Укрепление при перегрузках. Необходимость усиления каменных стен и столбов возникает при механических повреждениях кладки, растесках проемов, ликвидации промежуточных перекрытий, чрезмерных нагрузках, наличии трещин или других признаков деформации и т.д. Следствием каждой из причин становится перегрузка рабочих сечений кладки, либо внецентренно обжатых, либо многократно сокративших несущую способность, например при расслоении конструкции на отдельные гибкие элементы. Поэтому большинство видов укрепления стен и столбов заключается в обеспечении местной устойчивости обжатой кладки.
Традиционным способом укрепления служит устройство внешнего «корсета» или обойм, препятствующих горизонтальному «расползанию» кладки. Обоймы столбов и узких простенков представляют собой систему нескольких угловых профилей, объединенных горизонтальными полосовыми связями, шаг которых зависит от гибкости стоек и величины сжимающего давления. (Следует заметить, что «горизонтальная составляющая», принимаемая в расчетах равной 10—15% вертикальной нагрузки, увеличивается по мере расслоения и деструкции кладки.) Металлическими обоймами укреплено множество столбов и простенков древних зданий, в том числе центральный столб Грановитой палаты Московского Кремля и столбы в помещениях так называемой Собственной половины Большого Кремлевского дворца. Для усиления широких простенков используются иногда двухсторонние корсеты в виде плоских сварных решеток, соединенных арматурными стержнями через просверленные в кладке отверстия. Подобным образом закреплены слабые и перегруженные стены старого здания МХАТа (реставрация 1980-х г.). Металлические корсеты маскируются обычно в специально пробиваемых штрабах или внутри толстого штукатурного слоя, что создает значительные трудности при укреплении столбов и пилонов сложного профиля, несущих лепной или живописный декор.
В практике реставрации нередки случаи замены старого строительного материала более прочным современным. Это может быть простая внешняя с перевязкой и сквозная перекладка с армированием опасной зоны. Например, аварийный просевший столб крыльца церкви Троицы в Никитниках (Москва) был разобран и переложен вместе с фундаментом (с временным сложным «вывешиванием» вышеуказанных конструкций). Перегруженный (безуспешно «усиляемый» еще в XVIII в.) раздавленный простенок алтарной преграды церкви Спаса за Золотой решеткой в Московском Кремле был переложен (также с временной разгрузкой) при реставрации 1979 г. Иногда старая кладка сохраняется фрагментарно или только в качестве облицовочного слоя, скрывающего внедренный в тело конструкции металлический или железобетонный несущий элемент (рис. 79).
79. Усиление каменных конструкций при перегрузках
1 — заделка металлического каркаса в ветхую кладку;
2 — корсет из перекрестных металлических полос;
3 — обойма из угловых профилей;
4 — устройство современного каркаса с полной разборкой и перекладкой исторической конструкции
Заделка современного несущего каркаса в ветхую или перегруженную кладку — довольно сложная задача, связанная с необходимостью глубокого штрабления, введения разгрузочного элемента, временного крепления и т.д. Кроме того, должна быть обеспечена полная передача нагрузки на новую конструкцию, так как включение в совместную пропорциональную работу разнородных материалов практически неосуществимо из-за различных модулей деформации. Именно по этой причине при реставрации западной стены надвратной церкви Перервинского монастыря были демонтированы чугунные стойки XIX в., которые первоначально предполагалось сохранить внутри восстанавливаемых кирпичных пилонов. Металлические стойки достаточно часто применяются также для усиления или разгрузки деревянных здании каркасного типа и срубов.
Укрепление при структурном разрушении кладки. Под структурным разрушением здесь подразумевается, во-первых, деструкция строительного материала кладочных элементов, а во-вторых, нарушение монолитности кладочной структуры целых конструкций. Структурному разрушению подвергается перегруженная, а также мокрая кладка (при протечках кровель и коммуникаций, капиллярном подсосе влаги из грунта, коррозии закладного металла, изменении температурно-влажностного режима).
Характерные признаки структурного разрушения при перегрузках— образование системы Х-образных трещин, выкалывание треугольных призм и истощение обжатых сечений, иногда— вертикально ориентированных трещин, расслоение или волнообразное искривление поверхностей. Морозное и солевое разрушение при замачивании может быть выражено в размягчении и высыпании раствора из швов в поверхностном слое, отслоении и падении целых пластов кладки, образовании рыхлого, осыпающегося щебеночного конгломерата.
Перечисленные виды разрушений создают необходимость разработки так называемых технологических или комбинированных способов укрепления, например армирования и инъекции кладки (рис. 80).
80. Инъекционное и комбинированное укрепление кладки
1,2 — металлические стержни "косвенного" армирования;
2 — инъецируемые пустоты и шпуры;
3 — штукатурное заполнение зон утрат;
4 — анкерное крепление проема в бутовой кладке;
5 — сохранившаяся кладка крепостной стены;
6— современная докладка;
7 — стержни поярусного анкерного крепления;
8 — стержни местного армирования и инъецирования;
9 — зоны утрат;
10—трещины расслоения свода;
11 — ось устойчивой сжатой зоны;
12 — местные арочные образования;
13 — металлические костыли поверхностного крепления;
14— штукатурный намет;
15 — радиальное армирование свода;
16— инъецирование пустот
Расслоившиеся кирпичные конструкции могут быть укреплены системой анкерных стержней, установленных в просверленные отверстия нормально или под некоторым углом к плоскости расслоения. На первой стадии стержни работают как противоаварийные элементы, препятствующие дальнейшему расслоению и уменьшающие свободную длину каждого слоя как самостоятельной сжимаемой конструкции. На второй стадии при инъецировании зазоров между слоями анкерные стержни воспринимают избыточное давление раствора, создаваемое насосом и способное вызвать обрушение наружного слоя. Далее, после твердения раствора и склеивания слоев стержни служат элементами армирования.
Часто расположенными пересекающимися стержнями «косвенного» армирования укрепляются перегруженные аварийные конструкции небольшого сечения — столбы, контрфорсы, аркбутаны. Для массивных стен большого протяжения, имеющих одну или две открытые боковые поверхности, возможно только поперечное армирование. Поярусное расположение стержней, концы которых могут быть объединены арматурными сетками, удобно для создания «опорных» армированных рядов или железобетонных поясов при восстановлении утраченной лицевой кладки.
Анкерное крепление и другие комбинированные способы требуют высокой культуры производства. Для армирования рекомендуется применять нержавеющий металл, количество черного металла должно быть минимальным даже при его антикоррозийном покрытии. Коррозия закладного металла в сырой кладке способна привести к ее разрывам и расслоениям, выдергиванию растянутого стержня или анкера, сдвигу и обрушению блоков кладки. Практика показывает, что в условиях некачественного производства работ анкерное крепление или армирование особо ответственных конструкций следует рассматривать только как часть укрепительного комплекса, но не как основной или единственный вид укрепления.
Инъецирование специально подобранными растворами — современный и весьма рациональный способ укрепления кирпичной, каменной и смешанной кладки, расчлененной трещинами на крупные и средние блоки или на щебеночные фракции. Эффективность инъекционного укрепления зависит от структуры кладки, степени ее расслоения, влажности и химического состава материала, качества раствора, частоты скважин и других факторов. Наилучшие результаты обычно достигаются при инъецировании сравнительно сухой, расслоившейся кладки из кирпича, белого камня, песчаника и туфа при раскрытии трещин более 1 мм. Тесаная кладка из гранита, базальта и других тяжелых непористых материалов укрепляется инъекцией плохо, так как не происходит отбора воды, и раствор, заполняющий швы, остается рыхлым, слабо сцепляющим разорванные трещинами блоки и отдельные камни. Вообще затвердевший инъекционный раствор должен быть близок по своим физико-техническим свойствам к материалу кладки. Компонентами растворов могут быть известь-тесто, цемент, кварцевая пыль, белокаменная мука, цемянка. Для нагнетания растворов используются ручные или механические насосы, создающие давление до 6—8 атм.
Инъекция нежелательна для укрепления кладки стен и сводов, имеющих темперную или масляную живопись, так как отбор воды из раствора сопровождается движением солей, разрушающим грунт и живописный слой.
Укрепление гибких и наклонных стоек и стен. К внешне неустойчивым конструкциям, требующим введения от крытых, логически завершающих рабочую схему элементов усиления, относятся наклоненные крепостные и подпорные стены, а также ограждающие стены и столбы зданий с обрушенными или разобранными междуэтажными перекрытиями. Если восстановление этих перекрытий трудноосуществимо или не оправдано методически, то чрезмерная свободная длина стен и колонн может быть снижена с помощью стержневых связей-затяжек и распорок, объединяющих элементы в пространственные блоки.
Отдельно стоящие гибкие стены при отсутствии близких жесткостных модулей (лестничных клеток, угловых сопряжений стен и т.п.) могут быть укреплены открытыми подкосами трубчатого и иного сечения, решетчатыми диафрагмами, а также контрфорсами (рис. 81).
81. Укрепление неустойчивых конструкций
1 — современный сквозной контрфорс, компенсирующий распор сводов;
2, 3 — скрытые обратные контрфорсы подпорных стен;
4 — перевернутые арки-контрфорсы;
5 — угловой фрагмент, укрепленный железобетонной накладкой;
6 — фрагмент гибкой стены, укрепленный контрфорсом
Контрфорсы — достаточно рапространенный способ укрепления в реставрации. В зависимости от архитектурных требований и характера нагрузки они выполняются либо из традиционных материалов — кирпича и камня, либо из железобетона. Эффективная работа контрфорса возможна лишь при надлежащей устойчивости его основания. Практика показывает, что многие исторические контрфорсы, возведенные как до, так и после начала деформаций, своих функций не выполняют, существуя независимо от укрепляемого объекта. При укреплении подпорных стен возможно применение обратных контрфорсов, а также буроинъекционных свай в сочетании с распределительными подхватами, зачеканкой и инъецированием кладки.
Выпрямление стен, столбов, пилонов. Если наклон стен, пилонов, башен и т.п. достаточно заметен, а укрепление с помощью октрытых конструкций не представляется возможным, например из эстетических соображений, возникает необходимость в их подъеме (повороте).
Наиболее просто выпрямление отдельно стоящих сплошных сооружений или компактных жестких объемов — обелисков, пьедесталов, пилонов, невысоких декоративных башенок, крепостных зубцов и консольных простенков, масса которых не превышает 10—15 т. В этом случае подъем может производиться легкими винтовыми и гидравлическими домкратами при минимальных трудозатратах. В основание выпрямляемой конструкции врезается временная обойма из металлических профилей (железобетона), служащая либо непосредственно наддом-кратной балкой, либо упором при рычажном приложении сил (выпрямление надгробия Ахмета Ясави в г. Туркестане). Нижним упором домкрата может быть фундаментная кладка или специально укрепленная плита. Для подъема наклоненных барабанов собора Нижегородского Благовещенского монастыря в качестве нижнего упора домкрата использованы железобетонные пояса стягивающего собор корсета. Если выпрямляется не целиком все сооружение, а какаято его часть или ярус, то усилие домкрата расходуется не только, на подъем этой части, но и на «разрыв» сооружения, т.е. на преодоление сил сцепления раствора. Поэтому в зоне предполагаемого разрыва производится штрабление кладки или расчистка шва.
Сравнительно высокие столбы, а также сквозные или расчлененные трещинами конструкции выпрямляются с применением страховочных креплений — оттяжек, траверс, рам и т.п. Усилие домкратов с помощью наклонных бревенчатых или металлических упоров передается на вертикальный распределительный элемент или в обойму одного из верхних ярусов крепления.
Выпрямление звонниц, минаретов, и башен, т.е. зданий с очень высоко расположенным центром тяжести, представляет собой сложную задачу, требующую постадийного расчета устойчивости и разработки системы взаимосвязанных подъемных и удерживающих устройств. Так как длина толкающих упоров ограничивается предельной их гибкостью, массой и углом наклона (не более 45°), выпрямление высотных сооружений осуществляется натяжными тросовыми системами. Существуют методы выпрямления, основанные не на подъеме, а на опускании сооружения с помощью домкратов, мешков с песком, сгораемых шпальных клеток, закладываемых в специальные штрабы и проемы со стороны, противоположной наклону. Как при подъеме, так и при опускании промежуточное положение конструкции фиксируется временными прокладками и контролируется системой отвесов. При достижении проектного положения штрабы закладываются, швы зачеканиваются и инъецируются.
Особого рода сложность возникает при выпрямлении длинных волнообразно наклоненных стен, например, крепостных, или фрагментов деформированных зданий. Принцип подъема или опускания сохраняется, однако возникает необходимость в искусственном расчленении конструкции на блоки — вертикальном распиливании и горизонтальном штраблении стен. Подъем крепостных прясел многометровой толщины и стен так называемой полубутовой кладки требует двухстороннего или сквозного крепления, так как может сопровождаться расслоением кладки и выпучиванием лицевого слоя. Подъем крепостных стен успешно проведен при реставрации Кирилло-Белозерского, Боровского и Даниловского монастырей, Псковского кремля. Тонкостенные прясла и кирпичные ограды иногда могут быть выпрямлены и без разрезания на блоки с помощью распределительных траверс при дифференцированных усилиях в домкратах.
§ 6.5. Технология усиления кирпичных стен, столбов, простенков
При реконструкции жилых зданий со стенами из кирпичной кладки возникает необходимость восстановления несущей способности или усиления элементов кладки вследствие увеличения нагрузок от надстраиваемых этажей. При длительной эксплуатации зданий наблюдаются признаки разрушения простенков, столбов и кладки стен в результате неравномерных осадок фундаментов, атмосферных воздействий, протечек кровли и др.
Процесс восстановления несущей способности кладки следует начинать с исключения основных причин трещинообразования. Если этому процессу способствует неравномерная осадка здания, то следует исключить это явление известными и описанными ранее методами.
До принятия технических решений по усилению конструкций важно оценить фактическую прочность несущих элементов. Эта оценка выполняется методом разрушающих нагрузок, фактической прочности кирпича, раствора, а для армированной кладки - предела текучести стали. При этом необходимо наиболее полно учитывать факторы, снижающие несущую способность конструкций. К ним относятся трещины, локальные повреждения, отклонения кладки от вертикали, нарушение связей, опирания плит и т.п.
Что касается усиления кирпичной кладки, то накопленный опыт реконструкционных работ позволяет выделить ряд традиционных технологий, основанных на использовании: металлических и железобетонных обойм, каркасов; на инъецировании полимерцементных и других суспензий в тело кладки; на устройстве монолитных поясов по верхней части зданий (в случаях надстройки), предварительно напрягаемых стяжек и др. решений.
На рис. 6.40 приведены характерные конструктивно-технологические решения. Представленные системы направлены на всестороннее обжатие стен с использованием регулируемых натяжных систем. Они выполняются открытого и закрытого типов, при внешнем и внутреннем расположении, обеспечиваются антикоррозионной защитой.
Рис. 6.40. Конструктивно-технологические варианты усиления кирпичных стен а - схема усиления кирпичных стен здания металлическими тяжами; б , в , г - узлы размещения металлических тяжей; д - схема размещения монолитного железобетонного пояса; е - то же, тяжами с центрирующими элементами: 1 - металлический тяж; 2 - натяжная муфта: 3 - монолитный железобетонный пояс; 4 - плита перекрытий; 5 - анкер; 6 - центрирующая рама; 7 - опорная пластинка с шарниром
Для создания требуемой степени натяжения используются стяжные муфты, доступ к которым должен быть всегда открыт. Они позволяют по мере удлинения тяжей в результате температурных и других деформаций производить дополнительное натяжение. Обжатие элементов кирпичных стен производится в местах наибольшей жесткости (углы, сопряжения наружных и внутренних стен) через распределительные пластины.
Для равномерного обжатия кладки стен используется специальная конструкция центрирующей рамы, которая имеет шарнирное опирание на опорно-распределительные пластины. Такое решение обеспечивает длительную эксплуатацию с достаточно высокой эффективностью.
Места расположения тяжей и центрирующих рам закрываются различного рода поясами и не нарушают общий вид фасадных поверхностей.
Для элементов стен, простенков, столбов, имеющих разрушения кирпичной кладки, но не потерявших устойчивость, производится местная замена кладки. При этом марка кирпича принимается на 1-2 единицы выше, чем существующая.
Технология производства работ предусматривает: устройство временных разгрузочных систем, воспринимающих нагрузку; разборку фрагментов нарушенной кирпичной кладки; устройство кладки. При этом необходимо учитывать, что удаление временных разгрузочных систем должно осуществляться после набора прочности кладки не менее 0,7R КЛ . Как правило, такие восстановительные работы ведутся при сохранении конструктивной схемы здания и фактических нагрузок.
Весьма эффективны приемы восстановления неоштукатуренной кирпичной кладки, когда требуется сохранить прежний вид фасадов. В этом случае очень тщательно подбираются кирпич по цветовой гамме и размерам, а также материал швов. После восстановления кладки производится пескоструйная очистка, что позволяет получать обновленные поверхности, где новые участки кладки не выделяются из основного массива.
В связи с тем что каменные конструкции воспринимают в основном сжимающие усилия, то наиболее эффективным способом их усиления является устройство стальных, железобетонных и армоцементных обойм. При этом кирпичная кладка в обойме работает в условиях всестороннего сжатия, когда поперечные деформации значительно уменьшаются и, как следствие, увеличивается сопротивление продольной силе.
Расчетное усилие в металлическом поясе определяется по зависимости N = 0,2R KJl ×l ×b , где R KJl - расчетное сопротивление кладки скалыванию, тс/м 2 ; l - длина участка усиливаемой стены, м; b - толщина стены, м.
Для обеспечения нормальной работы кирпичных стен и предотвращения дальнейшего раскрытия трещин первоначальным этапом является восстановление несущей способности фундаментов методами усиления, исключающей появление неравномерных осадок.
На рис. 6.41 приведены наиболее распространенные варианты усиления каменных столбов и простенков стальными, железобетонными и армоцементными обоймами.
Рис. 6.41. Усиление столбов стальной обоймой (а), армокаркасами (б), сетками и железобетонными обоймами (в , г ) 1 - усиливаемая конструкция; 2 - элементы усиления; 3 - защитный слой; 4 - щитовая опалубка с хомутами; 5 - инъектор; 6 - материальный шланг
Стальная обойма состоит из продольных уголков на всю высоту усиливаемой конструкции и поперечных планок (хомутов) из плоской или круглой стали. Шаг хомутов принимается не более меньшего размера сечения, но не более 500 мм. Для включения обоймы в работу следует инъецировать зазоры между стальными элементами и кладкой. Монолитность конструкции достигается путем оштукатуривания высокопрочными цементно-песчаными растворами с добавкой пластификаторов, способствующих большей адгезии с кладкой и металлоконструкциями.
Для более эффективной защиты на стальную обойму устанавливается металлическая или полимерная сетка, по которой осуществляется нанесение раствора толщиной 25-30 мм. При незначительных объемах работ раствор наносится вручную с помощью штукатурного инструмента. Большие объемы работ выполняются механизированным путем с подачей материала растворонасосами. Для получения высокопрочного защитного слоя используются установки торкретирования и пнев-мобетонирования. Из-за высокой плотности защитного слоя и большой адгезии с элементами кладки достигается совместная работа конструкции и повышается ее несущая способность.
Устройство железобетонной рубашки осуществляется путем установки арматурных сеток по периметру усиливаемой конструкции с креплением ее через фиксаторы к кирпичной кладке. Крепление осуществляется путем использования анкеров или дюбелей. Железобетонная обойма выполняется из мелкозернистой бетонной смеси не ниже класса В10 с продольной арматурой классов А240-А400 и поперечной - А240. Шаг поперечной арматуры принимается не более 15 см. Толщина обоймы определяется расчетом и составляет 4-12 см. В зависимости от толщины обоймы существенно меняется технология производства работ. Для обойм толщиной до 4 см используются методы нанесения бетона торкретированием и пневмобетонированием. Окончательная отделка поверхностей достигается устройством штукатурного накрывочного слоя.
Для обойм толщиной до 12 см по периметру усиливаемой конструкции устанавливается инвентарная опалубка. В ее щитах устанавливаются инъекционные трубки, через которые мелкозернистая бетонная смесь нагнетается под давлением 0,2-0,6 МПа в полости. Для повышения адгезионных свойств и заполнения всего пространства бетонные смеси пластифицируются путем введения суперпластификаторов в объеме 1,0-1,2 % массы цемента. Снижение вязкости смеси и повышение ее проницаемости достигаются дополнительным воздействием высокочастотной вибрации путем контакта вибратора с опалубкой рубашки. Достаточно хороший эффект
дает импульсный режим подачи смеси, когда кратковременные воздействия повышенного давления обеспечивают более высокий градиент скоростей и высокую проницаемость.
На рис. 6.41, г приведена технологическая схема производства работ путем инъецирования железобетонной обоймы. Установка опалубки производится на всю высоту конструкции с обеспечением защитного слоя арматурного заполнения. Нагнетание бетона осуществляется по ярусам (3-4 яруса). Процесс окончания подачи бетона фиксируется по контрольным отверстиям с противоположной стороны от места нагнетания. Для ускоренного твердения бетона используются системы термоактивных опалубок, греющих проводов и другие приемы повышения температуры твердеющего бетона. Демонтаж опалубки осуществляется по ярусам при достижении бетоном распалубочной прочности. Режим твердения при t = 60 °С обеспечивает распалубочную прочность в течение 8-12 ч прогрева.
Железобетонные обоймы могут выполняться в виде элементов несъемной опалубки (рис. 6.42). При этом наружные поверхности могут иметь мелкий или глубокий рельеф или гладкую поверхность. После установки несъемной опалубки и крепления ее элементов обеспечивается замоноличивание пространства между усиливаемой и ограждающей конструкцией. Использование несъемной опалубки имеет значительный технологический эффект, так как отпадает необходимость в разборке опалубки, а главное - исключается отделочный цикл работ.
Рис. 6.42. Усиление столбов с использованием опалубки-облицовки из архитектурного бетона 1 - усиливаемая конструкция; 2 - армокаркас; 3 - элементы облицовки; 4 - бетон омоноличивания
Наиболее эффективными несъемными опалубками следует считать тонкостенные элементы (1,5-2 см), изготовленные из дисперсно-армированного бетона. Для вовлечения опалубки в работу она снабжается выступающими анкерами, существенно повышающими адгезию с укладываемым бетоном.
Устройство растворных обойм отличается от железобетонных толщиной наносимого слоя и составом. Как правило, для защиты арматурной сетки и обеспечения ее адгезии с кирпичной кладкой используются штукатурные цементно-песчаные растворы с добавкой пластификаторов, повышающих физико-механические характеристики. Технология строительных процессов практически не отличается от выполнения штукатурных работ.
Для обеспечения совместной работы элементов обоймы по ее длине, превышающей в 2 и более раз толщину, необходима установка дополнительных поперечных связей через сечение кладки. Усиление кирпичной кладки может быть произведено методом инъецирования. Оно осуществляется путем нагнетания через заранее пробуренные шпуры цементного или полимерцементного раствора. В результате достигается монолитность кладки и повышаются ее физико-механические характеристики.
К инъекционным растворам предъявляются достаточно жесткие требования. Они должны обладать малым водоотделением, низкой вязкостью, высокой адгезией и достаточными прочностными характеристиками. Раствор нагнетается под давлением до 0,6 МПа, что обеспечивает достаточно обширную зону проникновения. Параметры инъекции: расположение инъекторов, их глубина, давление, состав раствора в каждом конкретном случае подбираются индивидуально с учетом трещиноватости кладки, состояния швов и других показателей.
Прочность кладки, усиленной инъецированием, оценивается по СНиП II-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции». В зависимости от характера дефектов и вида инъецированного раствора устанавливаются поправочные коэффициенты: тк = 1,1 - при наличии трещин от силовых воздействий и при использовании цементного и полимерцементного растворов; тк = 1,0 - при наличии одиночных трещин от неравномерных осадок или при нарушении связи между совместно работающими стенами; тк = 1,3 - при наличии трещин от силовых воздействий при инъекции полимерных растворов. Прочность растворов должна быть в пределах 15-25 МПа.
Усиление кирпичных перемычек достаточно распространенное явление, что связано со снижением несущей способности распорной кладки вследствие выветривания швов, нарушения адгезии и другими причинами.
На рис. 6.43 приведены конструктивные варианты усиления перемычек с использованием различного рода металлических накладок. Они устанавливаются путем пробивки штраб и отверстий в кирпичной кладке и в дальнейшем омоноличиваются цементно-песчаным раствором по сетке.
Рис. 6.43. Примеры усиления перемычек кирпичных стен а , б - путем подведения накладок из уголковой стали; в , г - дополнительными металлическими перемычками из швеллера: 1 - кирпичная кладка; 2 - трещины; 3 - накладки из уголков; 4 - полосовые накладки; 5 - анкерные болты; 6 - накладки из швеллера
Для перераспределения усилий на железобетонные перемычки вследствие увеличения нагрузок на перекрытия используются металлические разгрузочные пояса, выполненные из двух швеллеров и объединенные болтовыми соединениями.
Усиление и повышение устойчивости кирпичных стен. Технология усиления базируется на создании дополнительной железобетонной рубашки с одной или двух сторон стены (рис. 6.44). Технология производства работ включает процессы подготовки и очистки поверхности стен, сверления отверстий под анкеры, установки анкеров, крепления к анкерам арматурных стержней или сеток, омоноличивание. Как правило, при достаточно больших объемах работ используется механизированный метод нанесения цементно-песчаного раствора: пневмобетонированием или торкретированием и реже ручным способом. Затем для выравнивания поверхностей наносится затирочный слой и выполняются последующие операции, связанные с отделкой поверхностей стен.
Рис. 6.44. Усиление кирпичных стен армированием а - отдельными стержнями арматуры; б - арматурными каркасами; в - арматурной сеткой; г - железобетонными пилястрами: 1 - усиливаемая стена; 2 - анкеры; 3 - арматура; 4 - штукатурный или торкрет-бетонный слой; 5 - металлические тяжи; 6 - арматурная сетка; 7 - армокаркас; 8 - бетон; 9 - опалубка
Эффективным приемом усиления кирпичных стен является устройство железобетонных одно- и двусторонних стоек в штрабах и пилястр.
Технология устройства двусторонних железобетонных стоек предусматривает образование штраб на глубину 5-6 см, высверливание сквозных отверстий по высоте стены, крепление с помощью тяжей арматурного каркаса и последующее омоноличивание образовавшейся полости. Для омоноличивания используют цементно-песчаные растворы с пластифицирующими добавками. Высокий эффект достигается при использовании растворов и мелкозернистых бетонов с предварительным домолом цемента, песка и суперпластификатора. Такие смеси кроме большой адгезии обладают свойством ускоренного твердения и высокими физико-механическими характеристиками.
При возведении односторонних железобетонных пилястр требуется устройство вертикальных штраб, в полости которых устанавливают анкерные устройства. К последним осуществляется крепление арматурного каркаса. После его размещения производится установка опалубки. Она выполняется из отдельных фанерных щитов, объединенных хомутами и прикрепляемых к стене с помощью анкеров. Мелкозернистая бетонная смесь нагнетается с помощью насосов поярусно через отверстия в опалубке. Подобная технология применяется при двустороннем устройстве пилястр с той разницей, что процесс крепления щитов опалубки осуществляется с помощью болтов, перекрывающих толщину стены.
ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)
КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ ЗДАНИЙ
УСИЛЕНИЕ КИРПИЧНЫХ ПРОСТЕНКОВ С УСТРОЙСТВОМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
КАРКАСОВ
I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Типовая
технологическая карта (именуемая далее по тексту ТТК) - комплексный
организационно-технологический документ, разработанный на основе
методов научной организации труда для выполнения технологического
процесса и определяющий состав производственных операций с
применением наиболее современных средств механизации и способов
выполнения работ по определённо заданной технологии. ТТК
предназначена для использования при разработке Проектов организации
капитального ремонта, Проектов производства ремонтно-строительных
работ и другой организационно-технологической документации
строительными подразделениями. ТТК является составной частью
Проектов производства работ (далее по тексту - ППР) и используется
в составе ППР согласно МДС
12-81.2007 .
1.2. В настоящей ТТК
приведены указания по организации и технологии производства работ
при усилении кирпичных простенков с устройством металлических
каркасов.
Определен состав
производственных операций, требования к контролю качества и приемке
работ, плановая трудоемкость работ, трудовые, производственные и
материальные ресурсы, мероприятия по промышленной безопасности и
охране труда.
1.3. Нормативной базой
для разработки технологических карт являются:
-
типовые чертежи;
-
строительные нормы и правила (СНиП, СН, СП);
-
заводские инструкции и технические условия (ТУ);
-
нормы и расценки на строительно-монтажные работы (ГЭСН-2001
ЕНиР);
-
производственные нормы расхода материалов (НПРМ);
-
местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы
расхода материально-технических ресурсов.
1.4. Цель создания ТК -
описание решений по организации и технологии производства работ по
усилению кирпичных простенков с устройством металлических каркасов,
с целью обеспечения их высокого качества, а также:
-
снижение себестоимости работ;
-
сокращение продолжительности строительства;
-
обеспечение безопасности выполняемых работ;
-
организации ритмичной работы;
-
рациональное использование трудовых ресурсов и машин;
-
унификации технологических решений.
1.5. На базе ТТК
разрабатываются Рабочие технологические карты (РТК) на выполнение
отдельных видов работ (СНиП 3.01.01-85*
"Организация строительного производства") по усилению кирпичных
простенков с устройством металлических каркасов.
Конструктивные
особенности их выполнения решаются в каждом конкретном случае
Рабочим проектом. Состав и степень детализации материалов,
разрабатываемых в РТК, устанавливаются соответствующей подрядной
строительной организацией, исходя из специфики и объема выполняемых
работ.
РТК рассматриваются и
утверждаются в составе ППР руководителем Генеральной подрядной
строительной организации.
1.6. ТТК можно привязать
к конкретному объекту и условиям строительства. Этот процесс
состоит в уточнении объемов работ, средств механизации, потребности
в трудовых и материально-технических ресурсах.
Порядок привязки ТТК к
местным условиям:
-
рассмотрение материалов карты и выбор искомого варианта;
-
проверка соответствия исходных данных (объемов работ, норм времени,
марок и типов механизмов, применяемых строительных материалов,
состава звена рабочих) принятому варианту;
-
корректировка объемов работ в соответствии с избранным вариантом
производства работ и конкретным проектным решением;
-
пересчёт калькуляции, технико-экономических показателей,
потребности в машинах, механизмах, инструментах и
материально-технических ресурсах применительно к избранному
варианту;
-
оформление графической части с конкретной привязкой механизмов,
оборудования и приспособлений в соответствии с их фактическими
габаритами.
1.7. Типовая
технологическая карта разработана для инженерно-технических
работников (производителей работ, мастеров, бригадиров) и рабочих,
выполняющих работы в III-й температурной зоне, с целью ознакомления
(обучения) их с правилами производства работ по усилению кирпичных
простенков с устройством металлических каркасов с применением
наиболее современных средств механизации, прогрессивных конструкций
и материалов, способов выполнения работ.
Технологическая
карта разработана на следующие объёмы работ:
-
объем усиления простенков -
V
=
3,8
м
.
II. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1. Технологическая
карта разработана на комплекс работ по усилению кирпичных
простенков с устройством металлических каркасов.
2.2. Работы по усилению
кирпичных простенков с устройством металлических каркасов
выполняются в одну смену, продолжительность рабочего времени в
течение смены составляет:
2.3. В состав работ,
выполняемых при усилении кирпичных простенков с устройством
металлических каркасов, входят:
-
установка, перемещение и разборка инвентарных подмостей;
-
разборка участков стен подлежащих перекладке;
-
спуск кирпичного боя и строительного мусора по звеньевому
мусоропроводу;
-
подача керамического кирпича и цементного раствора;
-
перекладка стен из керамического кирпича;
-
возведение кирпичной кладки в зимнее время.
2.4. Технологической
картой предусмотрено выполнение работ комплексным механизированным
звеном в составе: бетономешалка Al-Ko TOP 1402 GT
(масса m=48 кг, объем загрузки V=90 л); передвижная бензиновая
электростанция Honda ET12000
(3-х фазная 380/220 В,
N=11 кВт, m=150 кг); подъемник мачтовый ПМГ-1Б-76115
(грузоподъемностью Q=0,5 т, высота подъема Н=76 м, скорость подъема
V=0,31 м/сек); передвижной компрессор фирмы Atlas Copco XAS
97 Dd
(подача сжатого воздуха 5,3 м/час, =0,7 МПа, m=940 кг); отбойный молоток
М0-2К
(масса m=10 кг, =0,5 МПа, частота ударов 1600 уд/мин); однопостовый бензиновый
сварочный генератор (Honda) EVROPOWER ЕР-200Х2
(Р=200
А, Н=230 В, вес m=90 кг); ручная инжекторная газовая горелка
Р2А-01
с внутренними и наружными мундштуками, ключем,
уплотнительными кольцами, газовыми баллонами и редукторами.
Рис.1. Инжекторная газовая горелка Р2А-01
А - горелка; б - инжекторное устройство; 1 - мундштук; 2 - ниппель мундштука; 3 - наконечник; 4 - трубчатый мундштук; 5 - смесительная камера; 6 - резиновое кольцо; 7 - инжектор; 8 - накидная гайка; 9 - ацетиленовый вентиль; 10 - штуцер; 11 - накидная гайка; 12 - шланговый ниппель; 13 - трубка; 14 - рукоять; 15 - сальниковая набивка; 16 - кислородный вентиль.
Рис.2. Газовые баллоны и редукторы
А - кислородный баллон, объёмом 6 м; б - ацетиленовый баллон, объёмом 5,32 м; г - кислородный редуктор; д - ацетиленовый редуктор.
|
Рис.3. Подъемник мачтовый ПМГ-1Б-76115 |
Рис.4.
Сварочный генератор ЕР-200Х2 |
|
Рис.5. Компрессор Atlas Copco XAS 97 Dd |
Рис.6. Отбойный
молоток МО-2К |
|
Рис.7. Бетономешалка Al-Ko TOP 1402 GT |
Рис.8. Электростанция Honda ET12000 |
2.5. Для усиления
простенков в качестве основных материалов используются:
обрезной пиломатериал хвойных пород VI сорта
толщиной
=50 мм, отвечающий требованиям ГОСТ 8486-86 ; электроды
4,0 мм Э-42
отвечающие
требованиям ГОСТ 9466-75 ;
бетонная смесь кл. В 15, W6, F100
отвечающая
требованиям ГОСТ 7473-2010 ;
гвозди строительные
П 1,2
25
и П
4,0
100
отвечающие требованиям
ГОСТ 4028-63 ;
2.6. Работы по усилению
кирпичных простенков с устройством металлических каркасов следует
выполнять, руководствуясь требованиями следующих нормативных
документов:
-
СП 48.13330.2011. "Организация
строительства. Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004" ;
-
СП 126.13330.2012. "Геодезические
работы в строительстве. Актуализированная редакция СНиП
3.01.03-84" ;
-
Пособие к СНиП 3.01.03-84.
"Производство геодезических работ в строительстве" ;
-
СНиП 3.02.01-87. "Земляные сооружения.
Основания и фундаменты" ;
-
Пособие к СНиП 3.02.01-83*. "Пособие
по производству работ при устройстве оснований и
фундаментов" ;
-
П2-2000 к СНиП 3.03.01-87.
"Производство бетонных работ на стройплощадке" ;
-
СНиП 3.03.01-87. "Несущие и
ограждающие конструкции" ;
-
СТО НОСТРОЙ 2.33.14-2011.
"Организация строительного производства. Общие положения" ;
-
СТО НОСТРОЙ 2.33.51-2011.
"Организация строительного производства. Подготовка и производство
строительно-монтажных работ" ;
-
ГОСТ 8486-86. "Пиломатериалы хвойных
пород. Технические условия" ;
-
ГОСТ 4028-63. "Гвозди строительные.
Конструкция и размеры" ;
-
ГОСТ 52085-2003. "Опалубка. Общие
технические условия" ;
-
ГОСТ 7473-2010. "Смеси бетонные.
Технические условия" ;
-
ГОСТ 24258-88. "Средства подмащивания.
Общие технические условия" ;
-
СНиП 12-03-2001. "Безопасность труда
в строительстве. Часть 1. Общие требования ";
-
СНиП 12-04-2002. "Безопасность труда
в строительстве. Часть 2. Строительное производство" ;
-
РД 11-02-2006. "Требования к составу
и порядку ведения исполнительной документации при строительстве,
реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального
строительства и требования, предъявляемые к актам
освидетельствования работ, конструкций, участков сетей
инженерно-технического обеспечения" ;
-
РД 11-05-2007. "Порядок ведения
общего и (или) специального журнала учета выполнения работ при
строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов
капитального строительства" ;
-
МДС 12.-29.2006. "Методические
рекомендации по разработке и оформлению технологической
карты" .
III. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
3.1. В соответствии с
СП 48.13330.2001 "Организация
строительства . Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004 " до начала выполнения
строительно-монтажных работ на объекте Подрядчик обязан в
установленном порядке получить у Заказчика проектную документацию и
разрешение на выполнение строительно-монтажных работ. Выполнение
работ без разрешения запрещается.
3.2. Общие
требования
3.2.1.
Усиление
кирпичных простенков следует производить в определенной
последовательности в направлении сверху вниз при разборке старой и
снизу вверх при выполнении новой кладки, предварительно укрепив
вышележащую часть стены и опирающейся конструкции во избежании
обрушения.
3.2.2.
Усиление
отдельных межоконных и междверных проёмов, а также столбов
производят:
-
путём устройства стального каркаса;
-
путём устройства железобетонной обоймы;
-
посредством перекладки всего простенка;
-
путём увеличения сечения простенка.
через 5 суток после возведения последнего яруса новой кладки.*
_______________
*
Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя
базы данных.
3.2.3.
Производство работ по усилению простенков, при ремонте зданий
допускается только по утверждённому проекту, увязанному с проектом
капитально ремонтируемого или реконструируемого здания.
3.2.4.
В составе
проекта должны быть необходимые указания и рабочие чертежи к
производству работ. Как проектом, так и при производстве работ
должны быть предусмотрены меры против появления деформаций и
разрушений в части фундаментов и стен, которые не подлежат
ремонту.
3.3. Основной
период
3.3.1.
Выполнение
капитального ремонта жилого дома рекомендуется разделить на два
периода: подготовительный и основной.
3.3.2.
В основной
период выполняются все демонтажные, монтажные, специальные и
отделочные работы и работы по благоустройству участка.
3.3.3.
Соблюдение
технологической последовательности производства
ремонтно-строительных работ является необходимым условием успешного
выполнения капитального ремонта жилых домов.
3.3.4.
Работы
основного периода разделены на следующие пять этапов, выполняемых
последовательно и частично параллельно.
I этап.
Демонтаж (разборка) существующих в доме конструкций (крыш,
перекрытий, перегородок, печей, кухонных очагов,
санитарно-технического оборудования и других элементов, подлежащих
замене новыми), производимый по захваткам последовательно сверху
вниз. Частичный ремонт капитальных стен и закладка проемов,
пробивка новых проемов выполняются с существующих перекрытий.
II этап.
Монтаж новых конструкций перекрытий, перегородок, оконных и дверных
блоков и крыши, производимый по захваткам последовательно снизу
вверх.
III этап.
Производство санитарно-технических и электромонтажных работ: монтаж
оборудования котельной или теплового центра с вводом от теплосети,
монтаж системы центрального отопления, внутреннего водопровода,
канализации, газа, электро-, радио-, телефонных сетей в доме.
IV этап.
Внутренние отделочные работы, включающие устройство полов,
производство штукатурных и малярных работ, выполняемых при
многоэтажных зданиях также снизу вверх.
V этап.
Производство фасадных работ и работ по благоустройству участка -
ремонт штукатурки, кровельных окрытий, лепных украшений на фасадах
дома и окраска их, устройство асфальтовых дорог и тротуаров,
разборка всех временных сооружений, вывозка мусора, сооружение
спортивных и детских площадок вокруг дома и озеленение участка.
Выполнение этих работ может быть совмещено с работами III и IV
этапов.
3.3.5.
При
капитальном ремонте жилых домов должна предусматриваться строгая
технологическая последовательность выполнения всех работ, начиная с
подготовительных, затем демонтажных, монтажных,
санитарно-технических, внутренних и наружных отделочных.
3.3.6.
При
капитальном ремонте рекомендуется применять поточно-расчлененный
метод организации производства. Основной формой организации труда
рабочих, принятой для ведения работ по усилению кирпичных
простенков, являются звенья, входящие в состав комплексных бригад.
При комплектовании комплексной бригады надо иметь в виду, что
работы, выполняемые бригадой по усилению простенков, являются при
капитальном ремонте ведущими. Это обязывает бригаду не только
выполнять свой план, но и своевременно обеспечить фронт работ для
других общестроительных (кровельных, отделочных) и специальных
работ (санитарно-технических, электромонтажных и др.), а
следовательно, строго выдерживать также все промежуточные сроки
графика. Для этого требуются соответствующая квалификация и высокая
оперативность бригадира, четкая и вместе с тем достаточно гибкая
структура бригады и хорошо подобранный состав рабочих, особенно
звеньевых, а во многих случаях и умение части рабочих выполнять
работу смежных профессий. Наряду с этим на ремонтной площадке
должны быть хорошо организованы оперативное планирование и
диспетчерский контроль, предпочтительно на основе сетевого
графика.
3.4.
Подготовительный период
3.4.1.
До начала
производства работ основного периода, необходимо разработать и
выполнить все подготовительные работы и организационно-технические
мероприятия.
3.4.2.
Организационно-технические мероприятия, относящиеся к
подготовительному периоду:
-
не позднее, чем за две недели до начала основных работ переселить
из всех квартир дома всех жильцов на маневренную жилплощадь;
-
обеспечить участок утвержденной к производству работ рабочей
документацией и организовать тщательное изучение проектно-сметной
документации мастерами и производителями работ;
-
вторично с представителями строительного контроля Заказчика
осмотреть здание для уточнения степени износа и разрушений, а также
выявления дополнительных работ, пропущенных или неучтённых
проектами и сметами;
-
разработать ППР на демонтаж, монтаж и возведение строительных
конструкций капитально ремонтируемого здания согласовать его со
всеми субподрядными организациями и поставщиками;
-
разместить заказы на изготовление элементов сборных конструкций,
строительных деталей и других изделий, потребных для ремонта здания
с указанием сроков изготовления;
-
доставить на площадку материалы, полуфабрикаты, строительные детали
и конструкции в количестве, установленном ППР, и разместить их в
соответствии со стройгенпланом;
-
назначить лиц, ответственных за безопасное производство работ, а
также их контроль и качество выполнения;
-
укомплектовать бригаду (звено) специалистами соответствующей
квалификации;
-
ознакомить бригадиров и звеньевых с Проектом производства работ,
Технологическими картами и технической документацией, а так же
выдать бригадам и звеньям Наряды-задания и Калькуляции на весь
объем порученных работ;
-
провести инструктаж членов бригады по технике безопасности и
обеспечить рабочих средствами индивидуальной защиты;
-
разобрать строения на участке, предусмотренные проектом и
сметой;
-
установить временные инвентарные бытовые помещения для хранения
строительных материалов, инструмента, инвентаря, обогрева рабочих,
приёма пищи, сушки и хранения рабочей одежды, санузлов, прорабских
контор и т.п.;
-
разработать схемы и устроить временные подъездные пути для движения
транспорта к месту производства работ;
Устроить временные складские площадки для приёма конструкций,
строительных деталей и материалов;
-
подготовить к производству работ машины, механизмы и оборудование,
доставить их на объект, смонтировать и опробовать;
-
доставить на площадку ремонтируемого здания необходимые
электрифицированные, механизированные и ручные инструменты,
потребный инвентарь и приспособления для безопасного производства
работ;
-
подвести электроэнергию, воду и сжатый воздух для производственных
целей к источникам потребления;
-
вокруг ремонтируемого здания установить ограждения в виде временных
заборов с козырьками шириной не менее 1 м или сплошных крытых
галерей;
-
установить определённые места для входа рабочих внутрь строения,
где разбираются конструкции;
-
у прохода к месту ремонта здания вывесить объявление о
категорическом запрещении доступа на территорию работ лиц, не
имеющих отношения к производству работ;
-
отключить все подводки от магистральных электрических, газовых,
водопроводных, теплофикационных, канализационных и другие сети и
приняты меры против повреждения остающихся магистральных сетей;
-
прекратить подачу в ремонтируемое здание воды, газа, тепла и
электроэнергии;
-
обеспечить строительную площадку противопожарным инвентарем и
средствами сигнализации;
-
обеспечить связь для оперативно-диспетчерского управления
производством работ.
3.4.3.
После
осуществления мероприятий подготовительного периода до
непосредственного производства работ по ремонту и усилению
кирпичных простенков следует выполнить следующие работы основного
периода капитального ремонта, которые группируются в
нижеперечисленные циклы и выполняются последовательно, а частично
параллельно:
-
нулевой (устройство вновь или переустройство существующих подземных
коммуникаций);
-
демонтаж внутренних инженерных сетей (водопровода, канализации,
центрального отопления, газа, электросетей) и установленного
оборудования;
-
демонтаж строительных конструкций (крыш, перекрытий, перегородок и
др.);
Устройство вновь и ремонт существующих фундаментов.
3.4.4.
Перед тем
как приступить к работам по усилению кирпичных простенков, следует
осуществить следующие мероприятия:
-
тщательно осмотреть перекрытия нижележащих этажей для определения
их надежности на случай обрушения на них разбираемых
конструкций;
-
установить звеньевой мусоропровод и бункер-мусоросборник для спуска
с этажа шлака и материалов от разборки наката (см. Рис.9 и
Рис.10);
Рис.9. Схема устройства звеньевого мусоропровода
А - схема погрузки мусора непосредственно в автомашину; б - схема погрузки мусора в инвентарный бункер; в - крепление звеньев мусоропровода; г - крепление мусоропровода к стене.
1 - ленточный транспортер; 2 - звеньевой мусоропровод; 3 - приемная
воронка мусоропровода; 4 - металлический бункер для строительного
мусора
Рис.10. Металлический бункер для строительного мусора
А - фасад бункера; б - вид сбоку;
1 - бункер; 2 - металлические стойки; 3 - секционный затвор
Смонтировать мачтовый подъёмник (см. Рис.11);
Рис.11. Схема монтажа мачтового подъемника
1 - каретка грузовая; 2 - секция рядовая; 3 - оголовок; 4 - рама опорная; 5 - лебедка; 6 - канат поэтажного управления; 7 - опора настенная; 8 - канат грузовой; 9 - трос концевого выключателя; 10 - кожух
Укрепить в случае необходимости перекрытия нижележащего этажа (либо
нескольких нижележащих этажей) временными прогонами и стойками;
-
до начала работ подлежащие разборке стены подвергают обследованию,
устанавливают их прочность и устойчивость, во избежание
преждевременного обрушения;
-
произвести проверку, подготовку и подачу к месту производства работ
необходимого инструмента, приспособлений, инвентаря;
-
подготовить площадку для приёма раствора и поддонов с кирпичом;
-
устроить освещение рабочей зоны.
3.4.5.
До начала
работ по усилению кирпичных простенков должны быть устранены
причины, вызывающие деформацию этих конструктивных элементов.
3.4.6.
Перед
началом работ по усилению простенков на объекте с участием
производителя работ и бригадиров производится повторный осмотр
конструкций с целью уточнения проектных решений и предусмотренного
сметой выхода материалов от разборки.
При этом необходимо
обратить особое внимание на общее состояние конструкций и элементов
здания, особенно смежных с подлежащими разборке, и состояние связей
между ними, состояние и надёжность опирания балок и перекрытий,
перемычек, их прочность и устойчивость, вероятные причины, могущие
вызвать обрушения.
[email protected]
Если процедура оплаты на сайте платежной системы не была завершена, денежные
средства с вашего счета списаны НЕ будут и подтверждения оплаты мы не получим.
В этом случае вы можете повторить покупку документа с помощью кнопки справа.
Произошла ошибка
Платеж не был завершен из-за технической ошибки, денежные средства с вашего счета
списаны не были. Попробуйте подождать несколько минут и повторить платеж еще раз.
Усиление каменных конструкций из кирпича
Необходимость усиления строительных конструкций в процессе их эксплуатации возникает как при реконструкции и техническом перевооружении здании, так и вследствие физического износа и различных повреждений, вызванных коррозией материалов, механическими воздействиями, воздействиями агрессивной среды, некачественным изготовлением конструкций и нарушением норм производства строительно- монтажных работ, нарушением правил эксплуатации и условий технологии производства.
Восстановление и усиление каменных конструкций может быть выполнено различными способами, которые можно условно объединить в три группы: усиление без изменения расчетной схемы, с изменением расчетной схемы и с изменением напряженного состояния.
Результаты обследования каменных зданий, их конструкций и элементов обобщаются в техническом заключении, в котором на основании их технического состояния делаются выводы о необходимости их усиления или восстановления .
Методы восстановления конструкций из кирпича
Наиболее распространенными методами восстановления каменных конструкций являются: оштукатуривание, инъецирование имеющихся трещин, частичная или полная перекладка элементов.
Восстановление элементов оштукатуриванием применяется при поверхностных повреждениях кладки в виде выветривания раствора, размораживания, расслоения на глубину до 150 мм, а также при наличии стабилизированных осадочных трещин. Оштукатуривание осуществляется вручную (при глубине повреждения до 40 мм) или торкретированием раствором марки М75 и выше на основе цемента.
Для обеспечения надежного сцепления штукатурного слоя с кирпичной кладкой производят подготовку оштукатуриваемой поверхности: кладку очищают от поврежденного кирпича и раствора, промывают и высушивают. При большой площади и толщине штукатурного слоя дополнительно расчищают горизонтальные швы на глубину 10...15 мм, на кладке выполняют насечку поверхности, устанавливают металлические сетки из проволоки диаметром 2...6 мм или стеклосетки. Металлические сетки могут выполняться на месте путем обвязки проволокой диаметром 2...3 мм вокруг анкеров диаметром, не превышающих толщину шва (рисунок 30). Края сеток заводят за поврежденный участок на длину не менее 500 мм. Если поврежденный участок находится вблизи угла здания, сетку заводят за угол на стену не менее чем на 1000 мм.
Для восстановления и усиления каменной кладки, имеющей сквозные трещины силового и осадочного характера (при стабилизировавшихся осадках), применяется инъецирование цементным и полимерным растворами путем их нагнетания под давлением до 0,6 МПа с помощью нагнетательных устройств.
Рисунок 30 – Восстановление кирпичных стен: а - с использованием обвязки из проволоки, б - с использованием готовых сеток: 1 - анкер, 2 - проволока, 3 - сетка, 4 - гвозди, 5 - восстанавливаемая кладка, 6 – раствор
Расчетное сопротивление каменной кладки, усиленной инъецированием раствора в трещины, принимается с учетом поправочного коэффициента m k , зависящего от вида раствора и характера трещин:
m k = 1,1 – для кладки с трещинами от силовых воздействий, инъецированных цементным раствором;
m k = 1,3 – то же, полимерным раствором;
m k = 1,0 – для кладки с трещинами от неравномерной осадки или нарушением связи между отдельными элементами, инъецированными цементным или полимерным растворами.
Частичная (полная) перекладка производится при наличии большого количества мелких, одиночных глубоких и сквозных трещин при стабилизировавшихся осадках здания. Для перекладки применяют кирпич и раствор марки, не ниже марки кирпича и раствора восстанавливаемой кладки. При перекладке участков должна быть сохранена принятая перевязка швов (рисунок 31).
Рисунок 31 – Восстановление каменной кладки частичной перекладкой: а - частичная перекладка с одной стороны, б - то же с двух сторон: 1 - трещина, 2 - восстанавливаемая стена, 3 - частичная перекладка
Для восстановления целостности кирпичных стен, имеющих сквозные трещины силового и осадочного характера, применяют скобы из круглой стали диаметром не менее 6 мм, концы которых закрепляются в устраиваемых отверстиях в кладке на глубину 100 мм и более, а также накладки из листового или профильного металла, закрепляемые на усиливаемых участках стен с помощью стяжных болтов (рисунок 32). Скобы и накладки могут размещаться с одной (при толщине стены 640 мм и менее) или двух сторон (при большей толщине) усиливаемого участка, на поверхности, в горизонтальных швах (для скоб диаметром, не превышающем толщину шва) и в предварительно подготовленных штрабах. Размещение накладок в штрабах эффективно при смещениях участков стен, разделенных трещиной, относительно друг друга по вертикали.
В качестве накладок применяются прокатные профили в виде швеллеров
№ 16...20, уголков с шириной полки, примыкающей к стене, 75...100 мм, а также полосовая сталь шириной 70 мм и более. Стяжные болты выполняют из круглой стали диаметром 16...22 мм. Расстояние от трещины до
ближайших к ней стяжных болтов должно составлять не менее 600 мм. В случае если трещина находится вблизи угла здания, накладки заводятся за угол не менее чем на 1000 мм. После монтажа накладок штрабы заполняют бетоном. Стальные накладки, устанавливаемые на поверхности стен без устройства штраб, покрывают антикоррозионными составами или оштукатуривают по сетке .
Рисунок 32 – Усиление стен наладками: а - общий вид усиления, б -
усиление простенка, в - усиление вблизи угла здания: 1 - стальная накладка, 2
Стяжной болт, 3 - гайка, 4 - штраба, 5 - опорная пластина (полоса), 6 -
уголок, 7 – трещина
Усиление элементов конструкций из кирпича
При невозможности достижения требуемой степени повышения прочности без увеличения поперечного сечения элемента применяют методы усиления, увеличивающие площадь поперечного сечения путем устройства наращивания или обойм.
Наращивание может быть каменным, армокаменным или железобетонным.
Для наращивания применяется кирпич и раствор марок не ниже фактической условной марки кирпича и раствора, полученной при испытании образцов из усиливаемой конструкции.
Наращивание устраивают толщиной в 1/2 кирпича или более. Совместная работа с кирпичной кладкой усиливаемой конструкции обеспечивается путем устройства борозд в усиливаемой кладке глубиной в 1/2 кирпича или с помощью анкеров, забиваемых в швы. Для кладки наращивания возможно применение продольного и поперечного армирования.
Расчет прочности каменных конструкций, усиленных каменным (армокаменным) наращиванием, производится по с учетом его совместной работы с усиливаемой конструкцией путем введения дополнительного коэффициента условий работы к расчетному сопротивлению каменной кладки наращивания, равного:
при усилении элемента под нагрузкой, превышающей 70 % расчетной,
γ k , ad = 0,8.
при усилении элемента под нагрузкой, не превышающей 70 %
расчетной, γ k , ad = 1.
Для устройства наращивания из железобетона применяется бетон класса не ниже C12/15. Железобетонная часть возводится в предварительно подготовленных нишах или существующих каналах кирпичной кладки (рисунок 33). Процент армирования железобетонной части сечения должен составлять 0,5…1,5 %. Так как деформативность каменной кладки существенно выше деформативности железобетона, то при усилении под нагрузкой дополнительные бетон и арматура работают совместно с усиливаемой конструкцией и достигают своего расчетного сопротивления в предельном состоянии.
Рисунок 33 – Усиление простенков с пилястрами монолитными железобетонными элементами: а, в - сквозная пробивка стены; б, г - устройство углублений с одной стороны: 1 - усиливаемая кладка, 2 - продольная арматура, 3 - поперечная арматура, 4 - бетон усиления
Эффективным методом увеличения прочности каменной кладки при малых эксцентриситетах является устройство обойм: стальной, железобетонной и растворной.
Наиболее массовыми элементами, усиливаемыми обоймой, являются столбы и простенки. Столбы, как правило, имеют прямоугольную форму поперечного сечения с соотношением сторон не более 1,5, что способствует эффективной работе обойм, ограничивающих поперечные деформации в сечении. Простенки имеют вытянутую в плане форму, обычно с соотношением сторон более двух. При этом для эффективного использования обойм устанавливаются дополнительные связи в виде стяжных болтов или анкеров. Допускаемые расстояния между связями (анкерами, хомутами) не более 1000 мм и не более двух толщин стены по длине, по высоте - не более 750 мм. Связи надежно закрепляют в усиливаемой кладке.
Стальная обойма - это система из продольных элементов уголкового профиля (рисунок 34), устанавливаемых на растворе по углам или выступам конструкции и приваренных к ним поперечных элементов (планок) в виде
полосовой или арматурной стали, а также опорных подкладок (при усилении всего столба или простенка, когда на продольные элементы передается часть усилий от вышерасположенных конструкций). Шаг планок принимают не более меньшего размера поперечного сечения и не более 500 мм.
Для повышения эффективности усиления поперечные планки рекомендуется напрягать. Для этого со стороны двух противоположных граней к продольным элементам приваривают планки только с одного конца. После чего нагревают планки до 100...120°С и приваривают в нагретом состоянии второй свободный конец к вертикальным уголкам. При остывании планок происходит обжатие усиливаемой конструкции.
Рисунок 34 – Усиление каменных конструкций стальной обоймой: 1 - усиливаемая конструкция, 2 - уголок, 3 - планка, 4 - поперечная связь, 5 - полоса, 6 - анкеры, 7 - болт, 8 - опорный уголок, 9 - стальная пластина
Железобетонная обойма (рисунок 35) представляет собой пространственный арматурный каркас из продольной и поперечной арматуры, омоноличенный бетоном. Этот вид обоймы применяется при
значительных повреждениях кладки и позволяет значительно повысить прочность усиливаемого каменного элемента.
Толщину обоймы и площадь поперечного сечения арматуры определяют расчетом. Ориентировочно толщина обоймы принимается 40…120 мм, диаметр поперечных стержней - 4…10 мм. Для обеспечения сцепления с бетоном продольная арматура отстоит от усиливаемой кладки не менее чем на 30 мм. Шаг хомутов принимают согласно расчету, но не более 150 мм. Шаг продольной арматуры - 250…300 мм. Для обоймы рекомендуется применять бетоны классов C12/15 и выше.
Для увеличения площади контакта кладки с элементами усиления обоймы рекомендуется в кладке через каждые 3-4 ряда выполнять борозды на глубину 1/2 кирпича или расчищать швы кладки на 10…15 мм в глубину. Бетонирование производится методом инъецирования, нагнетая смесь через инъекционные отверстия в опалубке, торкретированием или последовательным бетонированием с наращиванием опалубки.
Рисунок 35 – Усиление железобетонной обоймой: а - столбов, б - простенков: 1 - усиливаемая конструкция, 2 - продольная арматура, 3 - поперечная арматура, 4 - бетон, 5 - дополнительные поперечные связи, 6 - продольная арматура, 7 – анкеры
Армированная растворная обойма выполняется по аналогии с железобетонной, но вместо бетона применяют раствор марки не ниже М50. Растворная обойма позволяет сохранить существующие размеры поперечного сечения практически без изменения. При производстве работ не применяется опалубка. Цементный раствор, наносимый тонким слоем порядка 30…40 мм, выполняет функции связи между усиливаемой кладкой и арматурой и защищает арматуру от коррозии. Минимальная толщина защитного слоя составляет: для внутренних сухих помещений - 15 мм, для наружных и влажных помещений - 20…25 мм.
Для усиления каменных конструкций под нагрузкой, превышающей 70..80 % от расчетной, эффективно (позволяют повысить прочность каменных конструкций в 2-3 раза) применение предварительно напряженных распорок, установленных с одной или с двух сторон конструкции, в которых рабочими элементами являются вертикальные ветви распорки, а поперечные планки выполняют роль соединительных элементов, уменьшающих свободную длину ветвей.
Предварительно напряженные распорки (аналогично усилению железобетонных конструкций) состоят из уголковых профилей, располагаемых по углам конструкции и связанных друг с другом планками из полосовой стали или стержневой арматуры. Сверху и снизу распорки передают нагрузку на опорные уголки. Предварительное напряжение распорок осуществляется путем их перегиба в середине длины или с помощью домкратов .
Расчет каменных конструкций, усиленных обоймами, производится в соответствии с .
Усиление сопряжений элементов конструкций из кирпича
Для восстановления целостности стен в местах сопряжения применяютстальные затяжки (рисунок 36),шпонки (рисунок 37),гибкие связи в виде анкеров (рисунок 38), а такжеперекладку поврежденных участков.
Стальные затяжки выполняют из круглой стали диаметром 20...25 мм с резьбой по концам и распределительных прокладок из уголков или швеллеров. Стальные затяжки располагают, как правило, в уровне перекрытия. Устройство затяжек производят в следующей последовательности: устраивают горизонтальную штрабу в продольной стене на глубину 60…130 мм, просверливают отверстия для тяжей. В поперечных стенах на расстоянии не менее 1000 мм от места разрыва пробивают отверстие для установки распределительной прокладки. Тяжи закрепляют на распределительных прокладках и предварительно напрягают завинчиванием гаек на концах в сочетании с нагреванием тяжей. После монтажа затяжек тяжи покрывают антикоррозионными составами, а штрабы заполняют бетоном или заделываются кирпичом.
Рисунок 36 – Восстановление сопряжений стен стальными затяжками: 1
Продольная стена, 2 - поперечная стена, 3 - перекрытие, 4 - тяжи, 5 -
распределительные прокладки, 6 - гайки, 7 - цементный раствор
Рисунок 37 – Восстановление сопряжений железобетонными шпонками: а - с вертикальными арматурными каркасами, б - то же, с горизонтальными каркасами
Рисунок 38 – Восстановление сопряжений гибкими связями: 1 - продольная стена, 2- железобетонная колонна, 3 - закладная деталь колонны, 4 - сварка, 5 – анкер
Для восстановления сопряжений стен также используются шпонки: железобетонные и стальные. На этаж устанавливается не более 2-3 шпонок. Для первого этажа: в уровне пола у фундамента, в середине стены и в уровне перекрытия.
Железобетонные шпонки состоят из арматурного каркаса из стержней
16…20 мм и бетона класса C12/15 и выше.
Стальные шпонки выполняют из пластин, уголков, швеллеров. При устройстве стальных шпонок пробивают вертикальные штрабы длиной 400…600 мм. Монтаж шпонок производят на растворах повышенной прочности. Шпонки оборачивают металлической сеткой, а после монтажа стягивают болтами диаметром не менее 16 мм и оштукатуривают раствором.
Перекладка участков стен, простенков осуществляется в случаях значительных отклонений от вертикали, сдвигов, перекосов, выпучиваний,
когда отклонение от первоначального положения составляет более 1/3 толщины, с обязательным креплением гибкими связями к близлежащим конструкциям: стенам, колоннам, перекрытиям и покрытиям .
Повышение пространственной жесткости кирпичных зданий
В результате неравномерной осадки оснований фундаментов, различной жесткости элементов и разнонагруженности стен, а также при воздействиях природных и техногенных факторов происходит нарушение пространственной жесткости коробки здания в целом или какой-либо ее части.
Для восстановления целостности остова здания применяют пояса, которые воспринимают неравномерные деформации, растягивающие усилия кладки и способствуют перераспределению нагрузки на основание.
В зависимости от характера проводимых работ (восстановление жесткости эксплуатируемого здания, реконструкция или надстройка), причин и вида повреждений применяются стальные (гибкие, жесткие), армокаменные или железобетонные пояса.
Стальные гибкие напрягаемые пояса (рисунок 39) представляют собой систему горизонтальных распределительных устройств, состоящих из тяжей диаметром 20...40 мм, напрягаемых при помощи муфт с двухсторонней резьбой (правой и левой) или закручиванием гаек на концах, концевых и промежуточных упоров.
Поясами создается один или несколько замкнутых контуров по стенам.
Производится объемное обжатие всего здания или его части.
С целью эффективного обжатия всей коробки здания длину большей части пояса рекомендуется принимать не более 1,5 коротких. В многоэтажных зданиях тяжи устанавливают в уровне перекрытий. Допускается связь тяжей с перекрытиями. В промышленных и общественных
одноэтажных зданиях тяжи устанавливают в уровне низа стропильных конструкций.
Пояса устанавливают либо на поверхности стен, ухудшая внешний вид, но сокращая трудоемкость работ, либо в штрабах кладки, не меняя внешнего вида и надежно предохраняя металлические детали от коррозии.
При устройстве пояса в кладке пробивают горизонтальные штрабы глубиной 70…80 мм и сквозные отверстия для продольных и поперечных тяжей. На углах здания на растворах повышенной прочности вертикально устанавливают отрезки уголков. Если пояса устанавливают на поверхности стен, для удобства монтажа и исключения провисания тяжей по длине в кладку забивают промежуточные скобы.
Монтаж поясов усиливаемого здания осуществляется последовательно снизу вверх (рисунок 39).
Предварительное напряжение производят с помощью соединительных муфт одновременным натяжением всех тяжей или первоначально напрягают тяжи проходящие внутри здания, а затем - снаружи. Натяжение производят динамометрическим ключом, домкратом или ломиком с плечом 1500 мм с усилием на конце 30...40 кг. Для уменьшения трудоемкости натяжения рекомендуется осуществлять электро- или термонагрев тяжей. Степень натяжения следует контролировать приборами. Тяжи считаются натянутыми, если они не провисают и при ударе по ним ломиком издают звук высокого тона. При устройстве тяжей в условиях пониженных температур выполняется их дополнительное натяжение. После фиксации тяжей и их напряжения производится инъецирование трещин в стенах или выполняется частичная перекладка в зависимости от характера и степени повреждения.
Рисунок 39 – Усиление здания стальными предварительно напряженными поясами: 1 - тяж, 2 - стяжная муфта с двухсторонней резьбой, 3 - упорный уголок, 4 - накладка из швеллера, 5 - гайка с шайбой
Расчет сечения гибких тяжей производят из условия равной прочности тяжей на растяжение и каменной кладки на срез. Расчетное усилие определяется по формуле
(16)
где R sq - расчетное сопротивление кладки на срез, МПа; l - длина стены; b -
толщина стены.
Стальные жесткие пояса (рисунок 40) выполняются из профильной стали (в основном, из швеллеров, уголков и полосовой стали) и предназначаются для передачи усилий на более прочные участки. Пояса охватывают все здание или его часть, выполняются замкнутыми или незамкнутыми. Незамкнутые пояса применяют при разрывах здания, продольных и поперечных стен, углов. Номер профиля назначается конструктивно.
Рисунок 40 – Усиление части здания устройством предварительно напряженного стального пояса из прокатных профилей: 1 - трещина, 2 - пояс из швеллера, 3 - стяжной болт, 4 - гайка, 5 - анкер
Стальные жесткие пояса могут выполняться предварительно напряженными. Натяжение жестких поясов осуществляется с помощью болтовых соединений (рисунок 41). Диаметр натяжного болта (шпильки) определяется расчетом и ориентировочно составляет 20...25 мм.
Стальные жесткие пояса устанавливают по всему контуру здания или его части в штрабах или на поверхности стен. В зависимости от толщины стены пояса располагаются с одной или двух сторон стены: при толщине более 640 мм - с двух сторон, при толщине менее 640 мм - с одной.
Фиксация двухсторонних поясов выполняется болтами диаметром 16...20 мм, которые при помощи гаек стягивают пояса друг с другом и играют роль анкеров. При расположении пояса с одной стороны совместная
работа достигается за счет устройства анкеров (рисунок 40, вариант А (в штрабе). Шаг болтов - 2000...2500 мм, анкеров - 500...700 мм.
Рисунок 41 – Натяжное устройство предварительно напряженного стального пояса из прокатных профилей
Стальные гибкие и жесткие пояса, установленные на поверхности стен, вместе с муфтами, упорными уголками, накладками, огрунтовывают и окрашивают или оштукатуривают по сетке.
При надстройке здания с целью повышения его пространственной жесткости в уровне перекрытий, покрытий выполняют армокаменные (рисунок 42,а) или железобетонные (рисунок 42,б) пояса жесткости.
Рисунок 42 – Усиление стен здания поясами: а - армокаменным; б - железобетонным: 1 - кирпичная кладка стен, 2 - армокаменный пояс, 3 - стальная сетка, 4 - железобетонный пояс, 5 - продольная арматура, 6 - поперечная арматура, 7 – утепление
При устройстве армокаменного пояса допускается применение продольных стержней арматуры в поясе диаметром до 12 мм с утолщением шва до 25 мм. Ориентировочно площадь продольной арматуры пояса в стенах толщиной до 510 мм можно принимать в пределах 4,5 см 2 , а при большей толщине - 6,5 см 2 .
Железобетонный пояс выполняется из бетона класса не ниже C12/15 с армированием пространственным арматурным каркасом. Возможно использование жесткой арматуры в поясе. Высота поперечного сечения пояса составляет не менее 120 мм, ориентировочно ширина сечения пояса принимается равной: при толщине стены до 510 мм - толщине стены с учетом утепления, при толщине стены более 510 мм - возможно устройство меньшего по ширине пояса. В месте устройства железобетонного пояса следует предусматривать дополнительное утепление стен для ликвидации
«мостиков холода» .
Устройство предварительно напряженных армированных поясов рассмотрено в .
Конструктивные схемы усиления каменных конструкций
Эффективным способом усиления каменных конструкций является заключение кладки в стальную или железобетонную обойму.
Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента и хомутов из полосовой стали или круглых стержней, привариваемых к уголкам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения и не более 50 см. 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 не ниже В12,5 с армированием вертикальными стержнями и сварными хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не более 15 см. Толщина обоймы назначается по расчету и может быть от 4 до 12 см. Ремонт поврежденной кладки стен, столбов, простенков, фундаментов осуществляется методом инъецирования, при котором в поврежденную кладку под давлением нагнетается жидкий цементный или полимерный раствор, что способствует замоноличиванию в кладке трещин, пор и пустот.
Подготовительные работы при инъецировании кладки включают: определение места расположения скважин, высверливание скважин и установку в них металлических патрубков; очистку трещин и поверхности кладки от образующегося при сверлении шлама и пыли; герметизацию всех трещин путем оштукатуривания тонким слоем цементного раствора. При инъецировании применяется в качестве вяжущего для цементных и цементно-полимерных растворов портландцемент марки не ниже 400 тонкостью помола не менее 2400 см 2 /г. Раствор нагнетается в конструкцию под давлением до 0,6 МПа. Инъекционные патрубки длиной 6-10 см изготовляются из обрезков газовых труб и имеют на одном конце резьбу 5-6 витков.
Ремонт каменных конструкций может осуществляться способом замены поврежденной кладки новой. Способ замены конструкций новыми требует предварительного устройства временных креплений на период производства работ, способных воспринять передающиеся на них вышерасположенные нагрузки. После устройства временных креплений допускается разборка старой кладки и выполнение новой с применением сетчатого армирования.
Ремонт кирпичных и бетонных стен (рис. 4.1) при разрушении кладки от размораживания в сооружениях с повышенной влажностью производят путем нанесения с наружной стороны стены дополнительного слоя утеплителя с одновременным устройством воздушной прослойки. Дополнительный утеплитель защищает конструкцию стены от воздействия отрицательных температур, а воздушная прослойка служит для удаления из стен избытка влаги.
Рис. 4.1 Устройство дополнительного слоя утеплителя с наружной стороны стены
Стекло или минераловатные утеплители и профилированные листы (стальные или асбестоцементные) крепятся опорными уголками к стене с помощью специальных элементов. Профилированные листы к опорным уголкам крепятся самонарезающимися винтами. Вентилируемые прослойки образуются внутренними полостями профилированных листов.
В случае ослабления прочности кладки до устройства ограждения с на-ружной стороны необходимо выполнить усиление кладки торкретированием.
Усиление столбов, простенков и пилястр обоймами показано на рис. 4.2; 4.3. Несущая способность каменных и кирпичных столбов, простенков, пилястр и пилонов может быть значительно увеличена устройством стальных, железобетонных или армированных растворных обойм, создающих боковое обжатие кладки. Обоймы устраивают в тех случаях, когда несущая способность столбов, простенков и пилястр недостаточна при реконструкции и надстройке зданий или при значительных повреждениях кладки (трещины, раздробления, сколы).
Рис. 4.2 Усиление столбов (простенков) обоймами: а - металлической; б - железобетонной; 1- кирпичный столб; 2 - стальные уголки; 3 - планки; 4 - бетон; 5 - продольная арматура диаметром 6-12 мм; 6 - хомуты диаметром 4-10 мм; 7 - новая кладка, армированная сетками через 3 ряда; 8 - сварка
Рис. 4.3 Усиление пилястр обоймами: а - стальными; б - железобетонными; 1 - стальные уголки; 2 - соединительные планки (хомуты); 3 - упорная шайба 10-12 мм; 4 - болт диаметром 18-22 мм; 5 - зачеканка цементным раствором; 6 - хомут диаметром 18-22 мм; 7 - арматурная сетка диаметром 8-12 мм; 8 - бетон; 9 - бетонные сухарики
Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента, и хомутов (поперечных планок) из полосовой стали или круглых стержней, привариваемых к уголкам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения элемента и не более 55 см. Для защиты от коррозии стальную обойму оштукатуривают цементным раствором М50-100 толщиной 2-3 см по металлической сетке. Сечение уголков и хомутов определяют расчетом. Рекомендуется применять уголки с полками размером 50-75 мм и хомуты из полосовой стали сечением 40х5-60х12 мм или из круглой стали диаметром 12-30 мм.
Для получения эффекта обжатия кладки зазор между кладкой и уголками следует тщательно заделывать (зачеканивать) цементным раствором М50-100 и обжимать с помощью напрягаемых обойм (рис. 4.4). Для натяжения гайки закручивают динамометрическим ключом. Величина натяжения 30-40 кН.
Рис. 4.4 Усиление каменных столбов металлическими напрягаемыми обоймами: 1 - уголки; 2 - отрезок уголка; 3 - поперечный стержень; 4 - гайка; 5 - шайба; 6 - штукатурный слой; 7 - прямой клин; 8 - обратный клин; 9 - peбро жесткости; 10 - опорный уголок
Железобетонная обойма выполняется из бетона В 12,5 и выше с армированием вертикальными стержнями диаметром 10-16 мм и хомутами диаметром 6-10 мм. Расстояние между хомутами должно быть не более 15 см. Класс бетона должен быть больше марки кирпича. Толщина обоймы принимается по расчету и может изменяться от 4 до 12 см. Бетонирование производится в опалубке.
Усиление каменных конструкций армированными растворными обоймами производится так же, как и железобетонными обоймами. При этом на поверхность конструкций вместо бетона наносят слоями по 2-3 см цементный раствор М75-200 вручную, с помощью растворонасоса или торкретированием.
При отношении ширины столба или простенка к толщине более двух в середине устанавливают дополнительные поперечные связи, пропускаемые через кладку на расстоянии не более двух толщин и не более 100 см.
Поврежденные пилястры усиливают стальными или железобетонными обоймами, как показано на рис. 4.3. Обоймы должны охватывать пилястру с трех сторон. При этом через стену пропускают стяжные хомуты диаметром 18-22 мм. Хомуты после установки обоймы затягивают снаружи с помощью гаек, под которые подкладывают стальные упорные шайбы 10х10 см толщиной 10-12 мм или обрезки швеллеров.
Перед устройством обойм поврежденную трещинами кладку столбов, простенков и пилястр рекомендуется усилить инъецированием цементного или цементно-полимерного раствора.
Стальные, железобетонные и растворные обоймы рассчитывают в соответствии с Руководством по проектированию каменных и армокаменных конструкций (М.: Стройиздат, 1984).
При местном повреждении кладки простенков, столбов, пилястр (вертикальные или косые трещины небольшой длины, раздробление и сколы кладки под концами перемычек в местах опирания балок, ферм) устройство обойм необязательно. Поврежденные участки достаточно стянуть одиночными хомутами (бандажами) из полосовой стали 6х60 (80) мм (рис. 4.5), а поврежденную кладку заинъецировать цементным раствором под давлением.
Рис. 4.5 Усиление простенка стальным хомутом: 1 - хомут из полосовой стали 6х60 (80) мм; 2 - перемычка; 3 - заделка цементным раствором М100; 4 - трещина; 5 - простенок; 6 - сварка
Монолитность и несущая способность поврежденных трещинами каменных конструкций (стен, столбов, простенков, сводов и т. п.) можно восстановить путем нагнетания (инъекции) в кладку под давлением до 0,6 МПа цементных, цементно-полимерных и полимерных растворов с помощью ручных или механических насосов. Монолитность и прочность кладки повышается благодаря склеивающему эффекту растворов и заполнению ими пустот и трещин в кладке.
Несущую способность поврежденной трещинами кирпичной кладки при сжатии после инъецирования цементным и цементно-полимерным раствором рассчитывают как монолитной кладки в соответствии со СНиП П-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции» с умножением на коэффициенты m к: при инъецировании цементным и цементно-полимерным растворами m к =1,1; то же, полимерными растворами m к =l,3; при инъецировании отдельных трещин, возникших под воздействием температуры, усадки, при неравномерных осадках фундаментов m к =1.
Несущая способность кладки стен и фундаментов может быть значительно увеличена путем прикладки (новой кладки) или набетонки стен с одной или двух сторон. Прикладку стен и фундаментов выполняют из тех же материалов, что и основную стену.
Для повышения несущей способности кладку армируют сетками и каркасами. Толщина прикладки, определяемая расчетом, может изменяться от 12 до 38 см и более. Для обеспечения совместной работы с основной кладкой прикладка должна иметь конструктивную связь с основной кладкой (перевязка, шпонки, штыри, сквозные стержни и т. п.).
Набетонка стен выполняется из тяжелого или легкого бетонов В7,5-15, армированных сетками диаметром 4-12 мм (рис. 4.6). Толщина бетонных слоев, определяемая расчетом, колеблется от 4 до 12 см. Набетонку проводят на высоту этажа в опалубке с вибрированием или послойно бетонированием методом торкретирования.
Для повышения сцепления бетона с кладкой горизонтальные и вертикальные швы предварительно расчищают, поверхность кладки стен насекают и промывают водой.
Арматурные сетки крепят к стальным штырям диаметром 5-10 мм, заделанным на цементном растворе Ml00 в швы кладки или отверстия, просверленные электродрелью.
Для стен из кирпича и камней правильной формы глубина заделки штырей 8-12 см, шаг штырей по длине и высоте 60-70 см, при шахматном расположении - 90 см.
При двусторонней набетонке стен и фундаментов из бутовой кладки устанавливают сквозные связующие стержни диаметром 12-20 мм. Шаг стержней при хорошем сцеплении бетона с бутовой кладкой 1 м.
Несущую способность стен и фундаментов, усиленных набетонкой, рассчитывают как для многослойных стен с жесткой связью между слоями в соответствии с Пособием по проектированию каменных и армокаменных конструкций (М., 1987) к СНиП П-22-81 .
Рис. 4.6 Усиление стен набетонкой: 1 - стена; 2 - плиты перекрытий; 3 - набетонка; 4 - штыри диаметром 10 мм; 5 - арматурная сетка диаметром 6-8 мм
Столбы и простенки перекладывают в следующих случаях: когда усиление конструкций обоймами, инъекцией и т.п. экономически и технически нецелесообразно (значительное повреждение или ослабление сечения, аварийное состояние кладки); при надстройке и реконструкции зданий, когда указанные способы усиления недостаточны; при необходимости сохранения архитектурного облика здания.
Столбы и простенки, подлежащие перекладке, разбирают после устройства на время работ временных креплений, которые должны быть рассчитаны на восприятие нагрузок, действующих на заменяемый столб или простенок. Заменять простенки рекомендуется поочередно.
Временные крепления столбов и простенков рекомендуется выполнять в виде деревянных или металлических стоек на клиньях, устанавливаемых в непосредственной близости от разбираемой конструкции (рис. 4.7), либо путем частичной или полной временной закладки проемов по обе стороны от простенка.
Рис. 4.7 Укрепление поврежденных простенков стойками и разгрузка их от веса перекрытий: 1 - подкладка; 2 - стойка; 3 - клинья; 4 - лежень; 5 - перемычка; 6 - балка
При разборке простенков и столбов следует соблюдать меры безопасности при постоянном контроле состояния стоек и их подклинки. Использовать пневматические молотки для разборки кладки поврежденных простенков не рекомендуется.
Для кладки новых столбов и простенков применяют материалы повышенной прочности: каменные материалы (кирпич, бетонные и природные камни) марки 100 и выше на цементном растворе марки 100-150. При необходимости кладку армируют стальными сетками, располагаемыми в горизонтальных швах.
Для обеспечения плотного прилегания новой кладки к старой верх новой кладки не доводят до старой на 3-5 см с последующей тщательной зачеканкой зазора плотным («сухим») цементным раствором марки 100-150. Временные крепления разбирают при достижении раствором новой кладки 50 % проектной прочности.
Поверхностные слои и облицовку стен восстанавливают следующим образом. Выветрившиеся, размороженные и отслоившиеся слои кладки или облицовки стен удаляют и заменяют новой кладкой (облицовкой), конструктивно связанной со старой неповрежденной кладкой. Возводить новую кладку или облицовку без конструктивной связи со старой не допускается. Новая кладка (облицовка) выполняется из тех же или более прочных и морозостойких материалов на цементном растворе М50-100. Конструктивная связь новой и старой кладок обеспечивается перевязкой тычковых рядов (при возможности) либо с помощью стальных сеток и каркасов из стержней диаметром 3-4 мм или «усов» из вязальной или отожженной проволоки, заделанных в горизонтальные швы новой кладки через 60-90 см по высоте (кратно высоте ряда). Сетки, каркасы и «усы» крепят к стальным штырям диаметром 5-8 мм (рис. 4.8). Штыри забивают или заделывают на цементном растворе М100 в швы кладки на глубину 6-12 см. «Усы» могут заделываться в швы кладки на цементном растворе без штырей (петлей).
Вертикальный шов между старой и новой кладкой (облицовкой) заполняют цементным раствором. Замену разрушенных или отслоившихся слоев кладки и облицовки рекомендуется выполнять последовательно участками длиной не более 5 м в соответствии с ППР и с соблюдением мер безопасности.
В зависимости от конструктивных и архитектурных требований к монолитности и лицевой фактуре наружных поверхностей (фасадам) стен трещины рекомендуется заделывать путем инъекции и зачеканки цементным раствором, закладки кирпичом или заделки бетоном и путем залицовки поверхностей кладки кирпичом (камнем).
Инъекцию трещин с раскрытием до 4 мм выполняют нагнетанием цементного или цементно-полимерного раствора под давлением. При раскрытии трещин более 4 мм заделку трещин раствором можно выполнять с помощью растворонасоса или пневмонагнетателя.
Рис. 4.8 Крепление кирпичной облицовки к старой кладке штырями: 1 - старая кладка; 2 - облицовка; 3 - стальной штырь или гвоздь диаметром 5-8 мм; 4 - «усы» из проволки или арматурные сетки (пунктир) диаметром 3-4 мм; 5 - цементный раствор
Заделка (зачеканка) трещин цементным раствором рекомендуется при раскрытии трещин более 3 мм в случаях, когда полное заполнение трещин раствором не обязательно. Зачеканку цементным раствором М100 производят на глубину 2-4 см с каждой стороны после расчистки и промывки трещин водой.
Крупные трещины (разломы) с раскрытием более 5 см закладывают кирпичом на растворе М50-100 с перевязкой или без перевязки с основной кладкой или трещины заделывают бетоном (раствором) В3,5-7,5 на легких заполнителях.
Залицовку трещин и разломов стен выполняют, когда необходимо сохранить лицевую фактуру кладки из кирпича, камней или облицовки. При этом кладку стены по длине трещины разбирают на глубину в полкирпича и ширину не менее одного кирпича (камня) с последующей закладкой штрабы новым кирпичом в перевязку со старым (рис. 4.9).
В стенках и перегородках толщиной 25 см и менее разборку поврежденной кладки в зоне трещины и ее замену производят на всю толщину стены. Стены и простенки, имеющие продольное расслоение кладки (продольные трещины), должны стягиваться в поперечном направлении болтами с шайбой. Трещины заделывают инъекцией цементного или цементно-полимерного раствора, как указано выше. Диаметр стяжных болтов не менее 16 мм; шаг болтов по длине и высоте 60-70 см, при расположении болтов в шахматном порядке - 90 см.
Рис. 4.9 Заделка трещин с разборкой старой кладки
Усиление напрягаемыми стальными тяжами и поясами поврежденных трещинами стен и перекрытий одноэтажных и многоэтажных зданий (рис. 4.10, 4.11) проводят в целях: восстановления или повышения монолитности, пространственной жесткости зданий и прочности и устойчивости стен и перекрытий; прекращения развития деформаций стен из плоскости (наклонов, выпучивания); уменьшения или прекращения развития трещин в стенах и перекрытиях при неравномерных осадках фундаментов, температурно-влажностных воздействиях и при разной жесткости и нагруженности сопряженных стен.
Тяжи должны иметь натяжное устройство (муфты, гайки) или напрягаться термонагревом с помощью паяльных ламп или автогена. Усиление натяжения должно составлять 30-50 кН. Натяжение контролируют специальными приборами (тензометрами, тензодатчиками, индикаторами) или простукиванием (при ударе напряженный тяж должен издавать звук высокого тона). Натяжение проводят одновременно по всему контуру здания после заделки трещин цементным раствором под давлением. Расстояние между тяжами рекомендуется принимать 4-6 м с таким расчетом, чтобы на один тяж приходилась площадь стены не более 20 м 2 .
Рис. 4.10 Крепление стен металлическими тяжами в уровне перекрытий: а - внутри здания; б - снаружи здания; в - разрез; г - вариант укладки тяжей в штрабу; 1 - тяж; 2 - муфта натяжения; 3 - металлическая подкладка; 4 - швеллер № 16-20; 5 - уголок; 6 - цементный раствор марки 100
Рис. 4.11 Крепление выпучившейся стены металлическими тяжами: 1 - стена; 2 - тяж; 3 - натяжная муфта; 4 - траверса из швеллера № 14-16; 5 - подкладка
В многоэтажных зданиях тяжи снаружи и внутри помещений устанавливают в уровне верха перекрытий. В одноэтажных промышленных зданиях тяжи устанавливают по осям ферм или несущих балок в непосредственной близости от их опор и крепят к ним от провисания.
При усилении каменных стен снаружи поясами (рис. 4.10) тяжи укладывают на поверхности стен в штрабы сечением 70х80 мм, вырубленные в кладке, которые после натяжения тяжей заделывают цементным раствором М100-150.
Концевые упоры тяжей выполняют в виде металлических пластинок 10х10-15х15 см толщиной 10-12 мм или из отрезков швеллеров. Концы стержней (тяжей) должны иметь нарезку с гайкой.
При отсутствии перевязки или образовании вертикальных трещин в местах сопряжения наружных и внутренних стен монолитность кладки можно восстановить путем установки в уровне верха перекрытий напрягаемых хомутов из стержней диаметром 20-24 мм длиной 1,5-2 м (рис. 4.12).
Хомуты анкерят в поперечные стены с помощью отрезков уголков или швеллеров. Натяжение хомутов производят закручиванием гаек. Трещины или зазор между стенами заделывают цементным раствором под давлением.
Местное усиление поврежденных трещинами углов зданий и отдельных участков стен может выполняться двусторонней накладкой (обвязкой) металлических полос сечением 6х80-10х100 мм или швеллеров № 14-20, стянутых болтами диаметром 16-20 мм (рис. 4.13).
Поврежденные трещинами или разрушенные рядовые или клинчатые перемычки проемов перекладывают или усиливают подводкой стальных балок из швеллеров. Балки укладывают в штрабы, вырубленные с двух сторон стены, и стягивают болтами или хомутами (рис. 4.14). Металлические балки после установки покрывают сеткой и штукатурят цементным раствором М50-100.
Железобетонные перемычки в зависимости от степени повреждения ремонтируют (усиливаются) или заменяют новыми. Перемычки, на которые опираются балки или плиты перекрытий, при замене или перекладке необходимо полностью разгрузить путем подводки под опоры балок и плит временных креплений в виде стоек или рам (см. рис. 4.7). Стойки и рамы должны устанавливаться на клиньях.
Стальные тяжи, балки, обвязки, шайбы, хомуты, подвергающиеся атмосферным воздействиям или находящиеся в помещениях с влажным и мокрым режимами, должны иметь антикоррозионную защиту.
Рис. 4.12 Усиление стальными тяжами пересечения кирпичных стен, ослабленного трещиной или швом: 1 - тяж диаметром 20 мм; 2 - шайба 75х75х8; 3 - трещина, инъецированная цементным раствором М100; 4 - уголок или швеллер; 5 - штраба, залицованная кирпичом
Рис. 4.13 Усиление угла металлическими балками 1 - металлические балки № 16-20; 2 - стяжные болты диаметром 16-20 мм
Рис. 4.14 Усиление рядовых и клинчатых перемычек 1 - кладка; 2 - швеллер; 3 - болт; 4 - штукатурка по сетке
| Предыдущая |