Способ предварительного напряжения эксплуатируемого металлического ригеля Советский патент 1992 года по МПК E04C3/10 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве способа предварительного напряжения эксплуатируемых металлических ригелей при усилении строительных конструкций.

Известен способ предварительного напряжения балки, включающий прикрепление к балке, шарнирно закрепленной между жесткими упорами, сьемного жесткого рычага и установку распорного устройства, при помощи которого осуществляют изгиб с образованием зазора, после чего фиксируют напряжение балки путем установки в зазор стальной пластинки.

Недостатками указанного способа являются ненадежность в процессе регулирования усилий под эксплуатационной нагрузкой, и необеспечение повышения несущей способности балки, а также ослабле ние приопорного сечения балки в зоне больших изгибающих моментов, возникающих от эксплуатационной нагрузки.

Наиболее близким к изобретению является способ, включающий установку и закрепление на верхней и нижней полках смежных частей ригеля жестких рычагов с распорными устройствами, напряжение путем взаимного поворота смежных.частей и закрепление ригеля при помощи несъемных накладок.

Однако известный способ не обеспечивает надежности ригеля в процессе усиления под эксплуатационной нагрузкой потому, что установку и закрепление жестких рычагов выполняют не в зоне нулевых изгибающих моментов, кроме того, не дает

х|

СО

ш о о о

возможности повороту смежных частей эксплуатируемого ригеля, что не позволяет добиться повышения несущей способности.

Целью изобретения является обеспечение надежности ригеля в процессе регулирования усилий под эксплуатационной нагрузкой и повышение его несущей способности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему установку и закрепление на верхней и нижней полках смежных частей ригеля жестких рычагов с распорным устройством, напряжение путем взаимного поворота смежных частей и закрепление ригеля при помощи несъемных накладок, определяют зону нулевых изгибающих моментов для установки в ней рычагов, после чего из пересечении этой зоны с нейтральной осью в стенке ригеля выполняют отверстие для установки шарнирного пальца, на который с двух сторон стенки ригеля монтируют две съемные накладки с последующим з акреплением их высокопрочными болтами, после этого разрезают стенку ригеля и его полки, а после напряжения ригеля снимают съемные накладки с шарнирным пальцем и жесткие рычаги с распорными устройствами.

Применение жестких рычагов и распорных устройств для предварительного напря- жения известно, однако благодаря их конкретному расположению предлагаемый способ обладает существенными отличиями, позволяющими получить новый положительный эффект, выраженный в надежности обеспечения несущей способности эксплуатируемого металлического ригеля в процессе регулирования усилий.

Положение сечения с фактическим нулевым изгибающим моментом в элементах эксплуатируемой строительной конструкции, в том числе, в ригеле меняется в зависимости от изменения величин и положения внешней нагрузки, температурного режима, полученных за период эксплуатации деформаций и др. Однако, используя при расчетах ряд возможных комбинаций фактических и планируемых внешних факторов, воздействующих на строительную конструкцию - рамную систему и применяя ЭВМ можно с необходимой точностью опреде- лить наиболее вероятные изменения расположения на ригеле сечения с нулевым моментом. В этом случае получим зону малых изгибающих моментов. При выборе места регулирования момента по длине ригеля в зоне малых изгибающих моментов распорные устройства и рычаги должны будут воспринимать практически только вводимый момент предварительного напряжения, что позволяет выполнять их не слишком мощными и материалоемкими.

Вначале определяют зону нулевых изгибающих моментов для установки в ней рычагов, после чего на пересечении этой зоны с нейтральной осью в стенке ригеля выполняют отверстие для установки шарнирного пальца, на который с двух сторон стенки ригеля монтируют две съёмные накладки с

последующим закреплением их высокопрочными болтами, после этого разрезают стенку ригеля и его полки, а после напряжения ригеля снимают съемные накладки с шарнирным пальцем и жесткие рычаги с

распорными устройствами.

На фиг.1 изображен ригель с сечением А-А в зоне нулевых изгибающих моментов; на фиг.2 - верхняя и нижняя полки ригеля; на фиг.З - отверстие в стенке ригеля; на

фиг.4 - шарнирный палец; на фиг.5 - рез верхней и нижней полок; на фиг.б - смежные части ригеля с углом (р в зоне верхней полки; на фиг. 7 - то же, в зоне нижней полки; на фиг.8 - положение смежных частей ригеля после регулирования усилий; на фиг.9 - соединение сваркой накладок со средней частью стенки; на фиг.10 - схема снятия распорных устройств и съемных жестких рычагов.

В ригеле 1 определяют сечения А-А (фиг.1) в зоне нулевых изгибающих мЪмен- тов, в которых в дальнейшем выполняют рез 2 и изменяют величину изгибающего момента. Закрепляют к верхней 3 и нижней 4 полкам ригеля 1 (фиг.2) по обе стороны сечения А-А съемные жесткие рычаги 5, снабженные распорными устройствами 6. Отверстия 7 в стенке 8 ригеля 1 образуют в месте пересечения его нейтральной оси 9 с сечением А-А

(фиг.З) с последующим выполнением верти- кальных прорезей 10 по обе стороны отверстия 7 на величину в, соответствующую размеру устанавливаемых в дальнейшем съемных накладок 11. В отверстие 7 устанавливают шарнирный палец 12, одевают на концы пальца 12 съемные накладки 11, (фиг.4), снабженные отверстиями 13. по две накладки с каждой стороны стенки 8 ригеля 1. сверлят отверстия 13 в стенке 8 и закрепляют накладки 11 на стенке 8 с двух сторон от сечения А-А высокопрочными болтами 14. Осуществляют производство реза 2 верхней 3 и нижней 4 полок и окончание фигурного реза 2 стенки 8 ригеля 1, Зазор

Л должен быть достаточным для осуществления в дальнейшем взаимного поворота.

Увеличивают угол р между смежными частями ригеля 1 в зоне верхней полки 3 ригеля 1 (фиг.6) с помощью жестких съемных

рычагов 5 и распорных устройств 6 для случая увеличения пролетного и уменьшения опорного изгибающего моментов, а также угла р между смежными частями ригеля 1 в зоне нижней полки 4 ригеля 1 (фиг.7) с помощью съемных жестких рычагов 5 и распорных устройств 6 для случая уменьшения пролетного и увеличения опорного моментов.

Фиксируют полученное взаимное положение смежных частей ригеля 1 (фиг.8) после регулирования усилий в нем путем поочередного соединения сваркой накладок 15-18 с верхней 3, нижней 4 полками и стенкой 8 ригеля 1 в плоскости реза 2, по обе стороны шарнирного пальца 12 и съемных накладок 11. Накладки 17 и 18 выполне- ны различных размеров, чтобы при соединении их с обеих сторон стенки 8 ригеля 1 сварные швы не совпадали в одной плоскости.

Производят снятие съемных накладок 11 и шарнирного пальца 12 и соединение сваркой накладок 19 и 20 со средней частью стенки 8 ригеля 1 в плоскости реза 2 на месте снятия съемных накладок 11 и шарнирного пальца 12 (фиг.9). Накладки 19 и 20 имеют различные размеры точно так же, как и накладки 17 и 18, чтобы на ослаблять сечение ригеля 1 в процессе сварки, выполняя сварные швы в не одной плоскости стенки 8 с обеих сторон. Снимают распорные устройства 6 и съемные жесткие рычаги 5 (фиг. 10).

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют в элементе строительной конструкции - ригеле 1 поперечное сечение А-А в зоне нулевых изгибающих моментов. В этом сечении в дальнейшем выполняют рез 2 и изменяют величину изгибающего момента. Сбор нагрузок на строительную конструкцию, в составе которой работает ригель, для расчета должен соответстовать не только фактическим, но и планируемым величинам и их месторасположению. Расчет строительной конструкции выполняют любым из известных методов. Строят эпюры изгибающих моментов, перерезывающих и нормальных сил для ряда возможных комбинаций фактических и планируемых нагрузок и на основании их анализа определяют наиболее приемлемое сечение А-А в зоне нулевых изгибающих моментов на ригеле.

После чего, по обе стороны сечения А-А производят установку и закрепление одним из известных способов, например болтовым соединением к верхней 3 и нижней 4 полке ригеля 1 по обе стороны сечения А-А сьем- ных жестких рычагов 5, снабженных распорными устройствами 6. После чего производят сверление отверстия 7 в стенке 8 ригеля 1 в месте пересечения его нейтральной оси 9 с сечением А-А с последующим выпол- 5 нением вертикальных прорезей 10 по обе стороны отверстия 7 на величину в, соответствующую размеру съемных накладок 11. В отверстие 7 устанавливают шарнирный палец 12, монтируют на его конце съемные

10 накладки 11, заранее снабженные отверстиями 13, по две накладки с каждой стороны стенки 8 ригеля 1, сверлят отверстия 13 в стенке 8 и закрепляют накладки 11 на стенке 8 с двух сторон от сечения А-А высоко15 прочными болтами 14. Отверстия 13 в накладках 11 и стенке 8 ригеля 1 должны быть выполнены в шахматном порядке. После чего производят сверление отверстий 13 в стенке 8 ригеля 1 и соединение съемных

0 накладок 11 высокопрочными болтами 14. Накладки 11. соединенные со стенкой 8 ригеля 1 высокопрочными, болтами, обеспечивают совместно с шарнирным пальцем 12 равнопрочность ригеля 1 в месте реза 2, Они

5 также после выполнения реза 2 в сечении А-А обеспечивают надежное восприятие нормальных и перерезывающих сил и дают возможность поворота смежных плоскостей реза 2. Затем с помощью распорных уст0 ройств 6 фиксируют положение съема жестких рычагов 5 с тем, чтобы включить их в совместную статическую работу ригеля 1 после производства реза 2. После чего, применяя газовую резку или другим способом,

5 выполняют рез 2 верхней 3 и нижней 4 полок и окончание реза 2 стенки 8 ригеля 1. При этом в месте реза 2 и шарнирного пальца 12 со съемными накладками 11 образовались три связи, две из которых надежно

0 воспринимают нормальную и перерезывающую силы, приходящиеся на шарнирный палец 12, съемные накладки 1Ги стенку 8 ригеля 1, а третья связь должна воспринять изгибающий момент, в случае если он все5 таки в сечении появится, и выполнена в виде распорных устройств 6 и съемных жестких рычагов 5.

Перед началом регулирования усилий в ригеле 1 по показаниям манометров, кото0 рыми снабжены распорные устройства 6 - домкраты, устанавливаклур|ктический знак и величину изгибающего мЪмента, котррый все-таки может появиться в теоретически нулевой точке эпюры изгибающих момен5 тов.

После чего выполняют регулирование величин внутренних усилий в ригеле 1 путем его изгиба следующим образом. С помощью воздействия распорных устройств -домкратов 6 изменяют расстояние I и И между

рычагами 5 - увеличивая его или уменьшая. Это в свою очередь приводит к повороту на угол ф вокруг шарнирного пальца 12 смежных частей ригеля в соответствующей (верхней или нижней) части стенки 8 ригеля 1, При этом достигается таким образом оптимальная величина и знак изгибающего момента.

Величина и знак изгибающего момента контролируются манометрами домкратов 6. Кроме показаний манометров, можно одновременно следить за величинами угла р взаимного поворота смежных частей ригеля и зазора между кромками верхней 3 и нижней 4 полок ригеля 1. Сопоставляя и анализируя величины углов поворота, зазора и показаний манометров, можно надежно проверить величину достигнутых регулируемых оптимальных внутренних усилий в ригеле 1. Теоретические значения оптимальных внутренний усилий при их перераспределении или преднапряжении эксплуатируемых элементов рамных систем можно определить по известной методике,

После достижения в ригеле 1 заданной оптимальной величины регулируемого изгибающего момента к верхней 3 или нижней 4 полкам и верхней и нижней частям стенки 8 по обе стороны от съемных накладок 11 приваривают постоянные накладки 15-18. Накладки 17 и 18, привариваемые к стенке 8 ригеля 1, выполнены различных размеров таким образом, чтобы при сварке их с обеих сторон стен ки 8 ригеля 1 сварные швы не совпадали в одной плоскости, чтобы не ослаблять сечение ригеля 1 в процессе сварки и уменьшить влияние сварочных температурно-уса- дочных напряжений. После этого снимают все временные и съемные приспособления: распорные устройства 6, рычаги 5. накладки 11, шарнирный палец 12 и при необходимости заваривают накладками 19 и 20 среднюю часть стенки 8 ригеля 1.

Таким образом, эффективность регулирования усилий в раме (степень повышения

несущей способности рамы, величина снижения расходов стали на усиление рамы) зависит прежде всего от величины усилия, которым выполняют изгиб ригеля 1 распорными устройствами -- домкратами 6, а также

от места преднапряжения рамы в сечении зоны малых изгибающих моментов на ригеле 1, так как это сечение ригеля 1 недо- напряжено (работает с запасом), и имеется возможность регулировать усилия в раме

под полной эксплуатационной нагрузкой.

Формула изобретения Способ предварительного напряжения эксплуатируемого металлического ригеля,

включающий установку и закрепление на верхней и нижней полках смежных частей ригеля ж.естких рычагов с распорными устройствами, напряжение путем взаимного поворота смежных частей и закрепление ригеля при помощи несъемных накладок, отличающийся тем что, с целью обеспечения его надежности в процессе регулирования под эксплуатационной нагрузкой, повышения несущей способности, в ригеле опреде- ляют зону нулевых изгибающих моментов

для установки в ней рычагов, после чего на пересечении этой зоны с нейтральной осью в стенке ригеля выполняют отверстие для установки шарнирного пальца, на который с

двух сторон стенки ригеля монтируют две съемные накладки с последующим закреплением их высокопрочными болтами, после этого разрезают стенчу ригеля и его полки, а после напряжения ригеля снимают сьемные накладки с шарнирным пальцем и жесткие рычаги с распорными устройствами.

Использование: предварительное напряжение эксплуатируемого металлического ригеля. Сущность: при предварительном напряжении эксплуатируемого металлического ригеля определяют зону нулевых изгибающих моментов. На верхней и нижней полках смежных частей ригеля устанавливают жесткие рычаги с распорными устройствами, На пересечении зоны нулевых изгибающих моментов с нейтральной осью в стенке ригеля выполняют отверстие для установки шарнирного пальца. С двух сторон стенки ригеля монтируют съемные накладки с последующим закреплением их высокопрочными болтами. После этого разрезают стенку ригеля и его полки. Напряга- ют ригель путем взаимного поворота смежных частей, после чего снимают съемные накладки с шарнирным пальцем, жесткие рычаги с распорными устройствами и закрепляют напряжение в ригеле с помощью несъемных накладок. 10 ил. сл с

Фа.

9k 3

OD /.

7 с/г Ч

ДАЙ Л К

Фаг в

3 Я

К

Л Д Л Д

-Л Л 4- , Д Л Л

J4

NJL

Фиг. Ш