Правила проектирования жилых и общественных зданий для строительства в сейсмических районах   (стр. 14 из 17)

На схемах рисунка 9.30 приведены простейшие примеры изменения первоначального проектного решения: введение подкосов изменяет характер напряжений в ригелях и стойках рамной конструкции; устройство шпренгеля позволяет эффективно уменьшить пролетный момент в балке, а создаваемое при этом осевое обжатие балки практически не существенно; установка опорной стойки в пролете фермы позволяет значительно уменьшать напряжения в ее поясах и качественно изменять работу решетки (однако в последнем случае возникает необходимость усиления некоторых узлов и элементов).

Усиление конструкции с изменением схемы ее работы требует серьезного расчетного анализа. Тем не менее, этот способ отличается радом достоинств, основные из которых следующие:

- имеется возможность усилить всю конструкцию в целом;

- возникает возможность регулировать усилия в элементах конструкции и достичь наиболее благоприятного их распределения;

- можно использовать такое эффективное средство, как преднапряжение части или всей конструкции;

- способ применим при наличии в конструкции значительных остаточных деформаций, когда другие способы не могут привести к искомой цели;

- во многих случаях не требуется разгрузка усиливаемой конструкции;

- экономичность рассматриваемого метода усиления - сравнительно небольшая трудоемкость и малый расход материалов.

а - усиление металлического элемента деревянными брусьями: б - увеличение несушей способности швеллерной балки обетонированием (приведена схема армирования); в - усиление верхнего пояса и решетки фермы добавлением сплошной полосы между уголками; г - схема раскосной фермы с обозначением усиливаемых элементов стальными полосами или уголками; 1 - усиление стержней фермы полосовым металлом; 2 - усиливаемые стержни

Рисунок 9.29 - Усиление конструкции посредством увеличения сечения основного несущего элемента

а - введение дополнительных подкосов в рамный каркас; б - добавление шпренгеля в балочную конструкцию; в - введение дополнительной стойки в пролете фермы с усилением опорного узла и подкосов (раскосов); 1 - введены подкосы; 2 - введен шпренгель; 3 - подвешена колонна

Рисунок 9.30 - Усиление конструкции путем изменения первоначальной конструктивной схемы

9.4.18 При восстановлении или усилении металлических конструкций необходимо соблюдать следующие правила:

а) проект усиления должен выполняться специализированной (по металлоконструкциям) проектной организацией и должен включать раздел по технологии производства работ;

б) основанием для проектирования усиления металлоконструкции служат материалы натурных обследований, включающие дефектную ведомость со схемами повреждений и предварительные оценки состояния несущих элементов объекта;

в) обследование (освидетельствование) конструкции начинается с изучения имеющейся проектной документации и материалов по ее эксплуатации.

При натурных обследованиях тщательно измеряется каждый элемент конструкции. Сварные швы и прилегающая к ним зона металла осматривается с помощью лупы, причем эта зона на ширину до 20 мм должна быть расчищена от краски и ржавчины до металлического блеска. Высота сварного шва устанавливается с помощью специального шаблона (калибра);

г) работу по усилению следует выполнять при отсутствии временных нагрузок и при наружной температуре не ниже минус 15°С для обычной стали и не ниже минус 5°С для стали кипящей плавки.

Во всех случаях при усилении сварных конструкций под нагрузкой температура металла не должна быть ниже порога хладноломкости;

д) при усилении швов наплавкой напряжение в усиливаемом элементе не должно превышать 0,8 расчетного сопротивления стали, а с поверхности шва обязательно механическим способом должны быть удалены все дефекты;

е) запрещается применять комбинированные соединения, в которых часть усилий воспринимается заклепками и болтами, а часть - сварными швами.

9.5 Восстановление и усиление крупнопанельных зданий и сооружений

9.5.1 Основные повреждения крупнопанельных зданий при землетрясении:

- крестообразные трещины в панелях наружных и внутренних стен;

- местные трещины и обнажение арматуры в местах стыковых соединений панелей между собой и с элементами перекрытий;

- трещины и местные повреждения в простенках и в углах дверных и оконных проемов с обнажением арматурного каркаса;

- отрыв наружных панелей от прилегающих к ним поперечных стен;

- повреждения анкерных устройств в системах комплексного предварительно напряженного армирования вертикальных и горизонтальных стыков здания.

Здания и сооружения из крупнопанельных конструкций, спроектированные по требованиям СНиП II-7, хорошо выдерживают расчетное сейсмическое воздействие. При этом возможно образование небольших трещин и мелких повреждений, не нарушающих несущую способность объекта.

При превышении землетрясением расчетного значения сейсмического воздействия наиболее повреждаемыми местами в крупнопанельных зданиях являются стыковые соединения в местах примыкания наружных стеновых панелей к панелям внутренних стен, соединения внутренних стеновых панелей между собой, наружных и внутренних панелей с плитами перекрытия и плит перекрытия друг с другом. При этом в конструкциях панелей образуются многочисленные трещины, исходящие от поврежденных участков стыковых соединений и из углов, образованных оконными и дверными проемами.

9.5.2 Мелкие трещины в панелях, вызванные расчетным землетрясением, ликвидируют зачеканкой или затиркой цементным или полимерным раствором с прочностными характеристиками на 20 % больше прочности бетона несущих элементов панели.

9.5.3 Панели с трещинами в несущих конструкциях панелей, образовавшиеся в результате воздействия землетрясения интенсивностью менее расчетного значения, свидетельствуют о недостаточной прочности конструкции. Поэтому такие конструкции должны быть демонтированы или усилены одним из следующих способов:

- устройством внешнего металлического каркаса, работающего совместно с конструкциями здания;

- усилением поврежденных панелей арматурными сетками с покрытием слоем торкретбетона.

9.5.4 Выколы и местные повреждения восстанавливают и усиливают в каждом конкретном случае индивидуально, приваривая к арматурному каркасу выпуски из профильного металла и арматуры с последующим бетонированием поврежденного участка бетоном класса не менее установленного проектом значения в восстанавливаемой конструкции.

9.5.5 Оторвавшиеся от поперечных стен наружные панели стягиваются тяжами, пропущенными насквозь через все здание, или укороченными стяжками с упорами на торцы внутренних проемов поперечных стен (см. рисунок 9.12).

9.5.6 При недостаточной прочности соединений панелей между собой усиление объекта можно осуществить с помощью шпоночных соединений (см. рисунок 9.23, б) следующим образом:

- установкой металлических скоб из арматурной стали диаметром 8 - 12 мм в специально прорезанные в двух смежных панелях пазы, шириной 2 - 3 см и глубиной, достигающей поверхности рабочей арматуры панели; скоба устанавливается с петлеобразным охватом рабочей арматуры панели (при необходимости, соединение скобы с арматурой осуществляют с помощью электросварки); установленная скоба зачеканивается бетоном или раствором с прочностью, равной прочности бетона панели;

- устройством полимерных шпонок в пазах, прорезанных в бетоне панели до рабочей арматуры; полимерные составы в шпонках должны хорошо соединяться с бетоном панели и иметь прочностные характеристики, необходимые для восприятия изгибающих и скалывающих усилий, возникающих в панелях при землетрясении.

9.5.7 Повреждение элементов в системе предварительного напряженного армирования панельного здания восстанавливают ремонтом или усилением, если есть необходимость, всех ослабленных участков, используя конструктивные решения и способы производства работ в зависимости от типа повреждения.

9.6 Восстановление и усиление деревянных зданий и конструкций

9.6.1 Деревянные здания обладают следующими качествами:

а) хорошо воспринимают сейсмические нагрузки ввиду их относительной легкости, а также упругой податливости материала и узловых соединений несущих конструкций при кратковременных динамических нагрузках;

б) здания и сооружения из дерева в сейсмических районах обычно строят (с учетом механических свойств древесины) высотой до трех этажей. Отдельные культовые здания, например кафедральный собор в г. Алма-Ате, в котором ряд несущих конструкций усилен металлическими стяжками для восприятия растягивающих и скалывающих напряжений, достигают высоты 24 м;

в) при выполнении требований СНиП II-25 по подбору необходимого качества древесины для конкретных условий эксплуатации объекта и обеспечения требований по проектированию сейсмостойких конструкций деревянные здания и сооружения могут быть долговечными и надежными, выдерживающими землетрясения до 9 баллов включительно, что подтверждается материалами обследования последствий землетрясений интенсивностью 8 - 10 баллов в Прибайкалье и 9 баллов в г. Алма-Ате.