длину 50 см, но не менее большего размера поперечного сечения.

При усилении железобетонных конструкций наращиванием элементов необходимо со стороны сечения, предназначенной для усиления, сколоть в местах приварки защитный слой бетона и обнажить продольные стержни существующей арматуры до половины их сечения.

После этого поверхность бетона промывается струей воды под напором. Если по каким-либо причинам создать напор не представляется возможным, поверхность бетона после насечки зубилом и обработки щеткой продувается воздухом, чтобы на ней не осталось пыли, и промывается водой.

Поверхность бетона должна поддерживаться во влажном состоянии вплоть до момента, когда на нее будет нанесен слой нового бетона. Непосредственно перед бетонированием с горизонтальных поверхностей старого бетона должны быть удалены лужицы воды. После этого поверхность бетона покрывается слоем пластичного цементного раствора состава 1:2 толщиной 1 — 2 мм. Новый бетон должен укладываться не позднее чем через 1,5 часа после укладки раствора.

Обнаженные стержни арматуры должны тщательно очищаться стальными щетками, пескоструйкой и др. способом от загрязнения, ржавчины или окалины.

При значительном повреждении стержней старой арматуры коррозией, пленка поражения удаляется зубилом или молотком, после чего производится очистка стальной щеткой и подварка новой арматуры.

Перед бетонированием стержни арматуры окрашиваются цементным раствором 1:2 в виде пленки 1 — 2 мм.

Опалубка должна конструироваться та ким образом, чтобы была обеспечена возможность постепенного ее наращивания по высоте усиливаемых балок и колонн.

При конструировании опалубки должны предусматриваться необходимые зазоры и отверстия в ней, а также специальные лотки для укладки бетона и его уплотнения.

Во время производства работ по усилению поврежденных железобетонных конструкций необходимо принимать меры предосторожности, обеспечивающие безопасность работы. В случае недостаточной прочности усиливаемых элементов они должны быть надежно закреплены на время усиления.

За уложенным бетоном или нанесенным слоем торкретбетона должен быть обеспечен соответствующий температурно-влажностный уход.

4.2.4 . Соединения стальных арматурных стержней (рис. 4.5 ).

Рис. 4.5 . Соединение арматурных стержней на сварке при усилении

а, б — с помощью накладок; в — внахлестку; 1 — рабочий стержень; 2 — стыковая накладка; 3 — сварной шов.

Повреждение существующей арматуры коррозией, перенапряжение арматуры.

Для стыка существующей и новой арматуры усиления используются стыковые накладки или применяются соединения внахлест ку. В сварных швах принимается: толщина шва 0,25 d , ширина шва — 0,5d. Сечение стыковой накладки должно быть равнопрочным со стыкуемым стержнем.

4.2.5 . Усиление сборных железобетонных плит (рис. 4.6 ).

Рис. 4.6 . Усиление ребер сборных плит

а — замоноличиванием дополнительных каркасов в пустотных каналах; б — бетонированием шва между плитами; в — односторонним наращиванием снизу; 1 — многопустотная панель; 2 — борозда, пробитая в полке вдоль пустотного канала; 3 — дополнительный арматурный каркас; 4 — монолитный бетон; 5 — усиливаемая плита; 6 — усиление в шве; 7 — дополнительная арматура; 8 — коротыши; 9 — арматура ребер плиты.

Наличие в полках ребристой плиты разрушенного на всю ее толщину бетона или отсутствие сцепления рабочей арматуры с бетоном, обнажение стержней рабочей арматуры.

При наличии в многопустотной плите (рис. 4.6 а) разрушенного бетона нижней полки для ее усиления в пустотные каналы устанавливаются дополнительные арматурные каркасы (3) с последующим замоноличиванием бетоном этих каналов. Количество каркасов и замоноличиваемых пустотных каналов зависит от степени повреждения плиты и нагрузки на нее.

При усилении ребер сборных плит бетонируют швы между плитами с установкой в них арматурных каркасов (6), (рис. 4.6б).

Усиление также осуществляется односторонним наращиванием (рис. 4.6 в) с установкой дополнительной арматуры (7), привариваемой на сварке к существующей через коротыши (8) диаметром 10 — 40 мм с шагом от 200 до 1000 мм.

4.2.6 . Усиление опор сборных железобетонных плит (рис. 4.7 ).

Рис. 4.7 . Усиление опор сборных плит

а — усиление на средних опорах; б — усиление на крайних опорах; 1 — существующая плита; 2 — балка; 3 — металлическая балка усиления; 4 — поперечная траверса; 5 — уголки анкера; 6 — болты анкера.

Недостаточная площадь опирания сборных плит.

На промежуточных опорах (рис. 4.7 а) металлические балки элемента усиления (3) выступают в обе стороны от опоры и являются общими для плит смежных пролетов. Продольные ребра смежных плит опираются на общую траверсу дополнительных опорных элементов (4). На крайних опорах (рис. 4.7 б) дополнительные опорные элементы выступают в одну сторону и имеют большой вылет. Они притягиваются к плите анкерными болтами (6).

4.2 .7 . Усиление верхней полки железобетонных балок (рис. 4.8 ).

Рис. 4.8 . Усиление верхней полки железобетонных балок

а — трехстороннее наращивание верхней полки; б — наращивание полки по верху; в — усиление стальными конструкциями; 1 — дополнительный каркас; 2 — бетон на мелком щебне; 3 — каркас набетонки, связанный с верхней арматурой балки; 4 — швеллеры; 5 — стяжные болты; 6 — отверстие для болта в стенке балки.

Недостаточная несущая способность, повреждения с обнажением, арматуры верхней полки.

Усиление производится путем наращивани я железобетоном (рис. 4.8а, б ) и с помощью стальной обоймы (рис. 4.8в).

Дополнительная продольная арматура «наращиваний» связывается с существующей продольной арматурой свесов при помощи коротышей или хомутов. Бетонирование производится в опалубке с тщательным уплотнением бетона.

Стальная обойма представляет собой два швеллера (4), охватывающих по бокам свесы верхней полки, прижатые к ним с помощью болтов (5). Пространство между швеллерами над верхней гранью полки тщательно замоноличивается.

4.2.8 . Усиление железобетонных балок (рис. 4.9 ).

Рис. 4.9 . Усиление железобетонных балок

Глубокие и значительные повреждения железобетонных конструкций с обнажением арматуры и с утратой ее сцепления с бетоном.

Соединительные элементы (2) применяют диаметром 10 — 30 мм; коротыши (5) — диаметром 10 — 40 мм с шагом 200 — 1000 мм.

После проведения сварочных работ производится подготовка поверхности и бетонирование наращиваемого сечения.

4.2.9 . Усиление тавровой балки стальными ш пренгелями (рис. 4.10 ).

Рис. 4.10 . Усиление железобетонных балок стальным шпренгеле м

1 — железобетонная балка; 2 — стальные затяжки шпренгеля; 3 — изолирующая прокладка.

Снижение несущей способности балки вследствие коррозии бетона и арматуры.

На торцах балки устраивают анкерные устройства, к которым привариваются расчетным сварным швом затяжки шпренгеля. На балке в уровне затяжки устанавливают прокладки из двух уголков. Напряжение затяжек осуществляют с помощью двух талрепов.

4.2. 10 . Усиление железобетонной балки прямоугольного сечения стальными шпренгелями (рис. 4.11 ).

Рис. 4 .11. Усиление железобетонной балки стальным шпренгелем

1 — усиливаемый элемент; 2 — стальные уголки; 3 — металлические планки (пластинки)

Снижение несущей способности балки вследствие коррозии бетона и арматуры.

На торцах балки (в опорных узлах) устанавливают анкерные устройства, к которым привариваются расчетным сварным швом затяжки шпренгеля.

4.2. 11. Усиление растянутых элементов решетки железобетонных ферм (рис. 4.12 ).

Рис . 4.12. Усиление растянутых элементов решетки ферм

1 — сжатый пояс; 2 — предварительно напряженные затяжки; 3 — элементы анкерных устройств; 4 — болт; 5 — анкерный болт.

Значительные повреждения растянутых элементов ферм, снижающие их несущую способность.

Для усиления растянутых элементов решетки ферм применяются предварительно напряженные затяжки (2). Крепление затяжек в узлах может быть осуществлено приваркой к фасонкам, закрепленным болтами и хомутами (рис. 4.12, узел А) или приваркой к уголкам, притянутым анкерными болтами к поясу фермы (рис. 4.12, узел Б).

При напряжении затяжек (2) гайками концы затяжек с резьбой выполняют из коротышей диаметром, превышающим диаметр затяжек на 4 мм. Соединение коротышей с затяжкой необходимо выполнять с помощью сварки при соблюдении условия равнопрочности стыка основному металлу сечения затяжки. Высота натяжных гаек должна быть не менее 1,5 диаметра резьбы.

4.2. 12 . Усиление железобетонных колонн (рис. 4.13 ).

Рис. 4.13 . Усиление железобетонных колонн

а — железобетонной обоймой; б — наращиванием сечения; 1 — усиливаемая колонна; 2 — дополнительная продольная арматура усиления; 3 — заполнить бетоном; 4 — дополнительная поперечная арматура усиления в виде спирали; 5 — существующая продольная арматура колонны; 6 — соединительные стержни на сварке; 7 -дополнительная поперечная арматура усиления колонны.

Снижение несущей способности колонны в результате разрушения бетона и значительной коррозии арматуры, недостаточная несущая способность арматуры.

Усиление производят путем изготовления железобетонной обоймы или наращиванием.

Для усиления по рис. 4.13 а, устанавливается дополнительная рабочая арматура (2) и дополнительная поперечная арматура в виде спирали (4) диаметром не менее 6 мм, при этом предварительно скалывается защитный слой, не менее чем на диаметр рабочей арматуры. Расстояние между витками спирали в осях принимается 50 — 70 мм. Спираль охватывает всю рабочую арматуру усиления, и существующую продольную арматуру колонны. После установки арматуры колонну бетонируют в опалубке или с помощью торкретирования.

При усилении колонны способом наращивания сечения (рис. 4.13б), сначала скалывают защитный слой не менее чем на 0,5 диаметра арматуры. Затем через специальные соединительные (6) стержни, выполненные, из арматуры диаметром 10 — 40 мм и длиной от 50 до 200 мм соединяют с помощью сварки существующую арматуру с арматурой усиления (2). К новой арматуре приваривают также поперечные стержни с шагом не более 500 мм и не более 20 диаметров продольной арматуры.

После установки арматуры производят бетонирование сечения.

4.2. 13 . Усиление железобетонных колонн стальной обоймой (рис. 4.14 ).

Рис. 4.14 . Усиление железобетонных колонн стальной обоймой

а — усиление с помощью напрягаемых распорок из уголков в момен т изготовления и готовом виде; б — усиление части колонны стальной обоймой из уголков в месте разрушения; 1 — усиливаемая колонна; 2 — уголки; 3 — крепежные монтажные болты; 4 — соединительные планки; 5 — натяжные монтажные болты; 7 — срубленный бетон до рабочей арматуры; 8 — закладная деталь усиления; 9 — коротыш, привариваемый к рабочей арматуре 10

Снижение несущей способности колонн при различных повреждениях.

Усиление осуществляют с помощью пре днапряженных распорок, (рис. 4.14а) которые включаются в совместную работу с усиливаемой колонной, что позволяет осуществлять контроль за степенью их состояния. В этом случае следует предусматривать мероприятия по обеспечению устойчивости покрытия и технике безопасности.

Изготовляют распорки из уголков. С помощью крепежных болтов (3) устанавливаются уголки (2) на колонну. Установку их производят с перегибом в середине высоты, упирая верхние и нижние концы в достаточно прочные конструкции (фундаменты, балки перекрытия). На концах уголков устраиваются упоры (4).

Ввод в напряженное состояние распорок осуществляют выпрямлением их с помощью натяжных болтов (5), до вертикального положения. Фиксируют распорки в напряженном состоянии поперечными планками. Впоследствии вырезы в уголках усиливают накладками.

Усиление частично поврежденной колонны может осуществляться стальной обоймой (рис. 4.14б) на неполную длину колонны. Обойму изготавливают из уголков, соединенных планками с приваркой их к закладным деталям (8). Закладные детали (8) обязательно должны быть приварены сварным швом к рабочей арматуре железобетонной колонны.

Расчет и конструирование стальной обоймы производят как стальных колонн.

4.2 .14 . Дополнительное крепление вертикальных стальных связей к железобетонным колоннам (рис. 4.15 ).

Рис. 4.15 . Дополнительное крепление вертикальных стальных связей к железобетонным колоннам

1 — железобетонная колонна; 2 — хомут; 3 — вертикальные стальные связи; 4 — стяжные болты; 5 — фасонка для крепления связей.

Недостаточная несущая способность колонн, необходимость крепления других конструкций при реконструкции.

На железобетонную колонну устанавливается стальной хомут, сваренный из стальных пластин. Сборка хомута производится на стяжных болтах, а крепление связей осуществляют к приваренной к хомуту фасонке.

4.2. 15 . Усиление фундаментов выполнением обойм из бетона или железобетона и увеличением опорной площади (рис. 4.16 ).

Рис. 4.16 . Усиление кирпичного или бетонного фундамента

а — ленточного кирпичного фундамента; б — отдельного железобетонного фундамента; 1 — стена; 2 — железобетонная обойма; 3 — продольная арматура; 4 — шпонки; 5 — щебень, втрамбованный в грунт; 6 — стальные стяжки; 7 — существующий фундамент; 8 — новая арматура; 9 — новый бетон; 10 — поверхность вырубки существующего фундамента; 11 — колонна.

Недостаточная несущая способность фундамента, превышение расчетного давления на основание и неравномерные осадки фундамента.

Существующий фундамент (7) усиливают путем наращивания, предварительно откопав его до основания. В старом фундаменте устраивают шпонки (4) или вырубают штрабу (11), обеспечивающие совместную работу старого и нового бетона. Стальные стяжки (6) связывают старый фундамент с железобетонной обоймой (2).

Размер шпонок по высоте принимается исходя из обеспечения передачи поперечных усилий от обоймы существующему фундаменту.

4.3. ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

4.3. 1. Наиболее уязвимыми местами загнивания деревянных конструкций яв ляются опорные узлы и крепления.

Устранение загнивания достигается прокладками из рубероида, антисептирование древесины, создание условий, не допускающих увлажнения древесины. Подтягивание болтов соединений, тяжей, затяжек, стяжных муфт производится при обнаружении провисания, неравномерности натяжения отдельных элементов и при уменьшении жесткости деревянных конструкций.

Во многих случаях эффективными мероприятиями по усилению поврежденных стоек, балок, ферм при наличии опасных трещин, разрывов, гнили, значительных прогибов является установка дополнительных стальных или деревянных накладок на болтах, применение стальных шпренгелей или дополнительных опор.

Сильно поврежденные конструкции, если это позволяют условия, заменяются на новые.

4.3.2 . Временное усиление поврежденных конструкций деревянными элементами (рис. 4.17 ).

Рис. 4.17 . Временные крепления поврежденных конструкций

а — в виде стоек; б — пространственной опоры; в, г — подкосов для стен; 1 — конструкция; 2 — временная подпорка-стойка из бревна; 3 — клинья; 4 — пространственная опора; 5 — подкосы из бревен Æ 16 — 20 см; 6 — прокладка диаметром 16 — 20 см; 7 — лежень диаметром 18 — 22 см; 8 — упорный столб диаметром 18 — 22 см; 9 — крепежный штырь.

Аварийное состояние строительных конструкций и возможность их обрушения.

Подкрепляющие стойки из бревен, брусьев устраивают при высоте до 6,5 м (рис. 4.17а); пространственные опоры из бревен и брусьев, при высоте более 6,5 м (рис. 4.17 б). Передача нагрузки от конструкции производится с помощью подкладок с обязательным подклиниванием стоек. В одиночных и двойных стойках подклинивание производится под низ стойки, а в пространственных клинья ставят между верхом стойки и подпираемой конструкцией.

В зависимости от типа поврежденной конструкции временные стойки ставятся: в балках — под нижний пояс (для стальных балок в месте ребер жесткости), при этом верх стойки скрепляется с конструкцией; в фермах — под верхний пояс у узла фермы. При этом обязательна поставка связей, связывающих подпираемую ферму с соседними поврежденными фермами. При производстве работ по ремонту конструкций временные стойки и опоры используются также для устройства лесов, а также для подъема конструкции с помощью домкратов. Крепление стен по схеме рис. 4.17в, применяется при высоте стен до 6 м, а по схеме рис. 4.17г — при высоте 6 — 1 2 м.

4.3.3 . Усиление деревянных конструкций (рис. 4.18 ).

Рис. 4.18 . Усиление деревянных прогонов и стоек

а — с помощью швеллерных профилей; б, в — с помощью накладок; г — с помощью досок или брусьев; д — стойка с разрушенным основанием; е — заключение основания стойки в обойму из швеллерных профилей; ж — пристыковка нового основания стоек с помощью врубки вполдерева; 1 — скрепляющие болты; 2 — швеллер; 3 — накладка; 4 — доски (брусья); 5 — трещины.

Частичное разрушение древесины подрезами, смятиями под шайбами болтов, разрывами, сколами, гнилью.

Усиление осуществляется с помощью дополнительного крепления гвоздями или болтами досок, брусьев, накладок, швеллерн ых профилей.

Разрушенное гнилью основание стоек отрезают и пристыковывают новое с помощью врубки «вполдерева». При наличии опасности повторного гниения основание заключают в обойму из швеллерных профилей.

4.3.4 . Усиление узлов деревянных конструкций (рис. 4.19 ).

Рис . 4.19. Усиление узлов деревянных конструкций

а — опоры балки; б — опорного узла врубки; в — стыкового узла балок; 1 — кладка; 2 — стальные уголки усиления; 3 — скрепляющие болты; 4 — балка; 5 — трещина.

Разрушение опоры балки, находящейся в кладке. Гниль;

Образование трещин в опорном узле врубки зубом;

Образование трещин в стыковом узле балок при наличии поперечной силы.

1 . Усиление концов балки, пораженных гнилью осуществляется с помощью наращивания поврежденного конца стальными уголками или швеллерными профилями (рис. 4.19 а).

2 . При образовании трещин во врубке устанавливаются скрепляющие болты.

4.4. КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

4.4.1 . Эффективным способом усиления каменных конструкций является заключение кладки в стальную или железобетонную обойму.

Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента и хомутов из полосовой стали или круглых стержней, привариваемых к уголкам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения и не более 50 см.

Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного раствора толщиной 25 — 30 мм. Для надежного сцепления раствора стальные уголки закрываются металлической сеткой.

Железобетонная обойма выполняется из бетона класса не ниже В12,5 с армированием вертикальными стержнями и сварными хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не более 15 см. Толщина обоймы назначается по расчету и может быть от 4 до 12 см.

Ремонт поврежденной кладки стен, столбов, простенков, фун даментов осуществляется методом инъецирования, при котором в поврежденную кладку под давлением нагнетается жидкий цементный или полимерный раствор, что способствует замоноличиванию в кладке трещин, пор и пустот.

Подготовительные работы при инъецировании кладки включают: определение места расположения скважин, высверливание скважин и установку в них металлических патрубков; очистку трещин и поверхности кладки от образующегося при сверлении шлама и пыли; герметизацию всех трещин путем оштукатуривания тонким слоем цементного раствора.

При инъецировании применяется в качестве вяжущего для цементных и цементно-полимерных растворов портландцемент марки не ниже 400 тонкостью помола не менее 2400 см 2 /г.

Раствор нагнетается в конструкцию под давлением до 0,6 М Па. Инъекционные патрубки диаметром 1/2″ и длиной 6 — 10 см изготовляются из обрезков газовых труб и имеют на одном конце резь бу 5 — 6 витков.

Ремонт каменных конструкций может осуществляться способом замены поврежденной кладки новой.

Способ замены конструкций новыми требует предварительного устройства временных креплений на период производства работ, способных воспринять передающиеся на них вышерасположенные на грузки. После устройства временных креплений допускается разборка старой кладки и выполнение новой с применением сетчатого армирования.

4.4.2 . Ремонт кирпичных и бетонных стен (рис. 4.20 ).

Рис. 4.20 . Устройство вентилируемой стеновой конструкции

Разрушение кладки от размораживания в сооружениях с повышенной влажностью.

Долговечность существующих стен повышается путем нанесения с наружной стороны стены дополнительного слоя утеплит еля с одновременным устройством воздушной прослойки. Дополнительный утеплитель защищает конструкцию стены от воздействия отрицательных температур, а воздушная прослойка служит для удаления из стен избытка влаги.

Стекло или минераловатные утеплители и профилированные листы (стальные или асбестоцементные) крепятся опорными уголками к стене с помощью специальных элементов. Профилированные листы к опорным уголкам крепятся самонарезающимися винтами. Вентилируемые прослойки образуются внутренними полостями профилированных листов.

В случае ослабления прочности кладки до устройства ограждения с наружной стороны необходимо выполнить усиление кладки способом торкретирования.

5. УСИЛЕНИЕ И РЕМОНТ КОНСТРУКЦИЙ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Работа конструкций инженерных сооружений происходит, как правило, в более сложных условиях: конструкции сооружений находятся на открытом воздухе и подвергаются агрессивным воздействиям внешней среды и отрицательных температур.

В силу своей специфики остановка сооружений для производства ремонтных работ и реконструкции в значительной мере затруднена, а во многих случаях и вовсе невозможна. Поэтому при ремонте и усилении следует отдавать предпочтение тем методам, при которых не требуется остановка эксплуатации сооружения.

5.1. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЕМКОСТИ

5. 1.1 . Наиболее частой причиной нарушения работоспособности резервуаров являются их протечки.

Местные протечки устраняются путем удаления дефектно выполненного бетона и заменой его новым, а также с помощью инъект ирования.

В случае проникновения грунтовых вод вовнутрь резервуара производится инъектирование наружной поверхности.

При наличии большого количеств а повреждений и дефектов, а также при усилении стен выполняется устройство дополнительного защитного слоя из торкретбетона или железобетонной рубашки с внутренней поверхности стен.

Усиление круглых сооружений при образовании трещин в стенах выполняется намоткой на наружную поверхность преднапряженной высокопрочной арматуры с последующим ее торкретированием.

В случае местных повреждений отдельных конструкций резервуаров, аэротенков, отстойников и других сооружений их усиление выполняют как обычных конструкций.

5. 1.2 . Ремонт железобетонных емкостей от протечек (рис. 5.1 ).

Рис. 5.1 . Ремонт железобетонных емкостей при протечках

а — инъектирование стены радиального отстойника в месте протечки у лотка; б — инъектирование проходов патрубков через стенки емкости; в — инъектирование в местах сопряжения стальной воронки с железобетонной стенкой; 1 — монолитная стена емкости; 2 — лоток; 3 — трубка для инъекции; 4 — патрубок; 5 — раствор; 6 — фланец; 7 — стальная воронка.

Течи емкостей в местах: сопряжения вертикальных стенок с днищами, сопряжения монолитных лотков отстойников с вертикальными стенками, сопряжений продольных и поперечных стен проходов патрубков через стены, сопряжения металлических воронок с железобетонными стенками технологических емкостей, рабочих швов бетонирования.

В местах течей выдалбливаются лунки глубиной от 70 до 100 мм, в зависимости от толщины стен емкостей, в них вставляют трубки диаметром 3/4″, длиной 200 мм с тремя — пятью отверстиями на заделываемом конце (рис. 5.1а). Трубки заделываются в лунки цементно-песчаным раствором. После затвердения раствора, крепящего трубки в лунках, производится инъецирование цементного раствора. В зависимости от характера пор готовится цементный раствор различной консистенции — от цементного молока до кашицы.

Когда убеждаются, что раствор в тело бетона больше не поступает, выдерживают под давлением еще 5 — 10 минут, после чего трубку забивают более густым раствором и деревянной пробкой допрессовывают раствор.

При ликвидации течей в местах сопряжений металлических воронок с железобетонными стенками и в местах прохода патрубков через стены (рис. 5.1б, в) применяется аналогичный способ, только трубки не вдалбливаются в тело бетона, а ввариваются в металлический лист.

5. 1.3 . Ремонт стен и днища резервуара с помощью инъектирования (рис. 5.2 ).

Рис. 5.2 . Ремонт стен и днища с помощью инъектирования

1 — инъекционные трубки; 2 — цементный раствор; 3 — стена; 4 — днище.

Протечки в стенах и днище с наружной стороны резервуара, приводящие к проникновению наружных вод вовнутрь резервуара.

Дефекты устраняются с помощью инъектирования цементной смеси через стены и днище с наружной стороны сооружения в местах возможных протечек.

Процесс инъектирования состоит из трех операций: подготовки скважин в теле бетона для постановки в них инъекционных трубок; установки и заделки трубок; нагнетания водоцементной смеси.

Трубки заделываются цементным раствором. Цементная смесь для инъектирования приготовляется на цементе марки 400 состава 1 часть цемента и 1,5 части воды по объему. По окончании работ инъекционные трубки удаляются, а оставшиеся отверстия заполняются раствором.

5 .1.4. Ремонт железобетонных емкостей (рис. 5.3 ).

Рис. 5.3 . Ремонт железобетонных емкостей

Протечки резервуара в местах стыка стен с днищем, прохода трубопровода через стену, в температурно-деформационном шве.

Усиление стыка стены с днищем и днища осуществляется торкретированием с внутренней поверхности резервуара (рис. 5.3а). Пристенная часть днища до бетонирования армируется сеткой диаметром 5 мм с шагом стержней 100 мм.

Герметизация места ввода трубопроводов осуществляется с помощью эпоксидного состава или уплотняющих прокладок. Для уменьшения усилия от нагревания трубопровода и предупреждения деформаций в местах прохода трубопровода через стену в непосредственной близости к стене устанавливается компенсатор (рис. 5.3б).

Ремонт мест протечек температурно-деформационного шва устраняется за счет торкретирования по сетке (рис. 5.3в). Полость шва перед торкретированием заполняется асбестоцементом. При расположении протечек шва в стене вязаную сетку следует прибить к стене дюбелями.

3 .1.5. Ремонт железобетонного резервуара для нефти в месте вводов продуктопроводов (рис. 5.4 , 5.5 ).

Рис. 5.4 . Герметизация места вводов трубопроводов в резервуар эпоксидным составом

1 — эпоксидное покрытие, армированное стеклотканью или стеклосеткой; 2 — проходной канал; 3 — неплотные участки бетона, подлежащие удалению и зачеканиванию бетоном.

Рис. 5.5 . Герметизация места вводов трубопроводов в резервуар с помощью уплотняющих прокладок

1 — неподвижный фланец; 2 — болты, вдвигающие уплотнительное кольцо и патрубок (8 шт. по окружности); 3 — болты, прижимающие к стене (4 шт. по окружности); 4 — отверстия для пропуска болтов; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — патрубок с приваренными упорами из уголка (7); 8 — сальниковая набивка; 9 — подвижный фланец с приваренным кольцом (10); 11 — уплотнительное кольцо из бензостойкой резины; 12 — кольцо из неравнобокого уголка.

Фильтрация нефтепродуктов в проходной канал в месте сопряжения продуктопроводов с бетоном.

1 . Герметизация проводится со стороны проходного канала с помощью эпоксидного состава, армированного стеклотканью или стеклосеткой (рис. 5.4 а, б), а также с помощью уплотняющих прокладок (рис. 5.5 а, б, в).

При этом неплотные участки бетона с раковинами должны быть удалены до плотного слоя бетона, не пропитанного нефтью, и омоноличены бетоном или цементно-песчаным раствором с тщательным уплотнением путем трамбования или чеканки.

2 . При герметизации места вводов продуктопроводов эпоксидными составами по рис. 5.4 а, б, прилежащие к продуктопроводам участки бетона на расстоянии не менее 120 мм должны быть обработаны гидропескоструйным аппаратом для удаления пропитанного нефтью поверхностного слоя бетона и очистки от загрязнений. Аналогичной обработке подвергаются поверхности прилегающих к бетону продуктопроводов на длине 120 мм для удаления антикоррозионного покрытия, окалины и продуктов коррозии.

Указанную выше обработку следует производить непосредственно перед нанесением эпоксидного покрытия.

На подготовленные участки бетона и трубопроводов следует нанести эпоксидное покрытие, армированное стеклотканью. При этом покрытие наносится в следующей последовательности:

наносится грунтовочный слой эпоксидного состава, который выдерживается в течении 24 часов при температуре не ниже плюс 15 °С;

по грунтовочному слою наносится второй слой эпоксидного состава, по которому укладываются слои стеклоткани, пропитанные эпоксидным составом. Общая толщина покрытия должна быть не менее 2 мм.

При наклейке стеклоткань необходимо с помощью шпателя или валиков прикатывать к бетону и трубопроводам для удаления воздушных пузырей и для плотного прилегания армирующих слоев к бетону и стальной поверхности труб.

При применении для герметизации места вводов трубопроводов уплотняющих прокладок из резины или из сальниковой набивки по рис. 5.5а, б, в. Фланцы, кольца и патрубки изготовляются в виде полуколец, свариваемых в кольцо на месте установки. Неподвижные фланцы привариваются к трубопроводу прерывистым швом.

Участок трубопровода после приварки фланца, а также все остальные элементы уплотнения должны быть защищены от коррози и путем нанесения двух слоев каменноугольного лака с добавкой 10 % алюминиевой пудры.

5. 1.6 . Усиление стен железобетонного аэротенка (рис. 5.6 ).

Рис. 5.6 . Усиление стен аэротенка

1 — новое днище усиления; 2 — старое днище; 3 — стеновая панель 4 — штраба 300×40 мм; 5 — приварка новой арматуры к существующей.

Разрушение зуба днища и части стен аэротенка вследствие недостаточного армирования щелевого паза заделки стеновых панелей в днище.

Усиление разрушенных стен и днища осуществляется путем устройства второго днища над первым.

В старом днище устраиваются штрабы для приварки арматуры усиления к существующей и сцепления старого и нового бетона. Размеры щелевого паза и его армирование выполняются по первоначальному проекту.

5. 1.7 . Ремонт покрытия железобетонных резервуаров (рис. 5.7 ).

Рис. 5.7 . Ремонт стыков плит покрытия резервуара

а — план; б — разрез по стыку; 1 — плиты покрытия; 2 — торкрет-раствор; 3 — трещины в стыке; 4 — тканая сетка; 5 — конец распространения трещины.

Нарушена герметичность покрытия в результате образования трещин в бетоне стыков плит.

1 . Трещины в бетоне стыков покрытия или в торкретном слое над ними, нарушающие герметичность покрытия, заделываются путем нанесения дополнительного слоя торкрет-раствора, армированного стальной тканой сеткой.

Ширина полосы торкретирования принимается не менее 500 мм, толщина торкрета — 30 мм.

2 . При усилении плит покрытия необходимо проверить расчетом несущую способность балок и колонн на дополнительную нагрузку от собственного веса усиляемых плит. В случае недостаточной несущей способности балок и колонн следует разработать проекты их усиления. Проект усиления разрабатывается с учетом фактического состояния конструкций (наличие трещин, степень разрушения бетона и т.д.), выявленного при обследовании этих конструкций, а также с учетом дополнительной нагрузки от усиления плит.

5. 1.8 . Ремонт покрытия железобетонного резервуара (рис. 5.8 ).

Рис. 5.8 . Ремонт плит покрытия железобетонных резервуаров

1 — существующая плита; 2 — балка; 3 — конструктивная арматурная сетка; 4 — новый слой бетона.

Разрушение верхнего слоя бетона плит покрытия резервуара.

5. 1.9 . Усиление колонн покрытия железобетонного резервуара (рис. 5.9 ).

Рис. 5.9 . Усиление консолей железобетонной колонны покрытия резервуара

1 — балки покрытия; 2 — колонна; 3 — болты; 4 — стальные опорные элементы из швеллера.

Наличие трещин в консолях колонн. Увеличение собственного веса плит покрытия по сравнению с проектом.

1 . В случае увеличения собственного веса плит покрытия и при наличии трещин в консолях колонн необходимо установить на колонны дополнительные стальные консоли, рассчитанные на восприятие всей нагрузки, передающейся от покрытия. Перед началом работ по усилению консолей необходимо демонтировать балки покрытий.

2 . Стальные элементы дополнительных консолей до установки в резервуар должны быть подвергнуты дробеструйной обработке, протерты ветошью, смоченной в бензине, для удаления следов масла. Затем покрыты алюминием толщиной не менее 200 мкм методом металлизации с последующим гидрооксидированием.

5. 1.10 . Ремонт железобетонных мостиков а эротенков (рис. 5.10 ).

Рис. 5.10 . Конструкция проходного мостика

1 — швеллер; 2 — существующая закладная деталь в железобетонной балке; 3 — трубопровод; 4 — настил мостика; 5 — стальные перила Æ 25; 6 — существующая железобетонная балка мостиков; 7 — железобетонная перегородка.

Разрушение железобетонных плит проходных мостиков от размораживания бетона и их аварийное состояние.

Проходные мостики изготовляются из стальных профилей, предварительно демонтировав существующие железобетонные плиты.

Для крепления мостика и опорных частей прокладываемых трубопроводов к существующим железобетонным балкам приваривается швеллер или швеллерная конструкция из двух уголков. Причем для размещени я трубопроводов проходные мостики могут смещаться поперек своей оси в любом направлении.

Принятые сечения мостика должны отвечать прочности и жесткости.

5. 1.11 . Усиления сборных железобетонных мостиков аэротенков и усреднителей (рис. 5.11 ).

Рис. 5.11 . Усиление конструкций сборных мостиков

1 — существующая ж.б. плита мостика; 2 — стальные перила ограждения; 3 — асфальт толщиной 20 мм; 4 — рулонная арматурная сетка диаметром 3 мм с шагом стержней 100 мм по ГОСТ 2379 -85; 5 — бетон толщиной 25 мм; 6 — уголки обрамления 100×8.

Разрушение железобетонных плит проходных мостиков от размораживания бетона и коррозии, сильная коррозия тонкостенных перил ограждения из-за коррозии.

Разрушенный бетон с нижней стороны монолитных и сборных мостиков удаляется до прочного бетона, арматура очищается стальными щетками от коррозии, промывается и торкретируется с толщиной защитного слоя 20 мм.

С верхней стороны железобетонные плиты ремонтируются, усиливаются путем наращивания слоя железобетона класса В25 на мелком щебне (рис. 5.11).

Перед бетонированием удаляются существующие асфальтова я стяжка и перила ограждения.

На плите по контуру сваривается рама из уголков для крепления ограждения, которая с помощью накладок приваривается к сохранившимся закладным деталям плиты. Внутрь этой рамы укладывается сетка и производится бетонирование толщиной 25 мм. К стальной раме привариваются стальные ограждения, выполненные из круглой стали диаметром 25 мм. Сверху бетонной поверхности устраивается асфальтовая стяжка толщиной 20 мм.

5. 1.12 . Ремонт распределительного железобетонного лотка очистного сооружения (рис. 5.12 ).

Рис. 5.12 . Ремонт железобетонного лотка

1 — стальная труба усиления (обечайка); 2 — существующий монолитный лоток; 3 — отверстие для стоков (по месту); 4 — цементно-песчаный раствор.

Разрушение бетона лотка от размораживания.

Разрушенный и непрочный бетон лотка удаляется, промывается, арматура очищается от ржавчины и бетонируется заново цементно-песчаным раствором класса В25. Предварительно изготовляется сварная обечайка усиления из стальной трубы.

На днище наносится подливка из слоя пластичного цементно-песчаного раствора, после чего устанавливается сварная обечайка. В обечайке в месте примыкания подающего трубопровода следует сделать отверстие для приема стоков. Когда цементно-песчаная подливка под коробом схватится, зазор между стенкой короба и лотком заполняется цементно-песчаным раствором.

Наружная поверхность стальной трубы окрашивается за 3 раза.

5.2. СТАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ

5.2. 1. Ремонт стальных резервуаров состоит из работ по исправлению основа ний и фундаментов, частичной или полной замене дефектных частей стенки, днища и покрытия.

Неплотности резервуаров устраняются с помощью сварки или эпоксидных составов.

В случае более крупных повреждений производят вырезку дефектного места с последующей приваркой новых элементов взамен удаленных.

Усиление эксплуатируемых резервуаров может выполняться бандажами с целью восстановления несущей способности нижних поясов стенки, имеющих коррозионный износ в пределах до 20 % от первоначальной толщины листа.

Бандажные усиления представляют собой разъемные стальные кольца, состоящие из 4 — 6 полос (в зависимости от длины полосы и диаметра резервуара), стянутых с помощью резьбовых соединений.

На резервуаре может быть установлено 10 — 20 колец по высоте четырех поясов в зависимости от коррозионного износа металла и геометрического сечения полосы. Необходимое число колец определяется расчетом.

5.2.2 . Усиление основания стальных резервуаров (рис. 5.13 ).

Рис. 5.13 . Усиление оснований стальных резервуаров

а, б — при неравномерных осадках основания резервуара; 1 — основание резервуара; 2 — ребра жесткости; 3 — патрубки; 4 — монолитное бетонное кольцо; 5 — отмостки.

1 . Неравномерная осадка основания резервуара (1), превышающая допуски и вызывающая крен.

2 . Значительная равномерная осадка основания резервуара (1), превышающая допуски в местах с недостаточно устойчивыми грунтами.

1 . На участке неравномерной осадки резервуара (1), (рис. 5.13 а) приваривают через 2,5 — 3 м ребра жесткости (2) на расстоянии 0,4 м от днища. Сварной шов 8×100 мм через 1500 мм. Под ребро жесткости (2) устанавливают домкраты. Резервуар поднимают выше осадки на 40 — 60 мм. Подбивают грунтовую смесь и резервуар опускают на основание. Затем ребра жесткости удаляют. Грунтовую смесь подбивают трамбовками: под днищем — вертикальными слоями, за пределами днища — горизонтальными слоями.

На рис. 5.13б изображен другой вариант усиления основания резервуара (I) при неравномерной осадке.

На участке осадки резервуара приваривают через 10 — 12 м в 2-х — 3-х местах патрубки (3) из трубы диаметром 520 мм, толщиной стенки 8 — 10 мм, на расстоянии 0,6 — 0,8 м от днища. С помощью трубоукладчика резервуар поднимается за один из патрубков на высоту, превышающую величину осадки на 40 — 60 мм. Подбивают грунтовую смесь с помощью специальных штанг-трамбовок. Резервуар опускают на основание и патрубки удаляют.

2 . При значительных равномерных осадках основания резервуара (1), вокруг него на расстоянии 1 м от резервуара устраивают монолитное бетонное кольцо (4). Верх кольца должен быть ниже основания не менее чем на 50 мм. Отмостки (5) устраивают по требованиям основного проекта. Подводящие трубопроводы должны обеспечить возможность осадки за счет гибких вставок или компенсирующих устройств.

5.2.3 . Местный ремонт днища стального резервуара (рис. 5.14 ).

Рис. 5.14 . Местный ремонт днища стального резервуара

а — при выпучине; б — при просадке основания; 1 — выпучина; 2 — отверстие; 3 — гидрофобный грунт; 4 — накладка; 5 — просадка основания; 6 — сварной шов; 7 — днище.

1 . Выпучина или хлопун (1) высотой более 200 мм на площади более 3 м 2 с плавным переходом на днище резервуара.

2 . Местная просадка основания (5) под днищем резервуара (7) (вне зоны окрайков) глубиной более 200 мм на площадке более 3 м 2 .

1 . Для случая, изображенного на рис. 5.14 а, ремонт осуществляется следующим образом.

В вершине хлопуна (1) вырезают отверстия (2) диаметром 200 — 500 мм, в зависимости от площади хлопуна и удобства подбивки грунтовой смеси (3).

Пазуху засыпают грунтовой смесью (3) (супесчаный грунт, пропитанный битумом), уплотняют глубинным вибратором, пневмотрамбовкой или трамбовкой вручную.

Подгоняют круглую накладку (4) диаметром более отверстия 100 мм и толщиной не менее толщины днища резервуара. Сварку накладки с днищем выполняют по всему контуру швом с катетом не более 4 — 5 мм.

2 . Для случая, изображенного на рис. 5.14 б, ремонт осуществляется следующим образом.

В днище резервуара (7) на участке пустоты вырезают отверстие (4) диаметром 200 — 250 мм для подбивки грунтовой смеси (3).

Вырезанное в днище отверстие закрывают круглой накладкой (6) диаметром более отверстия на 100 мм и толщиной не менее толщины днища резервуара.

Накладку с днищем сваривают по всему контуру плотным швом.

5.2.4 . Ремонт днища стального резервуар а (рис. 5.15 ).

Рис. 5.15 . Ремонт днища стального резервуара

1 — участок днища; 2 — окрайка днища; 3 — подкладка; 4 — полосовая сталь; 5 — днище.

Днище резервуара прокорродировано полностью.

Днище заменяют участками 1.

Последовательно на высоту не менее 200 мм отрезают стенку с участком окрайков и днище. Длина первого участка превышает последующие на 500 мм. Отрезанный участок вытягивают из резервуара, подводят окрайки (2) с технологическими подкладками (3).

Сваривают окрайки между собой, вертикально устанавливают полосовую сталь (4) с нахлестом 50 — 70 мм и приваривают двусторонним швом к окрайкам и нахлесточным швом к стенке резервуара.

После смены окрайков и участка стенки собирают днище (5) и сваривают поперечные швы, затем продольные.

В необходимых случаях ремонтируют изоляционный слой.

Все сварные соединения испытывают на герметичность и проводят гидравлические испытания резервуара наливом воды до расчетного уровня.

5.2.5 . Ремонт днища стального резервуара (рис. 5.16 ).

Рис. 5.16 . Ремонт днища стального резервуара

1 — гидрофобный грунт; 2 — полотно днища; 3 — окрайки днища; 4 — подкладка.

Днище резервуара прокорродировано полностью.

В первом поясе стенки вырезают монтажное «окно» размером 2000×1500 мм.

На существующее днище укладывают слой гидрофобного грунта (1) слоем не менее 50 мм, выравнивают грунт по проектному уклону, уплотняют трамбовками и нивелируют.

Собирают внахлест и сваривают полотно днища (2). При этом сначала сваривают листы по коротким, затем по длинным кромкам. Сварку ведут от центра к краям листа в два слоя.

В стенке последовательно прорезают «окна» и вставляют окрайки днища (3) с технологической подкладкой (4) на прихватках. Окрайки между собой сваривают встык, поджимают к стойке и приваривают двумя тавровыми швами.

Сваривают внахлест, кольцо окрайки с полотнищем днища и заваривают «окно» стенки.

Все сварные соединения испытывают н а герметичность и проводят гидравлическое испытание резервуара путем налива воды до расчетного уровня.

5.2.6 . Ремонт днища стального резервуара при появлении трещин в сварных швах (рис. 5.17 ).

Рис . 5.17. Ремонт днища стального резервуара при трещинах в сварных швах

а — при продольных трещинах; б — при поперечных трещинах в стыковом соединении окрайки днища; 1 — трещина с выходом на основной металл; 2 — трещина без выхода на основной металл; 3 — накладки; 4 — поперечная трещина; 5 — окрайка днища.

а) Продольные трещины в сварных соединениях полотнища днища с выходом трещины на основной металл или без выхода (рис. 5.17а).

б) Поперечные трещины в стыковом соединении окрайки днища (рис. 5.17 б).

а) Ремонт при повреждениях, указанных на рис. 5.17а, устраняют следующим образом.

Продольные трещины после разделки и заварки усиливают металлической накладкой, размер которой должен превышать длину трещин не менее, чем на 250 мм. Края накладки должны иметь закругления радиусом не менее 50 мм. Накладку сваривают с днищем по всему контуру швом с катетом не более 4 — 5 мм.

б) Ремонт днища при повреждениях, показанных на рис. 5.17 б, осуществляется следующим образом.

Вырезают участок дефектного листа шириной не менее длины трещины плюс 500 мм.

Удаляют упорный уголок симметрично в обе стороны от границы вырезаемого участка. Выплавляют нахлесточное соединение приварки днища к окрайкам и угловой шов приварки стенки к окрайкам.

Приподнимают участок днища в месте нахлесточного шва и вырезают дефектный участок окрайки днища. Взамен вырезанного участка подгоняют встык вставку с зазором 3 ± 1 мм. Вставку сваривают в два или более слоя на технологических подкладках.

Если трещина проходит по основному металлу окрайки днища внутри и снаружи, то вырезают упорный уголок на длину не менее 1500 мм симметрично в обе стороны от трещины и весь дефектный участок окрайки днища шириной не менее 500 мм.

5.2.7 . Ремонт стен стального резервуара при трещинах (рис. 5.18 ).

Рис. 5.18 . Ремонт стен стального резервуара при трещинах

а — упорного уголка; б — трещинах в сварных соединений; 1 — трещина; 2 — упорный уголок; 3 — стенка первого пояса; 4 — второй пояс корпуса; 5 — вставка; 6 — окрайка; 7 — продольная и поперечные трещина сварных швов; 8 — стена резервуара; 9 — накладка.

а) Трещина (1) по сварному шву или основному металлу упорного уголка (2), распространившаяся на основной металл листа первого пояса стенки (3) резервуара на длину не более 100 мм (рис. 5.18а).

б) Продольные трещины (7) или одна трещина в пересечении сварных соединений стенки (8) резервуара (рис. 5.18б).

а) При устранении повреждения, показанного на рис. 5.18а производят следующее. Расчищают дефектное место, выявляют границы трещины, засверливают сверлом диаметром 8 мм и вырезают упорный уголок (2) длиной не менее 1500 мм в обе стороны от трещины. Вырезают дефектный участок листа первого пояса стенки резервуара (3) шириной не менее 1000 мм на всю высоту пояса.

Распускают сварные горизонтальные швы между первым и вторым поясами стенки в обе стороны от вырезанного дефектного участка по 500 мм. Разделывают кромки листа первого пояса и вставки (5), вставку подгоняют встык и внахлестку и сваривают с двух сторон. Сваривают лист первого пояса и вставку в месте выреза упорного уголка с окрайкой днища (6) с двух сторон. Приваривают торцы упорного уголка к стенке и окрайке днища. Все сварные соединения испытывают на герметичность и проводят гидравлические испытания резервуара наливом воды до расчетного уровня.

б) При устранении повреждения, показанного на рис. 5.18 б производят следующее. Расчищают дефектное место, выявляют границы трещины и концы ее засверливают сверлом диаметром 8 мм и вырезают отверстие в стенке (8) резервуара диаметром равным длине трещины плюс 500 мм с центром в точке пересечения сварных швов.

С внутренней стороны резервуара вплотную к стенке подгоняют внахлестку накладку диаметром более отверстия на 150 мм и толщиной, равной толщине листов стенки. Сварку накладки со стенкой выполняют сплошными швами сначала с наружной, а затем с внутренней стороны резервуара.

5.2.8 . Ремонт нижнего пояса стены стального резервуара 1 (рис. 5.19 ).

Рис . 5.19. Ремонт нижнего пояса стены стального резервуара

а — в случае коррозии нижнего пояса; б — в случае подрезов сварных швов; 1 — участки прокорродированного пояса; 2 — накладка; 3 — подрез; 4 — стена резервуара; 5 — днище; 6 — новый шов.

1 . Коррозия внутренней поверхности первого пояса стенки резервуара на значительной длине в зоне примыкания к днищу (рис. 5.19 а).

Характер коррозии — группы раковин глубиной до 1,5 — 2 мм, переходящих в сплошные полосы, а также точечные углубления осповидного типа.

2 . Подрезы (3) основного металла стенки (4) резервуара глубиной до 1,5 мм в узле сопряжения с днищем (5) или катет шва менее проектного размера (рис. 5.19 б).

1 . Для случая, изображенного на рис. 5.19 а, ремонт осуществляют следующим образом.

Дефектные места стенки резервуара заменяют последовательно отдельными участками. Размечают границы участков (1) высотой более дефектной зоны на 100 мм и длиной до 3000 мм.

Вырезают дефектные места вначале у днища, затем по границе участка на стенке.

Подгоняют с наружной стороны резервуара внахлест полосовую накладку (2) толщиной, равной толщине листа первого пояса стенки. Накладки сваривают между собой встык, а со стенкой — внахлестку.

2 . Для случая, изображенного на рис. 5.19 б, ремонт осуществляется следующим образом.

Участок подреза тщательно счищают металлической щеткой.

Подрезы подваривают тонкими валиками (6) электродами диаметром 3 мм в два — три прохода.

После сварки каждого слоя поверхность шва тщательно зачищают от шлака.

5.2.9 . Ремонт деформированных стен стального резервуара (рис. 5.20 ).

Рис. 5.20 . Ремонт деформированных стен стального резервуара

а — при выпучинах в поясах; б — при выпучине или вмятине у трубопровода; 1 — выпучина (вмятина); 2 — стена резервуара; 3 — обвязочный уголок; 4 — вставка; 5 — контур удаленной выпучины; 6 — трубопровод; 7 — вставка в трубопроводе.

1 . Одиночная выпучина (1) в стенке (2) резервуара в листах верхнего и смежного с ним поясов, превышающая допустимые размеры, имеющая резкие перегибы металла (рис. 5.20 а).

2 . Местная выпучина или вмятина (1) на первом поясе стенки (2), возникшая в результате просадки подводящего трубопровода.

1 . Для случая, изображенного на рис. 5.20 а, ремонт осуществляют следующим образом.

Вырезают верхний обвязочный уголок (3) длиной на 1000 мм больше размера выпучины.

Вырезают в поясах стенки дефектные листы в районе выпучины.

Распускают сварные горизонтальные швы по обе стороны от вырезанных дефектных мест по 500 мм.

Подгоняют вставки (4) встык и внахлестку и сваривают с двух сторон. Сначала выполняют сварку стыковых, а затем нах лесточных швов.

Подгоняют вставку обвязочного уголка со стенкой и уголком приваривают.

2 . Для случая, изображенного на рис. 5.20 б, ремонт осуществляется следующим образом.

Выпучи ну или вмятину исправляют с помощью домкрата до допустимых размеров. Подводящий трубопровод обрезают, подгоняют и устанавливают дополнительную вставку (6).

5.2. 10 . Ремонт покрытия стального резервуара (рис. 5.21 ).

Рис. 5.21 . Ремонт покрытия стального резервуара

а — ремонт направляющих понтона; б — ремонт кровли; 1 — направляющие трубы; 2 — понтон; 3 — граница дефектного места; 4 — подкладка; 5 — стойки; 6 — дефектное место; 7 — секторы кровли; 8 — короткие кромки кровли; 9 — длинные кромки кровли.

1 . Направляющие трубы (1) понтона (2) погнуты при его погружении (рис. 5.21 а).

2 . Кровля резервуара прокорродирована полностью или частично. Несущие конструкции перекрытия не подлежат ремонту (рис. 5.21 б).

1 . Для случая, изображенного на рис. 5.21 а, ремонт осуществляется следующим образом.

Устанавливают границы (3) дефектных мест. Приваривают подкладки (4) из швеллера № 18 — 20 длиной 150 — 200 мм.

Приваривают стойки (5). Площадь сечения стоек должна быть не менее площади сечения направляющей трубы.

По границам участка вырезают часть трубы (6) и удаляют ее.

Подгоняют вставку из трубы и устанавливают на место удаленной части.

Трубу (1) и вставку сваривают встык. Монтажные приспособления (4) и (5) срезают и места сварки зачищают.

2 . Для случая, изображенного на рис. 5.21 б, ремонт осуществляется следующим образом.

Выявляют дефектные участки кровли. Кровлю разрезают на секторы (7). Вырезанные секторы опускают на землю при помощи крана или другого подъемного механизма. Поднимают новые листы на кровлю и собирают (подгоняют) внахлестку или прихватках. Сваривают листы между собой, начиная от центра кровли, сначала по коротким (8), а затем по длинным (9) кромкам.

Приваривают кровлю к верхнему обвязочному уголку.

5.3. СИЛОСЫ И БУНКЕРЫ

5.3. 1. Усиление стен си лосов и бункеров выполняется с помощью железобетонных или стальных обойм, наращиваемых с наружной стороны силоса.

Усиление стен силосов может быть выполнено также с помощью железобетонных или стальных обойм, наращиваемых с наружной стороны силоса.

Усиление стен силосов может быть выполнено также с помощью железобетонных или стальных гильз, наращиваемых с внутренней стороны силоса.

При усилении подсилосных перекрытий наиболее часто используют наращивание его железобетонного сечения сверху.

Усиление балок, колонн и фундаментов силосов выполняют традиционными способами.

5.3.2 . Усилени е узлов крепления и сопряжения стальной воронки с железобетонной стеной силоса (рис. 5.22 ).

Рис. 5.22 . Усиление узлов крепления и сопряжени я стальной воронки с железобетонной стеной силоса

а — путем частичной разгрузки узла крепления; б — устройством железобетонного перекрытия; в — устройством кольцевой железобетонной балки; 1 — узел усиления; 2 — опорная балка разгружающей конструкции; 3 — стойки разгружающей конструкции; 4 — фундамент под разгружающие конструкции; 5 — существующий железобетонный силос; 6 — стальная воронка существующего силоса; 7 — железобетонная плита существующего силоса; 8 — поддерживающая железобетонная кольцевая балка; 9 — забутка тощим бетоном; 10 — поддерживающее железобетонное перекрытие.

Дефекты в узлах крепления и сопряжения стальной воронки с железобетонной стенкой силоса.

При креплении стальной воронки (6) к стенам силоса (5) с помощью закладных деталей, устанавливаемых в стенах при их бетонировании , используется способ усиления путем разгружения воронки с передачей нагрузки от нее через конструкцию усиления (рис. 5.22а) на фундамент (4). Под воронку (6) подводится кольцевая опорная металлическая балка (2), опираемая на стальные стойки (3), расположенные равномерно по периметру.

Чтобы исключить распорные реакции колонны в уровне сопряжения с фундаментом, они объединяются связями в виде замкнутого многоугольника.

На рис. 5.22 б, в, показаны варианты усиления узла сопряжения стальной воронки со стеной. На рис. 5.22 б предусматривается возведение железобетонного перекрытия (10) с опиранием через дополнительные опоры (3) на фундамент и последующее заполнение пазух между воронкой и перекрытием тощим бетоном (9).

На рис. 5.22в предусматривается устройство кольцевой монолитной железобетонной балки (8) треугольного поперечного сечения. Она опирается через установленные равномерно по периметру стойки (3) на фундаментную плиту. Этот вариант позволит обеспечить надежное сопряжение воронки с балкой и разгрузить узел сопряжения воронки со стенкой силоса. Арматурный каркас железобетонной балки сваривают внизу, затем поднимают на отметку усиления, приваривают к воронке. Стойки (3) выполняют сборными железобетонными с выпусками арматуры, заводимыми в кольцевую балку (8). Между стойками устанавливают инвентарную опалубку нижней плоскости балки, демонстрируют защитный фартук воронки и в зазор между ней и стеной или через вырезы в воронке осуществляют бетонирование.

5.3.3 . Усиление железобетонных круглых силосов стальной обоймой (рис. 5.23 ).

Рис. 5.23 . Усиление железобетонного силоса стальной обоймой

1 — забетонированный зазор; 2 — существующая стена силоса; 3 — стальные обечайки; 4 — стяжной болт.

Аварийное состояние стен силосов вследствие заниженной их несущей способности.

Силосы усиливаются стальными обечайками, устанавливаемыми на расстоянии 60 мм от существующих стенок силоса. Промежутки между обечайкой и стенкой заполняются бетоном класса В1 0 с тщательным в ибрированием.

Стальные обечайки высотой 1,5 м по окружности составляются из четырех элементов с сопряжением их болтами через приваренные к листам обечаек уголки. Обечайки свариваются вертикальными и горизонтальными швами толщиной 4 мм.

К обечайкам между силосами по их осям на всю высоту привариваются диафрагмы из стальных листов толщиной 12 мм с горизонтальными ребрами толщиной 10 мм через 1 м по высоте.

5.3.4 . Усиление стен силосов обоймами и гил ьзами (рис. 5.24 ).

Рис. 5.24 . Усиление стен силосов железобетонными обоймами

а — усиление железобетонной обоймой; б — усиление предварительно напряженной железобетонной обоймой; 1 — усиливаемая стена; 2 — арматурный каркас; 3 — переставная опалубка; 4 — напрягаемая арматура; 5 — стяжные болты; 6 — прокатные профили.

Снижение несущей способности стен силосов вследствие различных повреждений.

Усиление осуществляется путем устройства железобетонной обоймы с наружной стороны силоса (рис. 5.24а). Все работы по устройству обоймы выполняют с подвесных подмостей или струнных лесов с помощью инвентарной переставной опалубки, собираемой из отдельных щитов.

Разновидностью железобетонных обойм являются обоймы с предварительно напряженной горизонтальной несущей арматурой (рис. 5.24б). Для ее устройства по высоте стен вертикально устанавливают прокатные профили с отверстиями, через которые пропускают прямые арматурные стержни с резьбой на концах. Затем осуществляют натяжение арматуры. Шаг прокатных элементов по периметру стен назначают из условия, при котором горизонтальные арматурные стержни сохраняются линейными.

После натяжения арматуры производится бетонирование обоймы.

Усиление стен силосов может быть выполнено с помощью железобетонных гильз путем обетонирования существующих стен с внутренней стороны силоса.

Сечение гильзы принимают обычно равным первоначальному сечению стены, а арматуру рассчитывают на восприятие всей нагрузки от сы пучего материала. Схема армирования должна предусматривать замыкание усилий в кольцевой арматуре по периметру. Блокировка емкостей не оказывает влияния на конструктивное решение.

В процессе монтажа арматурного каркаса гильзы рекомендуется в отдельных точках по периметру и высоте прихватывать его к оголенной арматуре усиливаемой стены с помощью коротышей. Высоту гильзы определяют степенью износа усиливаемой стенки и могут не доводить до ее верха.

В тех случаях, когда разрушения внутренней поверхности стен не приводят к потере их несущей способности применяют усиление с помощью стальных гильз из листового металла. Производство работ допускает монтаж элементов гильз сверху вниз непосредственно с поверхности сыпучего материала, уровень которого регулируется поочередной выгрузкой.

Для обеспечения устойчивости гильзы в вертикальном направлении выполняют крепление ее к стене в отдельных точках по высоте и периметру.

Простейший способ закрепления гильзы к стене является с помощью сквозных болтов.

5.3.5 . Усиление стен железобетонных си лосов бандажами (рис. 5.25 ).

Рис . 5.25. Усиление стен железобетонных силосов

1 — стальной пояс (бандаж); 2 — существующая стена силоса; 3 — зазор (зачеканить раствором); 4 — упоры стяжного болта; 5 — стяжной болт; 6 — сварка бандажа после обжатия; 7 — ребра жесткости.

Недостаточная несущая способность стен силосов.

Усиление производится стальными бандажами. При этом необходимо обеспечить плотный контакт их с поверхностью стен ы по всему периметру. Плотность контакта можно обеспечить, создавая натяжение в бандажах с одновременным простукиванием по бандажам по всей их длине, а также путем зачеканки или заливки раствора в зазор (3) между бандажом и стеной, для чего конструкция бандажа имеет приваренный по всему периметру в нижней части стержень диаметром; равным заданному зазору. В верхней части полосы привариваются коротыши такого же диаметра с промежутками между ними для зачеканки или заливки раствора.

Монтаж бандажей производится сверху вниз, при этом закрепленные бандажи можно использовать в качестве конструкций, поддерживающих подмости, необходимые при монтаже нижерасположенных бандажей.

5.3.6 . Усиление сблокированн ых железобетонных силосов бандажами (рис. 5.26 ).

Рис. 5.26 . Усиление сблокированных железобетонных силосов

1 — бандажи; 2 — уголки 150×100; 3 — стена силоса; а — общий вид; б — стыковка бандажа в месте сопряжения стен с помощью стальных полос δ = 10 мм; в — с помощью тяжей.

Снижение несущей способности стен силосов вследствие различных повреждений.

Усиление производится стальными бандажами в виде полос. Плотное прилегание бандажей осуществляется стяжкой их и зачеканкой цементно-песчаного раствора между бандажом и стеной силоса.

В местах сопряжения стен смежных сблокированных силосов стыковка бандажа может осуществляться по двум вариантам: с помощью стальных полос или с помощью стальных тяжей.

5.3.7 . Усиление стен железобетонных силосных корпусов (рис. 5.27 ).

Рис. 5.27 . Усил ение стен силосного корпуса

1 — места соединения силосных банок; 2 — вертикальные ряды отверстий; 3 — опорные швеллерные стойки с отверстиями; 4 — горизонтальная арматура усиления; 5 — шайба; 6 — гайка; 7 — арматурная сетка; 8 — торкрет-бетон.

1 . Снижение несущей способности стен силосов с однорядным, двухрядным и многорядным расположением банок.

Усиление производят с помощью дополнительной горизонтальной арматуры, которую размещают на внешнем контуре стен силоса. Для этого в местах соединения силосных банок между собой должны быть проделаны вертикальные ряды отверстий (2 ). Концы стержней заводятся в соседние с обжимаемой силосные банки. Горизонтальную арматуру натягивают с помощью закручивания гаек (6) через шайбы (5) с помощью специального динометрического ключа. С внутренней стороны против этих отверстий установлены опорные швеллерные стойки (3), имеющие отверстия с тем же шагом.

После предварительного натяжения арматурные стержни (4) и сетка (7) из проволоки класса Вр-1, располагаемая с наружной стороны в местах швеллеров, должны покрываться слоем торкрет-бетона.

В крайних силосных банках вследствие значительной длины кольцевой арматуры необходима установка швеллерной стойки посередине длины дуги окружности внешнего контура силоса (узел Б).

5.4. ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ, КАНАЛЫ, ТОННЕЛИ

5.4. 1. Подпорные стены можно усиливать сваями, контроф орсами, внешними и внутренними наращиваниями толщины, устройством дополнительных ограждений, уменьшающих боковое давление грунта, анкерными сваями или анкерными тягами с изменением расчетной схемы стены.

Усиление каналов обычно осуществляют путем замены его перекрытия или всего канала на новую конструкцию.

Усиление и ремонт тоннелей производят путем устройства рубашек с внутренней стороны способом торкретирования. Устранение протечек производят нагнетанием цементного раствора за стены под давлением.

Усиление и ремонт тоннелей и коллекторов может быть осуществлен также путем наращивания конструкций железобетоном с наружной стороны без остановки его эксплуатации (рис. 5.30.1, стр. 120а).

5.4.2 . Усиление железобетонно й подпорной стены (рис. 5.28 )

Рис. 5.28 . Усиление железобетонной подпорной стены

1 — усиливаемая конструкция; 2 — арматура усиливаемой конструкции; 3 — бетон усиления класса В15; 4 — дополнительная горизонтальная и вертикальная арматура; 5 — коротыши из круглой стали. Приварить по ГОСТ 140-98-85; 6 — арматура наращиваемого верхнего пояса стены; 7 — монолитный бетонный ростверк; 8 — упоры (в виде забивных железобетонных свай, буронабивных свай или стального шпунта).

Недостаточная несущая способность стены. Деформации, свидетельствующие об опасности потери устойчивости против сдвига или опрокидывания стены.

Усиление производится наращиванием слоя монолитного железобетона с наружной стороны лицевой плиты подпорной стены (рис. 5.28а). Этот вариант рекомендуется при ремонте лицевой поверхности стены при незначительном увеличении нагрузки на поверхности грунта (на 30 — 40 %), при котором не нарушается устойчивость стены против сдвига.

Для предотвращения сдвига подпорной стены перед передним обрезом фундамента устанавливаются упоры в виде забивных железобетонных свай, буронабивных свай или стального шпунта, которые поверху объединяются монолитным бетонным ростверком (рис. 5.28б). Если при применении этого варианта усиления окажется необходимым увеличить также несущую способность лицевой плиты, то этот вариант следует сочетать с вариантом, показанным на рис. 5.28а.

5.4.3 . Усиление подпорных стен в стесненных условиях генплана (рис. 5.29 ).

Рис. 5.29 . Усиление подпорных стен в стесненных условиях генплана с помощью буронабивных свай

Усиление производится путем устройств а дополнительной стены из буронабивных свай в непосредственной близости от усиляемой стены подвала, с тем, чтобы они воспринимали большую часть горизонтальных нагрузок, действующих на стену. Расстояние между сваями принимается не менее 2-х диаметров.

5.4.4 . Усиление тоннелей (рис. 5.30 ).

1 — торкретбетон; 2 — существующее перекрытие тоннеля; 3 — существующая арматура; 4 — дополнительная арматура усиления (приварить с помощью коротышей сварным швом по ГОСТ 140-98-85); 5 — коротыши.

1 . Потеря первоначальной несущей способности, снизившейс я в процессе эксплуатации из-за отслоения защитных слоев бетона в результате размораживания, пожара и т.д.

2 . Необходимость увеличения несущей способности, вызванное увеличением нагрузки.

1 — Наносится слой торкретбетона по поверхности кессонной части плит перекрытия и стеновых блоков без установки дополнительной арматуры (рис. 5.30 а). Толщина слоя торкретбетона принимается минимальной — 20 мм.

2 — Показанный на рис. 5.30 б вариант рекомендуется применять при необходимости небольшого увеличения несущей способности (на 0,5 — 1,0 тс/м 2 ).

Нанесение слоя торкретбетона производится с внутренней стороны тоннеля с приваркой дополнительной арматуры.

При расчете следует учитывать увеличенную толщину элементов рамы, как монолитной конструкции.

Течи в местах нарушения гидроизоляции и деформацион ных швах, сезонное промерзание и разрушение фильтрующей кладки тоннеля.

Для ликвидации течей в тоннеле применяется метод нагнетания тампонажных растворов. По всей длине перехода просверливаются отверстия в шахматном порядке.

Внутреннюю поверхность тоннеля армируют металлической сеткой и наносят торкретбетон. В качестве тампонажного раствора при первичном нагнетании применяют цементно-бентонитовый состав с В/Ц = 0,6 — 0,7 с количественным содержанием бентонита 3 — 5 % от веса цемента.

Нагнетание осуществляют от пяты стен (снизу) к сводовой части тоннеля, что позволяет создать сплошной защитный экран.

После периода отвержения и выпадения обильных осадков выявляется наличие фильтрации в отдельных местах кладки.

Для ликвидации остаточной влажности через дополнительные отверстия осуществляется повторно нагнетание карбамидной смолы марки КФ-МТ со временем гелеобразования 15 — 20 минут с отверждением ее 5 % раствором щавелевой кислоты.

5.5. КОНВЕЙЕРНЫЕ ГАЛЕРЕИ

5.5. 1. В зависимости от состояния конструкций производят местный ремонт строительных конструкций, имеющих отдельные повреждения, или капитальный ремонт (при категории 4 технического состояния).

При аварийном состоянии непригодные к эксплуатации галереи должны быть полностью заменены новыми конструкциями.

5.5.2 . Ремонт несущих стальных конструкций конвейерных галерей (рис. 5.31 ).

Рис. 5.31 . Ремонт стальных конструкций конвейерных галерей

а — раскоса при трещинах, коррозии или недостаточной длине сварных швов прикрепления; б — нижнего узла наваркой дополнительной фасонки; в — погнутой ветви опоры; г — раскосов фермы; е — верхнего пояса фермы; 1 — монтажные сварные швы; 2 — усиливающий уголок; 3 — дополнительная фасонка; 4 — ветвь опоры; 5 — усиливающая накладка; 6 — дополнительный стержень усиления фермы; 7 — существующие стержни фермы.

Коррозия отдельных элементов пролетного строения; трещины в сварных швах, погнутости и другие ослабления элементов решетки ферм и опор.

Усиление погнутых элементов опоры ил и стержней пролетного строения выполняется приваркой накладок из листов или уголков (рис. 5.31в).

Усиление сжатых элементов ферм осуществляется приваркой накладок из уголков (рис. 5.31г).

Усиление опорных узлов ферм осуществляется подваркой к основной фасонке дополнительных ребер жесткости.

Усиление прогонов кровли осуществляют постановкой тяжей, изготовленных из круглой стали.

5.5.3 . Усиление стальных конструкций конвейерной галереи способом обстройки (рис. 5.32 ).

Рис. 5.32. Усиление конвейерных галерей способом обстройки

а — г — стадии усиления существующих конструкций галерей по 1 способу; д — усиление галереи по 2-му способу, 1 — существующие несущие конструкции галереи со снятым покрытием и стенами; 2 — транспортер; 3 — новые несущие конструкции пролетного строения; 4 — временные подвески конвейера со связями; 5 — временные площадки обслуживания конвейера; 6 — утеплительные щиты с обшивкой из профильных листов и жестких минераловатных плит толщиной 80 мм; 7 — бетон пола, гидроизоляция, цементно-песчаная стяжка толщиной 20 мм, газобетон толщиной 100 мм, гидроизоляция, рифленая сталь по металлическим продольным балкам; 8 — водоизоляционный ковер из 3-х слоев рубероида, стяжка из цементно-песчаного раствора толщиной 15 мм, утеплитель из минераловатных плит толщиной 80 мм, профилированный настил; 9 — конструкции переопирания транспортера.

Неудовлетворительное состояние конструкций пролетного строения: ферм, балок пола, прогонов, кровли вследствие их коррозии и других повреждений.

Усиление галерей производится методо м обстройки ее новыми конструкциями, расположенными снаружи существующей галереи без остановки производства.

Усиление может быть выполнено двумя способами.

Работы выполняются в следующем порядке.

1 . Демонтируется существующее ограждение и кровля галереи. Устанавливаются новые опоры галерей и стальные фермы пролетного строения со связями по верхним поясам и балкам кровли (рис. 5.32 а).

2 . Подвешивается рама конвейера к новым балкам кровли галереи с помощью подвесок со связями, демонтируются плиты существующего пола с одновременным устройством временных стальных площадок для обслуживания конвейера. Затем отрезаются стойки рамы конвейера от существующих балок пола. После чего демонтируются существующие металлоконструкции: балки пола и кровли, связи по нижним и верхним поясам ферм. Работы начинают вести с верхнего пролета галереи (рис. 5.32 б).

3 . На участке свободном от существующих конструкций устанавливают новые балки перекрытия и продольные балки с настилом. Стойки рамы конвейера опирают на продольные балки. Затем демонтируют временные подвески конвейера и площадки обслуживания (рис. 5.32 в).

4 . Устанавливаются стеновые блоки и утепленные щиты, выполняется пол и кровля галереи.

Старая галерея сечением 2,1×3,5 м обстраивается металлоконструкциями усиления, образуя новую галерею высотой 3,3 м и шириной 5,0 м.

На первом этапе монтируются новые стальные опоры и фермы пролетных строений. Монтаж ведется с нижней части. Смонтировав фермы их соединяют поперечными балками на уровне нижних поясов. Одновременно по верхнему поясу частично устанавливаются крестовые связи для обеспечения устойчивости смонтированных конструкций галерей.

На втором этапе выполняется переопирание действующих конвейеров на смонтированные конструкции новой галереи. Для этого между старой и новой конструкциями поперечных балок галерей нижнего пояса в местах старого опирания конвейеров устанавливается опорная конструкция.

На третьем этапе демонтируются конструкции старой галереи, причем связи по верхним поясам ферм старой галереи демонтируются только после временного прикрепления верхнего пояса указанных ферм к новым конструкциям галерей. Демонтаж конструкций выполняется в направлении от повышенной части галереи к пониженной. Конструкций демонтируются отдельными узлами с учетом возможности их прохождения в проемах между балками покрытия и связями новой галереи. После демонтажа металлоконструкций старых галерей низ новых ферм обшивается листом, затем монтируется стеновое ограждение и кровля из панелей типа «сэндвич».

5.6. ОТДЕЛЬНО СТОЯЩИЕ ОПОРЫ И ЭСТАКАДЫ ПОД ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРУБОПРОВОДЫ

5.6. 1. Усиление поврежденных железобетонных конструкций осуществляется традиционными способами: увеличением поперечного сечения элементов, изменением конструктивной схемы путем подведения дополнительных колонн, подкосов и затяжек, при помощи стальных корсетов. Заменой разрушенных конструкций на новые.

Усиление стальных конструкций производится путем увеличения их сечений за счет приварки элементов в виде полос, уголков, швеллеров или круглых стержней. Обычно при усилении конструкций эстакад применяются методы, при которых не требуется остановка работы эстакады, для чего применяют обстройку поврежденных конструкций.

5.6.2 . Усиление железобетонной эстакады под технологические трубопроводы (рис. 5.33 ).

Рис. 5.33 . Усиление технологической эстакад ы под трубопроводы

а — устранение повреждений в колоннах опор; б — устранение повреждений в балках пролетного строения; 1 — существующая колонна; 2 — рабочая арматура; 3 — трещина в бетоне; 4 — продукты коррозии арматуры; 5 — эпоксидная грунтовка; 6 — торкретбетон; 7 — участок повреждения с полной коррозией отдельных арматурных стержней; 8 — отслоение защитного слоя бетона; 9 — опорный анк ер; 10 — закладная деталь; 11 — тяж; 12 — прокладки-коротыши; 13 — натяжной болт.

В колоннах образование продольных трещин вдоль арматуры раскрытием 0,2 — 7 мм с отслоением в ряде случаев защитного слоя бетона. Коррозия арматуры до 10 %.

В растянутой зоне балок имеется отслоение защитного слоя бетона и коррозия предварительно напряженной арматуры до 33 %. Разрушение железобетонных мостиков из плит и траверс.

Устранение повреждений выполняется в колоннах методом торкретирования, в балках пролетного строения — с использованием шпренгельных затяжек.

Работы по усилению колонн опор (рис. 5.33а) выполняют в следующей последовательности: удаляется отслоенный защитный слой и бетон, слабо связанный с арматурой; очищается арматура и бетон от продуктов коррозии, загрязнений и технологических продуктов; увеличивается сечение арматуры на участках ослаблений приваркой дополнительных стержней к существующим; восстанавливается защитный слой бетона; наносятся на конструкции атмосферостойкие покрытия (покрытие на основе хлор-сульфинила). Для улучшения сцепления вновь наносимого и существующего бетона используется эпоксидный грунт.

Усиление балок пролетных строений с помощью шпренгельных затяжек выполняется после заделки повреждений в бетоне, которые проводятся аналогично технологии устранения повреждений в колоннах. Шпренгельные затяжки (рис. 5.33б) изготовляются из арматурной стали класса A -III диаметром 16 — 30 мм в зависимости от степени ослабления рабочих стержней коррозией. На опорах они привариваются к анкерам, выполненным из двух сваренных швеллеров, которые в свою очередь крепятся к существующей закладной детали или продольной арматуре в сжатой зоне балки. Натяжение шпренгелей осуществляется с помощью стяжного болта.

Поврежденные плиты мостиков заменяются новыми, поврежденные железобетонные траверсы заменяются стальными.

5.7. ОТКРЫТЫЕ КРАНОВЫЕ ЭСТАКАДЫ

5.7. 1. Главными дефектами эстакад являются повышенные горизонтальные и вертикальные перемещения их подкрановых конструкций, повреждения креплений подкрановых балок к колоннам.

5.7.2 . Усиление железобетонных подкрановых балок (рис. 5.34 ).

Рис. 5.34 . Усиление железобетонных подкрановых балок обоймой из уголков со шпренгелем

1 — колонна; 2 — усиливаемая балка; 3 — шпренгель; 4 — уголки обоймы; 5 — коротыши; 6 — высокопрочные болты.

Снижение несущей способности и жесткости подкрановых балок, повреждения свесов балок.

Для усиления подкрановых балок используется металлическая обойма из уголков (4) и шпренгеля (3). Уголки устанавливаются на балку на растворе и скрепляются с коротышами (5) высокопрочными болтами (6).

5.7.3 . Усиление свесов полок железобетонных тавровых подкрановых балок (рис. 5.35 ).

Рис . 5.35. Усиление свесов полки железобетонных подкрановых балок

а — при незначительных повреждениях; б — при полном разрушении; 1 — усиливаемая балка; 2 — упорная пластина; 3 — уголки усиления; 4 — высокопрочные болты; 5 — пластичный бетон; 6 — металлическая полка усиления; 7 — прокладка из уголков; 8 — соединительная планка; 9 — тяжи; 10 — отверстие для инъектирования бетонной смеси.

Снижение несущей способности и жесткости подкрановых балок вследствие различных повреждений свесов полки.

При незначительных повреждениях свесов полки подкрановых балок (рис. 5.35а) их усиление производится установкой окаймляющих уголков (3) на высокопрочных болтах (4). Пространство между уголками и остатками полки после предварительной промывки заполняется пластичным бетоном на мелком заполнителе (5), причем уголки усиления служат в качестве несъемной опалубки.

При значительных повреждениях всей полки подкрановых балок (рис. 5.35б) усиление их производится металлической полкой с ребрами жесткости (6). При установке металлическая полка должна быть притянута тяжами (9) из круглой арматурной стали, закрепленными в нижней части балок к прокладке (7). Прокладка состоит из двух уголков, связанных между собой планками (8). Вверху металлической полки предусматривается специальное отверстие (10) для инъектирования бетонной смеси.

5 .7.4 . Усиление креплений подкрановой балки к колонне (рис. 5.36 ).

Рис. 5.36 . Усиление крепления подкрановой балки к колонне

а — приваркой к металлической обойме полки; б — приваркой к закладным деталям балки; 1 — подкрановая балка; 2 — колонна; 3 — обойма колонны; 4 — обойма полки балки; 5 — стяжной болт; 6 — лист крепления; 7 — существующая закладная деталь балки.

Расстройство крепления подкрановой балки.

Усиление крепления подкрановых балок к колонне производится путем приварки через листы (6) к металлической обойме (3) колонны (рис. 5.36а). На рис. 5.36 б показано усиление крепления подкрановой балки к колонне приваркой к закладным деталям балки.

5.7.5 . Усиление крепления подкрановой балки к колонне (рис. 5.37 ).

Рис. 5.37 . Усиление крепления подкрановой балки к колонне

1 — существующая подкрановая балка; 2 — колонна; 3, 4 — существующие закладные детали колонны; 5, 6 — существующие закладные детали подкрановой балки; 7 — пластина крепления; 8 — новая уширенная закладная деталь; 9 — выравнивающие подкладки; 10 — тяж; 11 — соединительная планка; 12 — ребра жесткости из уголков; 13 — шайба.

Расстройство крановых путей, повреждение крепления балки к колонне.

Для усиления крепления подкрановых балок к колоннам рекоме ндуется крепить балки пластинками на сварке (7) к уширенной закладной детали (8). Закладная деталь прижимается к колонне металлическим хомутом на шайбах (13). Предварительно необходимо выверить и установить подкрановые балки посредством выравнивающих подкладок (9). Вокруг колонны устанавливается дополнительный хомут специальной конструкции, который прижимает пластинку уширения закладной детали (8). Пластинки привариваются к закладным деталям балок (5), (6) и к уширению закладной детали на колонне (8). Такое усиление требуется в случаях, когда верх выравниваемой балки становится значительно выше существующей в колонне закладной детали.

5.8. ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ

5.8. 1. Ремонт кирпичных труб сводится к заделке трещин цементным раствором и установлению новых стяжных колец. Пр и значительных трещинах производится усиление кирпичных труб с помощью наружной железобетонной обоймы или перекладка части трубы. Ремонт стальных труб осуществляют заваркой поврежденных мест ствола трубы. При большом коррозионном износе труб производят замену всей трубы или ее части на новую.

Усиление железобетонных труб производят с помощью устройства наружной или внутренней железобетонной обоймы.

Ремонт футеровки осуществляется путем замены разрушенно й части кладки новой футеровкой.

5.8.2 . Ремонт кирпичной дымовой трубы (рис. 5.38 ).

Рис . 5.38. Усиление трубы с помощью стяжных колец

1 — основное звено; 2 — дополнительное звено; 3 — стягивающий замок; 4 — скобы для крепления кронштейнов; 5 — уголок 75×75×8 мм; 6 — шпилька М24, длиной 300 мм.

Сильная коррозия стяжных колец, трещины в верхней част и трубы.

Обнаруженные трещины в кирпичной кладка заделываются цементным раствором и на них устанавливают стяжные стальные кольца. Разрушенные коррозией стальные кольца удаляют и на них устанавливают новые.

Ремонт водосборного бассейна градирни заключается в восстановлении гидроизоляции разрушенных участков и защитного слоя бетона с помощью торкретирования.

Ремонт башни градирни заключается в замене обшивки и антикоррозионной защите стальных конструкций каркаса.

Ремонт железобетонных оболочек градирен осуществляется их торкретированием. Работы выполняют с самоподъемных люлек. Поверхность оболочки разбивают на карты шириной до 5 м каждая. Работы ведут сверху вниз. До нанесения торкретного слоя бетонные поверхности очищают от старого покрытия. Места с недостаточно шероховатой поверхностью насекают для надежного сцепления. Насечку выполняют штрихами (не менее 300 на 1 м) глубиной 3 — 5 мм через 5 — 7 см. При нанесении раствора на вертикальные поверхности толщина слоя торкрета не должна превышать 15 мм (общая толщина двух слоев 25 — 30 мм). При торкретировании днища наносится проектный слой 40 мм. Выравнивание или затирку торкрета производят после затвердения, путем нанесения и обработки верхнего затирочного слоя.

Наружную поверхность оболочки градирни оштукатуривают. Перед нанесением штукатурки удаляют слабый разрушенный бетон и старую штукатурку. Раствор наносят в один слой растворонасосом и разравнивают терками.

6. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ УСИЛЕНИИ

6. 1. Поверочные расчеты существующих конструкций должны производится при изменении действующих на них нагрузок, объемно-планировочных решений и условий эксплуатации, а также при обнаружении дефектов и повреждений в конструкциях с ц елью установления: возможности дальнейшей эксплуатации конструкций без каких-либо ограничений; необходимости усиления конструкций; возможности ограничений эксплуатации конструкций до плановых ремонтно-восстановительных работ; необходимости немедленного прекращения эксплуатации в аварийной ситуации.

6.2 . Усиление конструкций следует предусматривать в тех случаях, когда существующие конструкции не удовлетворяют поверочным расчетам по несущей способности или требованиям нормальной эксплуатации. Не следует усиливать существующие конструкции, если: их фактические прогибы превышают предельные значения, но не препятствуют нормальной эксплуатации; имеются отступления от конструктивных требований, но конструкция эксплуатировалась длительное время, а ее обследование не выявило повреждений, вызванных этими отступлениями.

6.3 . Поверочные расчеты существующих и усиливаемых конструкций должны производиться по данным проектных материалов, сведений по возведению этих конструкций и их натурных обследований на основании действующ их в настоящее время разделов СНиП.

6.4 . На основании данных натурных обследований должны быть установлены: геометрические размеры сечения конструкции; армирование железобетонных констру кций, прогибы, ширина раскрытия трещин, дефекты и повреждения; действующая нагрузка, фактическая расчетная схема, прочностные характеристики материалов конструкции.

6.5 . Расчетная схема конструкции принимается с учетом особе нностей их действительной работы, в том числе с учетом фактических отклонений геометрической формы, размеров сечений, условий закрепления и выполнения узлов сопряжения элементов.

6.6 . При проектировании усиливаемых конструкций следует , как правило, предусматривать, чтобы нагрузка во время усиления не превышала 65 % расчетной величины. При сложности или невозможности достижения требуемой степени разгрузки допускается выполнять усиление под большей нагрузкой. В этом случае расчетные характеристики материалов усиления умножаются на коэффициент условий работы γ_с = 0,8. В любом случае степень разгрузки конструкций должна выбираться из условия обеспечения безопасного ведения работ.

6 .7. Оценку несущей способности конструкции следует, как правило, осуществлять по тому ее участку, на котором имеется наибольшее повреждение или дефект.

Для конструкций, не имеющих дефектов и повреждений, расчет допускается ограничивать сопоставлением значений внутренних усилий, приведенных в первоначальной технической документации с действующими усилиями от внешних нагрузок.

6.8 . Учет дефектов и повреждений производится путем уменьшения вводимой в расчет площади рабочего сечения элемента, а также учета влияния дефекта ил и повреждения на прочностные и деформативные характеристики (увеличение эксцентриситета продольной силы, наличие трещин в каменной кладке, уменьшение сцепления арматуры с бетоном за счет промасливания, пережег существующей арматуры при сварке вследствие приварки дополнительной арматуры при производстве работ и т.п.).

6.9 . Расчет усиливаемых конструкций должен производиться для двух стадий работы: до включения в работу элементов усиления — на нагрузки, включающие нагрузку от элементов усиления (только для предельных состояний первой группы); после включения в работу элементов усиления — на полные эксплуатационные нагрузки.

Расчет по предельным состояниям второй группы может не производиться, если эксплуатационные нагрузки не увеличиваются, жесткость и трещиностойкость конструкций удовлетворяет требованиям эксплуатации, а усиление является следствием наличия дефектов и повреждений.

6. 10 . При проектировании усиления конструкций путем наращивания сечения следует обеспечивать включение в работу элементов усилений путем совместной их работы с усиливаемой конструкцией.

6. 11. При расчете элементов конструкций, усиленных путем ув еличения сечения, следует, как правило, учитывать разные расчетные сопротивления материала существующей конструкции и усиления. Допускается принимать одно расчетное сопротивление, равное меньшему из них, если они отличаются не более чем на 15 %.

6. 12 . При выполнении поверочных расчетов при отсутствии повреждений конструкций расчетные сопротивления материалов устанавливаются путем деления их нормативных сопротивлений на основе данных сертификатов и исполнительной документации на коэффициенты надежности по материалам, приведенные в соответствующих разделах СНиП.

6. 13 . В случае отсутствия сертификатов и исполнительной документации или наличия повреждений в конструкциях, которые могли быть вызваны низким качеством материалов, величина нормативного сопротивления материала конструкции устанавливается на основе испытаний образцов материалов конструкций на основе статистической обработки данных не менее чем 10 образцов по формуле

где R _n — нормативное сопротивление материала;

— среднее арифметическое значение предела текучести или временного сопротивления испытанных образцов;

— коэффициент, учитывающий объем выборки;

— среднее квадратичное отклонение результатов испытаний;

σ_i — преде л текучести или временное сопротивление i -го образца;

n — число испытанны х образцов (не менее 10).

Допускается также применение других методов определения характеристик материалов, изложенных в п.п. 6.14 — 6.18.

6. 14 . Расчетные характеристики бетона определяются в зависимости от условного класса бетона по прочности на сжатие существующих конструкций.

При выполнении поверочных расчетов по результатам натурных обследований значение условного класса бетона по прочности на сжатие определяется на основании средней фактической кубиковой прочности на сжатие, полученной на основании испытаний неразрушающими методами или испытаний отобранных от конструкций образцов. При этом значение условного класса бетона по прочности на сжатие принимается равным 80 % кубиковой прочности для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов.

6. 15 . При выполнении поверочных расчетов по данным испытаний образцов арматуры, отобранных от обследованных конструкций, нормативные сопротивления арматуры допускается принимать равными средним значениям предела текучести (или условного предела текучести), полученным испытанием образцов арматуры, отобранных от конструкции, и деленным на коэффициенты:

1.1 — для арматуры классов А-I, А-II, А- III , А-III _в , А-IV;

1.2 — для арматуры других классов.

Расчетные сопротивления арматуры растяжению определяются путем деления нормативного сопротивления на коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным для расчета по предельным состояниям первой группы 1,15 — для арматуры классов А- I, А- II, А- III и 1,25 — для стержневой арматуры классов А- IV, А- V, А- VI и проволочной арматуры В-I, В-II, Вр- II , К-7 и К-19.

6. 16 . Расчетные сопротивления арматуры на растяжение R_s при отсутствии проектных данных и невозможности отбора образцов допускается назначать в зависимости от профиля арматуры:

для гладкой арматуры R_s = 155 МПа;

для арматуры периодического профиля

— имеющего выступы с одинаковым заходом на обеих сторонах профиля «винт» R_s = 245 МПа;

— имеющего выступы с одной стороны правый, а с другой левый заходы «елочка» R_s = 295 МПа.

При этом значения расчетных сопротивлений сжатой арматуры принимается равной R_s , а величина расчетных сопротивлений поперечной арматуры R_se — равной 0,8R_s .

6. 17 . При проведении испытаний образцов для определения свойств стали отдельных элементов стальной конструкции в качестве нормативного сопротивления в рассматриваемом элементе допускается принимать минимальное значение предела текучести или временного сопротивления, полученное при испытаниях не менее двух образцов, отобранных из этих элементов.

Расчетное сопротивление стали определяется по п. 6.12. Коэффициент надежности по материалу следует принимать:

для конструкций, изготовленных до 1932 г. и сталей, у которых полученное при испытаниях значение предела текучести ниже 215 МПа — γ_m = 1,2;

для конструкций, изготовленных в период с 1932 г. по 1982 г. — γ_m = 1,1 для сталей с пределом текучести ниже 380 МПа;

для конструкций, изготовленных после 1982 г. — по табл. 2 СНиП II-23-81*.

6. 18 . Расчетное сопротивление кладки определяется по марке кирпича и раствора. Марка глиняного обыкновенного, пустотелого и силикатного кирпича определяется по результатам испытаний образцов как средняя величина прочности образцов на сжатие, выраженная в кгс/см 2 , изготовленных из половинок кирпича и склеенных гипсовым тестом. Допускается определять прочность кирпича при сжатии на образцах-цилиндрах диаметром и высотой около 50 мм, высверливаемых из кирпича кладки с помощью электродрели со специальной коронкой.

Прочность раствора кладки определяется испытанием на сжатие кубов с ребрами 3 — 4 см, изготовленных из двух пластинок раствора, отобранных из горизонтальных швов кладки и склеенных гипсовы м тестом. Марка раствора определяется как средний результат испытаний в кгс/см 2 пяти кубов, умноженный на коэффициент 0,7.

6. 19 . Класс бетона усиления по прочности на сжатие для железобетонных конструкций следует принимать равным классу бетона усиливаемых конструкций.

6.20 . Железобетонные изгибаемые и в нецентренно сжатые элементы, усиливаемые бетоном и железобетоном рассчитываются как элементы сплошного сечения при условии соблюдения конструктивных требований по обеспечению совместной работы старого и нового бетона (очистка бетонной поверхности и ее насечка, приварка усиливаемой арматуры для анкеровки к существующей арматуре и пр.).

6.2 1. При усилении железобетонных конструкций обоймами, шаг хомутов следует принимать равным не более 15-ти кратного диаметра продольной арматуры и не более 200 мм. Около опорной части железобетонных обойм хомуты устанавливаются с шагом, уменьшенным вдвое; стальные обоймы должны иметь опорные башмаки из уголков или швеллеров, подчеканиваемые жестким раствором. При устройстве местного усиления только на длине поврежденного участка усиление необходимо распространить на неповрежденные части, на длину не менее 500 мм и не менее пяти толщин бетона усиления и длины анкеровки продольной арматуры усиления.

6.22 . При расчетах ж елезобетонных конструкций необходимо учитывать возможность повреждения стержней поджогом при сварке и поэтому сечение старой арматуры принимается ослабленным на 25 %.

6.23 . Несущая способность неармирован ной и армированной кладки с учетом существующих повреждений следует определять в соответствии с указаниями главы СНиП II-22-81 путем умножения величины несущей способности кладки без учета повреждений на коэффициент условий работы γ _к . Значение γ_к принимается по таблице 6.1 .

Значение коэффициента условий работы поврежденной кладки γ_к

Коэффициент γ_к при кладке

Классификация баз металлических колонн Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Шевцов Иван Андреевич

В ежедневной практике проектировщикам приходится решать задачи строительной механики и сопротивления материалов. Достоверность результатов решения этих задач зависит от верно созданной расчетной схемы здания или сооружения. Наиболее слабым местом при создании расчетной схемы здания или сооружения является сопряжение элементов между собой (фундамента с базой, колонн и ригелей и т.д.). Традиционная механика упрощает эти соединения, классифицируя их как шарнирные или жесткие. В данной статье мною дается определение базы колонны , ее функций, дается классификация конструктивных элементов и различных типовых конструкций, применяемых в строительной практике.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Классификация баз металлических колонн»

Рис. 1.5. Пригруз (Хря) на консолях и подвеска стен к раме • фермы с предварительно изогнутыми стержнями.

1. Металлические конструкции: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Ю. И. Кудишин, Е. И. Беленя и др., изд. 10-е., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 688 с.

2. ВНТП 2-85 «Ведомственные нормы технологического проектирования авиационно-технических баз в аэропортах». 92 с.

3. Металлические конструкции: Учебник для вузов / К. К. Муханов, изд. 3-е, испр. и доп. М., Стройиздат, 1978. 572 с.

4. Примеры расчета узлов металлического каркаса производственного здания: Методические указания к выполнению курсового проекта по металлическим конструкциям / В. М. Казаков, А. О. Лукин, Д. Д. Чернышев, Самара: СГАСУ, 2014. 63 с.

5. Металлические конструкции. В З т. Т. 1. Общая часть (Справочник проектировщика) / Под общ. ред. заслуж. строителя РФ, лауреата госуд. премии СССР В. В. Кузнецова (ЦНИИ Проектстальконструкция им. Н. П. Мельникова). М.: Изд-во АСВ, 1998. 576 стр. с илл.

КЛАССИФИКАЦИЯ БАЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОЛОНН

Шевцов Иван Андреевич / Shevtsov Ivan Andreevich — студент,

кафедра металлических и деревянных конструкций, факультет промышленного и гражданского строительства, Самарский государственный технический университет, г. Самара

Аннотация: в ежедневной практике проектировщикам приходится решать задачи строительной механики и сопротивления материалов. Достоверность результатов решения этих задач зависит от верно созданной расчетной схемы здания или сооружения. Наиболее слабым местом при создании расчетной схемы здания или сооружения является сопряжение элементов между собой (фундамента с базой, колонн и ригелей и т.д.). Традиционная механика упрощает эти соединения, классифицируя их как шарнирные или жесткие. В данной статье мною дается определение базы колонны, ее функций, дается классификация конструктивных элементов и различных типовых конструкций, применяемых в строительной практике.

Ключевые слова: база колонны, сопряжение с фундаментом, опорная часть, траверса, опорная плита, стержень колонны.

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий с колонны на фундамент. Конструктивное решение базы зависит от типа и высоты сечения колонны, способа ее сопряжения с фундаментом и принятого метода монтажа колонн.

| 107 | НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ № 1 (12). 2017

Базы колонн бывают общими или раздельными (Рис. 1). Это зависит от типа и высоты сечения колонны. Общие траверсы применяются, как правило, при сплошных колоннах, а раздельные при сквозных. Базы колонн, могут быть без траверс, с общими или раздельными траверсами, одностенчатыми либо двустенчатыми (Рис. 1) [1]. При относительно небольших центральных нагрузках как правило применяют базы без траверс. При увеличении нагрузок увеличивается изгибающий момент в опорной плите и для того чтобы скомпенсировать его действие устанавливают траверсы. Также в случае внецентренного сжатия траверсы ставятся конструктивно для установки на них анкеров и создания жесткого сопряжения колонны с фундаментом. При относительно небольших изгибающих моментах в опоре, устанавливаются одностенчатые траверсы. С увеличение опорных изгибающих моментов ставят двустенчатые траверсы [4].

Рис. 1. Схемы баз колонн а, б — без траверс; в — одностенчатая; г — двустенчатая с раздельными траверсами; д, е — двустенчатая с общими траверсами; ж — раздельная сквозной колонны

С помощью базы осуществляется жесткое или шарнирное сопряжение колонны с фундаментом. При жестком сопряжении предусматривают соответствующую заделку в бетоне фундамента анкерных болтов, установленных в плоскости (плоскостях), параллельных плоскости рамы (Рис. 1 б). При шарнирном закреплении анкерные болты размещают с двух сторон колонны по ее оси перпендикулярно плоскости рамы (Рис. 1 а). Это обеспечивает некоторую податливость узла по отношению к угловым деформациям и позволяет условно относить такое сопряжение базы с фундаментом к шарнирному. Если требуется четкая шарнирная передача усилий от стойки большепролетной рамы на фундамент, то используют специальные опорные устройства, которые применяются редко и в статье не рассматриваются.

3. Металлические конструкции: Учебник для вузов / К. К. Муханов, изд. 3-е, испр. и доп. М., Стройиздат, 1978. 572 с.

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ № 1 (12). 2017 | 108 |

ПРЕДИСЛОВИЕ

На предприятиях химической , нефтеперерабатывающей , газовой , энергетический , металлургической промышленности широко применяется транспортирование продукта по трубопроводам , прокладываемым над землей по отдельно стоящим опорам и эстакадам.

Проектирование отдельно стоящих опор и эстакад осуществляется организациями различного профиля как по типовым , так и по индивидуальным проектам.

Для рационального проектирования конструкций опор и эстакад большое значение имеют исследования , проведенные в последнее время по снижению их материалоемкости : уменьшению горизонтальных технологических нагрузок , разработке конструкций опор и эстакад с применением свай и предварительно напряженных конструкций и др.

Пособие по проектированию отдельно стоящих опор и эстакад под технологические трубопроводы , рассматривающие вопросы объемно-планировочных и конструктивных решений , нагрузок , расчета конструкций , примеров расчета , разработано впервые , что должно способствовать созданию экономичных решений и сокращению сроков проектирования.

Настоящее Пособие разработано ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (кандидаты техн. наук А.Н. Добромыслов — руководитель темы , А.А. Болтухов , Н.А. Ульянов) при участии Атомтеплоэлектропроект Минэнерго СССР (кандидаты техн. наук Л.Ш. Лундин , В.И. Петров , инженеры В.Б. Зорин , А.М. Монин) , ЦНИИпроектстальконструкция Госстроя СССР (инженеры Г.Ф. Васильев , В.М. Лаптев) , НИИпромстрой Минпромстроя СССР (кандидаты техн. наук З.В. Бабичев , А.Л. Готман) , ГИАП Минудобрений СССР (инженеры Ю.А. Гусев , В.Ф. Харламов).

При составлении раздела « Нагрузки и воздействия » использованы разработанные ЦНИИСК Госстроя СССР Рекомендации по определению нагрузок на отдельно стоящие опоры и эстакады под трубопроводы.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 . Настоящее Пособие содержит материалы по проектированию новых и реконструируемых отдельно стоящих опор и эстакад для надземных технологических трубопроводов различного назначения , расположенных как внутри , так и вне цехов , и установок промышленных предприятий.

Примечания : 1. К технологическим трубопроводам относятся трубопроводы , предназначенные для транспортирования в пределах промышленного предприятия или группы этих предприятий различных веществ (сырья , воды , промежуточных и конечных продуктов) , тепловые сети и т.п. , необходимые для ведения технологического процесса или эксплуатации оборудования.

2. Настоящее Пособие не распространяется на проектирование отдельно стоящих опор и эстакад для прокладки магистральных газопроводов и нефтепроводов , предусмотренных главой СНиП 2.03.06-85 « Магистральные трубопроводы » .

3. При проектировании отдельно стоящих опор и эстакад под технологические трубопроводы , предназначенные для строительства на вечномерзлых , набухающих , просадочных грунтах , должны соблюдаться соответствующие требования нормативных документов , утвержденных или согласованных Госстроем СССР.

4. При проектировании трубопроводных эстакад , по которым проложены транзитные кабели , ленточные конвейеры и другие коммуникации , должны соблюдаться соответствующие требования , установленные СНиП 2.09.03-85 для комбинированных эстакад.

1.2 . Опоры и эстакады под технологические трубопроводы представляют собой инженерные сооружения , предназначенные для размещения технологических трубопроводов. Проектирование указанных сооружений должно осуществляться в соответствии со СНиП 2.09.03-85 .

Отдельно стоящая опора под трубопроводы состоит из одной или нескольких колонн , связей , траверсы и фундамента (рис. 1 , а).

Рис. 1 . Схема прокладки трубопроводов по опорам и эстакадам

а — прокладка по опорам ; б — прокладка по эстакадам ; 1 — промежуточная опора ; 2 — анкерная промежуточная опора ; 3 — анкерная концевая опора ; 4 — компенсатор ; 5 — трубопровод ; 6 — траверса ; 7 — пролетное строение ; 8 — опорная часть трубопровода ; 9 — колонна ; 10 — фундамент ; 11 — вставки температурного блока ; 12 — ось температурного разрыва.

Эстакада состоит из опор (опора включает в себя : колонны , связи , ригели , фундаменты) , пролетных строений (ферм , балок) , траверс , связей по фермам (рис. 1 , б).

1.3 . В продольном направлении отдельно стоящие опоры и эстакады следует разбивать на температурные блоки , длина которых принимается в зависимости от предельных расстояний между неподвижными опорными частями трубопроводов и расчета конструкций на климатические воздействия.

1.4 . Температурный блок (см. рис. 1 ) состоит из пролетных строений , одной анкерной опоры и промежуточных опор.

Анкерные промежуточные опоры следует устанавливать , как правило , в середине температурного блока.

В местах поворота или конца трассы применяются анкерные угловые или концевые опоры.

Примечания : 1. При прокладке трубопроводов по отдельно стоящим опорам образуется условный температурный блок , включающий в себя анкерную и промежуточные опоры.

2. Для эстакад с железобетонными опорами применяется температурный блок без анкерных опор.

1.5 . Передача нагрузок на отдельно стоящие опоры и эстакады от трубопроводов производится посредством подвижных и неподвижных опорных частей трубопроводов.

Восприятие температурных удлинений трубопроводов осуществляется компенсаторами. Опорные части и компенсаторы относятся к деталям трубопроводов и задаются заданием на проектирование.

1.6 . Отдельно стоящие опоры и эстакады для технологических трубопроводов должны проектироваться на срок эксплуатации не менее 25 лет.

1.7 . Прокладка трубопроводов на эстакадах , высоких или низких отдельно стоящих опорах применяется при любом сочетании трубопроводов независимо от свойств и параметров транспортируемых веществ.

1.8 . Пересечение и параллельное размещение отдельно стоящих опор и эстакад с воздушными линиями электропередач , а также совместная прокладка трубопроводов и электрокабелей должны осуществляться в соответствии с Правилами устройства электроустановок.

1.9 . При проектировании железобетонных и стальных конструкций отдельно стоящих опор и эстакад должны выполняться требования , предусматриваемые СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии». Стальные конструкции указанных сооружений должны быть заземлены.

1.10 . В зависимости от объемно-планировочных и конструктивных решений отдельно стоящие опоры и эстакады могут проектироваться различных типов , отличающихся между собой по следующим признакам :

по материалу конструкций : железобетонные , стальные , комбинированные (стальные и железобетонные) ;

по конструктивным решениям несущих конструкций : пролетных строений , опор , фундаментов ;

по высоте верха опор : низкие и высокие ;

по способам разложения труб на опорах и эстакадах : одноярусное , двухъярусное , многоярусное.

Выбор тех или иных конструктивных решений производится на основании действующих нормативных документов , технологических требований , противопожарных требований , технико-экономических обоснований , требований типизации и унификации , действующих типовых проектов , а также возможной реконструкции предприятия.

1.11 . Исходными данными для разработки конструкций опор и эстакад являются : технологическое задание на проектирование , район строительства , генеральный план местности с нанесением на нем всех подземных и наземных коммуникаций , данные инженерной геологии , сведения о производственной базе строительных конструкций.

1.12 . Технологическое задание на проектирование отдельно стоящих опор и эстакад должно включать :

а) план и продольный профиль трубопроводной трассы с указанием привязки подвижных и неподвижных опорных частей трубопроводов , компенсаторов , мест расположения анкерных опор и компенсирующих устройств ;

б) наименование трубопроводов , их привязка к строительным конструкциям ;

в) характеристика трубопроводов : наружный диаметр , нагрузка от веса трубопроводов , изоляционной конструкции , транспортируемого вещества , толщина изоляционной конструкции , возможность отложения пыли внутри трубопроводов , температура трубопроводов ;

г) тип опорных частей и максимально возможные их перемещения , горизонтальные нагрузки на неподвижные опорные части трубопроводов , размеры и тип компенсаторов ;

д) устройства для обслуживания трубопроводов : лестницы , проходные мостики , площадки , оборудование ;

е) данные по резервным нагрузкам и габаритам при возможной реконструкции предприятия ;

ж) предельные перемещения конструкций и оснований ;

з) особые технологические требования.

2. ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ

2.1 . При проектировании отдельно стоящих опор и эстакад следует преимущественно применять утвержденные типовые конструкции и узлы.

2.2 . Прокладка трубопроводных сетей должна осуществляться в соответствии с требованиями СНиП II-89-90 «Генеральные планы промышленных предприятий».

2.3 . Расстояние от межцеховых трубопроводов или от края эстакады до зданий и наружных сооружений следует принимать в соответствии с требованиями СНиП II-89-80 и СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений» , а также отраслевыми противопожарными нормами и правилами.

2.4 . Прокладку трубопроводных сетей следует предусматривать вдоль проездов и дорог , как правило , со стороны , противоположной размещению тротуаров и пешеходных дорожек , выбирая по возможности кратчайшее расстояние между зданиями и сооружениями. Внутри производственных кварталов трассы трубопроводов следует проектировать параллельно линиям застройки.

2.5 . Пересечение трубопроводов с железными и автомобильными дорогами должно предусматриваться , как правило , под углом 90 ° , но не менее 45 ° .

2.6 . Высоту (расстояние от планировочной отметки земли до верха траверсы) отдельно стоящих опор и эстакад следует принимать : для низких отдельно стоящих опор — от 0 , 3 до 1 , 2 м , кратной 0 , 3 м в зависимости от планировки земли и уклонов трубопроводов ; для высоких отдельно стоящих опор и эстакад — кратной 0 , 6 м , обеспечивающий проезд под трубопроводами и эстакадами железнодорожного и автомобильного транспорта в соответствии с габаритами приложения строений по ГОСТ 9238-83 и СНиП 2.05.02-85 .

2.7 . Прокладку трубопроводов на эстакадах рекомендуется применять при большом количестве трубопроводов малых диаметров , ответвлений и пересечений , при большой плотности застройки территории предприятия.

2.8 . Прокладку трубопроводов на низких опорах следует предусматривать по территории , не подлежащим застройке , при отсутствии , как правило , пересечения с дорогами , а также вне пахотных земель.

2.9 . Места разрывов температурных блоков следует , как правило , совмещать с компенсирующими устройствами трубопроводов , при этом необходимо предусматривать наибольшую возможную длину температурных блоков.

2.10 . Раскладка трубопроводов на траверсах эстакад и отдельно стоящих опор производится с учетом наиболее рационального решения компенсаторных узлов , упрощения развязки узлов , упрощения развязки узлов трубопроводов в местах ответвлений , а также с учетом наиболее рационального загружения строительных конструкций.

2.11 . В поперечном сечении эстакад и отдельно стоящих опор рекомендуется равномерное распределение нагрузки от трубопроводов с возможной перегрузкой одной из сторон не более 20 % (см. п. 4.12 ).

2.12 . При прокладке трубопроводов по эстакадам гибкие компенсаторы рекомендуется устанавливать между отдельными температурными блоками или в наиболее возможной близости от этого места (не далее 5 м по длине эстакады от температурного разрыва).

2.13 . Для уменьшения нагрузок на пролетные строения эстакад рекомендуется использовать самонесущую способность трубопроводов большого диаметра с опиранием их только на траверсы над опорами эстакад или вблизи них.

2.14 . Места ответвлений на основной эстакаде рекомендуется принимать по табл. 1 .

Рекомендуемое место ответвления на основной эстакады

Не далее 5 м от любой опоры

То же , от анкерной опоры

2.15 . В целях сокращения ширины эстакады и отдельно стоящих опор мелкие трубопроводы диаметром 50 — 200 мм допускается крепить к большим трубопроводам , а также в отдельных случаях на дополнительных консолях , установленных к стойкам между ярусами эстакад.

2.16 . Для эстакад с анкерными опорами неподвижные закрепления трубопроводов рекомендуется осуществлять на траверсах этих опор в каждом блоке.

При прокладке трубопроводов по отдельно стоящим опорам на анкерных должно предусматриваться неподвижное крепление всех или части трубопроводов.

2.17 . При проектировании отдельно стоящих опор и эстакад уклон трубопроводов должен создаваться за счет изменения отметки верхнего обреза фундамента или длины колонн с учетом рельефа поверхности земли вдоль трассы.

2.18 . Расстояние между отдельно стоящими опорами под трубопроводы должны назначаться исходя из расчета труб на прочность и жесткость.

Шаг между опорами эстакад рекомендуется принимать 12 , 18 , 24 и 30 м.

2.19 . При прокладке трубопроводов на низких опорах расстояние от поверхности земли до низа труб или теплоизоляции должно быть не менее 0 , 35 м при ширине группы труб менее 1 , 5 м и 0 , 5 м — при 1 , 5 м и более. Для перехода через трубопроводы следует предусматривать пешеходные мостики шириной не менее 0 , 9 м.

2.20 . При прокладке по эстакадам трубопроводов , требующих регулярного обслуживания (не менее одного раза в смену) , а также в многоярусных эстакадах должны предусматриваться , как правило , проходные мостики шириной не менее 0 , 6 м с перилами высотой не менее 1 м и через каждые 200 м лестницы — вертикальные с шатровым ограждением или маршевые.

Проходные мостики при прокладке по эстакадам и отдельно стоящим опорам рекомендуется предусматривать также в местах пересечения железных дорог , оврагов и на других труднодоступных для обслуживания трубопроводов местах.

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

3.1 . Отдельно стоящие опоры и эстакады следует , как правило , проектировать сборными из унифицированных железобетонных конструкций с ненапряженной или напряженной арматурой. Применение стальных конструкций допускается в соответствии с Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов (ТП 101-81 * ).

3.2 . Выбор материалов строительных конструкций следует производить на основании СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» и СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

3.3 . Конструкции отдельно стоящих опор и эстакад под трубопроводы с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами должны проектироваться несгораемыми.

3.4 . Тип опорных частей трубопроводов определяется технологическим заданием в зависимости от величины передаваемых нагрузок и возможного перемещения трубопровода. При выборе подвижных частей следует стремиться к применению устройств , снижающих коэффициент трения , например прокладок из фторопласта и др.

3.5 . Железобетонные опоры могут применяться с колоннами , защемленными в отдельные фундаменты , в виде одиночных свай-колонн , объединенных в плоские или пространственные системы ; в виде колонн , установленных на одно-свайные фундаменты из свай-оболочек и буронабивных свай.

3.6 . Колонны стальных опор следует применять жестко соединенными с фундаментами. Допускается применение шарнирного опирания на фундаменты при условии обеспечения устойчивости опор в продольном направлении пролетными строениями или трубами и анкерными опорами.

3.7 . Для отдельно стоящих опор с применением железобетонных шпал , температурный блок компонуется из промежуточных опор в виде железобетонных шпал , укладываемых на песчаную подушку , защищенную от выдувания путем пропитки ее битумом , и анкерных низких железобетонных опор (рис. 2 ). Указанные конструкции опор следует применять при непучинистых грунтах.

Рис. 2 . Конструктивная схема шпальных отдельно стоящих опор

1 — шпальная промежуточная опора ; 2 — анкерная промежуточная опора ; 3 — железобетонная траверса ; 4 — щебень с пропиткой битумом ; 5 — песчаная засыпка ; 6 — планировочная отметка земли ; 7 — высота растительного слоя.

3.8 . Для отдельно стоящих низких и высоких железобетонных опор (рис. 3 и 4 ) температурный блок компонуется из промежуточных опор прямоугольного или кольцевого сечения и одной анкерной промежуточной опоры , выполняемой обычно такого же сечения , но с усиленным армированием. Анкерные концевые и анкерные угловые опоры могут быть выполнены в виде пространственных железобетонных или стальных опор.

Рис. 3 . Конструктивная схема отдельно стоящих железобетонных опор

1 — железобетонная траверса ; 2 — промежуточная железобетонная опора ; 3 — анкерная промежуточная железобетонная опора ; 4 — фундамент

Рис. 4 . Конструкция железобетонных отдельно стоящих опор

а — узел опирания траверс на колонну ; б — пример армирования траверсы ; в — пример армирования колонны арматурой без предварительного напряжения ; г — пример армирования колонны предварительно напряженной арматурой ; 1 — закладная деталь ; 2 — траверса ; 3 — колонна ; 4 — отверстие для подвески трубопроводов ; 5 — соединительные стержни ; 6 — спираль ; 7 — предварительно напряженная арматура

3.9 . Для эстакад , выполняемых полностью из железобетонных конструкций или комбинированных конструкций (железобетонных опор и стальных пролетных строений) температурный блок должен компоноваться , как правило , из одних промежуточных опор (рис. 5 и 6 ). Горизонтальные нагрузки , действующие вдоль оси трассы , воспринимаются всеми опорами температурного блока.

Рис. 5 . Конструктивная схема железобетонных эстакад

1 — рядовая траверса ; 2 — усиленная траверса ; 3 — балка пролетного строения ; 4 — опора ; 5 — вставка температурного блока ; 6 — фундамент

Рис. 6 . Конструктивная схема двухъярусной эстакады

1 — железобетонная опора эстакады ; 2 — стальные фермы пролетного строения ; 3 — стальные траверсы пролетного строения ; 4 — связи ; 5 — фундамент

3.10 . Для отдельно стоящих опор и эстакад , выполняемых полностью из стальных конструкций (рис. 7 ) , температурный блок должен компоноваться из промежуточных и одной анкерной опоры , на которую передаются все горизонтальные нагрузки , действующие вдоль данного блока.

Рис. 7 . Конструктивная схема одноярусной эстакады

1 — траверса ; 2 — ферма пролетного строения ; 3 — промежуточная опора ; 4 — анкерная опора ; 5 — вставки температурного блока ; 6 — связи между фермами ; 7 — фундамент ; 8 — диафрагма-распорка опоры

3.11 . Траверсы для опирания трубопроводов подразделяются на рядовые и усиленные. На рядовых траверсах должно быть предусмотрено подвижное опирание трубопроводов , а на усиленных — неподвижное закрепление. Железобетонные траверсы рекомендуется проектировать прямоугольного сечения (рис. 4 ). Железобетонные траверсы должны иметь стальные закладные детали для размещения опорных частей трубопроводов и для крепления их к колоннам опоры или пролетным строением эстакад. Стальные траверсы рекомендуется выполнять коробчатого сварного сечения из двух швеллеров или гнутых замкнутых профилей (рис. 8 ).

Рис. 8 . Узлы опирания стальных конструкций

а — траверсы на колонну ; б — фермы на железобетонную опору ; 1 — колонна ; 2 — траверса ; 3 — опорное ребро ; 4 — железобетонная колонна ; 5 — ферма пролетного строения

3.12 . В местах разрывов температурных блоков следует при необходимости предусматривать вставки для размещения компенсирующих устройств. Примеры решения вставок для отдельно стоящих опор и для железобетонной эстакады показаны на рис. 9 .

Рис. 9 . Пример решения опор под компенсаторы

а — в виде отдельно стоящих опор ; б — в виде вставки для двухъярусной эстакады ; 1 — промежуточные опоры ; 2 — опора на вылете компенсатора ; 3 — траверса эстакады ; 4 — стальные балки

3.13 . Пролетные строения эстакад рекомендуется выполнять в виде железобетонных предварительно напряженных балок при пролетах до 12 м или стальных и железобетонных ферм.

3.14 . Пролетные строения из стальных ферм следует выполнять в виде пространственных конструкций , состоящих из двух вертикальных ферм , соединенных между собой по верхнему и нижнему поясу связями и траверсами.

3.15 . Стержни стальных ферм пролетных строений рекомендуется проектировать из одиночных уголковых профилей.

3.16 . Стальные промежуточные плоские опоры следует применять решетчатыми с ветвями из двутавров и решеткой из уголков или гнуто-сварных профилей замкнутого сечения. Для придания конструкции опор большей жесткости от скручивания необходимо предусматривать диаграммы-распорки из швеллеров или уголков с планками , соединяющих ветви между собой.

Анкерные опоры следует составлять их двух плоских опор , соединенных между собой вдоль трассы вертикальными связями. Пространственная жесткость анкерных опор обеспечивается горизонтальными связями в уровне низа траверс и по высоте опор. Сечение решетки связей стальных опор рекомендуется принимать из одиночных уголковых или замкнутых профилей , принимая углы раскосов связей равными 40 — 50 ° .

3.17 . Выбор схемы горизонтальных связей между вертикальными фермами следует производить в зависимости от расстояния между ними. При расстояниях между вертикальными фермами 3 м и менее следует принимать треугольную решетку , а при расстоянии более 3 м — крестовую решетку.

Связи следует принимать из одиночных уголковых или замкнутых прямоугольных профилей.

3.18 . Сопряжение пролетных строений эстакад с опорами рекомендуется выполнять путем передачи давления на опору центрально. Конструкция узла сопряжения должна обеспечивать передачу продольных горизонтальных сил с пояса одной фермы на пояса смежной фермы.

3.19 . Отдельные фундаменты под опоры следует проектировать сборной или монолитной конструкции. Высоту фундамента следует назначать по условиям заглубления в грунт и условиям заделки колонн опоры. Площадь подошвы фундамента рекомендуется принимать прямоугольной формы с отношением сторон 0 , 6 — 0 , 9.

3.20 . Сопряжение сборных железобетонных колонн с отдельным фундаментом следует осуществлять посредством замоноличивания в стакан фундамента на глубину не менее 1 , 5 размера большей стороны сечения колонны. Стыки железобетонных колонн с фундаментом , воспринимающие растягивающие усилия , должны выполняться с помощью сварки стальных закладных деталей или сварки выпусков арматуры колонны и фундамента. Сопряжение стальных колонн с фундаментами следует осуществлять с помощью стальных баз , установленных на фундамент с креплением их анкерными болтами (рис. 10 ). Низ плиты стальных баз должен быть расположен не менее чем на 200 мм выше планировочной отметки земли.

Рис. 10 . Базы стальных колонн

а — для колонн с жестким закреплением по оси у и шарнирным опиранием на фундамент по оси х ; б — для шарнирно закрепленных колонн ; 1 — колонны ; 2 — база ; 3 — анкерные болты ; 4 — фундамент ; 5 — монтажный зазор , замоноличиивается бетоном ; 6 — ребро для крепления раскоса связей

3.21 . Конструктивные решения сварных опор могут осуществляться в виде отдельных забивных свай-колонн , колонн , замоноличенных в буронабивную сваю или сваю-оболочку и рамно-свайных систем , состоящих из двух или четырех колонн , объединенных в плоскую или пространственную систему с помощью связей , ригелей , свайного ростверка (рис. 11 , 12 , 13).

Рис. 11 . Типы опор с применением свай-колонн

1 — колонна ; 2 — траверса ; 3 — пролетное строение ; 4 — стальные связи ; 5 — ригель опоры

Рис. 12 . Типы опор с применением буронабивных свай и свай-оболочек

1 — колонна ; 2 — буронабивная свая или свая-оболочка ; 3 — траверса ; 4 — пролетное строение эстакады ; 5 — ригель опоры

Рис. 13 . Опоры с применением свайного ростверка

а — низкая опора ; б — высокая опора ; 1 — свая ; 2 — колонна опоры ; 3 — плита ростверка ; 4 — планировочная поверхность грунта

3.22 . Выбор типа свайных опор производится в зависимости от грунтовых условий , величин нагрузок , действующих на опору , габаритов опоры , технико-экономических показателей.

3.23 . При забивке в грунт свай допускаются следующие отклонения :

для свай-колонн : в плане ± 30 мм ; по вертикали — недобивка 10 мм , перебивка — 30 мм ;

для свай-оболочек : в плане ± 60 мм ; по вертикали ± 30 мм ;

3.24 . Не допускается применение свай-колонн в грунтовых условиях , в которых они работают как сваи-стойки , а также сваи-колонны без поперечного армирования.

3.25 . Рекомендуется сечение свай-колонн в опорах принимать 300 ´ 300 , 350 ´ 350 и 400 ´ 400 мм , внешний диаметр свай оболочек и буронабивных свай 800 , 1000 и 1200 мм.

3.26 . Рекомендуемые узлы опор с применением свай показаны на рис. 14 .

Рис. 14 . Узлы опоры с применением свай

а — узел опирания траверс на сваю-колонну ; б — узел крепления связей ; в — заделка колонны в сваю-оболочку ; г — конструкция ростверка ; 1 — траверса ; 2 — отметка головы сваи-колонны ; 3 — допуск на неточность ; 4 — цементный раствор ; 5 — свая-колонна ; 6 — металлические связи ; 7 — арматурный каркас ; 8 — бетонная пробка ; 9 — свая-оболочка ; 10 — песок ; 11 — плита ростверка ; 12 — анкерные болты ; 13 — сваи ; 14 — бетонная подготовка

3.27 . Пример конструкции проходного стального мостика показан на рис. 15 .

Рис. 15 . Конструкция стального проходного мостика

1 — ограждения мостика ; 2 — балка мостика ; 3 — траверса ; 4 — настил ; 5 — верх балок

4. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

4.1 . При расчете отдельно стоящих опор и эстакад необходимо учитывать нагрузки , возникающие при их возведении , эксплуатации и испытании трубопроводов.

4.2 . Отдельно стоящие опоры и эстакады должны рассчитываться на нагрузки от веса трубопроводов с изоляцией , веса транспортируемого продукта , на горизонтальные нагрузки и воздействия от трубопроводов , нагрузки от веса людей и ремонтных материалов на обслуживающих площадках и переходных мостиках , от отложений производственной пыли , а также световые и ветровые нагрузки , при наиболее неблагоприятном их сочетании.

Нагрузки и воздействия от трубопроводов принимаются по заданию технологических организаций. В задании должны быть указаны нагрузки и число трубопроводов по ярусам. Снеговые и ветровые нагрузки и число трубопроводов по ярусам. Снеговые и ветровые нагрузки , а также коэффициенты надежности по нагрузкам определяются по СНиП 2.01.07-85 « Нагрузки и воздействия » и табл. 2.

Коэффициент надежности по нагрузке

От собственного веса отдельно стоящих опор и эстакад с ограждающими конструкциями и обслуживаемыми площадками

От веса трубопроводов с технологической арматурой и опорными частями

От веса изоляции и футеровки

От веса транспортируемой жидкости в стадии эксплуатации

От веса отложений внутри трубопроводов в стадии эксплуатации

Температурные технологические воздействия (разность температур)

Внутреннее давление в стадии эксплуатации

От веса людей и ремонтных материалов на площадках и мостиках

От веса производственной пыли

На поручни перил площадок и мостиков

Климатические температурные воздействия (разность температур)

От веса воды при гидравлических испытаниях

Внутреннее давление при испытаниях

Сейсмические воздействия , нагрузки , вызываемые резким нарушением технологического процесса , временной неисправностью или поломкой оборудования

Примечания : 1. Для трубопроводов предприятий черной металлургии коэффициент надежности по нагрузке для внутреннего давления в стадии эксплуатации принимается равным 1 , 15.

2. Для упрощения определения расчетной нагрузки от веса трубопроводов с изоляцией , футеровкой , транспортируемым продуктом и т.д. разрешается использовать единый коэффициент надежности по нагрузке для вертикальных нагрузок 1 , 1 (0 , 9). С той же целью разрешается принимать единый коэффициент надежности по нагрузке 1 , 1 для горизонтальных нагрузок от температурных технологических воздействий и внутреннего давления.

3. Значения коэффициентов надежности по нагрузкам , указанные в табл. 2 в скобках , принимаются в тех случаях , когда уменьшение нагрузок вызывает более неблагоприятное условие работы рассчитываемого элемента конструкции.

4. При сочетании нагрузок следует учитывать физические возможные варианты одновременного действия различных нагрузок , в частности :

а) при определении нагрузок от газопроводов , паропроводов и продуктопроводов , для которых , согласно правилам приемки их в эксплуатацию , обязательно гидравлическое испытание , следует учитывать , что такому испытанию одновременно может подвергаться лишь один трубопровод. При этом в расчет принимается тот трубопровод , наполнение которого наиболее невыгодно отражается на рассчитанном элементе строительной конструкции. При гидравлическом испытании нагрузки , возникающие при перестановке оборудования , исключаются ;

б) При определении нагрузки отвеса отложений внутри газопроводов при резком нарушении режима эксплуатации ее следует учитывать лишь для одного газопровода , принимая для остальных трубопроводов нагрузку от отложений в стадии эксплуатации ;

в) при учете вертикальной нагрузки от веса людей и ремонтных материалов на площадках и мостиках снеговая нагрузка на этих конструкциях не учитывается.

4.3 . Нормативная разность температур от климатических воздействий определяется по СНиП 2.01.07-85 в зависимости от климатического района.

4.4 . При отсутствии в момент представления строительной части проекта известной раскладки трубопроводов за основную исходную величину принимается нормативная вертикальная нагрузка на 1 м длины трассы — q. Нагрузка q наряду с весом самих трубопроводов с изоляцией и транспортируемым продуктом должна включать также нагрузку на обслуживающие площадки , вес снега , производственной пыли и отложений внутри трубопроводов , при этом коэффициент надежности по нагрузке принимается равным 1 , 1.

Примечание : При числе трубопроводов четыре и менее , а также для случаев , когда нагрузка от веса отдельных трубопроводов не может быть представлена эквивалентной распределенной нагрузкой (см. п. 4.11) , расчет строительных конструкций следует выполнять по фактической раскладке трубопроводов.

Вертикальные нагрузки

4.5 . Нормативная нагрузка от веса всех трубопроводов с футеровкой и изоляцией , веса транспортируемого продукта , обслуживающих площадок , веса стационарного оборудования и технологической арматуры , а также от собственного веса отдельно стоящих опор и эстакад определяется по технологическому заданию и по проектным данным.

4.6 . Нормативная нагрузка от веса людей и ремонтных материалов на площадках , мостиках и лестницах принимается равномерно распределенной — 750 Па.

Для расчета настила на местную нагрузку принимается сосредоточенная нагрузка 1 , 5 кН на участке размером 10 ´ 10 см.

Нормативная горизонтальная сосредоточенная нагрузка на поручни перил обслуживающих площадок и мостиков (в любом месте по длине поручня) принимается равной 0 , 3 кН.

4.7 . Нормативная снеговая нагрузка на 1 м 2 площадки горизонтальной проекция трубопроводов , обслуживающих площадок и мостиков определяется в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 . При этом гололедная нагрузка не учитывается , а коэффициент перехода от веса снегового покрова к нормативной нагрузке с , принимается равным 0 , 2 для трубопроводов с наружным диаметром не более 0 , 6 м , 0 , 3 — более 0 , 6 м и 0 , 8 — для обслуживающих площадок и мостиков. Ширина горизонтальной проекции трубопроводов диаметром 0 , 6 м и менее принимается равной длине траверсы независимо от числа ярусов конструкций и числа рядов трубопроводов. В случае расположения двух трубопроводов с наружным диаметром более 0 , 6 м одного над другим при условии , что расстояние в свету между ними меньше диаметра меньшего трубопровода , снеговая нагрузка учитывается лишь от одного трубопровода большего диаметра. Примеры определения снеговой нагрузки приведены на рис. 16 .

Рис. 16 . Примеры определения снеговой нагрузки для трех схем горизонтальных прокладок трубопроводов

а — в верхнем ярусе верхний ряд — тепловые сети ; нижний ряд — холодные трубопроводы на подвесках. В нижнем ярусе все трубопроводы холодные условным диаметром менее 0 , 6м ; настил переходной площадки — сплошной. Верхняя эпюра снеговой нагрузки — для расчета траверс , пролетных строений , опоры , фундаментов ; нижняя — для расчета переходной площадки ; б — основной трубопровод — холодный с угловым диаметром больше 0 , 6 м , а верхний ряд — тепловые сети ; в — оба трубопровода холодные , условный диаметр каждого из них больше 0 , 6 м , а расстояние «в свету» между ними меньше меньшего диаметра

Снеговая нагрузка не учитывается для трубопроводов , температура транспортируемого продукта которых превышает 30 ° С , а также для трубопроводов с обогревающими «спутниками» (остальные трубопроводы считаются «холодными») ; для обслуживающих площадок с решетчатым настилом , если площадь просветов настила составляет не менее половины общей его площади ; для наклонных трубопроводов с углом наклона более 30 ° .

4.8 . Нормативная нагрузка от веса отложений внутри трубопроводов (пыль , лед , конденсат и др.) в стадии эксплуатации определяется на основании соответствующих проектных данных. При отсутствии этих данных нормативная нагрузка на 1 м длины (кН от веса отложения внутри газопровода) в стадии эксплуатации принимается согласно табл. 3 .