Расположенные в зданиях металлоконструкции отличает хорошая надежность и долговечность. Чаще всего, они выполнены из стали высокопрочных марок. Поэтому в большинстве случаев они весь срок исправно служат, ни разу не потребовав модернизации. Очевидно, что, если запланирована реконструкция, фактические нагрузки на каркас или элементы из металла неминуемо возрастут. Следует выполнить их дополнительное укрепление.

Методы усиления металлических конструкций

Если на стадии проектирования или непосредственно во время строительства допускались ошибки — усиление стальных конструкций тоже необходимо. Не сбрасывайте со счетов и вероятный естественный износ стали. В металле появляются дефекты и в силу факторов техногенного происхождения. В результате целостность сооружения нарушается. Если это заметили сотрудники предприятия, жильцы многоквартирного дома или инспекторы Ростехнадзора – надо немедленно принять меры.

Особенности методов усиления

Помимо неотложного (аварийного) усиления, проводится еще капитальное и перспективное армирование. То, каким образом усиливают металлические конструкции, в большой степени зависит от того, какой именно элемент усиливается. В целом, методов усилить металл довольно много. Поскольку другие материалы не дадут конструкции требуемую жесткость и прочность, то сталь, к примеру, усиливают стальными же элементами.

К решению задачи по армированию есть только два подхода: наращивать площадь или увеличивать жесткость конструкции. Если рассмотреть вопрос чуть подробнее, можно выделить следующие способы усиления конструкций:

внедрение дополнительных ребер жесткости, монтаж диафрагм, распорок;
укрепление существующих соединений;
повышение площадей сечений;
вмешательство в конструктивную схему конструкции с е изменением;
наращивание пространственной жесткости.

Существует несколько видов металлических элементов, применяемых в современном строительстве. Это балки перекрытий, ригели, стропила, сжатые стойки, различные фермы, сердечники колонн, сварные и болтовые соединения. Основой многих построек является прочный каркас из металла. Для каждого элемента применяются свои методы усиления металлических конструкций.

Какой из них выбрать, какие средства армирования использовать? Все зависит от усиливаемого элемента. Такой подход давно закрепился в строительной практике. Проведенные вычисления и расчеты показали, какие действия выполнять нельзя, в каких ситуациях. Общей практикой для большинства видов работ с металлическими конструкциями стала временная приостановка производственного цикла. Исключение составляет разве что усиление металлического каркаса. В любом случае, бюджет промышленного предприятия, на котором проводится армирование металлоконструкций, понесет потери, но они будут минимальны.

Когда речь заходит об усилении конструкций из стали, всегда прибегают к комбинированным методам. Они объединяют в себе хотя бы два способа усиления. Стоимость любых работ по усилению металла определяется исходя из расценков за одну тонну исходных конструкций.

Способы усиления балок, ригелей и сжатых стоек

Если говорить об элементах перекрытия, выполненных из стали, то их преимущественно усиливают комбинацией методов увеличения рабочего сечения и монтажа дополнительных опор. Такие работы довольно сложны, поскольку объемы необходимых сварочных работ должны сводиться к минимуму. Это одно из важных технологических правил, которых надо придерживаться. Рекомендации на этот счет заранее заносятся в расчетную часть проекта усиления.

Другие правила запрещают потолочную сварку, четко определяют последовательность усиление поясов балки. Вначале следует укреплять именно нижний пояс. Иначе во время работ балка будет подвержена нежелательным прогибам. Способы усиления металлических балок следующие. Балочная система предварительно разбирается, чтобы разгрузить ее — на 60%, не меньше. Впрочем, демонтажные работы может заменить установка дополнительных временных опорных элементов. Еще одно правило, и оно тоже касается сварки – удобство и доступность нахождения сварочных швов. Таков вкратце ответ на вопрос: «как усилить металлическую балку?».

Если надо усиливать ригели или стропила в перекрытиях, формируется цельный настил. Его жестко крепят к верхнему поясу балки. Практически, после этой процедуры ригель становится очень жестко армированной балкой. Несущая способность структуры заметно повышается.

Если балка выполнена из высокопрочной стали, схема укрепления может быть иной. Можно добиться нужного, уменьшив ее длину. Но только, если балка не содержит напряженных узлов. Иначе придется изменять диаметр поперечного сечения, то есть наращивать его площадь.

Усиление сжатых стоек

Эти элементы металлических конструкций можно укрепить по-разному. Если временные нагрузки на них довольно большие, можно применять не напряженные предварительно уголки или полосы. При ином положении вещей приваренные элементы могут деформировать стойки. Используют телескопические структуры. Они состоят из труб или других жестких профильных элементов.

Проще говоря, одна труба вставляется внутрь другой — получается конструкция, отдаленно напоминающая телескоп. С торца проходящая внутри труба сваривается с наружной. При этом она заранее нагревается и растягивается. Сварочные работы понадобятся снова — нужно соединить телескопическую структуру с усиливаемой. Потом внутреннюю трубу вытаскивают, для чего нижняя область конструкции подрезается. Метод допускает также применение жестких профилей.

Усиление каркасов зданий

От технического состояния основы зависят эксплуатационные показатели всего здания. Однако, работы по его усилению ведутся без приостановки мощностей на объекте. Более того, каркасы можно укрепить, не подвергая даже частичному демонтажу.

Как усилить металлические конструкции каркаса, если работы ведутся в промышленном сооружении? Тогда используются предварительно напряженные оттяжки. Подготовка потребует тяжелого анкерного оборудования и увеличения площади под застройку. Можно задействовать соседние здания, прикрепив к ним специальные тяжи. В них тоже заранее создают механическое напряжение, например, электротермическим путем.

Если основание из металла — это продольно-поперечные рамы, то ставят крестовидные жесткие диагональные связи. Их монтаж выполним не всегда, альтернативой послужат ригельные распорки и балки. Последние элементы получают методами проката и сварочными работами. Они ведутся непосредственно под нагрузкой, когда балки заводятся под ригели.

Усиление ферм и соединений

В случае стальных ферм, выбор метода задает фактор, вызвавший необходимость их усилить. Также принципиально, какой именно узел фермы усиливается. Назовем основные способы, которыми усиливают фермы:

внедрение в решетку дополнительных элементов;
внесение изменений в конструктивную схему;
наращивание сечения некоторых элементов фермы;
подведение новых конструкций.

К последнему варианту прибегают, если не работают все оставшиеся. Также нужно, чтобы можно было внедрять в ферму промежуточные стойки. Верхний пояс усиливают шпренгельной решеткой, нижний – повышением сечения. Чтобы возросла несущая способность фермы в целом, монтируют еще перекрестную решетчатую конструкцию. Такой подход чреват неопределенностью фермы, как статической системы. Возможны нежелательные напряжения, например, сжатие растянутых участков. Так что по факту некоторые методы усиления конструкций приходится применять дополнительно — уже к отдельным элементам фермы.

О соединениях: если они заклепочные, то усиливаются предварительно напряженными болтами. Сварные соединения укрепляют также сваркой. Болтовые скрепления не следует усиливать сваркой. Надо помнить, что сварным и болтовым соединениям присуща различная жесткость.