Л_15_Конструкции_исторических_промышленных_зданий_и_их_усиление

1.

КОНСТРУКЦИИ ИСТОРИЧЕСКИХ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ И ИХ
УСИЛЕНИЕ
старший преподаватель
Серов Алексей Дмитриевич

2.

Особенности конструкций исторических промышленных зданий
Фундаменты, стены, перекрытия, крыши в промышленных зданиях, построенных с середины
XIX - начала XXвв., в основном идентичны конструкциям гражданских зданий, но есть и
отличия:
2
появление чугунных колонн для многоэтажных зданий с неполным каркасом
(например, ткацких фабрик)
для перекрытия пролетов многоэтажных промышленных зданий применялись своды
Монье по поперечным металлическим балкам и ж/б ребристые перекрытия
для перекрытия больших пролетов одноэтажных промышленных зданий вместо
деревянных стропил начинают применять металлические фермы. До индустриального
периода развития промышленных зданий металлические фермы напоминали по
очертанию деревянные стропильные системы
соединение стальных деталей осуществляется с помощью клепок. Только в XX веке
постепенно клепанные соединения вытесняются сварными

3.

Чугунные колонны
• Чугун, в сравнении со сталью, хуже выдерживает изгибающие моменты,
поэтому чугунные колонны использовались преимущественно в качестве
центральных опор в зданиях с неполным каркасом
3

4.

Чугунные колонны
• Чугунные колонны достаточно хрупкие и при избыточных нагрузках не будут изгибаться и
деформироваться, а просто лопнут
• Чугунные элементы невозможно сварить между собой, что делает изделия из данного
материала практически неремонтопригодными
• При этом, коррозионные процессы менее разрушительны для чугуна, чем для стали, и
колонны могут быть отреставрированы в случае поверхностных повреждений
4

5.

Своды Монье
• Большепролетные межэтажные перекрытия в виде сводов Монье
по поперечным металлическим балкам или фермам, опертых на
чугунные колонны
5

6.

Своды Монье
• Большепролетные межэтажные перекрытия в виде сводов Монье
по поперечным металлическим балкам или фермам, опертых на
чугунные колонны
6

7.

Заклепочные соединения
• Заклепочные соединения более материалоемкие, чем
сварные, т.к. металлические детали закрепляются не встык, а
внахлёст
7

8.

Клепаные балки и колонны
• Стальные балки большого сечения и сквозные колонны собирались из
прокатных уголков и листовой стали на заклепочных соединениях
8

9.

Клепаные балки и колонны
• Стальные балки большого сечения и сквозные колонны собирались из
прокатных уголков и листовой стали на заклепочных соединениях
9

10.

Клепаные балки и колонны
• Стальные балки большого сечения и сквозные колонны собирались из
прокатных уголков и листовой стали на заклепочных соединениях
10

11.

Балки
• В качестве оконных перемычек, элементов межэтажных перекрытий с небольшим пролетом, прогонов и несущих
элементов воздушных переходов использовались прокатные металлические балки в виде двутавра или
швеллера
11

12.

Воздушные связи
• Для обеспечения пространственной жесткости и компенсации распора сводчатых перекрытий устраивались
металлические воздушные связи, которые заанкеровывались в наружные стены
12

13.

Ребристые перекрытия
С начала XXв. получают широкое применение ребристые
монолитные перекрытия системы Ф.Эннеби́ка:
• колонны поддерживают главные балки перекрытия, на которые
опираются вспомогательные балки
• образовавшаяся балочная клетка поддерживает плиту
Перекрытия опираются на монолитные ж/б колонны квадратного
сечения, которые стоят на монолитных ж/б фундаментах
13

14.

Ребристые перекрытия
• Ребристые монолитные перекрытия системы Ф.Эннеби́ка
14

15.

Клепанные металлические фермы
• Ферма-балка с параллельными поясами на заклепках
• Фермы собирались из прокатных уголков и листовой стали на
заклепочных соединениях
15

16.

Клепанные металлические фермы
• Арочная ферма на заклепках
16

17.

Лестницы
17
Лестничные марши выполнялись по отлитым из чугуна или стальным прокатным косоурам
Также в качестве косоура мог выступать железнодорожный рельс
Косоуры закреплялись к балка лестничных площадок на болтовых соединениях
Ступени изготавливались из бетона

18.

Усиление фундаментов
• Усиление столбчатых фундаментов передачей части
нагрузки от колонны на грунт основания
18
• Усиление столбчатых фундаментов передачей части
нагрузки от колонны на обрез фундамента

19.

Усиление фундаментов
• Усиление столбчатых фундаментов передачей части нагрузки от фундамента на железобетонные сваи,
погружаемые вдавливанием
19

20.

Усиление фундаментов
• Усиление столбчатых фундаментов передачей части
нагрузки от фундамента на буроинъекционные сваи
20
• Усиление столбчатых фундаментов передачей части
нагрузки от фундамента на буронабивные сваи

21.

Усиление колонн
1 – усиливаемая колонна
2 – элемент усиления
(уголки, пластины,
швеллеры)
• Схемы усиления металлических колонн сплошного сечения двутаврового профиля увеличением сечения
21

22.

Усиление колонн
1 – усиливаемая колонна
2 – элемент усиления
(уголки, пластины,
швеллеры, заполнение
бетоном)
• Схемы усиления металлических колонн сплошного сечения квадратного или круглого профиля
увеличением сечения
22

23.

Усиление колонн
• Усиление металлической колонны сплошного сечения круглого профиля увеличением сечения
23

24.

Усиление колонн
• Усиление железобетонных колонн (перекрытия системы Ф.Эннеби́ка) на участках сопряжения с перекрытиями
устройством стальной обоймы
24

25.

Усиление металлических балок
1 – усиливаемая балка
2 – элемент усиления
(уголки, пластины,
швеллеры, стержни, тавры)
3 – продольная арматура
4 – бетон или фибробетон
5 – хомуты
6 – бетон на
расширяющемся цементе
7 – опалубка
8 – болты
9 – границы усиливаемой
зоны
• Схемы усиления металлических балок увеличением сечения
25

26.

Усиление металлических балок
1 – усиливаемая балка
2 – элемент усиления
(уголки, пластины, тавры,
двутавры)
3 – существующее ребро
жесткости
4 – линия обреза ребра
5 – надставка ребра
• Схемы усиления металлических балок увеличением сечения
26

27.

Усиление металлических балок
1 – усиливаемая балка
2,3 – элементы усиления, создающие
неразрывность конструкции
4 – подкосы
5 – стойки и опоры
6 – ветви шпренгельной системы
7 – стойки шпренгельной системы
8,9 – анкер ветви шпренгеля
10 – устройство для создания преднапряжения
шпренгельной системы
11 – дополнительно подведенные балочные конструкции
12 – клинья для включения элементов усиления в работу
13 – опора для передачи нагрузки на колонну
14 – упругие опоры
15 – жесткие опоры
16 – новый фундамент
• Схемы усиления металлических балок изменением схемы их работы
27

28.

Усиление железобетонных ребристых перекрытий
• Подведение под основные балки ребристого
перекрытия системы Эннебика разгружающих балок
на консолях
28
• Подведение разгружающих балок на хомутах

29.

Усиление железобетонных ребристых перекрытий
• Установка дополнительной термонапряженной
арматуры
29
• Установка разгружающих кронштейнов

30.

Усиление железобетонных ребристых перекрытий
• Установка стяжных хомутов у опор
30
• Установка стягиваемых поперечных стержней у опор

31.

Усиление металлических ферм
1 – усиливаемый элемент
фермы, разгруженный на время
усиления
2 – элементы усиления (уголки,
пластины, трубы, стержни,
швеллеры)
• Усиление ферм увеличением сечения сжатых элементов
31

32.

Усиление ферм
1 – усиливаемый элемент фермы
2 – элементы усиления (уголки, пластины, швеллеры)
• Восстановление погнутых элементов фермы способом вырезания поврежденной части и методом устройства
дополнительных накладок
32

33.

Усиление ферм
1 – усиливаемая ферма
2 – элемент усиления в виде стальной
полосы, расположенной между
спаренными уголками фермами
3 – элемент усиления в виде уголка
4 – упорная траверса
5 – пластинчатые накладки
6 – клин для включения в работу
стальной полосы
7 – стержень с резьбой
9 – гайка для включения в работу уголка
• Усиление ферм установкой дополнительного элемента на растянутый пояс
33

34.

Усиление ферм
1 – усиливаемый сжатый элемент,
находящийся под нагрузкой
2 – инвентарное распорное устройство
из двух уголков
3 – фасонки инвентарного устройства,
крепящиеся на болтах к распоркам
4 – клин для включения в работу
распорного устройства (при этом
усиливаемый стержень выключается из
работы)
• Установка инвентарного распорного устройства для усиления или замены сжатых элементов фермы под нагрузкой
34

35.

Усиление ферм
1 – усиливаемый элемент фермы
2 – элемент усиления (дополнительная фасонка)
3 – дополнительные сварные швы
• Усиление сварных швов и узлов ферм увеличением длины сварных швов и устройством дополнительных фасонок
35

36.

Усиление ферм
Вывешивание элементов подвесками
с предварительным напряжением
гидравлическими домкратами
• Установка инвентарного распорного устройства для усиления или замены сжатых элементов фермы под нагрузкой
36