Основные конструктивные схемы усиления

Оценка технического состояния каменных и армокаменных конструкций

Основными дефектами и повреждениями каменных конструкций зданий и сооружений являются трещины, расслоения, скалывания, выпирания и выветривание. По происхождению трещины подразделяются на осадочные, силовые и температурно-влажностные.

Поврежденные каменные и армокаменные конструкции подлежат временному немедленному усилению, если их несущая способность ниже действующих фактических нагрузок:

F³N g_f

где: F - фактическая расчетная нагрузка на конструкцию, которая рассматривается на момент обследования;

N - несущая способность конструкции, определенная расчетом по фактическим значениям площади сечения, гибкости и прочности материалов кладки;
g_f - коэффициент уменьшения несущей способности каменных конструкций при наличии повреждений (таблицы 1, 2)[5].

Таблица 1.

Коэффициент уменьшения несущей способности при
образовании силовых трещин

Таблица 2.

Коэффициент уменьшения несущей способности при
повреждении кладки опор балок, ферм и перемычек

Фактическую расчетную несущую способность необходимо определять согласно требованиям СНиП 11-22 "Нормы проектирования".

Наличие и количество арматурных изделий в кладке определяется в соответствии с методиками, разработанными для обследования железобетонных конструкций.

Деформации, оседания, проседания и крены каменных зданий (сооружений) в целом следует определять при помощи геодезических методов; локальные замеры ширины раскрытия трещин - при помощи установленных маяков (гипсовых, стеклянных или металлических).

Классификация технических состояний каменных и армокаменных конструкций зданий (сооружений) в зависимости отих дефектов и повреждений,атакже степени повреждения приведена в таблице 3.

Таблица 3.

Классификация технических состояний каменных и армокаменных конструкций зданий (сооружений)

3. Основные положения по расчету
и конструированию усиления

При выборе конструктивных схем усиления каменных и армокаменных кон­струкций следует руководствоваться положениями, излагаемыми в настоящем раз­деле.

При усилении зданий (сооружений) в целом следует, в первую очередь, обес­печить их общую (пространственную) устойчивость, что достигается восстановлением или созданием жесткости дисков перекрытий и надежностиих соединениясостенами (в необходимых случаях устанавливаются недостающие или восстана­вливаются поврежденные связи, усиливаются поврежденные примыкания и пере­сечения несущих стен). Повышение жесткости стен также достигается устройством промежуточных жестких перекрытий, надежно соединенных со стенами или путем установки металлических или железобетонных колонн, соединенных с кладкой стен анкерами

(рис. 6).

Усиление стен, разделенных на блоки трещинами с максимальным раскрытием на уровне карниза, рекомендуется выполнять при помощи предварительно - напря­гаемых металлических тяжей и поэтажных поясов, выполняемых по принципу внешнего армирования, или поясов, устанавливаемых в штрабе (рис. 8, 9). В отдельных случаях могут использоваться ненапрягаемые пояса из парных металлических полос (сечением не менее 6х80 мм), соединенных между собой напрягаемыми анкерами Ø20 АI, располагаемыми с шагом не более 0,8м. Анкера устанавливаются в цилиндрические отверстия, заполненные цементным раствором марки М100. Усилие, создаваемое в анкерах должно быть в пределах 30-40 кН (рис. 8, пояс на внутренней продольной стене). Пояс из полос работает по принципу внешнего армирования.

Усиление стен, разделенных на клиновидные блоки наклонными трещинами, сходящимися в средней части в уровне карниза или в уровне фундаментов, реко­мендуется осуществлять путем:

· устройства односторонней или двухсторонней ар­мированной штукатурной рубашки;

· устройства по простенкам вертикальных эле­ментов внешнего армирования, пересекающих наклонные трещины;

· инъецирования наклонных трещин полимерцементными составами с одновременным устройством железобетонных наращиваний по стенам подвалов и фундаментов.

Восстановление несущей способности поврежденных каменных столбов, пи­лястр и простенков достигается путем устройства ненапрягаемых штукатурных, же­лезобетонных и стальных навесных обойм. Навесными считаются обоймы, элемен­ты которых в основном работают в поперечном направлении.

Повышение несущей способности каменныхстолбов, пилястри простенков обеспечивается путем включения их в предварительно - напрягаемые стальные обоймы.

Усиление стен может быть выполнено одно- или двухсторонними наращива­ниями из железобетона. Железобетонные наращивания выполняются из тяжелого или легкого бетона класса В 7,5-15, армированных сетками. Толщина стенок уста­навливается расчетом и должна быть не менее 40 мм при устройстве торкретирова­нием и 80 -120 мм при бетонировании в опалубке.

Совместная работа кладки, штукатурных рубашек и наращиваний обеспечи­вается обработкой поверхности кладки, расчисткой швов, установки анкеров Æ12 - 20 мм глубиной не менее 120 мм и с шагом 0,5 - 1,0 м.

Восстановление несущей способности поврежденных каменных столбов, пилястр и простенков достигается путем устройства ненапрягаемых штукатурных, железобетонных и стальных навесных обойм. Применение штукатурных обойм в по­мещениях с повышенной влажностью не допускается.

Стальная обойма состоит из вертикальных уголков (рис.2, 3), уста­навливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента, и хомутов из полосовой стали или круглых стержней, приваренных к уголкам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения и не более 0,5 м. Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного раствора толщиной 25-30 мм. Для надежного сцепления раствора стальные уголки закрываются метал­лической сеткой.

Железобетонная обойма выполняется из бетона класса В 12,5...

В 15 с армированием вертикальными стержнями и сварными хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не более 150 мм. Толщина обоймы назначается по расчету и принимается от 60 до 100 мм.

Рис. 1 Усиление перекрытия из кирпичных сводиков затяжкой.

1 – стальная балка

2 - кирпичный свод

3 - подготовка с полом

4 - затяжка

Усиление участков стен при смятии или скалывании кладки у опорных частей перемычек (ригелей) рекомендуется производить путем: введения в старую кладку стальных или железобетонных распределительных подушек; замены старой кладки на разрушенных участках на глубину опоры перемычки (ригеля) и на ширину не ме­нее 250 мм новой кирпичной кладкой, хомутами, либо устройством железобетонных или стальных стоек, подводимых под опоры перемычек (ригелей) (рис. 12).

Связь железобетонной стойки с кирпичной стеной обеспечивается стальными анкерами и заполнением при бетонировании расчищенных на глубину 20 ... 30 мм горизонтальных швов в кладке.

Крепление вертикальных металлических уголков осуществляется с помощью планок толщиной 8 ... 10 мм, шириной 80 ... 100 мм, центрирующих пластин и шпилек либо стяжных болтов, располагаемых с шагом не более толщины стены.

При устройстве проемов в стенах в зависимости от требуемых проле­тов, толщин стен и величин действующих нагрузок конструкция перемычек прини­мается из парных уголков (при пролете не более 1,5 м) или швеллеров, разме­щаемых в штрабах (рис.13, 14).

Сечения элементов, размеры площадок опирания, необходимость установки хомутов у опор и т.п. устанавливается расчетом.

На рис. 2 - 14 показаны наиболее часто применяемые варианты усиления каменных и армокаменных конструкций.

При проектировании конструкций усиления должны в полном объеме учиты­ваться конструктивные и технологические требования, приведенные в [ 1 ].

Рис. 2. Схема усиления каменных столбов.

1 – столб; 2 – несущая балка; 3 – продольные уголки; 4 - напрягаемый хомут; 5 – опорные уголки; 6 – опорный швеллер; 7 – винтовое устройство для включения обоймы в работу; 8 – раствор.

Рис. 3. Схема усиления металлическими обоймами:

а – пилястра; б – простенков.

1 – пилястра (простенок); 2 – несущая балка (перемычка); 3 – продольные уголки; 4 – напрягаемый хомут; 5 – опорный уголок; 6 - винтовое устройство для включения обоймы в работу; 7 – раствор.

Рис. 4. Схема усиления стены железобетонной обоймой.

1 – металлическая сетка; 2 – дополнительные вертикальные стержни; 3 – хомуты (связи); 4 – бетон обоймы; 5 – кладка стены.

Рис. 5. Усиление стен наращиванием.

1 – стена; 2 – плиты перекрытий; 3 – набетонка; 4 – штыри;
5 – арматурная сетка.

Рис. 6. Вертикальные элементы жесткости в кладке.

а – железобетонный элемент в теле кладки; б – стальной элемент в теле кладки; в – стальной элемент примыкающий к кладке.

Рис. 7. Схема возможных деформаций зданий при неравномерных просадках грунтов основания.

а - прогиб; б - выгиб; в - перекос.

Рис. 8. Схема усиления стены предварительно напрягаемыми металлическими тяжами и поясами из полос.

1 - стена; 2 - наружные тяжи; 3 - внутренние поперечные тяжи;

4 - продольные пояса из полос, закрепленных анкерами;

5 - анкера; 6 - опорные шайбы с гайками.

Рис. 9. Схема усиления стены штрабным железобетонным поэ­таж­ным поясом.

1 – стена; 2 – внутренняя штукатурка; 3 – пояс усиления; 4 – продольная рабочая арматура; 5 – поперечная рабочая арматура; 6 – распределительная арматура; 7 – анкерная сквозная связь; 8 – опорный распределительный коротыш; 9 – анкер плитный; 10 – бетон замоноличивания; 11 – защитный галтельный штукатурный руст.

Рис. 10. Схема усиления стены, разделенной на горизонтальные блоки наклонными трещинами (горизонтальными трещинами).

а – устройство металлических обойм по несущим простенкам; б – снижение проемности стены; в – устройство внешних опор на отдельных фундаментах.

1 – фундамент; 2 – стена; 3 – металлическая обойма; 4 – вертикальные связующие элементы; 5 – горизонтальные связующие элементы; 6 – закладка проемов жестким материалом; 7 – контрфорс; 8 – фундамент контрфорса.

Рис. 11. Усиление узла сопряжения продольных и поперечных стен.

а – с заполнением вертикальной трещины раствором; б – то же с установкой противосдвиговых пластин.

1 – поперечная кирпичная стена; 2 – анкерный уголок; 3 – стальной анкерный тяж; 4 – продольная кирпичная стена; 5 – металлическая пластина; 6 – противосдвиговые пластины.

Рис. 12. Усиление мест опирания перемычек железобетонными или стальными стойками.

а – усиление места опирания железобетонной перемычки; б – усиление места опирания железобетонных перемычек стальными элементами.

1 – железобетонная перемычка; 2 – прибетонированный железобетонный участок; 3 – стальной анкер; 4 – заполненный после расчистки горизонтальный шов в кладке; 5 – поперечный поддерживающий уголок; 6 – вертикальный уголок; 7 – планка; 8 – шпилька; 9 – центрирующая пластина; 10 – цементно – песчаный раствор.

Рис. 13. Усиление рядовых и клинчатых перемычек.

1 – кладка; 2 – швеллер; 3 – болт; 4 – штукатурка по сетке.

Рис. 14. Конструкция перемычки без устройства штраб.

1 – несущие балки перемычки; 2 – опорные балки; 3 – хомуты; 4 – поперечные балочки.