Усиление конструкций и оснований

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

3. Обследование и усиление фундаментов. Восстановление гидроизоляции и влажностного режима

14. Технические решения при ремонте и усилении стен деревянных зданий

31. Ремонт и усиление каменных арок, сводов, перемычек

Список использованных источников

3. Обследование и усиление фундаментов. Восстановление гидроизоляции и влажностного режима

Увеличение нагрузки при надстройке зданий или изменение их функционального назначения, нарушения в сцеплении кладочных материалов, разрушение материала фундамента от действия агрессивных сред, деформации в связи с потерей прочности или при осадке оснований являются причинами, вызывающими необходимость ремонта или усиления фундаментов. В зависимости от конструкции фундаментов, а также характера деформаций и причин, их вызывающих, применяются различные способы ремонта и усиления деформированных фундаментов. При проектировании усиления необходимо максимально использовать существующий фундамент, обеспечив его совместную работу с элементами усиления.

Основными методами восстановления и усиления фундаментов являются:

- укрепление кладки фундаментов без расширения подошвы;

- устройство обойм,

- применение разгружающих конструкций;

- изменение конструктивной схемы фундамента [2, с. 10].

Первый метод - хорошо известное нагнетание цементного раствора в трещины и пустоты фундамента под давлением до 1 МПа (рис. 1) или штукатурка (может быть, торкретирование) поверхности фундамента по арматурной сетке, закрепляемой с помощью анкерных штырей, заделанных в тело укрепляемого фундамента. В последнем случае создается так называемая «рубашка» из крупнозернистого цементно-песчаного раствора.

Рис. 1. Усиление бутового фундамента методом цементации

1 - кирпичная стена; 2 - горизонтальная изоляция; 3 - бутовый фундамент; 4 - трубки для нагнетания цементного раствора

Рис. 4.4. Усиление ленточного фундамента с помощью железобетонной обоймы

1 - существующий ленточный фундамент; 2 - железобетонная монолитная обойма; 3 - забивные костыли-анкеры, объединенные сварными арматурными каркасами; 4 - сквозные анкеры

Метод усиления с помощью железобетонных обойм - устройство поперечных связей из арматурной стали или поперечных балок между обоймами (рис. 2).

Усиление фундамента обоймами производят как для ленточных, так и столбчатых фундаментов. Бетонные обоймы применяют, когда требуется уширение фундаментов на 20-30 см. Минимальная толщина обоймы 80-150 мм, минимальная высота обоймы над усиливаемым фундаментом - 50 см. Для обоймы используют анкеры диаметром 20 мм, которые устанавливают с шагом 1-1,5 м. Между собой стенки соединяют анкерами, для чего в фундаментах просверливают сквозные отверстия в двух уровнях - у верха и низа обоймы. Работы по усилению ленточных фундаментов выполняют участками длиной 2-2,5 м.

В качестве разгружающих конструкций могут быть применены жесткие пояса из металлического проката, размещенные в горизонтальных штрабах и обеспечивающие перераспределение нагрузок (рис. 3).

фундамент здание арка перемычка усиление

Рис. 3. Установка разгрузочных балок: 1 - металлическая балка; 2 - металлическая сетка; 3 - раствор; 4 - стяжной болт.

Передать нагрузки от здания на более прочные, ниже расположенные грунты можно «пересадкой здания» на выносные сваи с помощью системы балок и прогонов (рис. 4).

При выполнении работ с двух сторон деформированного фундамента отрывают траншеи шириной 1,2-1,5 м, глубиной на 0,5 м меньше заложения фундаментов. Траншеи крепят надежными креплениями. В соответствии с проектом вдоль фундамента устраивают набивные или забивные бетонные или железобетонные сваи, по верху которых делают железобетонную обвязку (рандбалку).

После выполнения работ по устройству свай с обвязкой в фундаменте пробивают отверстия, в которые вставляют разгрузочные поперечные балки. Затем, после плотной заделки балок в отверстиях фундамента и схватывания раствора, в промежуток между низом поперечных балок и свайных обвязок забивают стальные клинья, образовавшиеся отверстия заделывают цементным раствором, чем обеспечивается передача давления всего здания на выносные сваи [1, с. 131].

При изменении конструктивной схемы фундамента может быть увеличена ширина подошвы фундамента, столбчатые фундаменты переустроены в ленточные, а ленточные - в плитные, применены «корневидные» сваи, устроены дополнительные (промежуточные) опоры или под фундаменты подведена фундаментная плита.

Уширение подошвы фундамента (рис. 5) заключается в прикладке банкетов (участков из монолитного бетона или из бутовой и кирпичной кладки) с одной (двух) сторон для ленточных и с двух (четырех) для столбчатых фундаментов. Усиление фундаментов производят до начала демонтажных и монтажных работ при капитальном ремонте здания. Грунт в необжатых зонах под местами уширения фундаментов уплотняют насыпкой слоя щебня толщиной 5-10 см с тщательным трамбованием, а прикладываемые участки с существующей кладкой фундаментов - путем пробивки в существующей кладке гнезд и перевязки новой и существующей кладок. Гнезда с размерами сторон 10-15 см пробивают в одном-двух уровнях по высоте с шагом 1-1,5 м.

Рис. 4. Усиление ленточного фундамента передачей нагрузки на выносные опоры: 1 - существующий фундамент; 2 - система разгрузочных и опорных металлических балок; 3 - монолитный железобетонный ростверк;. 4 - буронабивные сваи.

Рис. 5. Усиление ленточного фундамента уширением подошвы: 1 - существующий ленточный фундамент; 2 - железобетонная балка по вытрамбованной щебеночной подготовке

Для устройства уширения разрабатывается траншея по всей длине уширяемого участка на полную глубину заложения фундаментов. Гнезда в существующей кладке пробивают вручную скарпелью или с помощью отбойных молотков. Поверхности кладки очищают от земли металлическими щетками. Устройство и разборку опалубки, установку арматуры и бетонирование при уширении монолитным бетоном производят по технологии бетонных работ.

При подведении под существующий ленточный или столбчатый фундамент сборных или монолитных железобетонных подушек их укладывают без зазоров между ними или с зазорами. В зависимости от наличия и размеров зазоров разрабатываю траншеи или котлованы с одной стороны фундамента, а также выемки под существующим фундаментом. При заведении подушек с зазорами выемки устраивают одновременно через одну или две в зависимости от размеров зазоров. При заведении подушек сплошной лентой, без зазоров, выемки разрабатывают одновременно на участках длиной до 2 м через участки [2, с. 12].

При передаче на фундамент дополнительных горизонтальных и вертикальных нагрузок эффективны буроинъекционные (корневидные) сваи, которые могут также просверливаться через существующий фундамент, используемый в этом случае как ростверк. Этот метод усиления хорош тем, что не требует разработки траншей и котлованов, не нарушает структуры оснований.

Нарушение гидроизоляции и влажностного режима является причиной многочисленных дефектов как отдельных конструкций, так и зданий и сооружений в целом. Устранение таких нарушений требует больших затрат. Отсутствие дренажа или его некачественное выполнение (заиливание, засорение) приводит к затоплению подвалов, подмыву и просадкам фундаментов.

Некачественная гидроизоляция подземных частей здания, находящихся ниже уровня грунтовых вод, также приводит к затоплению помещений, усложняет их эксплуатацию и наносит большой ущерб оборудованию, материальным ценностям и строительным конструкциям. Опыт эксплуатации подземных сооружений показывает, что проникновение грунтовых вод происходит обычно через неплотности в бетоне в местах примыкания стен к днищу, где чаще всего происходят перерывы в бетонировании, в результате которых ухудшается сцепление нового и старого бетона. Протечки могут происходить также в местах расположения закладных деталей, смотровых люков и т. п. В то же время при качественном выполнении монолитный железобетон обеспечивает надежную защиту от проникновения грунтовых вод, о чем может свидетельствовать многолетний опыт эксплуатации тоннелей метрополитена, расположенных под реками и водоемами, морских судов, доков и шлюзов.

Надежность гидроизоляции подземной части сооружений проверяется по наличию влаги, воды внутри подвала, а для емкостей - по падению уровня жидкости от проектной отметки. Емкость считается воднепроницаемой, если потери жидкости на третьи сутки с момента окончания заполнения не превышают 3 л на 1 кв. м смачиваемой поверхности.

Восстановление гидроизоляции и влажностного режима в подземных сооружениях достаточно трудоемко, так как в отличие от наземных частей здания обнаружение этих дефектов встречает серьезные трудности. Сырость и протечки могут появляться в одном месте, а дефекты, их вызвавшие, - в другом.

Как правило, стены подвалов выполняются из кирпичной кладки или бетонных блоков и имеют большое количество швов, которые не обеспечивают их водонепроницаемость. Оклеечная наружная гидроизоляция служит обычно недолго, разрушаясь под действием грунтовых вод. Особенно опасно нарушение гидроизоляции при воздействии агрессивных грунтовых и техногенных вод [1, с. 133].

Борьба с сыростью осуществляется путем улучшения воздухообмена, устройством приточно-вытяжной вентиляции, отвода атмосферных вод, организованного водоотвода с кровли, соответствующей планировки территории вокруг здания, ремонта отмостки и т. п. При значительных дефектах необходимо заново устраивать гидроизоляцию с внешней стороны стен, предварительно тщательно очистив их от грунта. Эффективным средством гидроизоляции стен является устройство глиняного замка в виде послойно уложенной и уплотненной мятой жирной глины шириной 30-40 см.

Восстановление гидроизоляции возможно также путем инъекции цементного раствора с внешней стороны в местах предполагаемых протечек. Инъецирование производится водоцементным раствором (без песка), чтобы состав не отфильтровывался в порах грунта и мог проникать во все пустоты кладки.

Достаточно эффективным средством гидроизоляции стен подвала, имеющих недостаточную толщину, является устройство утолщенной цементной штукатурки или железобетонной рубашки толщиной 10-15 см. Перед выполнением этой работы с внешней стороны устраивают водопонижение или отводят поступающую воду через специальные трубки.

Восстановление внешней гидроизоляции при реконструкции осуществляется наклейкой 3-4-х слоев гидроизола, проклеенного стеклотканью.

Чтобы защитить оклеечную гидроизоляцию от механических повреждений при обратной засыпке пазух котлована, ее обычно защищают кирпичной кладкой в 0,5 керамического кирпича пластичного прессования или асбестоцементными листами.

При реконструкции строительных объектов особое внимание следует уделять надежной гидроизоляции кровли, которая в большей степени подвергается неблагоприятным атмосферным воздействиям. Дефекты кровель приводят к увлажнению всех конструкций здания и снижению их эксплуатационной надежности. Эти дефекты вызывают обрушение карнизов, штукатурки фасадов. В деревянных несущих конструкциях крыш нарушаются соединения в сопряженных элементах стропил, увеличиваются больше допустимых прогибы стропильных ног, гниют мауэрлаты и другие деревянные элементы крыш. В железобетонных элементах крыш разрушается защитный слой, оголяется арматура.

Причиной появления дефектов в металлических кровлях является их плохое содержание (отсутствие периодической покраски, которую надо производить раз в 3-4 года), неисправности водоприемных воронок, водосточных труб, раскрытие гребней и фальцев, наличие одинарных фальцев в желобах, пробоины и свищи, и т. д.

В рулонных кровлях нарушение гидроизоляции происходит вследствие неровностей основания, наличия воздушных и водяных мешков, расслоения рулонного ковра, растрескивания покровного (защитного) слоя, т. п., что приводит к образованию ям, застою воды, льда, вспучиванию и постепенному разрушению покрытия. Под воздействием солнечной радиации часто происходит сползание мастики в местах значительных уклонов (опорные части ферм, места примыканий к стенам, парапетам, вентиляционным шахтам, температурно-осадочным швам и др.) [2, с. 13].

Гидроизолирующая способность кровель из штучных материалов снижается вследствие повреждения и смещения отдельных кровельных элементов, отсутствия надлежащего напуска, неплотностей в местах сопряжений элементов, ослабления крепления элементов к обрешетке.

Значительные дефекты в кровлях возникают в цехах с повышенной влажностью (бетоносмесительных узлах, местах расположения пропарочных камер, банях и т. п.), где конденсируется пар на потолочной поверхности, происходит увлажнение бетона и вследствие капиллярного подсоса увлажняется утеплитель кровли. В результате снижения теплоизоляционных свойств постепенно разрушаются плиты покрытия, корродирует арматура, отслаивается защитный слой и даже могут обрушиться конструкции.

Устранение перечисленных дефектов достигается устройством эффективной принудительной вентиляции, снижением утечек пара, гидрозащитой внутренних поверхностей плит пленочным покрытием, гидофобизацией и т. п.

14. Технические решения при ремонте и усилении стен деревянных зданий

Деревянные конструкции следует усиливать после соответствующей разработки проекта, в основу которого могут быть положены следующие принципы:

- усиленные деревянные конструкции должны либо полностью выполнять свои прежние функции, либо частично. В последнем случае в проекте должен быть решен вопрос о передаче части прежних функций усиляемых конструкций на другие существующие или новые строительные конструкции;

- усиленные деревянные конструкции но несущей способности, деформативности и т. д. должны удовлетворять требованиям действующих в момент разработки проекта усиления строительных норм;

- целесообразность усиления деревянных конструкций и выбор варианта усиления должны быть экономически обоснованы. Рационально обеспечить максимально возможную сохранность существующих строительных конструкций, элементов, отделки и т. д. Ремонтные работы целесообразно выполнять без нарушения технологического режима здания или сооружения;

- однотипные деревянные конструкции с характерными для них дефектами следует усиливать единообразными методами. В основу разработки проекта усиления большого числа однотипных конструкций может быть принят вероятностно-статистический подход [3, с. 87].

Деревянные конструкции можно усиливать как в целом, так и их отдельные элементы. Выбор конкретного метода усиления зависит от ряда факторов: задачи усиления, состояния здания в целом и деревянной конструкции, в частности; наличия достаточного пространства, площади и т. д. для размещения элементов усиления; условий эксплуатации и т. п.

В практике ремонтно-строительного дела, как правило, используют положительно зарекомендовавшие себя методы усиления традиционных деревянных конструкций, некоторые из которых применимы и для усиления современных клееных деревянных конструкций. Тем не менее одной из актуальных задач сегодняшнего дня является разработка новых методов усиления клееных деревянных конструкций, которые все шире внедряются в строительство.

Методы усиления деревянных конструкций можно классифицировать по различным признакам. По назначению методы усиления деревянных конструкций можно разбить на две группы: 1) временного усиления; 2) стационарного усиления. По влиянию элементов усиления на схему работы усиляемой конструкции методы усиления также разделяются на две группы: 1) без изменения прежней схемы работы деревянных конструкций; 2) с изменением прежней схемы работы деревянных конструкций.

Рис. 1. Усиление разорванной деревянной стойки стальными тяжами а,б -- возможные варианты усиления

Рис. 2. Способ усиления поврежденных гниением концов балок

Рис. 2: а -- разделение опорного конца балки на зоны с различной степенью повреждения гнилью; б - конец балки, зачищенный от гнили (в здоровой части просверлены отверстия под стеклопластиковую арматуру); в -- вклеивание стеклопластиковой арматуры; г -- завершение изготовления пластмассового протеза

Без изменения схемы работы можно усилять деревянные конструкции следующими методами:

- установкой дополнительного числа крепежных изделий (болтов, гвоздей, шурупов и т. п.);

- установкой дополнительного числа самостоятельно работающих конструкций, разгружающих усиляемую конструкцию;

- заменой или усилением целиком элемента деревянной конструкции, который содержит дефекты, работает с перенапряжением и т. д. (рис. 1). Элементы усиления можно выполнять либо из того же материала, из которого изготовлены усиляемые конструкции, либо из других материалов;

- усилением деревянных конструкций или их элементов протезами. Протез представляет собой специальную конструкцию, включаемую в состав усиляемой конструкции для замены в работе дефектного участка или узла ее самой или какого-либо из ее элементов. Протезами, например, наращивают удаленные из-за сильного повреждения домовыми грибами опорные концы деревянных балок, опорные узлы деревянных ферм и т. д. В настоящее время в практику строительства начинают внедряться протезы, выполненные из полимерных материалов-- из полимербетона на основе модифицированной эпоксидной смолы, изготовляемого на месте, и стек-лопластиковой арматуры в форме стержней круглого сечения (рис. 2);

- усилением неклееных конструкций, содержащих усушечные трещины или клееных конструкций с усушечными трещинами и расслоившихся по клеевым швам, клеевыми составами [1, с. 292].

Выполненные из брусьев или досок балки перекрытий часто содержат продольные и косые усушечные трещины, существенно снижающие сопротивление этих балок сдвигу (скалыванию). Клееные деревянные конструкции при эксплуатации иногда расслаиваются по клеевым швам.

Усиление деревянных конструкций, содержащих трещины и расслоения, иногда можно осуществить клеевыми составами (клеи, клеи-пасты), которыми заполняют трещины и непроклеенные швы для обеспечения монолитности конструкций. Один из методов усиления клееных деревянных конструкций состоит в том, что расслоившиеся швы предварительно по краям заклеивают лентами из специальной фольги, а затем к каждому участку с двух сторон сверлят наклонные отверстия для нагнетания эпоксидного клея. Расстояния между отверстиями составляют до 30 см. Затем в непроклеенные участки через просверленные отверстия нагнетают специальной форсункой эпоксидный клей;

усилением деревянных конструкций вклеиванием стальных стержней и болтов. Метод усиления клееных деревянных конструкций (балок) вклеиванием стальных стержней и болтов применим в случаях, когда необходимо повысить сопротивление балок сдвигу на участках, расположенных близ опор, ослабленных отверстиями, в случаях расслоения клееных деревянных конструкций по клеевым швам, а также если необходимо повысить сопротивление растяжению поперек волокон в зонах перегиба двускатных гнутоклееных балок (рис. 3).

Наиболее распространенный вариант этого метода усиления деревянных балок состоит в том, что в предварительно просверленные в балках вертикальные или наклонно расположенные глухие отверстия вклеивают специально изготовленные для этой цели болты, снабженные резьбой на всю длину стержня и продольным пазом прямоугольного сечения. Паз предназначен для того, чтобы при ввинчивании болта обеспечить возможность выхода из глухого отверстия избыточного количества клеевого состава. Глухие отверстия сверлят либо с верхней, либо с нижней грани балки. Глубину глухого отверстия принимают на 1 см больше длины вклеиваемого стержня болта. Перед вклеиванием стержень болта обезжиривают промывкой соответствующими химическими средствами, а глухое отверстие очищают от стружки и пыли струей сжатого воздуха. Клеевой состав вводят в глухое отверстие специальным шприцем, заполняя его на половину глубины;

- усилением деревянных конструкций стяжными болтами и хомутами. В случаях, если деревянные конструкции выполнены из неклееной древесины, то усиление состоит в обжатии составных пакетов деревянных элементов, в обеспечении восприятия болтами и хомутами в деревянных балках растягивающих усилий поперек волокон в местах глубоких подрезок у опор, где иногда образуются горизонтальные трещины и т. д. [3, с. 89].

Работающие с перенапряжением на растяжение поперек волокон, а также частично расслоившиеся по клеевым швам клееные деревянные конструкции и их элементы могут быть усилены постановкой стяжных болтов и хомутов (рис. 4). Усилением частично расслоившихся клееных деревянных конструкций и элементов по клеевым швам с помощью хомутов достигают восприятия в конструкциях и элементах растягивающих усилий поперек волокон. Преимущество использования хомутов перед использованием стяжных болтов состоит в том, что для постановки хомутов не требуется предварительного сверления сквозных отверстий;

- усилением деревянных конструкций нашивкой накладок или двойной перекрестной обшивкой досками. Этот метод широко используется для усиления клееных и неклееных деревянных конструкций, которые имеют глубокие усушечные трещины, расслоения по клеевым швам, работающих с перенапряжением и сильно деформированных. Накладками из досок обычно усиливают деревянные конструкции небольших сечений, а конструкции больших сечений усиливают двойной перекрестной обшивкой досками или обшивкой из листовых древесных материалов, чаще всего фанерой. Накладки и обшивки крепят на гвоздях, шурупах или болтах. Фанерную обшивку выполняют либо с использованием отдельных, либо состыкованных по длине на ус листов фанеры.

Рис. 3. Усиление треугольных распорных систем с расслоившимися по клеевым швам деревянными блоками методами превращения в шпренгельную систему и вклеивания болтов

1 -- дощатоклееный блок, частично расслоившийся по клеевым швам; 2--вклеенные болты; 3 -- стойка шпренгелыюй системы; 4 -- клинья

Рис. 4. Усиление стяжными болтами растрескавшегося конца деревянной балки.

В ремонтно-строительном деле в некоторых случаях рационально использовать методы усиления деревянных конструкций, изменяющие схему их работы. Так, например, подведением под однопролетную балку средней опоры можно превратить ее в двухпролетную балку.

При эксплуатации сельскохозяйственных производственных зданий часто приходится сталкиваться с проблемой усиления трехшарнирных клееных деревянных арок и треугольных распорных систем. Усиление указанных конструкций можно осуществить превращением их в фермы. трехшарнирная арка может быть превращена в сегментную ферму, а трехшарнирная распорная система -- в двускатную ферму шпренгельного типа с двумя стойками (см. рис. 3). Одним из методов усиления плоскостных несущих деревянных конструкций с изменением схемы их работы является раскрепление связями, обеспечивающими пространственную устойчивость, если раньше пространственная устойчивость не была обеспечена. Как правило, при этом изменяется схема работы усиляемых деревянных конструкций и элементов из их вертикальной плоскости [1, с. 293].

31. Ремонт и усиление каменных арок, сводов, перемычек

Особенно ощутимы последствия таких деструкций в зданиях исторической застройки с богатым рельефом фасадов и ценной внутренней отделкой стен, содержащей фрески, позолоту и прочие элементы интерьерного убранства.

В последнее время вследствие повсеместного строительства новых объектов вблизи старых каменных зданий и сооружений образование трещин в их кладке происходит ускоренными темпами. В подобных случаях наиболее опасным для архитектурного памятника становится близкое соседство с местами проведения работ нулевого цикла, вызывающих неизбежное изменение напряженно-деформационного состояния оснований фундаментов. Известны факты, когда в процессе устройства котлованов в непосредственной близости от существующих объектов последние не только растрескивались, но и обрушались [1, с. 340].

Среди традиционных способов усиления каменных конструкций наибольшее распространение получили стальные и железобетонные обоймы, металлические пояса и накладки, перекладка кладки и др. Большинство из них трудоемки в реализации, дорогостоящи, а по отношению к историческим зданиям некоторые и вовсе не применимы по эстетическим соображениям. Поэтому для ремонта и усиления каменных конструкций все чаще используются новые технологии и материалы. К ним, в частности, относятся композиты в виде ламелей, матов и сеток, изготавливаемые из углеводородных, арамидных и стекловолокон, прочность которых зачастую превышает прочность стали. Следовательно, они используются для усиления не только каменных, но железобетонных и даже металлических конструкций в качестве поверхностного армирования. Соединение таких материалов с усиливаемой конструкцией обычно осуществляется с помощью эпоксидного клея. Коммерческое название такой системы усиления за рубежом известно как FRP (Fibre Reinforced Polymers).

У этой системы, однако, есть целый набор недостатков: - для обеспечения надежного сцепления материала усиления с конструкцией ее поверхность должна быть сухой и выровненной; - работы по усилению необходимо осуществлять при положительных температурах и нормальной влажности воздуха с целью отверждения клея, низкая живучесть которого требует быстроты приклеивания; - клеевое соединение обладает низкой огнестойкостью, поскольку деструкция эпоксидного клея начинается при температуре 50-1000С; - вследствие органического происхождения эпоксидных клеев соединения с их помощью обладают низкой долговечностью из-за их строения; - технология приклеивания на эпоксидном клее является вредной для здоровья; - усиление должно выполняться высококвалифицированными рабочими и специализированными фирмами.

Отмеченных недостатков удается избежать, если вместо клея использовать специальные штукатурные растворы из неорганических минеральных материалов с модифицированными полимерными добавками.

Технология усиления при этом заключается в следующем. На очищенную от штукатурки и загрязнений поверхность каменной кладки после ее увлажнения наносится слой клеящего штукатурного раствора толщиной 3 мм, в который втапливается армирующая сетка из композиционных материалов. Затем наносится защитный штукатурный слой толщиной 8-10 мм, поверхность которого подвергается финишной обработке. При необходимости в защитный слой может втапливаться вторая сетка, обеспечивающая повышенную прочность усиления.

Данная система усиления известна за рубежом как FRCM (Fibre Reinforced Cementitious Matrix), а одной из ее разновидностей является система Ruredilx Mech. В указанной системе используются сетки из углеволокон, обладающие следующими механическими свойствами: прочность на растяжение - 4800 МПа; модуль упругости - 240 ГПа; деформативность при разрыве - 1,8% [3, с. 164].

К достоинствам также относятся: - простота технологии; - высокая сцепляемость армирующего штукатурного слоя к поверхности усиливаемой каменной кладки; - высокая компатибильность армирующего слоя с кирпичной кладкой, т.е. сближенные деформационные характеристики, такие, как модули упругости, коэффициенты температурного расширения; - высокие коррозионная, огне- и водостойкость, паропроницаемость, что позволяет производить усиление каменных конструкций как изнутри, так и снаружи зданий.

К несомненным преимуществам рассматриваемого способа усиления следует отнести его универсальность и возможность применения для любых форм и очертаний усиливаемых конструкций (рис. 1).

Рис. 1. Усиление поврежденных кирпичных сводов (а) и арочных конструкций (б) исторических зданий

В зарубежной практике он нашел широкое применение для усиления каменных зданий и сооружений, подвергаемых динамическим воздействиям, например от движения транспорта, технологического оборудования и сейсмики. В странах СНГ, в том числе и России, данный метод только начинает внедряться.

Другим не менее эффективным способом усиления каменных конструкций, широко распространенным в странах Европы на протяжении последних 15 лет, является усиление с использованием спиралевидных связей и анкерных соединений. В Республике Польша он применяется с 1999 г. и известен под названием “Brutt Technologies”. Метод основан на применении спиралевидных стержней Brutt profili, втапливаемых в специальный раствор Brutt Saver Powder. Раствор укладывается в предварительно прорезанные в швах кладки щели или просверленные в ее теле отверстия.

Спиралевидные связи изготавливаются из высокопрочной нержавеющей стали, устойчивы в щелочной среде. Наиболее часто в практике усиления каменных конструкций применяются связи диаметром 6, 8 и 10 мм, в необходимых случаях - до 12-14 мм. Их длина достигает 10 м. Связи можно укладывать с нахлестом, изгибать, соединять с помощью вязальной проволоки. Использование данного вида усиления позволяет устранить практически все распространенные виды конструктивных дефектов каменных конструкций, нанося минимальный ущерб их внешнему облику [1, с. 341].

На рис. 2-3 показано усиление стен и каменных сводов, поврежденных трещинами.

Рис. 2. Усиление наружных стен, поврежденных трещинами

Рис. 3 Усиление кирпичных сводов

Спиралевидное ребро позволяет также производить установку связей путем забивания или вкручивания в материал основания при помощи ручного электроинструмента со специальной установочной насадкой-адаптером. В основание из ячеистого бетона и пустотелого кирпича связи устанавливаются при помощи химических анкеров. Спиралевидная связь дает возможность производить закрепления практически в любых строительных материалах при минимальных расстояниях от края конструкции и между осями креплений.

По мнению специалистов, метод усиления с помощью спиралевидных связей позволяет сохранять оригинальный внешний облик зданий старой застройки. Его можно использовать как одно из новейших инновационных средств усиления кирпичной облицовки в многослойных стенах [3, с. 165].

Кроме анализа и выявления рациональных областей применения приведенных методов усиления авторами настоящей статьи проводятся экспериментально-теоретические исследования их эффективности для разных видов каменных конструкций. В частности, реализуется концепция рационального армирования конструкции в зависимости от вида ее напряженного состояния либо морфологии трещин. Согласно этой концепции, армирующие элементы должны размещаться так, чтобы их направления (волокна сеток или спиралевидные связи) были перпендикулярны трещинам либо при отсутствии последних совпадали с траекторией главных растягивающих напряжений, которые устанавливаются расчетным путем.

В старых зданиях проемы шириной до 1,5 м перекрывались клинчатыми перемычками, более 1,5 м - арочными. Данные конструкции перемычек трудоемки в исполнении и требовали высококвалифицированной рабочей силы, к тому же они чувствительны к сосредоточенным нагрузкам и к неравномерным осадкам здания, т.к. разрушению перемычек при появлении первой трещины будет препятствовать только сила сцепления кладки.

Рядовые перемычки по прочностным характеристикам имеют преимущества над клинчатыми и арочными.

Дальнейшему развитию трещин, появившихся в рядовых перемычках, препятствует перевязка швов. Поэтому в жилищном строительстве начиная с 1920-х гг. широкое применение получили рядовые перемычки, перекрывающие проем 1 - 2 м. расчетная высота рядовой перемычки должна быть не менее 45 см, что равняется 6 рядам кладки. Кладка рядовых перемычек выполнялась из цельного отборного кирпича на растворе марки 25 и выше со строгим соблюдением перевязки швов. Перемычки с одиночными трещинами восстанавливают, инъецируя жидкий цементный или полимерцементный раствор, что способствует замоноличиванию трещин. Подача раствора под давлением позволяет тщательно заполнить образовавшиеся в кладке пустоты и создать монолитный массив [1, с. 342].

Для приготовления растворов применяют портланд-цемент марки 400 и выше. Раствор необходимо подавать под давлением 0,6 МПа. Сильно деформированные арочные перемычки полностью перекладывают, предварительно сняв с них нагрузку от перекрытий. Поврежденные клинчатые и рядовые перемычки усиливают путем подводки стальных или железобетонных балок. Под клинчатые перемычки подводят балки из угловой прокатной стали. Рядовые перемычки усиливают подводкой под них стальных балок из прокатного швеллера, стянутых монтажными болтами.

В заключение следует отметить, что многолетний опыт эксплуатации каменных конструкций, усиленных названными способами, подтвердил их высокую надежность и эффективность. Таким образом, целесообразность их внедрения в практику ремонта, реконструкции и реставрации каменных зданий на территории Республики Беларусь неоспорима.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. Для вузов / Ю. В. Слицкоухов, В. Д. Буданов, М. М. Гаппоев и др.; Под ред. Г. Г. Карлсена и Ю. В. Слицкоухова. -- 5-е изд., перераб. и доп. -- М.: Стройиздат, 1986. -- 543 с.

2. Павлова, М., Моськина, О., Пыхяла, Я. Выполнено из кирпича // Строительный эксперт. - № 11 (224). - 2009. - С. 10-14.

3. Харитонов В. А., Дукарский Ю. М. Строительные конструкции: Учебник для техникумов / Под общ. ред. Ю. М. Дукарского. -- М.: Стройиздат, 1983. -- 344 с.

Размещено на Allbest.ru