При реконструкции зданий и сооружений, выполненных из каменных конструкций, важно оценить фактическую прочность несущих элементов. Эта оценка для армированных и неармированных конструкций выполняется методом разрушающих нагрузок на основании фактической прочности кирпича, раствора и предела текучести стали. При этом необходимо наиболее полно учитывать все факторы, которые могут снизить несущую способность конструкции (трещины, локальные повреждения, отклонения кладки по вертикали и соответствующее увеличение эксцентриситетов, нарушение связей между несущими конструкциями, смещения плит покрытий и перекрытий, прогонов, стропильных конструкций и т.п.).
В связи с тем что каменные конструкции испытывают в основном сжимающие усилия, наиболее эффективным способом их усиления является устройство стальных, железобетонных и армированных растворных обойм. (рис. 15.1)
 |
Рис.15.1. Усиление каменных столбов стальной (а), железобетонной (б) и армированной растворной (в) обоймами:1 – планки 35x5…60x12 мм; 2 – уголки; 3 – сварка; 4 – стержни Ø 5…12 мм; 5 – хомуты Ø 4…10 мм; 6 – бетон B12,5…B14; 7 – стержни Ø 6…12 мм; 8 – раствор марки 50…75; 9 - кладка
Каменная кладка в обойме работает в условиях всестороннего сжатия, при этом её поперечные деформации значительно уменьшаются и, как следствие, существенно увеличивается сопротивление продольной силе.
 |
Рис.15.2. Усиление простенков стальными обоймами:
1 – кирпичный столбик; 2 – стальные уголки; 3 – планка; 4 – поперечная связь
Стальная обойма состоит из двух основных элементов – вертикальных стальных уголков, которые устанавливаются по углам простенков или столбов на цементном растворе, и хомутов из полосовой или круглой стали. Шаг хомутов принимается не более меньшего размера сечения и не более 500 мм. Для обеспечения включения обоймы в работу кладки необходимо тщательно зачеканивать или инъецировать зазоры между стальными элементами обоймы и каменной кладкой цементным раствором.
После устройства металлической обоймы её элементы защищают от коррозии цементным раствором толщиной 25…30 мм по металлической сетке.
Железобетонная обойма выполняется из бетона класса В10 и выше с продольной арматурой классов А240, А300, А400 и поперечной арматурой класса А240. Шаг поперечной арматуры принимается не более 15 см. Толщина обоймы определяется расчетом и принимается в пределах 4…12см.
Армированная растворная обойма отличается от железобетонной тем, что вместо бетона применяется цементный раствор марки 75…100, которым защищается арматура усиления. Эффективность железобетонных и цементных обойм определяется процентом поперечного армирования, прочностью бетона или раствора, сечением обоймы, состоянием каменной кладки и характером приложения нагрузки на конструкцию.
Однако, следует отметить, что увеличение процента армирования поперечными хомутами не обеспечивает пропорционального прироста прочности кладки – увеличение несущей способности происходит по затухающей кривой.
При увеличении размеров сечения элементов эффективность обоймы несколько снижается, однако это снижение незначительно и в расчетах может не учитываться.
Для обеспечения совместной работы элементов обоймы при её длине, превышающей в 2 раза и более толщину, необходимо установить дополнительные поперечные связи, которые пропускают через кладку (рис.15.2), расстояние между этими связями в плане принимается не более 1 м и не более двух толщин стен, и на высоте – не более 75 см.
Одновременно с усилением стен обоймами рекомендуется также выполнять инъекцию в имеющиеся трещины в кирпичной кладке цементного раствора.
Инъекция осуществляется путём нагнетания в поврежденную кладку жидкого цементного или полимерцементного под давлением. При этом происходит общее замоноличивание кладки, восстанавливается и даже увеличивается её несущая способность. Достоинством такого метода усиления является возможность его осуществления без остановки производства, при небольших затратах материалов и без увеличения поперечных размеров конструкций.
Для обеспечения эффективности инъецирования применяют портландцемнт марки не менее 400 с тонкостью помола не менее 2400 см2/г с густотой цементного раствора 22…25%, а также шлакопортландцемент марки 400 с небольшой вязкостью в разжиженных растворах. Песок для раствора применяют мелкий с модулем крупности 1,0…1,5 или тонкомолотый с тонкостью помола равной 2000….2200 см2/г.
Для повышения пластичности состава в раствор добавляют пластифицирующие добавки.
К инъекционным растворам предъявляются достаточно жёсткие требования: малое водоотделение, необходимая вязкость, требуемая прочность на сжатие и сцепление, незначительная усадка, высокая морозостойкость.
При небольших трещинах в кладке (до 1,5 мм) применяют полимерные растворы на основе эпоксидной смолы (эпоксидная смола ЭД-20 (Эд-16) – 100 мас.ч.; модификатор МГФ-9 – 30 мас.ч.; отвердитель ПЭПА – 15 мас.ч.; тонкомолотый песок – 50 мас.ч.) , а также цементно-песчаные растворы с добавкой тонкомолотого песка (цемент – 1мас.ч.; суперпластификатор нафталиноформальдегид – 0,1 мас.ч.; песок – 0,25 мас.ч.; водоцементное отношение – 0,6).
При более значительном раскрытии трещин применяют цементно-полимерные растворы состава 1:0,15:0,3 (цемент: полимер ПВА: песок) или цементно-песчаные растворы состава 1:0,05:0,3 (цемент: пластификатор нитрит натрия: песок), В/Ц=0,6, модуль крупности песка Mк=1,0.
Раствор нагнетается под давлением до 0,6 МПа. Плотность заполнения трещин определяется через 28 сут после инъецирования неразрушающими методами.
Предел прочности кладки R, усиленной инъецированием, определяется по СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования» с введением поправочных коэффициентов mк, величина которых зависит от причин образования трещин в кирпичной кладке и от вида инъекционного раствора (mк=1,1 – при наличии трещин от силовых воздействий и при применении цементного и цементно-полимерного раствора; mк=1,3 – то же, при полимерных растворах; mк=1,0 – при наличии одиночных трещин от неравномерных осадок опор или при нарушении связи между совместно работающими стенами и усиленном инъецировании цементно-песчаным или полимерными растворами). Прочность инъекционных растворов на сжатие должна составлять 15…25МПа.
Совместное усиление кирпичной кладки стальной обоймой и инъецированием позволяет существенно повысить её несущую способность и используется в том случае, если раздельное применение этих способов усиления недостаточно.
При устройстве комбинированного усиления сначала устанавливают металлическую обойму, затем производят инъецирование раствора в кладку. Расчет несущей способности при этом осуществляют как для кладки усиленной обоймой, но несущую способность кладки при этом определяют с учетом коэффициента mк.
При надстройке и реконструкции кирпичных зданий и сооружений, а также в случае аварийного состояния стен рекомендуется полная замена каменных конструкций. Замена производится после временного крепления стен конструкциями из дерева или стального проката, способных воспринять нагрузки, передающиеся на разбираемые простенки или столбы.
При необходимости замены узких простенков устанавливают временные стойки, которые опираются на подоконные участки и поддерживают перемычки. При ширине простенка более 1 м устанавливают две и более стоек. Включение стоек в работу осуществляется с помощью клиновидных подкладок.
Новую кладку выполняют из каменных материалов более высокой прочности, но не ниже марки 100 на растворе марки 100 и выше. При этом осуществляют плотное осаживание кирпича для получения тонких швов кладки. При необходимости горизонтальные швы армируют стальными сетками. Верх новой кладки не доводят до старой на 3…4 см и затем этот зазор плотно зачеканивают жёстким цементным раствором марки 100 и выше. При необходимости плотность прилегания новой и старой кладки обеспечивается путем забивки в неотвердевший раствор плоских стальных клиньев.
Временные крепления разбирают после того, как раствор новой кладки наберет 50% проектной прочности.
Фотографии по усилению кирпичных конструкций вечерней школы представлены на рис.15.3(а,б,в,г)
Рис 15.3,а. Деревянные балки перекрытия до реконструкции здания школы.
Рис 15.3,б. Стальные балки перекрытия здания школы, установленные при реконструкции
Рис 15.3,в. Момент замены деревянных балок на металлические
Рис 15.3,г. Вид на первый этаж реконструируемого здания школы
В приложениях представлены дополнительные примеры усиления железобетонных ферм, крепления каркасов, усиления несущих конструкций балок, фундаментов и пример установки дополнительных закладных деталей в железобетонные элементы.
ПРИЛОЖЕНИЯ
 |
П 1. Усиление ферм шарнирно-стержневыми цепями:
а – одноярусное в пределах высоты ферм; б – то, же двухъярусное; в – одноярусное ниже пояса фермы
 |
П 2. Крепление наклонившейся стены к стенам устойчивых зданий:
1 – деформированное здание; 2 – распорка; 3 – устойчивое сооружение
 |
П 3. Усиление балки подведением жесткой опоры:
1 – усиливаемая балка; 2 – дополнительный фундамент; 3 – колонна усиления; 4 -болты
 |
П 4. Усиления ригеля жестким порталом:
1 – усиливаемый ригель; 2 – жесткий портал; 3 – металлический бандаж
 |
П 5. Установка дополнительных закладных деталей в железобетонных элементах:
а – по верхней плоскости; б – заподлицо с поверхностью; 1 – сколотая зона бетона, впоследствии заделанная цементным раствором; 2 – коротыш-подкладка из круглого стержня; 3 – сварные швы; 4 – дополнительная закладная деталь; 5 – угловая арматура элемента; 6 – поперечные стержни каркаса; 7 – исправляемый элемент; 8 – поперечная борозда для установки закладной детали, заполненная впоследствии цементным раствором; 9 – коротыш-прокладка из полосовой стали
 |
П 6. Усиление столбчатого фундамента на естественном основании с устройством ростверка, армированного металлическими балками:
1 – усиливаемый фундамент; 2 – ростверк усиления; 3 – металлические балки; 4 – сваи усиления
 |
П 7. Усиление ленточного фундамента на естественном основании сваями с устройством рамной системы:
1 – усиливаемый фундамент; 2 – сваи усиления; 3 – железобетонный ригель; 4 – железобетонная подушка; 5 – омоноличивание пробитого под ригель отверстия
Список рекомендуемой литературы
1. Шагин А.П. “Реконструкция зданий и сооружений”, Высшая школа, М.,1991.
2. Пахомов В.А. “Прогрессивные конструктивные решения зданий и сооружений, Киев, 1992.
3. Беляков Ю.И., Снежко А.П. “Реконструкция промышленных предприятий”, Киев, Вища школа, 1988.
4. Диттрих Х. ”Повышение надежности конструкций зданий при модернизации”, М., Стройиздат, 1993.
5. Ройтман А.Г. “Предупреждение аварий жилых зданий”, М., Стройиздат, 1990.
6. Сендеров Б.В., Барков Ю.В. “Повреждение зданий и меры по их предотвращению”, М., Знание, 1986.
7. Шрейбер К.А. “Вариантное проектирование при реконструкции жилых зданий”, М., Стройиздат, 1990.
8. “Реконструкция промышленных предприятий”/ под ред. Тончия В.Д., Гребенкина Р.А., М.,Стройиздат, 1990.
9. Леденев В.И., Леденев В.В. “Усиление конструкций при реконструкции”. Учебное пособие, Тамбов, 1991.
10. Спивак А.Н. “О реконструкции жилых домов первых массовых серий. Промышленное и гражданское строительство”, 1997, №1.с.13-14.
11. В.В.Доркин, Д.В.Морозова, Н.Н.Демидов “Обследование и испытание зданий и сооружений”,М.,Издат-во МГОУ,2008
12. СП 13-102-2003. Правила обследований несущих строительных конструкций зданий и сооружений. –М: 2004г.
13. Материалы Международной выставки металла в строительстве и архитектуре METAL BUILD 2006, Москва, Крокус Экспо.
14. Касьянов В.Ф. Реконструкция жилой застройки городов. Изд-во АСВ., М.,2005
15. СП 53-102-2004 Общие правила проектирования стальных конструкций. М., ФГУП ЦПП,2005
Дата: 2018-12-28, просмотров: 261.
