Содержание к диссертации
Введение
1. Глава 1. Цель и задачи исследования 8
1.1. Условия эксплуатации стальных строительных конструкций, эксплуатируемых на Севере
1.2 Особенности работы строительных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений в условиях низких отрицательных температур
1.3. Основные виды разрушений узлов строительных металлоконст рукций промышленных зданий и сооружений
1.4. Анализ причин травматизма при монтажных и сварочных работах 19
1.5. Анализ работ по безопасности труда и ремонту строительных стальных конструкций промышленных зданий и сооружений
1.6. Задачи исследования 30
ВЫВОДЫ 31
2. ГЛАВА 2. Совершенствование метода определения расчетного сопротивления стали и сварных соединений конструкций, экс плуатирующихся в условиях низких температур
2.1. Нормативные характеристики стали 34
2.2. Расчет на прочность сварных соединений стальных конструкций 36
2.3. Изгибаемые элементы стальных конструкций 38
2.4. Центрально сжатые элементы стальных конструкций 44
2.5. Стенки и полки центрально и внецентренно сжатых элементов стальных конструкций
2.6. Определение расчетного сопротивления стали и сварных соединений строительных металлоконструкций
Выводы 53
3. ГЛАВА 3. Исследование влияния параметров сварки на надежность и безопасность сварных соединений основных несу щих узлов строительных конструкций
3.1. Выбор основного металла для ремонта стальных строительных конструкций промышленных зданий и сооружений, эксплуатируемых при низких температурах
3.2. Выбор сварочных материалов для ремонтной сварки строительных металлоконструкций, работающего в условиях отрицательных температур
3.3. Пространственные положения ремонтной сварки металлоконст рукций в условиях Севера
3.4. Подбор теплового режима ремонтной сварки металлоконструкций при низких температурах
3.5. Методы контроля качества сварных соединений и их испытания 68
Исследование влияния параметров режима сварки на работоспо собность сварных соединений строительных конструкций зданий и сооружений
ВЫВОДЫ 83
ГЛАВА 4. Разработка способов повышения безопасности промышленных зданий и сооружений в условиях низких темпера тур
Выбор методов восстановления и усиления строительных конструкций
1. Балки и прогоны 88
2. Фермы и связи 93
3. Стержневые пространственные покрытия 107
4. Стойки и колонны 108
5. Усиление соединений элементов 115 Причины возникновения остаточных напряжений и деформаций в 117 металлоконструкциях
Разновидности и величина сварочных напряжений и деформаций в 119
металлоконструкциях
Расчет остаточных сварочных деформаций 120
Мероприятия, снижающие остаточные напряжения и деформации 125
Припуски на усадку швов 135
Оценка экономической эффективности 13 8
Выводы 140
Заключение 141
Библиографический список
- Условия эксплуатации стальных строительных конструкций, эксплуатируемых на Севере
- Нормативные характеристики стали
- Выбор основного металла для ремонта стальных строительных конструкций промышленных зданий и сооружений, эксплуатируемых при низких температурах
- Выбор методов восстановления и усиления строительных конструкций
Введение к работе
Рост добычи угля открытым способом в районах Крайнего Севера и Сибири за последние пять лет увеличился на 45%. Вслед за этим потребовалось строительство промышленных объектов различного назначения. Значительную долю в строительстве занимают стальные металлические конструкции. Вместе с тем при монтаже и сварке строительных конструкций происходит 12% травм от общего числа их при строительстве. Тяжесть таких несчастных случаев значительно выше, чем при производстве других видов работ.
Основными причинами производственного травматизма при монтаже и сварке строительных конструкций являются: падение монтируемых изделий и монтажных приспособлений с высоты (44%>), несовершенство монтажной оснастки (28%), поражения при электрогазосварочных работах (18%), пренебрежение средствами личной безопасности (10%>). По профессиям на долю монтажников приходится 48% от всех травм при строительных и ремонтных работах, а на долю электрогазосварщиков - 24%.
Эксплуатация строительных стальных конструкций промышленных зданий и сооружений в условиях отрицательных температур характеризуется низкой работоспособностью и малым сроком службы их основных элементов, что, в свою очередь,
создает большую угрозу жизни и здоровью людей. Все это делает задачу обеспечения безопасности стальных конструкций промышленных зданий и сооружений в условиях отрицательных температур, к которым относятся природно-климатические условия Южно - Якутского региона, весьма актуальной. Решению этой задачи, путем исследования и совершенствование технологии сварки строительных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений в условиях отрицательных температур, посвящается настоящая работа.
Целью работы является научное обоснование способов повышения безопасности промышленных зданий и сооружений в условиях низких температур
Идея работы заключается в установлении и использовании зависимостей надежности строительных конструкций от параметров сварки для разработки способов повышения безопасности промышленных зданий и сооружений в условиях низких температур.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
анализ аварийности стальных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений и выявление причин их возникновения в условиях низких температур;
разработка метода расчета прочности сварных соединений стальных конструкций, эксплуатирующихся в условиях низких температур;
исследование влияния параметров сварки на надежность и безопасность сварных соединений основных несущих узлов строительных конструкций;
разработка способов повышения безопасности промышленных зданий и сооружений в условиях низких температур.
Объектом исследований являлись строительные конструкции промышленных зданий и сооружений в условиях Южной Якутии. Методы исследований:
- методы математической статистики при анализе производственного
травматизма и обработке экспериментальных данных;
методы расчета сварных конструкций на прочность;
методы определения влияния параметров сварки на работоспособность сварных соединений стальных металлических конструкций промышленных зданий и сооружений;
методы определения сварочных напряжений и деформаций;
методы определения социальной и экономической эффективности способов повышения безопасности промышленных объектов.
Основные положения, выносимые на защиту:
высокая опасность промышленных зданий и сооружений обусловлена разрушениями металлоконструкций в местах сварных соединений из-за несовершенства учета определяющих факторов и технологии ремонтной сварки в условиях низких температур;
число дефектов в сварных соединениях металлоконструкций промышленных зданий и сооружений:
возрастает в 10 раз при снижении температуры воздуха от минус 5 до минус 25 - 30 градусов;
снижается в 3 раза при повышении температуры предварительного подогрева от 50 до 200 градусов;
- уменьшается на 30-40% при применении электродов марки Е8018-С1, в
химический состав которых входит никель (порядка 3%) по сравнению с
электродами марки У ОНИ 13/55;
при использовании стали 09Г2С для ремонта стальных строительных конструкций наименьшее количество дефектов содержится в сварных соединениях, полученных в результате применения электродов марки Е8018-С1 с основным покрытием и при диаметре применяемых электродов Змм;
разработанная технология ремонтной сварки стальных строительных конструкций промышленных зданий и сооружений при низких температурах с применением нагревателей контактного типа, обеспечивающих контролируемый предварительный, сопутствующий и послесварочный нагрев металла, позволяет повысить работоспособность сварных соединений металлоконструкций промышленных зданий и сооружений и снизить число их отказов на 20%.
Обоснованность и достоверность положений и выводов диссертации определяется представительным объемом статистической выборки (более ста единиц зданий и сооружений на протяжении пяти лет) хронометражных наблюдений; применением оборудования, прошедшего государственную поверку; проведением экспериментальных исследований с учетом требований нормативно-технической документации и комплексного характера работы.
Научная новизна работы:
показано, что высокая опасность стальных строительных конструкций обусловлены низкой трещиностойкостью зоны термического влияния в местах ремонтных сварных соединений;
разработана методика, позволяющая определить совестное влияние параметров ремонтной сварки на надежность стальных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений, эксплуатируемых на Севере;
оценено влияние химического состава основного металла, сварочных материалов, теплового режима и пространственного положения сварки на работоспособность металлоконструкций промышленных зданий и сооружений, работающих в условиях низких температур;
разработана технология ремонтной сварки металлоконструкций промышленных зданий и сооружений при низких температурах.
Личный вклад автора заключается в:
- проведении статистического анализа разрушений стальных металлокон
струкций промышленных зданий и сооружений угледобывающих предприятий
Севера с учетом особенностей их работы, концентрации напряжений и различ
ных дефектов. В определении основных видов разрушений и причин их воз
никновения;
обосновании метода расчета на прочность сварных соединений стальных конструкций, эксплуатирующихся в условиях низких температур;
разработке методики, позволившей выделить степень влияния основных параметров режима сварки (химический состав основного металла, тип сварочного материала, пространственное положение, погонная энергия сварки и температура окружающей среды) на дефектность и работоспособность сварных соединений основных несущих узлов строительных конструкций;
разработке комплекса организационно - технических мероприятий по совершенствованию технологии ремонтной сварки стальных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений и технологических карт ремонта сваркой конкретных узлов, что позволило получить существенный экономический эффект.
Практическая ценность и реализация результатов исследования:
- разработан комплекс организационно - технических мероприятий по
совершенствованию технологии ремонтной сварки стальных металлоконструк
ций промышленных зданий и сооружений в условиях низких температур, кото
рый внедрен на ОАО ХК «Якутуголь», что позволило создать условия для по
вышения промышленной безопасности получить экономический эффект около
9 млн. руб. в год (в ценах 2005г.).
Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены на техническом совете ОАО ХК «Якутуголь», на Ученом совете Технического института (филиала) Якутского государственного университета в г. Нерюнгри, на VI и VII региональных научно - практических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов (г. Нерюнгри, 2005 и 2006г.г.), XI Международной научно - практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2005» (г.Кемерово, 2005г.).
Публикации. Основное содержание и результаты диссертационной работы опубликованы в 11 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы (122 наименований), изложенных на 152 страницах.
Условия эксплуатации стальных строительных конструкций, эксплуатируемых на Севере
В Южно - Якутском регионе сконцентрирована большая доля природных ресурсов, изучение, разработка и добыча которых будут способствовать развитию и укреплению экономического потенциала Республики Саха (Якутия) и России в целом. Все это требует увеличения строительства объектов различного назначения. Значительную долю в строительстве занимают стальные металлические конструкции, которые требуют специальных методов при строительстве и эксплуатации в условиях низких температур. Наиболее трудоемким процессом является ремонт строительных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений.
Одними из факторов, определяющими условия эксплуатации строительных конструкций являются климатические, под воздействием которых происходят изменения свойств материалов и условий работы стальных конструкций, работающих в условиях низких температур.
Строительные конструкции, применяемые в условиях Крайнего Севера, чаще всего не приспособлены к жестким погодно - климатическим условиям.
Для Южно - Якутского региона характерен резко континентальный климат. Минимальная температура воздуха колеблется около 55С. Амплитуда изменения температуры воздуха достигает от -53 до +30С. Менее значительно меняется в течение года относительная влажность воздуха (от 78% зимой до 64% летом), скорость ветра весной составляет около 1,6 м/с.
Влияние знакопеременных нагрузок и ударных вибраций на строительные конструкции, преимущественно холодные условия эксплуатации и ряд других факторов, диктуют условия эксплуатации строительных конструкций кардинально отличающиеся от подобного производства в умеренных климатических условиях.
Тем не менее, не смотря на вышеизложенные факторы, доля применяемых стальных строительных конструкций на Севере достаточно высока.
Значительная часть выходов из строя стальных конструкций происходит из - за хрупких разрушений металла.
Существенное влияние на показатели работы металлоконструкций промышленных зданий и сооружений оказывают погодно - климатические условия, которые характерны для резко континентального климата [67], что затрудняет работу и оказывает неблагоприятное воздействие на работоспособность строительных металлоконструкций.
В летние месяцы преобладает сухая погода. Небольшое количество осадков выпадает в августе. Весенние месяцы характеризуются также значительным количеством осадков в виде дождя и мокрого снега, которые становятся причиной неустойчивой работы промышленных зданий и сооружений в целом [40].
Низкие температуры влияют на изменение свойств конструкционных и эксплуатационных материалов, ухудшающих работоспособность и долговечность стальных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений.
Рассмотренные выше факторы указывают на специфические условия эксплуатации стальных строительных конструкций промышленных зданий и сооружений.
На работу металлоконструкций промышленных зданий и сооружений в условиях отрицательных температур основное влияние оказывает климат, конструктивно - технологические параметры изготовления стальных строительных конструкций и их эксплуатационные условия.
Исследования прочности и механических свойств металлов при низких температурах показали, что с понижением температуры наблюдается, в основном повышение прочности материала и снижение его пластичности. Такие параметры конструкционных материалов, как предел прочности ав, истинный предел прочности SK, предел текучести ат и а0;2 увеличиваются. Результаты испытаний свидетельствуют о том, что у конструкционных сталей при снижении температуры до 77 К сохраняется большой запас пластичности [6].
В неупругой области характеристики упрочнения- металла уменьшаются, а при повторно - статическом нагружении прочность и долговечность определяются процессами циклической ползучести, сопротивление металлов этим процессам при снижении температуры увеличивается, что приводит к повышению напряжений, носящих разрушающий характер.
По сравнению с температурой Т=293К, при низких температурах металлы оказываются более чувствительными к воздействию концентраций напряжений, что может привести к снижению усталостной прочности.
При расчете на прочность и долговечность конструкций, при изучении природы хрупких разрушений, необходимо учитывать трещиностойкость металлов, которая оценивается энергетическими критериями, силовыми критериями и деформационными критериями. Ряд исследований [3,6,29,38,38,38] показывает, что при низких температурах и малых значениях коэффициента интенсивности напряжений Ктах (КИН) скорость роста усталостной трещины значительно ниже, чем при комнатной температуре, в то же время эта скорость увеличивается при высоких значениях КИН.
Таким образом, низкие температуры отрицательно воздействуют на пластичность и трещиностойкость конструкционных материалов, на усталостные характеристики образцов, где концентраторы напряжений сосредоточены в области ограниченной выносливости [56].
Особым влиянием на работоспособность строительных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений обладает климат. Так, частота отказов узлов металлоконструкций промышленных зданий и сооружений в зимний период возрастает по сравнению с летним в несколько раз.
Уровень разрушающих нагрузок при эксплуатации промышленных зданий и сооружений снижается за счет наличия в деталях и элементах типовых узлов технологических дефектов, а также образуемых в процессе работы трещин.
Нормативные характеристики стали
За нормативное сопротивление RH растяжению, сжатию и изгибу прокатной стали принимается наименьшее значение предела текучести ат установленное соответствующими ГОСТами или Техническими условиями.
Если эксплуатация конструкций, работающих на растяжение, возможна и после достижения металлом предела текучести, за нормативное сопротивление RH прокатной стали растяжению принимается наименьшее значение временного сопротивления разрыву авр, установленное соответствующими ГОСТами или Техническими условиями (например, при расчете на внутреннее давление стальных трубопроводов, цилиндрических емкостей и т. п.).
В табл. 2.1 приведены численные значения нормативных сопротивлений и коэффициентов однородности прокатной стали. Нормативные сопротивления растяжению (при условии подварки корня шва) и сжатию соединений встык, выполненных автоматической сваркой, полуавтоматической или ручной, а для алюминиевых сплавов также и в зоне термического влияния, принимают равным [51]: а) для стальных конструкций — нормальному сопротивлению, растяже нию и сжатию основного прокатного металла свариваемой конструкции; б) для конструкций из алюминиевых сплавов, выполненных электродуго вой сваркой в защитной среде аргона — нормальному сопротивлению растяже нию и сжатию основного металла конструкции, умноженному на коэффициент, величина которого принимается в пределах 0,6-1 (в зависимости от марки и со стояния сплава). Коэффициенты однородности указанных сварных соединений принимают равными коэффициентам однородности основного металла.
Нормативные сопротивления срезу сварных соединений встык, а также растяжению, сжатию и срезу сварных соединений угловыми швами определяют путем умножения нормативных сопротивлений растяжению и сжатию сварных соединений встык на коэффициенты перехода, приведенные в табл. 2.2.
В сварных соединениях при действии на соединение продольной силы (в стыках или прикрепляемых элементах) распределение напряжений по длине шва принимается равномерным [53].
Сварные швы встык, воспринимающие продольные силы и имеющие расчетное сопротивление наплавленного металла, равное расчетному сопротивлению материала свариваемых элементов, должны выполняться прямыми с под-варкой корня и выводом концов шва за пределы стыка (на подкладки и т. п.): такие швы считаются равнопрочными основному металлу и не требуют проверки расчетом.
При применении в стыковых швах наплавленного металла [76], расчетное сопротивление которого ниже, чем расчетное сопротивление металла свариваемых элементов, швы могут выполняться прямыми или косыми (рис. 2.1) [53]. Іш - расчетная длина шва, равная его полной длине за вычетом 10 мм; 8- наименьшая толщина, соединяемых элементов; а - угол между направлением продольной силы и швом; Rcec, Rcep, Rcecp - расчетное сопротивление сварного шва встык сжатию, растяжению и срезу. Сварные угловые швы, воспринимающие продольные силы, рассчитываются на сжатие, растяжение и срез по формуле: N/(PhJlM Rc%; (2.6) где кш - толщина углового шва, принимаемая равной катету вписанного равнобедренного треугольника (рис.2.2); /?- коэффициент, принимаемый равным: /7=7 - для однопроходной автоматической сварки; (5=0,8 - для однопроходной полуавтоматической сварки; /3=0,7 - для ручной сварки, а также для многопроходной автоматической и полуавтоматической сварки;
Выбор основного металла для ремонта стальных строительных конструкций промышленных зданий и сооружений, эксплуатируемых при низких температурах
При выполнении ремонтной сварки при отрицательных температурах необходим правильный выбор сварочных материалов и их подготовка к проведению сварочных работ [47]. В соответствии с действующими стандартами сва-рочно-технологические свойства электродов всех типов должны удовлетворять следующим требованиям: 1. Обеспечение стабильного горения дуги и хорошего формирования шва; 2. Получение металла сварного шва заданного химического состава; 3. Спокойное и равномерное расплавление электродного стержня и покрытия; 4. Минимальное разбрызгивание электродного металла и высокая производительность сварки; 5. Легкая отделяемость шлака и достаточная прочность покрытий; 6. Обеспечение технологических свойств при сварке; 7. Минимальная токсичность при изготовлении и при сварке.
Металлические электроды для дуговой сварки сталей изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ 9466-75. В зависимости от компонентов, входящих в состав электродных покрытий, для сварки сталей применяются электроды с кислым, целлюлозным, рутиловым и основным покрытием.
Электроды с кислым покрытием пригодны для сварки во всех пространственных положениях переменным и постоянным током и характеризуются достаточно большой скоростью расплавления. Их не рекомендуется применять для сварки сталей, которые имеют повышенное содержание серы и углерода, так как металл шва, выполненный этими электродами чувствителен к образованию кристаллизационных трещин. Поры в швах при сварке электродами с кислым покрытием образуются по следующим причинам: из-за высокого содержания марганца в покрытии; при применении ферромарганца с большим содержанием углерода и кремния; при сварке металла с высоким содержанием кремния. Из электродов с кислым покрытием рекомендуются к применению для сварки металлоконструкций марки АНО-2, СМ-5 и др. Они достаточно технологичны, но наличие оксидов марганца делает их токсичными. Недостатками этих электродов являются пониженная стойкость против образования кристаллизационных трещин, повышенное разбрызгивание металла и выделение в процессе сварки марганцовистых соединений, вредно влияющих на организм человека.
Целлюлозные покрытия состоят из целлюлозы, органической смолы, ферросплавов, талька и др. Эти электроды обеспечивают небольшое разбрызгивание металла и малое количество шлака. Пригодны для сварки во всех про странственных положениях как переменным, так и постоянным током. Недостатком их является то, что они дают наплавленный металл пониженной пластичности. Марки электродов ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОЗЦ-1 рекомендуются для сварки неответственных конструкций.
Электроды марок АНО-3, АНО-4, ОЗС-03, ОЗС-4, ОЗС-6, MP-3, МР-4 относятся к электродам с рутиловым покрытием и также могут применяться для сварки металлоконструкций. В своем составе имеют преобладающее количество рутила Ті02, такие покрытия менее вредны для дыхательных путей сварщика, по сравнению с другими. Рутиловыми электродами можно выполнять швы в любом положении, так как шлак на шве образуется тонкий, быстрозатверде-вающий. Сварку производят как на переменном, так и на постоянном токе. Электроды этой группы при сварке мало склонны к образованию пор при изменении длины дуги или по окисленным поверхностям, а также по металлу, наплавленному ранее электродами со стабилизирующим покрытием. В процессе сварки рутиловое покрытие обеспечивает устойчивое горение дуги, хорошее формирование шва, минимальное разбрызгивание металла. Содержание водорода в металле шва зависит от наличия в покрытии органических веществ. Стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин такая же, как у электродов с кислым покрытием.
Электроды с покрытием основного типа нашли широкое применение для сварки металлоконструкций, в том числе, эксплуатируемых в условиях отрицательных температур, преимущество их заключается в низкой чувствительности металла шва к старению и хрупкому разрушению; механические свойства наплавленного металла высокие; сварка такими электродами возможна во всех пространственных положениях. В то же время, электроды с таким покрытием чувствительны к влаге. Для сварки стальных строительных конструкций рекомендуются следующие марки электродов с основным типом покрытия: ТМУ-21У, АНО-21, 48Н-1, УОНИ-13/55, Е8018-С1. Механические свойства наплавленного металла и химический состав некоторых марок электродов с основным типом покрытия приведены в таблицах 3.3. и 3.4 [92].
Выбор методов восстановления и усиления строительных конструкций
Для конструкций, подвергшихся воздействию аварии и пожару, ремонт-но-восстановительные работы, как правило, разделяют на два этапа [48]: подъем и общее выправление конструкций; собственно ремонт и усиление элементов. Работы по каждому из указанных этапов можно осуществлять без разгрузки, с разгрузкой, с частичным или полным демонтажем.
Рекомендуется производить восстановление и ремонт по возможности без разгрузки и демонтажа конструкций. К разгрузке следует прибегать лишь в случаях возникновения больших дополнительных напряжений вследствие исключения поврежденных элементов, при отсутствии подъемного оборудования достаточной грузоподъемности и т. д. К частичному или полному демонтажу следует прибегать в случаях тяжелых повреждений, когда элемент проще снять, чем устраивать сложные приспособления для его ремонта на месте.
Восстановление конструкций без демонтажа следует предусматривать с разгрузкой от временных нагрузок и приведением в проектное положение при помощи домкратов, талей, стоек, распорок и т. д. (рис. 4.1).
Следует различать следующие способы усиления стальных конструкций: постановку дополнительных ребер, диафрагм и распорок; увеличение сечения элементов; усиление соединений элементов; подведение новых конструкций и изменение конструктивной схемы; увеличение пространственной жесткости. При восстановлении конструкций применяют, как правило, сочетание нескольких способов усиления.
При выборе способа усиления следует проанализировать все возможные способы и из нескольких вариантов принять наиболее экономичный. Кроме стоимости строительных работ при усилении необходимо учитывать и потери от остановки производства.
Постановку дополнительных поперечных и продольных ребер жесткости производят в случае недостаточной местной устойчивости стенок балок. Перед приваркой ребер жесткости к существующим балкам последние следует частично разгрузить при помощи временных промежуточных опор с целью уменьшения поперечной силы в ослабленных местах стенки балки.
Жесткость составных колонн увеличивают постановкой дополнительных диафрагм.
Для увеличения жесткости нижнего сжатого пояса ригелей рам в углах примыкания ригеля к стойкам устраивают подкосы (распорки), при этом обязателен учет изменения статической схемы рамы при ее расчете.
Способ подведения новых конструкций и введения новых дополнительных элементов для усиления отдельных конструкций рекомендуется применять тогда, когда непосредственное усиление конструкций не представляется возможным, например, подведение дополнительных балок для усиления перекрытия, подведение новых подстропильных ферм вместо удаленных колонн, введение новых дополнительных элементов решетки для усиления стропильных, крановых, мостовых ферм и решетчатых подкрановых балок [49].
Способ изменения конструктивной схемы рекомендуется применять во всех случаях усиления: неотложно-аварийном, временном,, постоянном и перспективном, особенно при усилениях под нагрузкой. Следует различать приемы усиления: без превращения в новые конструктивные формы (например, увеличением жесткости какой-либо одной колонны в поперечной схеме пролетного сооружения цеха можно достичь необходимого перераспределения усилий во всей конструктивной схеме); с частичным превращением в новые конструктивные формы (например, установка затяжки в раме и защемление концов стоек превращают двухшарнирную раму в такую же конструкцию, но с защемленными опорами и затяжкой); с полным превращением в новые конструктивные формы (подведение шпренгеля к однопролетному ригелю).
Для увеличения пространственной жесткости здания или сооружения рекомендуется использовать следующие приемы [48]: постановку дополнительных или перестановку существующих связей; увеличение жесткости горизонтальных связевых дисков покрытия или перекрытия; использование диафрагм жесткости; включение в пространственную работу каркаса таких элементов, как антресольные площадки, тормозные конструкции подкрановых балок, несущие конструкции под технологическое оборудование и т. п.
Для усиления конструкций рекомендуется использовать следующие приемы их предварительного напряжения [50]: применение предварительно напряженных тяжей, затяжек и оттяжек; предварительное напряжение регулируемыми распорками; регулировку опор путем их принудительного смещения; устройство шпренгелей; электротермический способ; предварительный выгиб и последующую сварку профилей балок. Соединение элементов стальных конструкций следует предусматривать, как правило, с помощью сварки с учетом мероприятий по подготовке восстанавливаемых конструкций к сварочным работам (зачистка, выравнивание краев разрыва, засверливание трещин или узких длинных отверстий и т. д.). Не исключается применение болтовых соединений. Для элементов усиления следует применять сталь того же класса, что и сталь восстанавливаемой конструкции. Тип электродов выбирается в соответствии с классом стали элемента усиления.
Рабочие чертежи конструкций, изготавливаемых заново, а также узлов и участков ремонтируемых конструкций должны содержать схемы расположения усиляемых и новых элементов по видам конструкций (прогоны, балки, фермы и т. д.), рабочие чертежи элементов и узлов, спецификацию стали, а также необходимые требования по технологической последовательности выполнения работ по усилению конструкции, влияющей на эффективность применяемого решения.
