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

		Коэффициент gf
№ п/п	Характер повреждения	Неарми­ро­ван­ные конструк­ции	Армиро­ванные конструкции
	Трещины в отдельных кирпичах, не пересекающие растворные швы	1,00	1,00
	Волосяные трещины, пересекающие не более двух рядов кладки (длиной 15-18 см)	0,90	1,00
	То же, при пересечении не более четырех рядов кладки (длиной до 30-35 см) при чис­ле трещин не больше четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка	0,75	0,90
	Трещины с раскрытием до 2 мм, пересекающие не более 8 рядов кладки (длиной до 60-65 см) при числе трещин не более четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка	0,50	0,70
	То же, при пересечении более восьми рядов (длиной больше 65 см)	0,00	0,50

Таблица 2.

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

		Коэффициент gf
№ п/п	Характер повреждения	Неарми­рованные конструк­ции	Армиро­ванные конст­рукции
	Местное повреждение кладки на глубину до 2 см (мелкие трещины, отслоения в виде лещадок и возникновение вертикальных трещин по концам опор или опорных подушек), балок, ферм или перемычек, пересекающих не более двух рядов кладки (длиной до 15-18 см)	0,75	0,90
	То же. при пересечении трещинами не более четырех рядов кладки (длиной до 30 - 35 см)	0,50	0,75
	Повреждения края кладки на глубину более 2 см и образование вертикальных и косых тре­щин по концам и под опорами (опорными по­душками) балок и ферм, пересекающих более четырех рядов кладки (длиной больше 30 см)	0,00	0,50

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)

Техническое состояние	Дефекты и повреждения	Степень повреждений в %
I Нормальное	Дефектов и повреждений нет
II Удовлетвори­тельное	Размораживание и выветривание кладки, отслоение облицовки на глубину до 0,5 см. Вертикальные и ко­сые трещины (независимо от длины и ширины раск­рытия), пересекающие не более двух рядов кладки	0 - 15
III Непригодное для нормальной эксплуатации	Размораживание и выветривание кладки, отслоение облицовки на глубину до 2,0 см. Вертикальные и косые трещины в несущих стенах и столбах на высоту не более четырех рядов кладки. Наклоны и выпучивание стен и фундаментов в пределах этажа не более, чем на 1/6 их толщины. Возникновение вертикальных трещин между продольными и поперечными стенами: разрывы или выдёргивания отдельных стальных соединений и анкеров крепле­ния стен к колоннам и перекрытиям. Местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2 см под опорами ферм, балок, прогонов и перемычек в виде трещин по концам опор, пересекающих не более двух рядов кладки. Смещение плит перек­рытия на опорах не более, чем на 1/5 глубины закладки, но не более 2 см	15 - 25
IV Аварийное	Обвалы участков стен. Размораживание и вывет­ривание кладки на глубину более 2.0 см. Верти­кальные и косые трещины (кроме температурных и осадочных) в несущих стенах и столбах на высоту не более восьми рядов кладки. Наклоны и выпучивание стен в пределах этажа на 1/3 их толщины и более. Смещение (сдвиг) стен, столбов и фундаментов по горизонтальным швам или косой штрабе. Отрыв продольных стен от поперечных в местах их пере­сечения, разрыв или выдёргивание стальных соединений и анкеров крепления стен к колоннам и перекрытиям. Повреждения кладки под опорами ферм, балок или перемычек в виде трещин, дробления камня или смещения рядов кладки по горизонтальным швам на глубину более 2 см; возникновение вертикальных или косых трещин. пересекающих более четырех рядов кладки. Смещение плит перекрытий на опорах более, чем на 1/5 глубины закладки в стенах	25 - 50

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.

Дата добавления: 2014-12-07