книги / Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений

ком их через специальные отверстия в плитах. К усиливаемому ри­ гелю тяжи крепятся через опорные стальные элементы.

4. Усиления конструкций включением в совместную работу отдельных конструктивных элементов

Повышение несущей способности конструкций включением в совместную работу сопряженных конструктивных элементов до­ стигается в основном за счет изменения как всего поперечного се­ чения, так и размеров сжатой зоны сечения. Совместная работа примыкающих элементов и усиливаемой конструкции обеспечива­ ется сваркой арматуры и обетоиированием узлов сопряжения. Для надежности сцепления бетона омоноличивания со старым бетоном его поверхность промазывается полимерным клеем. Наиболее час­ то этот метод применяется путем включения в совместную работу плит перекрытий или покрытий с ригелями и стропильными конст­ рукциями (фермами или балками) (рис. 5.16). Степень увеличения несущей способности усиливаемого элемента определяется расче­ том с учетом увеличенной ширины сжатой зоны.

5.Усиление конструкций созданием шпренгельных систем

спредварительным напряжением затяжек

Одним из способов усиления изгибаемых железобетонных эле­ ментов, позволяющих увеличить несущую способность не только по нормальным, но и по наклонным сечениям является создание шпренгельной системы, где роль сжатого пояса выполняет усили­ ваемая конструкция, а растяжение воспринимается различного ви­ да затяжками. В этом случае изгибаемый элемент превращается в статически неопределимую комбинированную систему с изменени­ ем в усиливаемой конструкции напряженно-деформированного со­ стояния, вместо изгиба в ней возникает внецентренное сжатие. До­ стоинством этого метода усиления является большое повышение несущей способности при простоте конструкции шпренгеля.

Для обеспечения надежной работы шпренгельной системы не­ обходимо ее прочное и плотное сопряжение с основным разгружае­ мым элементом, являющееся решающим фактором в такого рода системах.

Установка крайних упоров шпренгеля должна быть проведена особо тщательно. Для этой цели необходимо сначала насечь по­ верхностный бетон конструкции, а после установки упоров сделать подливку соприкасающихся плоскостей цементным раствором.

Тяги шпренгеля выполняются из круглого или профильного стального проката, натяжение тяг производится устройством на­ тяжных болтов, установкой распорок или стягивающих муфт. Не­ обходимо отметить обязательность контроля величины натяжения затяжек.

Сечение элементов шпренгельной системы, определяется расче­ том в зависимости от величины требуемой разгрузки, также расче-

151

плиты покрытия; 2 — стропильная конструкция; 3 — бетой омоноличивания; 4 — дополнительный каркас; 5 — металлические пластины; 6 — подготовленная к бетонированию поверхность стропильной конст­ рукции; 7 — отверстия в полках плит для укладки бетона; 8 — об­ наженная арматура стропильной конструкции; 9 — плиты перекрытия; 10 — ригель; 11 — бетон омоноличивания; 12 — поперечные замкну­ тые хомуты; обоймы; 13 — продольная арматура обоймы; 14 — отвер­

стия в полках плит для пропуска хомутов и подачи бетона

том определяется величина натяжения затяжки [28, 29]. Примерные схемы усиления железобетонных конструкций пред'

ставлены на рис. 5.17.

152

й

- Ч

Рис. 5.17. Схема усиления железобетонных балок устройст­ вом шпрейгельной системы: а — из двутавра и уголка; б — из круглой арматурной стали; 1 — усиливаемая балка; 2 — горизон­ тальный тяж шпренгеля из двутавра; 3 — наклонный тяж шпренгеля из уголков; 4 — опорный узел шпренгеля; 5 — упор для на­ тяжного боЛта из обрезка швеллера; 6 — ребро жесткости; 7 — гайка, приваренная к шпренгелдо; 8 — натяжной винт с квадрат­ ной нарезкой; 9 — арматурная сетка; 10 — зазор, заполненный после натяжения шпренгелд цементно-песчаным раствором; 11 — затяжка шпренгеля на круглой стали; 12 — опорное устройство;

13 — стяжные хомуты

6. Усиление железобетонных конструкций применением предварительно напряженных затяжек и распорок

Значительное увеличение несущей способности изгибаемых эле­ ментов достигается введением затяжек, подвергаемых предвари­ тельному натяжению на бетон. Затяжки выполняются обычно из круглой стали, они натягиваются механическим способом, с помо­ щью натяжных гаек или предварительно нагреваются, а затем че­ рез коротыши привариваются к основной арматуре усиливаемого элемента (рис. 5.18).

Сечение затяжки и величина ее натяжения определяются рас­ четом.

5.3. УСИЛЕНИЕ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ

Наиболее нагруженными элементами каменных конструкций являются несущие стены, столбы, простенки и надпроемные пере­ мычки. Соответственно в этих элементах чаще всего наблюдаются силовые* повреждения, проявляющиеся в виде вертикальных тре­ щин на их поверхности. Выявленные в результате обследования' элементы каменных конструкций с силовыми трещинами подлежат усилению. Кроме того, усиление существующих каменных конст­ рукций (столбов, простенков, стен) производится в том случае, ког­ да их несущая способность может оказаться недостаточной при ре­ конструкции зданий, а также при наличии дефектов в кладке, выз­ ванных неравномерной осадкой основания под фундаментами, дли­ тельным замачиванием ,и многоцикловым попеременным замора­ живанием и оттаиванием кладки и другими причинами.

Усиление элементов каменных конструкций может быть выпол­ нено путем устройства различных обойм, увеличением сечения столбов или простенков, заменой кирпичных надпроемных перемы­ чек на железобетонные или металлические, установкой систем ме­ таллических тяжей и накладок.

1. Усиление каменных конструкций устройством обойм

Одним из наиболее эффективных методов повышения несущей способности существующей каменной кладки является включение ее в обойму. В этом случае кладка работает в условиях ограниче­ ния поперечных деформаций, а при использовании напряжен­ ных поперечных элементов обоймы — в условиях всестороннего сжатия, что существенно повышает сопротивление кладки воздей­ ствию продольной силы [30].

Применяются три основных вида обойм: стальные, железобе­ тонные и армированные растворные.

Основными факторами, влияющими на эффективность обойм, являются: процент поперечного армирования обоймы, класс бето­ на или марка раствора и состояние кладки, а также схема переда-

154

a

Рис. 5.18. Усиление изгибаемых железобетонных конструкций установкой напряженных затяжек: а — затяжкой, напрягаемой с помощью гаек; б — с термонапряженной затяжкой; 1 — усиливаемая балка; 2 — напрягаемая затяжка нз арматурной стали; 3 — рабочая арматура балки; 4 — арматурные коротыши; 5 — натяжное устройст­ во; 6 — дополнительная термонапряженная арматура (приваривается к коротышам в нагретом состоянии); 7 — торкрет-бетон или цементно-

песчаная штукатурка

чи усилия на конструкцию. С увеличением процента армирования хомутами прирост прочности кладки растет по затухающей кривой.

Опытами установлено, что кирпичные столбы и простенки, име­ ющие трещины, а затем усиленные обоймами, полностью восста­ навливают свою несущую способность.

Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавли­ ваемых на растворе по углам усиливаемого элемента, и хомутов из полосовой стали толщиной 6—8 мм и шириной 100— 120 мм или круглых стержней, приваренных к уголкам (рис. 5.19 а). Рас­

стояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения и не выше 50 см: Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного раствора толщиной 25—30 мм. Для надежного сцепления раствора стальные уголки закрываются ме­ таллической сеткой.

При устройстве металлической обоймы для усиления широких простенков при соотношении их сторон более 1:2 предусматривает­ ся установка промежуточных вертикальных планок из полосовой стали, связанных между собой стяжными болтами (рис. 5.19,6}. Стяжные болты, пропускаемые через кладку, должны располагать­ ся по длине стены на расстояниях не более 2 толщин стены и не бо­ лее 100 см. По высоте стены расстояние между стяжными болтами должно быть не более 75 см.

Железобетонная обойма выполняется из бетона класса В 12,5— В 15 с армированием вертикальными стержнями и горизонтальными сварными хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не свыше 15 см. Толщина обоймы определяется расчетом и принима­ ется в пределах от 6 до 10 см (рис. 5.19, в). Бетонирование обоймы

выполняется в опалубке или торкретированием.

Обойма из раствора армируется аналогично железобетонной, но вместо бетона арматура покрывается слоем цементного раство­ ра марки 50— 100. Толщина слоя раствора составляет 3—4 см.

Расчет каменных конструкций, усиленных обоймами, произво­ дится по методике, изложенной в [30].

Если простенок с наружной стороны по архитектурным или иным соображениям нарушать запрещается, то усиление простенка может быть выполнено устройством металлического или железобе­ тонного сердечника, размещаемого в вертикальной нише, выруб­ ленной в простенке (рис. 5.20). Кроме этого, в отдельных случаях применяют метод перекладки простенка с сохранением размеров и старой системы перевязки, или с увеличением размеров за счет со­ кращения размеров проемов.

Во всех случаях, когда усиление простенков сопровождается временным ослаблением конструкций или их перекладкой, необхо­ димо обеспечить разгрузку простенков от перекрытий и перемычек. Для этого в проемах и под перекрытиями всех нижележащих эта­ жей устанавливают временные конструкции (подклиненные дере­ вянные или металлические стойки), способные воспринять переда­ ваемые на них нагрузки.

156

6

Рис. 5.20. Усиление каменных простенков устройством несуще­ го сердечника: а — стального из двух сваренных швеллеров; б — железобетонного; 1 — усиливаемый простенок; 2 — стальной сердеч­ ник; 3 — цементно-песчаный раствор; 4 — опорные пластины стального сердечника; б — вертикальная ниша, пробитая в простенке; 6 — арма­

турный каркас; 7 — бетон

2. Усиление перемычек

Усиление кирпичных перемычек над оконными и дверными про­ емами может быть достигнуто заделкой трещин, частичной или

158

3. Усиление стен системой металлических тяжей и накладок при наличии трещин в местах угловых и

Т-образных примыканий и в пролетах

Вмногоэтажных зданиях с продольными несущими стенами на­ грузка на поперечные и торцевые стены приходится значительно меньше, чем на продольные. Это приводит к возникновению раз­

ности осадок основания под стенами. Кроме того, условия устойчи­ вости поперечных и торцевых стен хуже, чем продольных, так как они не имеют по высоте жестких связей в уровне каждого перекры­ тия. Поэтому в зоне примыканий торцевых и поперечных стен к продольным возникают расчленяющие их трещины. Трещины воз­ никают также и в средней зоне продольных стен при наличии участков с просадками основания.

Для предотвращения разрушения стен в местах угловых и Т-об­ разных примыканий производится их усиление постановкой систе­ мы местных металлических накладок (рис. 5.22). Размеры сечений элементов усиления принимаются конструктивно.

Стены с трещинами в средней зоне для избежания аварийной ситуации усиливают установкой горизонтальных металлических накладок, соединенных металлическими тяжами с накладками, установленными на противоположных стенах (рис. 5.23).

Накладки выполняют из швеллера или двутавра № 18—20, тя­ жи из круглой стали диаметром 25—30 мм. Для удовлетворения эстетических требований накладки и тяжи могут быть размещены в толще стены, в специально проделанной штрабе. Металлические тяжи на концах имеют винтовую нарезку. Предварительное натя­ жение тяжей осуществляется гайками, расположенными на их кон­ цах, окончательное — муфтами с двойной резьбой (талрепами), размещенными на тяжах внутри здания. Натяжение тяжей произ­ водят до появления первого чистого звука при простукивании по ним металлическим предметом. После создания натяжения тяжи и накладки, расположенные в штрабах стен, оштукатуриваются це­ ментным раствором, а все трещины в стенах шириной до 10 мм инъецируются раствором на расширяющемся цементе или зачеканиваются проконопачиванием на клею. Предварительно для пре­ дупреждения дальнейшего развития трещин они перекрываются односторонними шпонками, двусторонними металлическими на­ кладками на болтах или скобами из арматурной стали.

При наличии в стенах трещин шириной более 10 мм, а такж е при местном повреждении кладки производят перекладку наруж­ ных слоев кладки толщиной в кирпича, перекрывая новбй клад­ кой трещину или участок поврежденной кладки. В случае повреж­ дения кладки на большую глубину может производиться полная перекладка поврежденных участков стен с предварительной раз­ грузкой их от вышележащих конструктивных элементов здания и действующих временных нагрузок.

160