Усиление металлических конструкций методом изменения их конструктивной схемы

Усиление металлических конструкций изменением их расчетной схемы является эффективным методом, который позволяет перераспределить усилия между элементами. Все методы, рассмотренные для железобетонных конструкций (тема 12) (изменение места передачи нагрузки, повышение степени внешней статической неопределимости, повышение степени их внутренней статической неопределимости), применимы и для металлических конструкций.

На рис. 15.14 – 15.16 приведены схемы усиления металлических конструкций повышением степени статической неопределимости: путем обеспечения неразрезности стальных шарнирно опертых балок (рис. 15.14), путем устройства дополнительных жестких и упругих опор в виде подкосов, подвесок и кронштейнов для балочных конструкций (рис. 15.15), устройством затяжек, шарнирно-стержневых цепей для стропильных ферм (рис. 15.16, а, б), включением в совместную работу со стропильной фермой конструкции светоаэрационного фонаря (рис. 15.16, в).

Рис. 15.14. Усиление стальных балок обеспечением их неразрезности:

1 – стальные накладки

При проектировании усиления конструкций изменением их расчетной схемы следует производить проверку прочности и устойчивости всех элементов и их сопряжений на действие изменившихся усилий. Применение данных методов усиления может повлечь за собой необходимость усиления не только отдельных элементов, но и узловых соединений.

Следует стремиться к максимальной разгрузке усиливаемых конструкций, т. к. перераспределяться по новой схеме будут только усилия от нагрузки, приложенной после усиления. Эффективно выполнять предварительное напряжение дополнительных элементов усиления.

Рис. 15.15. Схемы усиления стальных балок дополнительными жесткими и упругими опорами: а – предварительно напряженными подкосами с опиранием на фундаменты;
б – подкосами с опиранием на колонну; в – подвесками; г – предварительно
напряженными кронштейнами: 1 – подкосы, 2 – затяжка с натяжным
приспособлением, 3 – подвески, 4 – кронштейны

Рис. 15.16. Схемы усиления стропильных ферм: а – предварительно напряженными
затяжками, б – шарнирно-стержневыми цепями, в – включением конструкции фонаря
в совместную работу с фермой: 1 – затяжка, 2 – натяжное приспособление, 3 – стальной канат, 4 – подвеска, 5 – дополнительная стойка, 6 – дополнительный раскос

На рис. 15.17 приведены примеры усиления стальных балочных конструкций повышением степени внутренней статической неопределимости устройствами предварительно напряженной горизонтальной и шпренгельной затяжки.

Рис. 15.17. Схемы усиления стальных балок повышением степени внутренней
статической неопределимости: а – предварительно напряженной горизонтальной затяжкой; б – предварительно напряженной шпренгельной затяжкой: 1 – горизонтальная затяжка, 2 – натяжное приспособление, 3 – анкерное устройство, 4 – шпренгельная затяжка,
5 – дополнительная стойка, 6 – дополнительный подкос

При этом анкерные устройства по концам затяжки могут быть размещены в любом месте по длине пролета усиливаемой конструкции. Принципы расчета стальных балочных элементов, усиленных предварительно напряженными затяжками, не имеют отличий от расчета усиленных железобетонных элементов. Расчет узлов сопряжения затяжки с усиливаемым элементом производится на действие усилий в затяжке в предельном состоянии по действующим нормативным документам для стальных конструкций.