Ремонт металлического каркаса здания

Рекомендации по содержанию и ремонту металлического каркаса здания

Здания на основе металлического каркаса необходимо систематически предохранять от разрушающего воздействия атмосферных, климатических и технологических факторов.

В процессе эксплуатации, технического обслуживания и ремонта здания на основе металлического каркаса запрещается изменять его объемно-планировочное решение, выполнять работы по усилению строительных конструкций без проекта или согласования с проектной организацией или другой специализированной организацией.

В процессе эксплуатации не допускается изменять конструктивные схемы несущих металлических каркасов здания.

Конструкции каркаса здания должны предохраняться от перегрузок. С этой целью не следует допускать без согласования с проектной организацией:

— скопления снега, пыли и мусора на кровлях и в первую очередь в ендовах;

— дополнительную временную нагрузку на конструкции каркаса от устройств и механизмов, применяемых при производстве ремонтных и монтажных работ;

При выполнении ремонтных работ и работ, связанных с реконструкцией несущих строительных конструкций каркасов, необходимо предохранять их от ударов и других механических воздействий.

Не следует допускать ослабления несущих конструкций каркаса путем вырезов и сверлений в элементах ферм, колонн и других несущих конструкций без согласования с проектной или другой специализированной организацией.

Не допускается удаление или перестановка горизонтальных и крестовых вертикальных связей между колоннами каркаса и арками покрытия, вырез раскосов, стоек и других элементов конструкций, создание в местах шарниров жестких сопряжений элементов.

Крепление и приварка каких-либо деталей к металлоконструкциям каркаса, подвеска светильников или кабелей разрешается только по согласованию с проектной или специализированной организацией.

Поверхности колонн и других элементов каркаса должны очищаться от загрязнений, пыли.

За несущими строительными конструкциями каркаса, особенно за состоянием стыков сборных металлических конструкций, а также за конструкциями, которые подвержены влиянию влажного режима, необходимо вести систематический контроль и наблюдения.

В период эксплуатации зданий и сооружений должна быть организована систематическая проверка вертикальности колонн, арок и других строительных конструкций (но не реже одного раза в пять лет). В случае увеличения отклонения от вертикали отдельных конструкций либо прогиба, угрожающего устойчивости конструкций, необходимо привлечение специализированной организации для освидетельствования.

В процессе эксплуатации металлического каркаса здания обнаруженные дефекты, такие как несоответствие размеров сварных швов проектным размерам, непровары, подрезы, пережоги и видимая значительная пористость швов, кратеры, отрывы швов, волосяные трещины, значительная коррозия, отсутствие швов в местах, определенных проектом, дребезжание при простукивании, отсутствие необходимого по проекту числа анкерных болтов, гаек и контргаек и поражение их коррозией, слабая затяжка болтовых соединений, деформации болтов в результате механических повреждений, значительные ослабления (более 10%) сечений болтов, элементов конструкций коррозией, наличие больших зазоров между колоннами и опорными плитами опорных узлов арок при болтовых соединениях и другие, должны устраняться в первую очередь.

Источник

Ремонт металлических конструкций

Металлические конструкции применяют при строительстве большепролетных одноэтажных зданий, сооружении каркасов промышленных зданий тяжелого типа, каркасов гражданских зданий повышенной этажности, резервуаров, газгольдеров, различного типа технологических конструкций и т. д. в тех случаях, когда применение металла является либо единственным технически возможным решением, либо более экономичным по сравнению со сборным железобетоном. Все металлические конструкции, конструкции высотных инженерных сооружений, а также резервуары изготовляют на специализированных заводах по типовым проектам.

Долговечность металлических пролетных строений во многом зависит от правильного выполнения работ по их содержанию и ремонту. Отсутствие единых требований приводит к несвоевременным ремонтным работам и появлению повреждений. Под металлическими подразумевают все типы пролетных строений, у которых главные несущие элементы выполнены из металла (включая стальные балки, объединенные в совместную работу с железобетонной плитой).

При текущем ремонте пролетного строения работы направлены, в основном, на предупреждение и исправление небольших по объему повреждений.

К капитальному ремонту относят работы по улучшению эксплуатационных характеристик пролетных строений. Его проводят по специальным проектам.

Для выявления коррозии металла производят визуальный осмотр конструкции. Она может быть обнаружена на разных стадиях своего развития, что требует соответствующих мероприятий по устранению дефекта (табл. 8.1). Участки коррозии металла в наиболее ослабленных сечениях очищают от ржавчины и измеряют толщину сохранившегося металла с точностью до 1 мм.

Виды коррозионных повреждений

Виды повреждений и стадии развития	Внешние признаки	Мероприятия по устранению повреждений
Повреждение защитного покрытия, легкий налет ржавчины	Светло-коричневый налет по оголенному металлу Удаляется жесткими тканями	Очистка металла щетками и его окраска
Коррозия металла без заметного уменьшения его сечения	Коричневый налет по металлу Удаляется стальными щетками	Очистка металла стальными щетками, пескоструйным аппаратом Окраска
Точечная коррозия при наличии мелких пор на поверхности металла	Одиночные или многочисленные корродирующие углубления с булавочную головку	Очистка пескоструйным аппаратом Окраска
Коррозия, вызывающая уменьшение сечения металла (местное или на значительной площади поверхности)	Рыхлый слой ржавчины на поверхности металла	Очистка металла от продуктов коррозии, измерение величины ослабления, при необходимости — усиление
Значительная коррозия или разрушение металла коррозией (местное или на значительной площади поверхности)	В местах коррозии металл может продавливаться Слои ржавчины могут удаляться вручную	Удаление поврежденного участка металла Усиление (или замена) элемента
Коррозия в щелях, трещинах, на контакте между элементами	При отсутствии коррозии видны подтеки ржавчины из щелей и т.д.	По возможности очистка щелей от ржавчины, заполнение щелей мастиками, пастами и т.д.
Вспучивание элемента или его деформация из-за превращения части металла в продукты коррозии	Увеличение объема металла в сечении или искривление ветви элемента в случае плотного прилегания элементов друг к другу	Удаление поврежденного элемента и замена на новый

В металлических конструкциях подъемно-транспортных машин после их длительной эксплуатации могут появляться остаточные деформации изгиба элементов ферм, трещины в элементах металлоконструкций и в сварных швах, ослабление заклепок и болтов, другие повреждения и дефекты.

В зависимости от характера повреждений применяются следующие методы ремонта металлоконструкций:

правка погнутых элементов в холодном состоянии или с подогревом без съема элементов с основной конструкции;

удаление дефектных элементов (подкосов, раскосов, косынок) и установка на их место новых;

разделка трещин в элементах и их заварка с приваркой в необходимых случаях усиливающих накладок;

вырубывание дефектных сварных швов и укладка новых;

замена ослабших заклепок и подтягивание годных ослабших болтов.
При большом числе разнообразных дефектов в одном узле металлоконструкций (раме, ферме, стреле крана) его заменяют новым. Ремонт несущих мегаллоконструкций кранов, лифтов и ППКД должен, как правило, производиться на специализированных ремонтных предприятиях, имеющих разрешение инспекции Госгортехнадзора на производство данного вида работ. Сварочные работы в этом случае поручаются высококвалифицированным (дипломированным) сварщикам, имеющим разрешение Госгортехнадзора на выполнение ответственных сварочных работ.

Ремонт металлоконструкций связан с изготовлением новых элементов и узлов. Для их изготовления должны применяться марки сталей, указанные в чертежах завода-изготовителя. При отсутствии таких чертежей для металлоконструкций конвейеров, грузовых ПКД и других машин следует применять стали спокойной плавки (ВСтЗпс, ВСтЗсп и др.).
Несквозные трещины в элементах ферм разделывают под сварку, заваривают и приваривают усиливающие накладки.

Главными видами повреждений листовых металлоконструкций являются трещины, образующиеся преимущественно в местах резких переходов и перепадов жесткостей (рис.8.1). Трещины разделываются и завариваются с приваркой усиливающих накладок. При разделке трещин в их концевой части на расстоянии 15—20 мм видимого конца просверливается сквозное отверстие диаметром 6—8 мм (рис.8.2). Отверстие в конце трещины снижает величину концентрации напряжений и предупреждает дальнейшее распространение трещины. Известно, что чем меньше радиус выточки в растянутом или изгибаемом элементе, тем выше коэффициент концентрации напряжений. При радиусе выточки, равном 0,l — 0,25 ее глубины, напряжения в изгибаемом элементе увеличиваются в 2—5 раз. Конец трещины можно рассмотреть как выточку с бесконечно малым радиусом. Следовательно, концентрация напряжений в этом месте многократно увеличивается. Когда в конце трещины сверлится отверстие, радиус трещины обретает конечные размеры и концентрация напряжений резко снижается.

Усиливающие накладки необходимо приваривать фланговыми швами, расположенными под углом 30—90° к нормальному сечению усиливаемого элемента (рис.8.3). При таком расположении шва в любое нормальное сечение В—В попадают только небольшие участки в с зоной термического влияния.

Толщина усиливающих односторонних накладок берется в пределах 0,6—0,7 толщины основной стенки. Увеличение толщины накладок приводит к увеличению жесткости усиленного участка. Всякий же резкий перепад жесткостей элемента вызывает появление трещин в этих местах.

Рис.8.1. Ремонтно-технологический чертеж решетчатой фермы: 1 — деревянная прокладка; 2 — гидравлический домкрат; 3 — брусья

Рис. 8.2.Схема локализации распространения трещины

Рис.8.3.Схема установки усиливающих накладок

Несущие строительные конструкции зданий эксплуатируются десятки лет, поэтому вопрос об их надежности и особенно долговечности очень важен, а длительный срок эксплуатации конструкций заметно осложняет прогнозирование надежности и долговечности, делая этот вопрос весьма сложным.

Под усилением обычно подразумевают совокупность различных мероприятий, направленных на достижение одной цели: увеличение несущей способности конструкций или сооружений в целом, а также отдельных элементов. Оно бывает временным, аварийным (неотложным), постоянным (капитальным) и перспективным. Временно усиливаются конструкции, которые должны эксплуатироваться до их капитального усиления. Способы такого усиления упрощены, т.к. оно рассчитывается на короткий период службы. Выбор способа зависит также от материала и его сортамента. Для временного усиления обычно применяют дерево, тросы, использованные канаты, круглую сталь, катанку и т.п. Соединение элементов при этом обычно выполняется на болтах.

Аварийное усиление, применяемое в экстренных случаях, имеет те же особенности, что и временное.

Постоянное (капитальное) усиление относится к числу основных. Разновидностью его является усиление конструкций под нагрузкой, представляющее собой один из частных случаев применения предварительного напряжения в конструкциях.

Перспективное усиление применяется для тех конструкций, нагрузку на которые по истечении, какого- то промежутка времени можно увеличить. Это, прежде всего, касается цехов с крановой нагрузкой, поскольку в связи с ростом производства часто возникает необходимость увеличения грузоподъемного оборудования.

Усиление металлических конструкций должно производиться по заранее разработанному проекту, включающему организацию производства работ, утвержденному главным инженером предприятия и согласованному с проектной организацией – автору сооружения.
Проект усиления конструкций разрабатывается на основании задания на усиление, данных освидетельствования состояния конструкций и проверочного расчета. В момент усиления должны быть исключены все подвижные нагрузки, передающее на усиливаемую конструкцию удары и вибрацию.

Классификация усилений металлических конструкций разработана М.Н.Лащенко, в соответствии с которой различают шесть основных способов усиления:

1. Подведение новых конструкций и элементов.

2. Постановка дополнительных ребер, диафрагм и распорок.

3. Усиление соединение элементов.

4. Увеличение сечений элементов.

5. Изменение конструктивной схемы.

6. Увеличение пространственной жесткости.

Дата добавления: 2015-11-26 ; просмотров: 1549 | Нарушение авторских прав

Источник

Усиление металлоконструкций

Строительство зданий на основе металлоконструкций обеспечивает их высокую надежность и долговечность. В большинстве случаев эти сооружения не требуют модернизации в течение всего срока службы.

Почему требуется усиление металлоконструкций зданий и сооружений

При строительстве промышленных и жилых зданий, торговых помещений, складов, выполненных на основе металлоконструкций, проектировщики устанавливают для них определенные показатели прочности. Но под воздействием различных негативных факторов часто происходит разрушение металлоконструкций, вследствие чего нарушается целостность зданий. Эти факты выявляются обычно при обследовании построек инспекторами Ростехнадзора, а также персоналом предприятия или самими жильцами. Также к необходимости дополнительного укрепления металлических конструкций могут привести ошибки в их проектировании, изменение нагрузок и инженерные дефекты.

Многие здания из старого фонда недвижимости требуют в настоящее время проведения ремонтно-восстановительных работ, которые включают усиление имеющихся металлоконструкций. Это связано с тем, что металлоконструкции не всегда обладают достаточно высокой прочностью и долговечностью. Использование дорогого металла во многих случаях бывает экономически невыгодным.

Зачем нужно усиливать металлокаркас?

У многих элементов каркасной системы в процессе эксплуатации уменьшается несущая способность. В этом случае возникает риск разрушения всего объекта строительства. Монтаж металлоконструкций с целью усиления металлических каркасов позволяет сохранить первоначальные эксплуатационные и технические характеристики здания. При этом эксплуатацию объекта строительства можно не прекращать, что приведет к минимальным потерям. Также усиление металлических каркасов можно провести без демонтажа металлоконструкций.

Усиление металлокаркаса промышленных зданий часто выполняется с помощью оттяжек с предварительным напряжением, что позволяет получить достаточно хороший эффект. Но для этого необходимы тяжелые анкерные устройства. Также должны быть увеличены площади для застройки. Лучший эффект дают тяжи, закрепленные к другим зданиям, которые отличаются большей устойчивостью. Для их натяжения могут использоваться самые разные способы, например электротермический. Эффективность данного усиления можно проконтролировать следующим образом. При горизонтальных нагрузках наблюдаются смещения каркаса, например его верхних узлов. После проведения усиления они должны уменьшиться.

Усиление металлокаркаса, который имеет вид продольных и поперечных рам, производится путем установки диагональных жестких связей в виде креста. При невозможности их использования применяются жесткие распорки, которые называются ригелями. Для повышения прочностных характеристик ригелей применяются балки, полученные методом проката или сварки. Путем приварки под нагрузкой эти балки подводятся под ригели.

Усиление металлоконструкций в виде балок стропил и ригелей в перекрытии проводится путем создания цельного настила, который жестко связывают с верхним поясом балки. В результате этого существенно повышается их несущая способность. Сам ригель фактически превращается в балку с очень жесткой арматурой.

Элементы металлоконструкций из стали требуют особого усиления. Чаще всего применяется метод приварки элементов, которые не проходят через процедуру предварительного напряжения. Это могут быть, например, полосы или уголки. Данные способы усиления применяют при высоком показателе временной нагрузки на стойки. В других случаях в сжатых стойках в результате приварки элементов могут возникнуть различные деформации. Эффективность проведенного усиления в таком случае снижается. Стальные стойки с ненапряженными элементами усиливают путем уменьшения их длины. Также может быть увеличен диаметр их сечения.

Как усиливают металлоконструкции?

Усиление металлоконструкций может быть выполнено с помощью различных армирующих элементов и накладок. Благодаря проведению таких работ можно существенно сэкономить средства на реконструкции построек и увеличить срок службы зданий. В результате технологического процесса по усилению строительных металлоконструкций здание снова возвращается к своей нормальной жизни.

При этом работы по усилению металлических конструкций могут быть выполнены по неотложным причинам, если здание находится в аварийном состоянии. Также существует капитальное и перспективное усиление металлических конструкций здания. Перед основательным укреплением может быть выполнено временное армирование необходимых элементов сооружения.

Усиление металлоконструкций: в чем заключаются особенности данного технологического процесса

Выполнение подобных восстановительных работ осуществляется строго в соответствии с разработанными рекомендациями и нормами. Усиление металлоконструкций производится в определенной последовательности. Вначале тщательно анализируется вся имеющаяся документация по конкретному строительному объекту и оценивается качество проектирования имеющихся металлоконструкций. Если никаких отклонений от проекта в промышленных или жилых зданиях, выполненных из этого материала, не обнаруживается, то выясняются причины нарушений геометрии и целостности сооружений.

Полученные результаты позволяют разработать наиболее эффективный проект усиления конструкций и подготовить профессиональное экспертное заключение. Благодаря применению современных технологий армирования и строительных материалов высокого качества можно гарантировать эффективность выполненных работ и сокращение производственных затрат.

Усиление металлоконструкций является таким же трудоемким процессом, как и строительство зданий. На первом этапе на участке расположения здания устанавливаются растяжки, бандажи, дополнительные стропила и временные опоры. При наличии повреждений в рамах, фермах, балках, колоннах рядом размещаются аналогичные конструкции, с помощью которых происходит разгрузка поврежденных металлоконструкций. Поврежденные элементы могут быть дополнены элементами из металла, которые закрепляются с помощью болтов, заклепок или сварки. Еще один вариант усиления металлоконструкций заключается в полной замене отдельных связей аналогичными элементами. Для усиления перекрытий применяются связи, которые удерживают балки в каждом пролете арки строго горизонтально.

Для того чтобы повысить способность здания выдерживать высокие нагрузки, применяются:

• ненапрягаемые элементы;
• гибкие затяжки для пролетных конструкций, предварительно напряженные;
• шпренгельные элементы;
• инвентарные опоры;
• ветви опор;
• монтажные стойки на стреле крена и другие.

Усиление стоек, работающих на сжатие

Используется прием повышения жесткости конструкции с помощью предварительно напряженных элементов.

Вплотную к усиливаемой стойке нужно установить конструкцию из двух труб. Трубы собираются в телескопическую конструкцию, с минимальным зазором. Внутренняя труба, предварительно нагретая и растянутая, приваривается к наружной по торцу. Телескопическая конструкция соединяется при помощи сварки к установленной рядом конструкции. Затем, надрезав нижнюю часть телескопической конструкции, отделяют внутреннюю трубу от наружной. Вместо труб можно использовать также другие жесткие профили.

Усиление металлоконструкций балок и ферм

Эти конструкции усиливают ненапряженными элементами. Основной принцип – в увеличении площади нагружаемого сечения. В балках – это приваривание по их длине уголков, швеллеров или труб. В фермах – наращивание элементов ферм. Приваривать новые элементы нужно поперек или по диагонали самой нагруженной части. Крепление дополнительных элементов выполняют на опоры, при помощи сварки.

Усиление металлических конструкций — это способ восстановления их проектных характеристик (несущей способности и устойчивости), сниженных в процессе эксплуатации конструкции из-за влияния различных механических, химических и электрохимических факторов. Одним из основных способов является увеличение их поперечного сечения.

Поперечное сечение металлической конструкции может быть увеличено следующими способами:

• дополнением конструкции ненапрягаемыми элементами в виде стоек, стержней, ригелей и т.д.;
• дополнением конструкции предварительно напряженными гибкими (натяжными) или жесткими элементами (стержнями и балками);
• устройством дополнительных разгружающих конструкций (балок, колонн, оснований);
• усилением сварных, заклепочных, болтовых и других соединений элементов металлической конструкции.

Использование сварки для изменения поперечного сечения конструкции в некоторых случаях приводит к снижению её несущей способности из-за перегрева металла. В настоящее время используются также легкие полимерные материалы.

Особенности

Металлические стойки каркаса первого этажа, а также несущие балки для защиты от огневого воздействия либо обетонируют, либо обмуровывают кирпичной кладкой. В контактной зоне образуются непроветриваемые пазухи — идеальное место для коррозии. В двутавровых профилях самыми тонкими элементами их являются стенки, и именно они повреждаются коррозией в полной мере, которая доходит до сквозных отверстий. Вскрытие в местах замачивания конструкции подтверждает эту версию. Полки двутавров значительно массивнее и меньше подвержены коррозии. Именно поэтому двутавровые балки следует усиливать приваркой полосовой стали вдоль колонны с обеих сторон.

Для проведения работ разгружают перекрытие, вскрывают защитное покрытие и зачищают полки до чистого металла. В зависимости от величины повреждения усиливается стойка на поврежденном участке или по всей высоте этажа.

В случае повреждения полок двутавровых стоек усиливают поврежденные участки с помощью дополнительных металлических элементов, в качестве которых могут применяться полосовая сталь, стержневая арматура или прокатный профиль (уголки, швеллеры, двутавры). Площадь дополнительной арматуры усиления определяется с помощью расчета.

Ниже приводятся возможные варианты усиления сжатых стоек металлического каркаса:

Усиление может быть обусловлено снижением несущей способности конструкции или предполагаемыми изменениями действующих нагрузок и принимается с учетом степени повреждения и величины остаточной несущей способности конструкции. Вариант определяется расчетом и выбирается с учетом степени повреждений, условий выполнения, времени исполнения, экономической целесообразности.

Вариантами усиления могут быть следующие: без изменения статической схемы, с помощью разгружающих элементов, с изменением расчетной схемы.

Источник