9.6 Требования к технологии выполнения работ по усилению конструкций путем увеличения сечения

9.6.1 Присоединение деталей усиления к усиливаемой конструкции рекомендуется, как правило, выполнять с помощью ручной электродуговой сварки по ГОСТ 5264 и ГОСТ 11534 покрытыми электродами по ГОСТ 9467.

9.6.2 При выполнении усиления путем увеличения сечений необходимо:

• соблюдать порядок наложения сварных швов (установки болтов);

• обеспечить надежную совместную работу элементов усиления и усиливаемой конструкции (при усилении листовой сталью b_r ≤ 30t_r), в том числе соблюдение требований по местной устойчивости (размеры свесов, отгибов) и неискажаемости сечения (установка в необходимых случаях ребер, диафрагм и т. п.);

• обеспечить технологичность производства работ по усилению, в частности, доступность сварки, возможность сверления отверстий, закручивания болтов и т. п.;

• назначить места обрыва элементов усиления из условия работы неусиленных сечений при действии расчетных нагрузок в упругой стадии, не допуская резких концентраторов напряжений в указанных местах;

• учитывать наличие конструктивного оформления узлов, ребер жесткости, прокладок и т. п., а также допустимость увеличения габаритов строительных конструкций;

• контролировать совпадение центров тяжести основного и усиленного элементов, в соответствии с проектом усиления.

9.6.3 Расположение новых сварных швов, а также взаимное расположение швов, присоединяющих детали усиления и существующих швов, должно удовлетворять требованиям 7.5.10.

9.6.4 При необходимости усиления конструкций группы 1 по таблице 50* СНиП II-23 с помощью накладных листов рекомендуется обеспечить плавное изменение жесткости накладок при переходе к основному сечению (рисунок 9.9(а—г)), а при толщине накладного листа 12 мм и более необходима обработка скоса листа (рисунок 9.9г).

9.6.5 При усилении элементов конструкций путем увеличения сечений с помощью сварки рекомендуется соблюдать следующий порядок работы:

• присоединение (прижатие) элементов усиления по всей их длине к усиливаемой конструкции с помощью струбцин и других приспособлений;

• приварка элементов усиления на сварочных прихватках длиной 20—30 мм и шагом 300—500 мм;

• сварка концевых участков элементов усиления в направлении от его торца к середине;

• наложение сплошных сварных швов, в направлении от середины к краям, обеспечивающих совместную работу усиливаемого стержня и элементов усиления.

Рекомендуемый порядок и направление выполнения сварных швов при сварке элемента усиления приведены на рисунке 9.10. При усилении длинномерных элементов (более 0,5 м) сварку выполняют от середины элемента к краям обратноступенчатым способом (длина ступени 100—400 мм), при этом ступень выполняют в направлении обратном общему направлению сварки. Чем толще прокат свариваемого металла, тем меньше длина ступени. При толщине швов более 6 мм, их накладывают за несколько проходов, при этом общее направление в последующем проходе меняют на противоположное. Вертикальные швы ведут сверху вниз. При усилении путем увеличения сечений двух или более элементов статически неопределимых конструкций (рам, неразрезных балок и т. п.) сначала следует присоединить элементы усиления ко всем усиливаемым стержням системы на сварочных прихватках и лишь затем приступать к сварке концевых участков и связующих швов. Сварку швов усиливаемых стержней следует выполнять последовательно, начиная с наименее нагруженного стержня (пролета) конструкции.

t_r — толщина листа усиления

Рисунок 9.9 — Формы торцов листов усиления:

а—в — формы торцов листов усиления;

г — скос кромки листа усиления

1—8 — порядок наложения швов

Рисунок 9.10 — Рекомендуемый порядок и направление сварки элементов усиления

9.6.6 При усилении конструкций увеличением сечения с двух сторон сначала следует приваривать элементы усиления, расположенные со стороны растянутых волокон, затем — со стороны сжатых. Знак напряжений (растяжение, сжатие) при переменной на участке усиления эпюре моментов определяется по сечению с наибольшим по абсолютной величине значением изгибающего момента. При наличии заделки на одном из концов стержня приварку растянутых элементов усиления следует начинать от противоположного конца элемента к заделке, для сжатых элементов — обратное направление.

9.6.7 С целью уменьшения сварочных деформаций гибких сжатых стержней в процессе приварки элементов усиления связывающие швы каждого из элементов усиления следует накладывать участками небольшой протяженности (до 70 мм), выдерживая перерывы между сваркой участков 2—5 мин. Парные симметричные (относительно плоскости действия сил) швы следует накладывать параллельно. При наличии более двух швов в одном сечении, с целью уменьшения ослабления сечения при сварке, следует использовать перекрестное наложение швов.

9.6.8 При двусторонних схемах усиления балок сначала рекомендуется приваривать нижний (растянутый) элемент усиления, затем верхний.

9.6.9 В момент усиления должны быть исключены все подвижные нагрузки, передающие на усиливаемые конструкции удары и вибрации.

9.6.10 При невысоком уровне начального нагружения усиливаемых конструкций (₀  0,3) порядок выполнения усиления и последовательности сварки незначительно влияют на напряженное состояние конструкции и возможны отступления от указаний 9.6.5—9.6.8, вызванные условиями организации производства работ.

9.6.11 В усиливаемых под нагрузкой конструкциях следует избегать наложения швов, расположенных поперек действующих усилий. В случае невозможности выполнения этого требования необходимо разработать специальные технологические меры, обеспечивающие безопасное наложение таких швов.

9.6.12 При присоединении элементов усиления на болтах необходимо вести работы с минимально возможным ослаблением усиливаемого элемента. С этой целью после завершения сборки на струбцинах следует вначале одним или двумя болтами прикрепить концы элементов усиления, затем, направляясь к середине, установить остальные. Каждое последующее отверстие начинают сверлить только после установки болта в предыдущее. После установки всех промежуточных болтов заканчивают прикрепление концов элемента.

9.6.13 В отдельных случаях усиление элементов или всей конструкции может быть достигнуто увеличением сечений при помощи бетона, железобетона, фибробетона.

При усилении бетоном усиливаемые элементы или целые конструкции окружают формами и бетонируют. Усиление фибробетоном выполняют аналогичным способом, но при этом в бетон добавляют металлические обрезки, стружку. Модуль упругости заполнителя повышается, получается как бы бетон с косвенным армированием. Заполнитель хорошо включается в работу конструкции.

При усилении железобетоном к усиливаемому металлическому элементу добавляют арматуру и покрывают ее слоем бетона. Эти приемы применяют, главным образом, при усилении сильно деформированных элементов и конструкций.

Основной недостаток усиления с помощью бетона, фибробетона и железобетона заключается в большом увеличении массы конструкций и в сложности, в случае необходимости, удаления элементов усиления. Последнее обстоятельство и допускает применение указанных элементов при постоянном и перспективном видах усиления.