Определение прогиба ферм

 

 

При определении прогиба ферм отсчеты по рейке берутся для каждого узла фермы по нижней кромке уголков нижнего пояса. У опорных узлов рейка ставится на некотором, предварительно замеренном расстоянии от центра опорного узла. Горизонтальные отклонения ферм, арок, рам от вертикальной плоскости определяются при помощи теодолита, который устанавливают так, чтобы труба инструмента провешивала строго вертикальную плоскость конструкции. Последовательные отсчеты по горизонтальной рейке от каждого узла верхнего и нижнего поясов дадут величины ординат отклонения отдельных точек конструкции. Вертикальные смещения отдельных мест относительно какой-либо принятой неподвижной точки или плоскости можно определять прогибомером, а углы поворота — клинометром.

Параллельно с обследованием металлических конструкций в зависимости от характера аварийного состояния делается освидетельствование кирпичных стен, железобетонного каркаса и других конструкций, на которые опираются или с которыми связаны металлические. Обследуют также соседние конструкции и грунты. Освидетельствование, естественно, не может быть сведено только к осмотру конструкций с фиксацией обнаруженных в них повреждений: трещин, раскрытых швов и т. п. Обычно производится также и инструментальная проверка сооружения в профиле и плане.

Для наблюдения за поведением стен на трещины необходимо установить алебастровые маяки и следить за их состоянием, чтобы вовремя принять меры предосторожности в случае увеличения трещин. Наблюдения ведут в зависимости от аварийного состояния в среднем обычно не менее двух раз в неделю с занесением показаний в журнал. Маяки устанавливаются в направлении, поперечном к направлению трещин.

Исследование характера и вида трещин определяет возраст и процесс их образования. Старая трещина заполняется пылью, копотью, новая имеет свежий вид. Плотность и непроницаемость швов в различного вида резервуарах и других сосудах обычно проверяется керосином путем опрыскивания их из гидропульта, или обмазкой вручную. Кроме того, тщательно выявляются все вмятины и пробоины. К моменту осмотра резервуары должны быть тщательно очищены от грязи, ржавчины, остатков нефтепродуктов и т. п. Мелкие повреждения типа пробоин диаметром до 25 мм могут быть ликвидированы постановкой холостой заклепки или вставки в отверстие стержня либо заклепки с обваркой с обеих сторон швом. Более крупные пробоины или кучно расположенные повреждения лучше перекрывать накладками, привариваемыми с внутренней стороны резервуара, что улучшит условия их работы и внешний вид резервуара (схема г). Весь поврежденный участок вырезается.

При обследовании конструкций для предупреждения аварий не следует упускать из вида возможность учета совместной работы железобетонных панелей и стальных стропильных ферм. В отдельных случаях (при условии обязательного проведения испытаний конструкций в натуре) учет совместной работы может дать возможность оставить конструкцию без усиления. В каждом конкретном случае отказ от усиления перегруженных конструкций должен быть обоснован тщательным обследованием конструкций в натуре и их испытанием.

В результате испытания блока из четырех ферм пролетом 30 м с расстоянием между фермами 6 м, выполненного в одном из цехов Новосибирска, установлено, что фактическое перенапряжение в верхнем поясе ферм составляло не 14%, как это было установлено расчетом, а всего лишь 5%. В связи с тем, что фактическая нагрузка от панелей ПКЖ-12 размером 3x6 м и утеплителя оказалась 715 кГ/м2 вместо 508 кГ/м2, предусмотренной проектом, некоторые элементы ферм оказались перегруженными. Надо было выявить учет разгружающего действия железобетонного настила. Испытания проводились в две стадии. На специально смонтированном блоке из четырех стропильных ферм, загружаемых панелями в два слоя, панели укладывали на фермы без приварки; поверхность пояса ферм в местах опирания панелей смазывали тавотом. Затем на второй стадии панели нижнего слоя приваривали к поясу ферм в трех точках, как это предусмотрено техническими условиями, но зазоры между панелями не замоноли-чивали. Нагрузки прикладывали равными ступенями, примерно в '/4 от полной нагрузки, с выдержкой между ступенями 15— 30 мин. Фермы при полной нагрузке выдерживали в течение суток. Деформации верхних и нижних поясов замеряли в трех-пяти сечениях средних панелей ферм. В середине пролета фермы и на опорах замеряли прогибы, которые на второй стадии испытаний оказались на 21% меньше, чем на первой, а при замоноличенных швах между панелями были бы еще меньше.

Тщательно выполненная проверка несущей способности конструкций на действительные нагрузки дала возможность оставить без усиления подкрановые конструкции мартеновского цеха завода «Амурсталь». Вопрос стоял об усилении подкрановых балок в связи с заменой 175-т крана на 225 т. Замена была вызвана увеличением объема печи. Конструкция главного здания цеха представляла собой двухпролетную жесткую раму пролетами 27,05 и 22,83 м. К раме примыкали два открылка пролетами 24,08 и 12,00 м. Несущие конструкции были клепаные. Усиливать их в условиях действующего цеха было невозможно (стойки эстакад, некоторые элементы поперечной рамы).

 

С целью выявления имеющихся резервов несущей способности конструкции были тщательно обследованы и испытаны в натуре. Горизонтальные смещения рамы на уровне нижнего пояса стропильных ферм создавали при помощи электрической лебедки, а величину усилия измеряли листовым динамометром, установленным в месте приложения нагрузок. Смещение в натуре оказалось почти в 2 раза меньше расчетного (5,3 мм вместо 10). Вертикальные нагрузки вычисляли путем взвешивания кранов при помощи 100-г гидравлического домкрата, оборудованного прецизионными манометрами. Напряженное состояние эстакад под разливочным краном определяли при помощи электрических тензо-датчиков.

По характеру эпюр моментов в стойках эстакады четко было выявлено защемление стоек в фундаментах, в расчетной же схеме они были приняты шарнирными. Изгибающий момент в наиболее опасном сечении стоек в результате их защемления уменьшился примерно в 1,5 раза.

Результаты испытаний также установили, что динамический коэффициент для подкрановой эстакады разливочного пролета оказался близким к единице вместо 1,1 по расчету.

Выполненное испытание большого количества образцов металла, вырезанных из конструкций, позволило установить величину расчетного сопротивления стали в конструкциях, где предполагали делать усиление, /? = 1900 кГ/см2. Без натурных же обследований и испытаний это сопротивление было бы принято Я = 1700 кГ/см*.

Все это дало возможность оставить конструкции мартеновского цеха без усиления.

Резервы несущей способности в конструкциях могут быть выявлены путем перехода на методику расчета по предельным состояниям конструкций, ранее рассчитанных другими методами, а также за счет учета совместной и пространственной работы конструкций, уточнения действительной крановой нагрузки, которая может отличаться от проектной, уточнения коэффициентов динамичности и т. д.

Исследование физико-механических свойств металла также может позволить повысить расчетные Сопротивления.