РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ КАМЕННЫХ СТЕН

Общие сведения

Факторы, приводящие к разрушению стен, можно разделить на две группы: силовые и вызванные влиянием окружающей среды. К силовым относятся: неравномерные осадки здания, обусловленные, как правило, нарушением основания под фундаментом; увеличение нагрузки в связи с перестройкой или надстройкой зданий без должного учета несущей способности стен; нарушение мест опирания; увеличение прогибов перемычек оконных и дверных проемов и др. Влияние окружающей среды выражается в чрезмерном увлажнении и последующем промерзании стен, агрессивном воздействии газов и пылевидных частиц, находящихся в составе дымов от промышленных предприятий и транспорта, выветривании материалов стен и в огневых повреждениях. Влияние биологических факторов приводит к разрушению стен из органических строительных материалов .

Степень повреждения каменных стен оценивают по потере ими несущей способности и условно подразделяют на слабую, среднюю и сильную.

Слабые повреждения (до 15 %) обусловлены размораживанием, выветриванием и огневыми повреждениями материала стен на глубину не более 5 мм, вертикальными и косыми трещинами, пересекающими не более двух рядов кладки.

Средние повреждения (до 25 %) вызваны размораживанием и выветриванием кладки, отслоением облицовки на глубину до 25 % толщины, огневыми повреждениями материалов стены на глубину до 20 мм, вертикальными и косыми трещинами, пересекающими не более четырех рядов кладки, наклоном и выпучиванием стен в пределах этажа на величину, не превышающую 1/5 их толщины, образованием вертикальных трещин в местах сопряжения продольных и поперечных стен, местными нарушениями кладки под опорами балок и перемычек, смещением плит перекрытий не более чем на 20 мм.

Сильные повреждения (до 50%)-это результат обвала стен, размораживания и выветривания кладки на глубину до 40 % ее толщины, огневых повреждений материала стен на глубину до 60 мм, вертикальных и косых трещин (исключая температурные и осадочные) на высоту не более восьми рядов кладки, наклонов и выпучиваний стен в пределах этажа на 1/3 их высоты, смещения стен и столбов по горизонтальным швам или косой штрабе, отрыва поперечных стен от продольных, повреждения кладки под опорами балок и перемычек на глубину более 20 мм, смещения плит перекрытий на опорах, составляющего более 1/5 глубины их опирания.

Разрушенными считаются стены, потерявшие более 50 % прочности.

Необходимость устранения перечисленных повреждений служит основанием проведения ремонтных работ .

К работам по ремонту и усилению стен относятся: перекладка участков стен; заделка трещин; усиление кладки способом инъекции ; ремонт и усиление перемычек; усиление столбов и простенков; обеспечение пространственной жесткости зданий.

Восстановление стен и перемычек

Перекладку отдельных участков стен и замену выпавших или ослабленных камней производят в направлении сверху вниз при разборке старой кладки и снизу вверх - при выполнении новой кладки. При этом принимают меры, обеспечивающие сохранность и стабильность положения вышележащих участков стены и опирающихся на них конструкций.

К разборке старой и устройству новой кладки приступают после установки временных креплений, которые сохраняются на весь период производства работ. Для замены узких простенков (до 1 м) временные крепления выполняют из одиночных стоек, опирающихся на низ оконного или дверного проема и поддерживающих непосредственно элементы перемычек, а для широких простенков (более 1 м) - из парных стоек, устанавливаемых по обеим сторонам проема. При устройстве временных креплений обеспечивают плотное прилегание верха и низа стоек, а также включение их в работу с помощью клиньев. В особо ответственных случаях включение стоек временных креплений в работу контролируют замером деформации стойки в процессе подбивания клиньев.

Чтобы разгрузить деформированный участок, применяют разгрузочные балки, которые заводят с обеих сторон стены в заранее пробитые борозды. В первую очередь балку заводят с наиболее ослабленной стороны стены. Для этого размечают и пробивают в стене борозду, высота которой должна быть больше высоты разгрузочной балки на 40...60 мм. Далее подготавливают площадки опирания балки на кладку глубиной не менее 250 мм и устанавливают балку. Зазор между верхней поверхностью балки и кладкой зачеканивают жестким цементным раствором. С другой стороны стены эти операции выполняют через 2... 3 сут после установки и заделки первой балки.

Запрещается одновременная перекладка стен в нескольких ярусах по вертикали и доступ людей в нижележащие помещения.

Размеры камней, используемых для ремонта, должны соответствовать размерам камней ремонтируемой кладки. Они должны быть близкими по своим физико-механическим свойствам. Для возведения новых простенков применяют материалы (кирпич, бетонные камни и т. п.) повышенной прочности, не ниже марки 100.

Состав и марка раствора должны соответствовать требованиям проекта. Раствор используют до начала схватывания. Если он расслоился при перевозке, то перед употреблением его тщательно перемешивают. В зависимости от назначения раствор должен обладать подвижностью, определенной по стандартному конусу: для стен и столбов из кирпича - 80...130; стен из пустотелого кирпича -70...80; клинчатых перемычек -50...60 мм.

Горизонтальные швы между рядами кирпичной кладки и вертикальные швы между кирпичами в перемычках, простенках и столбах заполняют раствором. При кладке впустошовку глубина не заполненных раствором с лицевой стороны швов не должна превышать 15 мм для стен и 10 мм (только вертикальных швов) - для столбов. Швы в местах сопряжения старой и новой кладки тщательно заполняют раствором и расчеканивают. Верх новой кладки не доводят до старой на 30...40 мм; этот зазор зачеканивают жестким цементным раствором марки не ниже 100. В отдельных случаях для обеспечения повышенной плотности примыкания новой кладки к старой допускается в незатвердевший раствор забивать плоские стальные клинья.

Заделку трещин шириной до 40 мм производят цементным раствором. Перед заполнением раствором трещину тщательно очищают от пыли и грязи, а кирпичные стены обильно смачивают водой. После поглощения воды кирпичом поверхность трещины обрабатывают цементным молоком, затем заделывают пластичным цементным раствором состава 1:3, приготовленным на портландцементе. Качество работ повысится, если раствор нагнетать в трещины под давлением до 0,145 МПа. При этом в зависимости от давления водоцементное отношение раствора может составлять от 0,7 до 0,3. Расположение отверстий для подачи раствора зависит от характера и размещения трещин. На вертикальных и наклонных трещинах отверстия располагают через 0,8...1,5 м, на горизонтальных - через 0,2...0,3 м.

При ремонте трещин шириной более 40 мм заменяют кладку вдоль трещин на всю толщину стены и на ширину 380...510 мм, строго соблюдая перевязку швов.

Кладку в местах трещин разбирают без предварительно: крепления отдельных участков или всей стены в тех случаях, если высота трещины не превышает 0,5 высоты этажа, если стену не передаются горизонтальные нагрузки или нагрузок; приложенные со значительными эксцентриситетами, а также если трещины расположены друг от друга на расстоянии не менее 3 м. Во всех остальных случаях к ремонту трещин приступают только после обеспечения устойчивости стен на весь период производства работ. Металлические анкеры, связи и другие элементы при разборке сохраняют без нарушения их целостности.

Для укрепления сквозных трещин и трещин в виде разрывов в местах сопряжения стен применяют металлические накладки из полосовой стали. Накладки, как правило, устанавливают с двух сторон стены и стягивают между собой болтами. В местах сопряжения стен накладки, нарощенные по длине болтами, пропускают через перпендикулярно расположенные стены и заанкеривают.

Усиление способом инъекции заключается в подаче под давлением в поврежденную кладку цементного или полимерцементного раствора, который, проникнув в щели и трещины, после затвердевания обеспечивает необходимую монолитность кладки.

При приготовлении растворов для инъектирования применяют портландцемент марки не ниже 400 (тонкость помола - не менее 2400 см/г, нормальная густота цементного теста - 22... 25%) и шлакопортландцемент марки 400, обладающий небольшой вязкостью в разжиженных растворах, а также песок - мелкий с модулем крупности 1,0... 1,5 и тонкомолотый, тонкость помола которого приближается к тонкости помола цемента. В качестве пластифицирующих добавок используют нитрит натрия (5 % массы цемента), поливинилацетатную эмульсию ПВА (полимерцементное отношение - 0,05), нафталинформальдегидную (меламинформальдегидную) добавку (10% массы цемента).

Для производства работ применяют цементные (беспесчаные), цементно-песчаные, цементно-полимерные и полимерные растворы, которые должны обладать незначительным водоотделением, заданной вязкостью, требуемой прочностью, малой усадкой и достаточной морозостойкостью.

для кладки с раскрытием трещин до 1,5 мм - полимерные растворы на основе эпоксидной смолы (на 100 кг эпоксидной смолы ЭД-20 (ЭД-16) брать 30 кг модификатора МГФ-9, 15 кг отвердителя ПЭПА и 50 кг тонкомолотого песка); цементно-песчаные растворы с добавкой тонкомолотого песка состава 1: 0,1: 0,25 (цемент: нафталинформальдегид: песок) при В/Ц = 0,6;

для кладки с раскрытием трещин 1,5 мм и более - цементно-полимерные растворы состава 1:0,15:0,3 (цемент: полимер ПВА: песок) при В/Ц = 0,6; цементно-песчаные растворы (модуль крупности песка - 1) состава 1: 0,05: 0,3 (цемент: нитрит натрия: песок) при В/Ц = 0,6; цементные (беспесчаные) растворы состава 1: 0,1 (цемент: нафталинформальдегид) при В /Ц = 0,5.

Состав инъекционных растворов назначают в соответствии с требованиями проекта и корректируют с учетом местных условий и применяемых материалов.

Приготовляют раствор в такой последовательности: портландцемент и тонкомолотый песок, дозированные по массе, перемешивают насухо и засыпают в растворомешалку, куда подают пластификатор, растворенный частью воды, входящей в состав раствора, затем добавляют остальную массу воды. Приготовленную смесь перемешивают в течение 10мин, после чего процеживают через виброфильтр. До нагнетания приготовленный раствор хранят при непрерывном перемешивании.

В кладку раствор нагнетают под давлением до 0,6 МПа. Плотность заполнения кладки в процессе нагнетания раствора контролируют по радиусу его распространения (вытеканию из патрубков, намоканию штукатурки).

При ремонте каменных или кирпичных перемычек над проемами заделывают трещины (при небольшом их раскрытии), выполняют частичную или полную перекладку, укрепляют стальными прокатными профилями, а при выходе перемычек из строя производят их полную замену.

Небольшие трещины в перемычках тщательно конопатят с наружной поверхности, смачивают водой и после впитывания воды заливают жидким цементным раствором. После схватывания раствора паклю из трещин удаляют. Па неоштукатуренных фасадах оставшиеся углубления заполняют пластичным цементным раствором и расшивают швы, на оштукатуренных - углубления заполняют в процессе восстановления штукатурного слоя.

Для частичной или полной перекладки перемычек домонтируют оконные или дверные заполнения проемов и разгружают перемычку, подводя под нее временные крепления. Устройству временных креплений уделяют особое внимание при расположении непосредственно над перемычкой балок перекрытий, положение которых фиксируют специальными креплениями. После укрепления стены перемычку заменяют новой. Кладку выполняют по традиционной схеме - от пяты к замку. Марку раствора и кирпича принимают по проекту. Нижний ряд грядовых и армокаменных перемычек выкладывают тычками. Клинчатые и арочные перемычки из обычного кирпича разрешается выкладывать без обработки его на клин за счет устройства переменных по толщине вертикальных швов. Минимальная толщина такого шва - 5, вверху - 25 мм.

Укрепление перемычек стальными прокатными профилями (рис.1) производят по технологии, аналогичной описанной выше. Если при укреплении уголками необходимо перекрыть значительный пролет или усилить поврежденную в середине пролета перемычку, рабочий пролет уголка уменьшают постановкой тяжей из полосовой стали. Тяжи, как правило, устанавливают с двух сторон и соединяют между собой болтами. При усилении перемычек в наружных стенах принимают меры по сохранению их теплозащитных свойств, так как в местах пропуска металла образуются мостики холода. Стальные профили, используемые для усиления перемычек, заводят в стену не менее чем на 250 мм с каждой стороны и устанавливают на заранее подготовленную постель.

Рис.1 Укрепление перемычек:

а - накладка уголков и подведение балочек;

б - уменьшение пролета тяжами;

1 - уголок;

2 - обетонированный швеллер;

3 - болт;

4 - тяж из полосовой стали

Замену вышедшей из строя перемычки на стальную или сборную железобетонную производят после ее полной разгрузки и крепления конструкций перекрытия, опирающихся на эту перемычку. Работы начинают с наиболее ослабленной стороны стены, где по предварительной разметке пробивают горизонтальную борозду, высоту которой принимают на 40...60 мм больше высоты устанавливаемой перемычки. Борозды очищают от щебня, грязи и пыли, затем тщательно промывают водой. Металлические балки из швеллеров и двутавров предварительно заполняют кирпичом, который скрепляют проволокой, наматывая ее на балку. Новую перемычку устанавливают в проектное положение на постель из жесткого цементного раствора и фиксируют в этом положении клиньями. Если перемычку устанавливают не на всю толщину стены, образовавшееся пространство между внутренней поверхностью перемычки и стеной заполняют пластичным раствором. Наружные щели зачеканивают жестким цементным раствором. К работам с противоположной стороны стены приступают не ранее чем через 5...6 сут после установки перемычки в первой борозде. Перемычки, заполняющие не всю толщину стены, стягивают между собой болтами.

Усиление столбов и простенков,

обеспечение пространственной жесткости зданий

Усиление столбов и простенков обоймами - весьма эффективный способ повышения несущей способности ремонтируемых конструкций.

По характеру работы обоймы можно разделить на три типа:

1) сдерживающие поперечные деформации; несущая способность увеличивается в результате создания в усиливаемом элементе объемного напряженного состояния;

2) воспринимающие часть нормальных усилий, передаваемых на усиливаемый элемент; желаемый эффект достигается увеличением площади поперечного сечения либо введением в существующие габариты материала с повышенными физико-механическими свойствами;

3) комбинированные, выполняющие одновременно функции обойм первого и второго типов.

По роду используемого материала обоймы бывают стальные, железобетонные и армированные растворные.

Стальные обоймы наиболее просты в изготовление; состоят из вертикально устанавливаемых уголков-стоек и соединяющих их планок из полосовой или круглой стали (рис.2, а).

Рис.2 Устройство обойм:

а, б - стальных соответственно 1-го и 2-го типов;

в - железобетонной;

1 - уголки-стойки;

2 - соединительные планки;

3 - стяжной болт;

4 - арматура (на фасаде условно не показана)

Основной недостаток стальных обойм - опасность появления мостиков холода при установке их на наружных стенах. Чтобы избежать это, принимают дополнительные меры по теплоизоляции.

Обоймы 1-го типа устраивают следующим образом. Поверхность столба или простенка в местах установки уголков-стоек тщательно очищают от штукатурки и выравнивают, чтобы обеспечить плотное прилегание уголков к поверхности усиливаемого элемента. Уголки устанавливают в проектное положение на тонком слое цементно-песчаного раствора и фиксируют проволочными скрутками или струбцинами. Совместную работу обоймы и простенка или столба обеспечивает предварительное напряжение планок, привариваемых к уголкам. Наиболее простой и надежный способ создания предварительного напряжения - термический. Для этого поперечные планки непосредственно перед установкой нагревают до температуры 150...200 °С, затем, не давая им остыть, приваривают к уголкам. Расстояние между поперечными планками не должно быть меньше толщины усиливаемого элемента

Обоймы 2-го типа также выполняют из уголков-стоек и поперечных планок, шаг которых не должен превышать 40 радиусов инерции уголка наименьшего профиля в обойме. Наиболее ответственным этапом установки обойм этого типа является включение их в работу. Поскольку обойма призвана воспринимать и передавать вертикальную нагрузку, необходимо обеспечить достаточную площадь опирания уголка сверху и снизу. Для этого в месте опирания обойм устраивают постель из жесткого цементного раствора марки не ниже 100. Для включения обоймы в работу под опоры забивают стальные клинья. В наиболее ответственных случаях усилия, создаваемые в вертикальных элементах, контролируют по деформациям уголков. После достижения заданных деформаций обойму выдерживают до проявления деформаций обмятия у опор и проявления пластических деформаций, затем окончательно подбивают клинья и фиксируют их положение.

Второй способ включения обойм 2-го типа в работу состоит в том, что уголки-стойки заготавливают длиннее, чем расстояние между верхней и нижней опорами, и устанавливают их на место, слегка изогнув по длине (рис.2, б). Напряжение создается в результате выравнивания уголков стяжными болтами, расположенными по высоте обоймы. Установив в проектное положение, уголки соединяют между собой поперечными планками. Длину уголков-стоек определяют непосредственно перед установкой их на место, исходя из фактических размеров между опорными площадками, заданного уровня предварительного напряжения и физико-механических свойств материала.

Обоймы 3-го типа (комбинированные) устанавливают в проектное положение с соблюдением правил по установке обойм 1-го и 2-го типов.

Наибольшего эффекта усиления простенков, столбов и поврежденных участков стен можно добиться одновременной установкой обойм и инъектированием в поврежденную кладку цементного раствора.

После установки стальные обоймы защищают от коррозии слоем цементного раствора толщиной 25...30 мм по металлической сетке.

Железобетонная обойма (рис.2, в) представляет собой тонкую плиту, охватывающую усиливаемый элемент по периметру. Толщину обоймы назначают по расчету (40мм). В конфигурации опалубки учитывают возможность восстановления четвертей проемов. Если необходимо сохранить без изменения поперечное сечение простенка, кладка которого находится в удовлетворительном состоянии, перед устройством обоймы его обрубывают по торцам на толщину обоймы. При этом простенок разгружают установкой временных опор. Для сохранения или незначительного изменения габаритов проема допускается уменьшение толщины обоймы до 30...40 мм.

Бетон для обойм должен быть марки не ниже 150; его приготовляют на щебне с максимальной фракцией 10мм. Армирование целесообразно выполнять из сеток и каркасов заводского изготовления. Расстояние между хомутами не должно превышать 150 мм. При соотношении сторон усиливаемого простенка или столба более 1:2,5 арматурные сетки, расположенные по большей стороне, соединяют между собой.

Бетон укладывают в опалубку послойно, тщательно уплотняя каждый слой вибрированием. Высокое качество работ получается при устройстве обойм из торкрет-бетона, каждый последующий слой которого толщиной не более 10 мм наносят после схватывания предыдущего. Количество наносимых слоев определяется проектной толщиной обоймы.

Перед бетонированием усиливаемую конструкцию тщательно очищают от набела, штукатурного слоя, грязи и мусора для обеспечения адгезии бетона обоймы с материалом конструкции. Кирпичные простенки и столбы перед началом бетонирования рекомендуется смачивать водой.

В железобетонных обоймах 1-го типа обжатие столба или простенка происходит за счет уменьшения габаритов обоймы в результате усадки свежеуложенного бетона. Обоймы 2-го типа включают в работу тщательной зачеканкой жестким цементным раствором зазоров между верхом обоймы и низом существующей конструкции. В случае необходимости в зазоры после приобретения бетоном 70 %-ной проектной прочности забивают стальные клинья. Обоймы 3-го типа выполняют с соблюдением всех перечисленных выше требований.

Армированные растворные обоймы выполняют аналогично железобетонным, только вместо бетона арматуру покрывают слоем цементного раствора марки 75

При устройстве таких обойм четверти в оконных проемах можно не удалять. Достаточно просверлить отверстия и пропустить через них хомуты, расположенные по торцам простенка. Установленные в проектное положение сетки соединяют между собой сваркой и расклинивают для обеспечения заданной толщины защитного слоя. Оштукатуривание производят послойно вручную или торкретированием. Толщина слоя штукатурки по арматуре должна быть не менее 20 мм. Как и при устройстве железобетонных обойм, для сохранения габаритов оконных проемов разрешается уменьшать толщину обоймы на торцевых поверхностях простенков.

Как правило, армированные растворные обоймы усиливают простенки за счет создаваемого в них объемного напряженного состояния. Использование таких обойм для восприятия нормальных усилий нецелесообразно ввиду незначительной толщины слоя цементного раствора.

Работы по обеспечению устойчивости и жесткости стен здания начинают после стабилизации и устранения причин деформаций, вызвавших нарушения. В отдельных случаях при надстройке зданий стены усиливают, чтобы не допустить нежелательных явлений при увеличении нагрузки на фундаменты.

Для восстановления эксплуатационных качеств стен устанавливают предварительно напряженные стальные тяжи, а также устраивают железобетонные или армокирпичные пояса.

Устройство предварительно напряженных стальных тяжей (рис.3) - один из действенных методов повышения пространственной жесткости зданий. Тяжи из круглой арматурной стали диаметром 28...38 мм устанавливают в борозды, пробитые по периметру здания в уровне междуэтажных перекрытий. Опорами тяжей на углах зданий являются уголки, предохраняющие кладку стен от местного смятия и передающие усилия обжатия на большую площадь. Натяжение выполняют стяжными муфтами; его эффективно совмещать с термическим натяжением.

Рис.3 Установка стальных тяжей:

а - фасад здания;

б - план;

1 - стальные тяжи;

2 - стяжные муфты

Результаты внедрения предварительно напряженных стальных тяжей свидетельствуют об экономичности этого метода, достигаемой в результате замены дорогостоящих и трудоемких работ по усилению оснований и фундаментов на сравнительно легко выполнимые работы , а также о его надежности. Применение стальных тяжей целесообразно для капитальных зданий, износ стен которых не превышает 60 %.

Железобетонные и армокирпичные пояса (рис.4) применяют, как правило, при надстройке зданий или увеличении эксплуатационных нагрузок, которые могут вызвать неравномерную осадку зданий. Такие пояса служат для равномерной передачи нагрузки на нижележащие стены здания, восприятия растягивающих усилий, возникающих при неравномерной осадке, и сохранения общей жесткости здания при увеличении прочности стен.

Рис.4 Усиление стены:

а - железобетонным поясом;

б - армированным швом;

1 - уголок;

2 - армокирпичным поясом

Пояса располагают в уровне междуэтажных перекрытий в виде непрерывных лент, лежащих на всех капитальных стенах, в том числе и на поперечных. Пояса должны иметь надежную связь со стенами. Сечение арматуры в них принимают по проекту; оно должно находиться в пределах 6...10 см в зависимости от сечения пояса.

Железобетонные пояса располагают не по всей толщине наружных стен в целях сохранения их теплотехнических свойств. На внутренних стенах пояса могут быть по всей толщине стен. При пересечении поясов расположенными в стенах каналами в поясах устраивают отверстия для пропуска коммуникаций.

При незначительных деформациях стен устраивают армированные швы или армокирпичные пояса. Армированные швы выполняют толщиной 50...60 мм по периметру всех капитальных стен. Количество арматуры такое же, как и при устройстве железобетонных поясов. Эффективность армированного шва в значительной мере повышает переход к армокирпичному поясу, который представляет собой два армированных шва, расположенных друг над другом через 4...6 рядов кирпичной кладки и связанных между собой вертикальными стержнями.

Контроль качества и приемка выполненных работ

Качество работ по ремонту стен достигается при тщательном соблюдении технологии производства работ, применении качественных материалов и организации операционного контроля (табл.1, 2).

Материалы, применяемые для ремонта, по своим характеристикам должны быть близки к материалам ремонтируемой стены. На глубину 1/3 толщины и более стену разбирают после ее разгрузки и обеспечения прочности и устойчивости ремонтируемого участка. Система перевязки швов на перекладываемых участках стены должна соответствовать существующей.

Карта операционного контроля качества работ по ремонту стен

Работы, подлежащие контролю		Способы и средства контроля	Время контроля
Подготовительные работы	Разгрузка конструкций, соответствие проекту, тщательность и надежность креплений	Визуально	До начала paбот
	Соответствие качества и вида материалов (кирпича, раствора)
	Удаление оконных и дверных коробок оштукатуренных откосов	Визуально
Работы, предшествующие кладке	Ширина разборки кладки при ремонте сквозных трещин	Складной метр	До начала кладки
	Устройство штраб, забивка металлических штырей для обеспечения связи между старой и новой кладкой	Визуально; складной метр
	Очистка поверхности от пыли и грязи	Визуально
Кирпичная кладка	Смачивание поверхности водой	Визуально	В процессе кладки
	Толщина и тщательность заполнения швов	Визуально
	Соблюдение системы перевязки швов	Визуально
	Соблюдение геометрических размеров, вертикальности и горизонтальности	Складной метр, отвес

Запрещается:

при ремонте стен - применять схватившиеся и обезвоженные растворы; увлажнять силикатный, шлаковый, зольный и трепельный кирпич; увлажнять глиняный кирпич и керамические камни при кладке на известковом и известково-глиняном растворах, приготовленных на воздушной извести;

при усилении столбов и простенков обоймами - применять пневматический инструмент для разборки кладки; устанавливать поперечные стальные планки без предварительного напряжения.

Допускаемые отклонения, мм (рис.5):

1 - отметки обрезов
2 - ширины проемов
3 - вертикальной поверхности (неровности при прикладывании 2-метровой рейки):
оштукатуриваемой стены
неоштукатуриваемой стены
4 - поверхности углов от вертикали:
на всю высоту стены
5 - толщины кладки
6 - ширина простенков
7 - рядов кладки от горизонтали на длине 10 м
8 - шага поперечных планок
9 - поверхности и углов от вертикали на всю высоту стены
10 - отметки низа проема

Рис.5 Схемы определения допускаемых отклонений:

а - при ремонте стен;

б - при устройстве обойм;

Карта операционного контроля качества работ по устройству обойм

Работы, подлежащие контролю	Контролируемые параметры, процессы и операции	Способы и средства контроля	Время контроля
Подготовительные работы	Надежность и соответствие проекту разгрузочных конструкций	Визуально	До начала работ
	Очистка поверхности гладки от пыли и грязи	Визуально
	Смачивание кладки водой	Визуально
	Вид и качество материалов (кирпича, раствора)	Визуально; лабораторные испытания
Устройство стальных обойм	Размеры заготовок	Складной метр	В процессе работ
	Плотность прилегания уголков к поверхности	Визуально
	Температура нагрева поперечных планок	Визуально
	Качество сварных соединений	Визуально
Устройство железобетонных обойм	Наличие бирок и сертификатов на арматуре	Визуально
	Соответствие расположения арматуры проекту	Складной метр
	Размеры и надежность опалубки
	Укладка и уплотнение бетона	Визуально
	Уход за свежеуложенным бетоном	Визуально

В процессе приемки работ учитывают допускаемые отклонения, основные запрещения и перечень операций, оформляемых актами на скрытые работы.

Актами на скрытые работы оформляются:

при ремонте стен - состояние сохраняемых конструкций; анкеровка и защита стальных элементов от коррозии; глубина полнота заполнения раствором кладки в процессе инъектирования;

при усилении столбов и простенков обоймами - работы, связанные с привариванием поперечных планок; защита стальных конструкций от коррозии; соответствие установленной арматуры проекту; уплотнение бетона.

Электронный текст документа

подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по материалам,

предоставленным к. т.н. (ВИТУ)

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

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 0,7 R 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 = 0,2 R 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 15-25МПа.

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.

Усиление кирпичных стен, простенков и колонн

Усиление кирпичных стен . К основным методам усиления кирпичных стен относится:

Заделка трещин на лицевых поверхностях стен;

Установка металлических поясов;

Установка разгрузочных балок;

Перекладка отдельных участков стен;

Повышение их несущей способности с помощью армированных и железобетонных обойм;

Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости и др.

При небольших стабилизирующихся трещинах их заделку производят цементно-песчаным раствором с добавлением 30 % известкового теста. При значительном ослаблении стен осуществляют цементацию кладки цементно -_полимерным или расширяющимся раствором.

В том случае, когда трещины в стене сквозные, то осуществляют перекладку стен с двух сторон по фронту на глубину в 1/2 кирпича с обязательным устройством перевязки в один кирпич через каждые четыре ряда кладки, а в длинных и широких трещинах устраивают замок с якорем из прокатного профиля, который укрепляют анкерными болтами (рис.39).

Рис.39. Заделка трещин кирпичными вставками

в простой замок и с якорем

В местах образования сквозных трещин для их стабилизации с двух сторон стены устанавливают стальные накладки из полосовой стали 50 х 10 мм с креплением их болтами с обеих сторон стены (рис. 40, а). Аналогично поступают при появлении сквозных трещин в углах здания (рис.40, б) и в местах пересечения наружных и внутренних стен (рис.40, в).

Рис.40. Способы усиления кирпичных стен

а) установкой стальных связей на болтах; б) в углу здания; в – то же в местах сопряжений наружных и внутренних стен: 1- двусторонняя металлическая накладка из полосовой стали; 2 – круглая сталь диаметром

20-24 мм; 3 – то же, с нарезкой на двух концах

При значительном количестве трещин и когда заделка их не восстанавливает несущую способность стены, производят перекладку отдельных участков стен.

При сильном разрушении кирпичных стен для усиления кирпичной кладки применяют односторонние или двухсторонние железобетонные стенки усиления . При устройстве односторонних стенок в усиливаемые стены забиваются или устанавливаются на растворе в высверленные скважины анкеры, к которым привариваются арматурные сетки диаметром 8-10 мм с размером ячейки 150 х 150 мм (рис.41, а).

При двухстороннем устройстве железобетонных стенок в усиливаемой стене высверливают сквозные отверстия, в которые устанавливают металлические тяжи с шайбами, к которым приваривают такие же арматурные сетки, что и при устройстве односторонних стенок. Толщина стенок усиления достигает 100-150 мм (41, б).

Рис.41. Усиление кирпичной стены односторонней (а) или двухсторонней (б) набетонкой

а) – односторонней набетонкой: 1 – усиливаемая стена; 2 – плиты перекрытия; 3 – набетонка;

4 – штыри диаметром 8-10 мм; 5 – арматурная сетка диаметром 6-8 мм; б) – двухсторонней набетонкой: 1 – усиливаемая стена; 2 – железобетонные стенки усиления, связанные тяжами с усиливаемой стеной; 3 – арматурные сетки, приваренные к шайбам тяжей; 4 – тяжи с шайбами, пропущенные через просверленные отверстия в стене; 5 – отверстия, просверленные в стене для пропуска тяжей; 6 – поверхность стены, подготовленная к бетонированию (зачистка, насечка, промывка)

Когда на фасадах здания имеется множество трещин, для их устранения прибегают к обеспечению пространственной жесткости несущей коробки зданий с помощью устройства обвязочных поясов. Установку металлических поясов производят также при отклонении стен от вертикали в результате неравномерных осадок (рис.42).

В качестве металлических поясов используют сталь круглого или квадратного сечения диаметром 20-40 мм, которую устанавливают под перекрытием каждого этажа. Одни концы металлических поясов приваривают к обрезкам уголков, которые устанавливают по углам здания, а вторые - закрепляют в стяжных муфтах (талреп).

Для случаев обеспечения пространственной жесткости натяжение металлических поясов начинают одновременно по всем этажам, чтобы избежать неравномерной передачи нагрузки. Когда же требуется восстановить вертикальность стены, то натяжения металлических поясов начинают с нижнего этажа.

Заданная величина натяжного усилия обеспечивается специальными динамометрическими ключами в натяжных муфтах.

Рис.42. Обеспечение пространственной жесткости остова здания

1 – тяжи; 2 – муфта натяжения; 3 – металлическая прокладка; 4 – швеллер № 16-20; 5 – уголок

Усиление простенков . Усиление простенков может быть осуществлено за счет:

Увеличения их сечения;

Перекладки;

Устройства металлических каркасов;

Железобетонных и штукатурных армированных обойм;

Установкой гибких или жестких сердечников.

.

Рис.43. Усиление простенков несущих стен:

а, б) – железобетонной обоймой; в) – обоймой из прокатного металла; г) – железобетонным сердечником;

д) – то же, металлическим; 1 – кирпичный простенок; 2 – арматура; 3 – бетон; 4 – поперечная стальная связь;

5 – стальной уголок; 6 – стальная планка; 7 – арматурный каркас; 8 – стальной сердечник

Усиление кирпичных колонн и пилястр . Кирпичные колонны и столбы усиливаются аналогично кирпичным простенкам, т.е., путем устройством металлических, штукатурных или железобетонных обойм (рис.44).

Рис.44. Усиление кирпичных колонн и столбов с помощью устройства

металлического каркаса (а), железобетонной (б) или арматурной (в) обоймы

1 – кирпичная колонна; 2 – металлический каркас или арматура усиления; 3 – цементно-песчанный раствор или бетон замоноличивания

Для повышения эффективности работы металлической обоймы горизонтальным планкам придают предварительное напряжение с помощью электронагрева до температуры 120 0 С.

По второму способу вместо планок используют металлические стержни, концы которых приваривают с одной стороны к вертикальным уголкам обрамления колонны, а другие концы, имеющие резьбовое окончание, пропускают в заранее приваренные отрезки уголков или труб, после чего с помощью навинчивания гаек динамометрическим ключом создают в стержнях горизонтальное напряжение и дополнительное обжатие колонны (рис.45).

Рис.45. Усиление кирпичных колонн с помощью преварительно напряженных стержней

1 – уголки; 2 – отрезок голка; 3 – поперечный стержень; 4 – гайка; 5 - шайба; 6 – штукатурный слой; 7 – прямой клин; 8 – обратный клин; 9 – ребро жесткости; 10 – опорный уголок

Кирпичные пилястры могут усиливаться с помощью стальных или железобетонных обойм (рис.46).

Рис. 46. Усиление пилястр стальными (а) или железобетонными (б) обоймами

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; 8 – бетон; 9 – бетонные сухарики

Железобетонная обойма выполняется из бетона класса В 12,5 и выше с армированием вертикальными стержнями и хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не более 150 мм.

Ткачев Сергей

Обследование каменных и армокаменных конструкций выполняется с учетом требований СНиП 11-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции», а также «Рекомендаций по усилению каменных конструкций зданий и сооружений».

Перед обследованием каменных конструкций необходимо выявить их структуру, выделив несущие элементы. Особенно важно учесть реальные размеры несущих элементов, расчетную схему, оценить величины деформаций и разрушений, выявить условия опирания на каменную конструкцию балок, плит и других изгибаемых элементов, состояние арматуры (в армокаменных конструкциях) и закладных деталей. От названных выше условий напрямую зависят размеры и характер дефектов, наличие типичных разрушений (сколы и трещины).

Для определения прочности каменной кладки применяют инструменты и приборы механического действия, а также ультразвуковые приборы. Молотками и зубилами путем ряда ударов можно приближенно оценить качественное состояние материала каменных и бетонных конструкций. Более точные данные получают с помощью специальных молотков, т. е. приборов механического действия, основанных на оценке следов или результатов удара по поверхности испытываемой конструкции. Наиболее простой, хотя и менее точный инструмент этого вида- молоток Физделя. На ударном торце молотка впрессован шарик определенного размера. Путем локтевого удара, создающего приблизительно одинаковую силу у разных людей, на исследуемой поверхности остается след-лунка. По величине ее диаметра с. помощью тарировочной таблицы оценивают прочность материала.

Более точным инструментом является молоток Кашкарова, при пользовании которым силу удара шариком по исследуемому материалу учитывают по размеру следа на специальном стержне, расположенном за шариком.

Но наиболее современными и точными приборами механического действия являются пружинные: прибор Академии Коммунального хозяйства РСФСР, Центрального научно-исследовательского института строительных конструкций. Принцип действия этих приборов основан на учете определенной силы удара, вызываемого спуском взведенной пружины. Прибор этого типа представляет собой корпус, в котором помещена спиральная пружина, соединенная со стержнем-ударником. После нажима на спусковой крючок пружина отпускается, и стержень-ударник наносит удар. В приборе ЦНИИСКа силу удара можно установим равной 12,5 или 50 кг/см 2 для каменных материалов различной прочности.

Для определения изгибов и деформаций вертикальных поверхностей, их формы и характера отступлений от вертикальности и плоскости применяют нивелир со специальной насадкой, позволяющей вести визирование, начиная с 0,5 м вместо минимальных 3,5 м, когда насадки нет.

Рельеф вертикальных поверхностей выявляют способом визирования инструмента из одной его стоянки на рейку, прикладываемо горизонтально к заранее намеченным точкам обследуемой поверхности.Результаты измерения деформаций горизонтальных или вертикальных поверхностей наносят на схемы, на которых для наглядности выявляют, наподобие горизонталей, линии равных отклонений от горизонтальной или вертикальной плоскостей. Сечение придают равным 2-5 мм в зависимости от степени отклонения или нарушения положения или местных дефектов обследуемого элемента и его общих размеров.

Однако, в первую очередь, необходимо выяснить характер негативных изменений в кладке и установить стабилизировался ли процесс образования трещин, или их количество и ширина раскрытия нарастают во времени. Для этого в самой кладке устанавливаются маяки. Маяк представляет собой полоску из гипса, стекла или металла, накрывающую обе стороны трещины. Маяки из гипса и стекла в случае продолжения деформации, вызвавшей появление трещин, лопаются.

	Приборы для диагностики прочности материала: а - молоток Физделя; б-то же Кашкарова; в - пистолет ЦНИИСКа: 1- калиброванный шарик; 2 - угловой масштаб; 3 - тарировочная таблица; 4- сменный стержень для фиксирования следа удара
	Измерение деформаций вертикальной поверхности с помощью нивелира с оптической насадкой: а-план; б- поверхность стены; в - разрез; 1 - нивелир; 2 - рейка; 3 - места прикладывания peйки; 4 - линии равных отклонений от плоскости
	Маяки для наблюдения за состоянием трещин: /-трещина; 2-штукатурка и алебастровый раствор; 3- материал стены; 4- маяк гипсовый; 5 - маяк стеклянный; 6 - металлическая пластинка; 7 - риски через 2-3 мм; 8 - гвоздь

Путем измерения величины расхождения половинок маяка устанавливают характер изменения трещины или ее стабилизацию. Металлический маяк прикрепляют к одной стороне трещины, и он может передвигаться по другому ее краю, по другой стороне ее, где фиксируют первоначальное и последующие положения конца маяка. Самым простым маяком является бумажный маячок , представляющий собой полоску бумаги наклеиваемую на трещину, при дальнейшем расширении трещины бумажный маячок разрывается.

Трещины в несущих каменных конструкциях соответствуют стадиям трещинообразования (или стадиям работы кладки при сжатии). При усилиях в кладке F , не превышающих усилия F crc , при котором в кладке появляются трещины, конструкция имеет достаточную для восприятия существующей нагрузки несущую способность, трещины не образуются. При нагрузках F F crc начинается процесс образования трещин. Поскольку кладка плохо сопротивляется растяжению, на растянутых поверхностях (участках) трещины
появляются значительно раньше возможного разрушения конструкции.

В качестве основных причин образования трещин выдeляют:

1) низкое качество кладки (плохие растворные швы, несоблюдение перевязки, забутовка с нарушением технологии и т.п.);

2) недостаточная прочность кирпича и раствора (трещиноватость и криволинейность кирпича, несоблюдение технологии сушки при его изготовлении; высокая подвижность раствора и т.п.);

3) совместное применение в кладке разнородных по прочности и деформативности каменных материалов (например, глиняного кирпича совместно с силикатным или шлакоблоками);

4) использовaниe каменных материалов не по назначению (например, силикатного кирпича в условиях повышенной влажности);

5) низкое качество работ, выполняемых в зимнее время (использование не очищенного от наледи кирпича; применение смерзшегося раствора, отсутствие в растворе противоморозных добавок);

6) невыполнение температурно-усадочных швов или недопустимо большое расстояние между ними;

7) агрессивные воздействия внешней среды (кислотное, щелочное солевое воздействия; попеременное замораживание и оттаивание, увлажнение и высушивание);

8) неравномерная осадка фундамента в здании.

Не случайно осадки фундаментов указаны последним условием возникновения трещин в каменной кладке. Следует иметь в виду, что в период массового строительства в каменной кладке использовались растворы без противоморозных добавок, тощие, непластичные, т.е. очень дешевые. Все это способствовало обильному образованию усадочных трещин, которые необходимо при обследовании отделить от чисто осадочных трещин, имеющих специфический, легко определимый характер.

Рассмотрим процесс образования трещин в каменной кладке при сжатии

Первая стадия — появление первых волосяных трещин в отдельных камнях. Усилие F crc
, при котором появляются трещины на этом этапе, зависит, в основном, от вида используемого в кладке раствора:

— в кладке на цементном растворе F crc = (0,8 — 0,6) F u ; ;

— в кладке на сложном растворе F crc = (0,7 — 0,5) F u ;

— в кладке на известковом растворе F crc = (0,6 — 0,4) F u ,

где F u — разрушающее усилие.

Вторая стадия — прорастание и объединение отдельных трещин. Эта стадия начинается и интенсивнее протекает по южному фасаду здания, испытывающему наибольшие температурные колебания атмосферной среды. Кроме того, прорастание трещин наблюдается при неправильной организации наружных водостоков, нарушении их системы в местах периодического намокания кладки.

Третья стадия – дальнейшее образование больших поверхностей разрушения и исчерпание прочности кладки.

На фотографии представлено сооружение с мансардой, опирающейся на внутреннюю поперечную стену. На свободной части кровли был создан уклон под организаванную систему наружного водостока, однако угол здания значительно промачивается. Стрелка показывает на развивающуюся трещину, появившуюся после одного года эксплуатации реконструированного сооружения	Дефекты кирпичной кладки и их причины: а-износ от 20 до 40%; б-износ 41-60%; в- перегруженные простенки с износом до 40%; г- то же, при большем износе; д - обнажение кирпичной кладки при износе штукатурки

Анализируя картину трещин, следует помнить, что появление отдельных трещин в перевязочных камнях свидетельствует о перенапряжении в каменной кладке. Развитие трещин во второй стадии указывает на значительное перенапряжение кладки и необходимость ее разгрузки или усиления.

При образовании больших поверхностей разрушения целесообразна замена кладки на новую или ее усиление конструкцией, полностью воспринимающей эксплуатационную нагрузку.

В процессе эксплуатации сооружения могут раскрыться трещины из-за неправомерно большой длины температурного блока или из-за отсутствия температурно-усадочного шва вообще. В период реконструкции с возведением эркеров, навешиванием лифтов, устройством дополнительных и мансардных этажей в кладке могут появиться трещины из-за недостаточной площади опирания перемычек на стену и низкой прочности каменной кладки, от перегрузки простенка и низкой прочности каменной кладки. Возможны и другие причины трещинообразования. Например, хаотично расположенные трещины часто возникают в сооружениях, оказавшихся в непосредственной близости от места забивания свай, или в старых зданиях, износ кирпичной кладки которых достигает 40% и более.

Прочность кирпича и камней необходимо определять в соответствии с требованиями ГОСТ 8462-85, раствора — ГОСТ 5802-86 или СН 290-74. Плотность и влажность каменных кладок определяют в cooтветствии с ГОСТ 6427-75, 12730.2-78 путем установления разницы веса образцов до и после высушивания. Морозостойкость каменных материалов и растворов, а также их водопоглощение устанавливают по ГОСТ 7025-78.

Отбор образцов для испытаний производят из малонагруженных элементов конструкций при условии идентичности применяемых на этих участках материалов. Образцы кирпичей или камней должны быть целыми без трещин. Из камней неправильной формы выпиливают кубики размером ребра от 40 до 200 мм или высверливают цилиндры (керны) диаметром от 40 до 150 мм . Для испытаний растворов изготовляют кубы с ребром от 20 до 40 мм , составленные из двух пластин paствора, склеенных гипсовым раствором. Образцы испытывают на сжатие с использованием стандартного лабораторного оборудования. Участки кирпичной (каменной) кладки, с которых отбирали образцы для испытаний, должны быть полностью восстановлены для обеспечения исходной конструкции.

Технология восстановления и усиления кирпичной кладки

Как уже было отмечено выше, кирпичные корпуса жилых зданий массовых серий имели высокую надежность и значительный запас прочности. Но длительный срок эксплуатации, нарушения технических условий содержания могли нанести несущим кирпичным стенам значительный ущерб. В зависимости от видимых повреждений и состояния конструкций, нагрузок, действующих на них, других факторов, затрудняющих нормальную эксплуатацию, при реконструкции предпринимаются мероприятия по восстановлению несущей способности кирпичной кладки. Кроме того, при повышении этажности сооружения или иному увеличению строительного объема сооружения возникает необходимость в усилении кирпичных конструкций.

Восстановление несущей способности кладки сводится к заделке и локализации трещин. Естественно, что указанную задачу необходимо решать после выявления и устранения причин, вызвавших трещинообразование :

1) ликвидировать или стабилизировать неравномерные осадки фундамента путем усиления фундаментов или оснований;

2) изменить условия передачи нагрузки на треснувший простенок с целью перераспределения нагрузки на большую площадь;

3) перераспределить нагрузки на другие (или даже дополнительные) конструкции в случае недостаточной прочности самой кладки.

Следует отметить, что заделка трещин должна сопровождать и мероприятия по усилению кирпичных конструкций , которые необходимы при увеличении нагрузок и невозможности их перераспределения на другие элементы сооружения.

Технологически заделка трещин в кирпичных стенах может производиться одним из следующих способов или их сочетанием.

Инъектирование трещин — нагнетание в трещины поврежденной кладки растворов жидкого цемента или полимер-цементного раствора, битума, смолы. Этот способ восстановления несущей способности кладки применяется в зависимости от вида конструкции, характера ее дальнейшего использования, имеющихся возможностей инъектирования, а главное, при локальном характере и небольшом раскрытии трещины. Оно может осуществляться с использованием различных материалов. В зависимости от их вида различают силикатизацию, битумизацию, смолизацию и цементацию . Инъектирование позволяет не только замонолитить кладку, но и восстановить, а в ряде случаев и увеличить ее несущую способность, что происходит без увеличения поперечных размеров конструкции.

Наиболее широко применяемы цементные и полимер-цементные растворы. Для обеспечения эффективности инъектирования применяют портландцемент марки не менее 400 с тонкостью помола не менее 2400 см 2 /г , с густотой цементного теста 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 см 2 /г. Для повышения пластичности состава в раствор добавляются пластифицирующие добавки в виде нитрита натрия (5% от массы цемента), поливинилацетатную эмульсию ПВА с полимерцементным отношением П/Ц=0,6 или нафталиноформальдегидную добавку в количестве 0,1% от массы цемента.

К инъекционным растворам предъявляют достаточно жесткие 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 ЭД-20 (или 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 – 1 мас.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 1:0,05:0,3 (цемент: пластификатор нитрит натрия: песок), В/Ц=0,6, модуль крупности песка М к =1. Раствор нагнетается под давлением до 0,6 МПа. Плотность заполнения трещин определяется через 28 суток после инъектирования.

Раствор нагнетается через инъекторы диаметром 20-25 мм. Их устанавливают в специально просверленные отверстия через 0,8-1,5 метра по длине трещины. Диаметр отверстий должен обеспечить установку трубки инъектора на цементном растворе. Глубина отверстий – не более 100 мм , трубка инъектора закрепляется в отверстии проконопаченной паклей.

Инъектирование трещин шириной до 10 мм цементно-песчаным раствором:

1- кладка; 2- трещина; 3- отверстия для инъекторов через 800-1500 мм; 4- стальная трубка инъектора; 5- пакля, проконопаченная на клею; 6- подача раствора

Установка скоб из арматурной стали используется в методиках восстановления несущей способности кладки при раскрытии трещин более 10 мм . Для этого в кладке фрезой делается углубление по размеру скобы. Скоба закрепляется болтами по краям, сама трещина обычно инъектируется цементно-песчаным раствором и зачеканивается жестким раствором.

Установка скоб из арматурной стали: 1-усиливаемая стена; 2-трещина в стене, инъектированная цементно-песчаным раствором после установки скоб; 3-скобы из арматурной стали; 4-паз в кладке, выбранный фрезой; 5-углубления по концам паза, выполненные сверлом; 6-заполнение цементно-песчаным раствором пазов и углублений

При значительных повреждениях кладки сетью трещин скобы выполняют двухсторонними, в этом случае кладка испытывает двухстороннее обжатие. Развитие многочисленных сквозных трещин можно остановить, используя вместо скобы накладки из полосовой стали , которые устанавливаются с шагом 1,5-2 толщины стены.

Двухсторонние скобы из арматурной стали на болтах: 1- кладка; 2- сквозная трещина; 3- накладки из полосовой стали; 4- стяжные болты; 5- отверстия в стене

Разрушения могут быть настолько значительны, что в некоторых случаях требуется частичная разборка и перекладка разрушенной кирпичной кладки. Как правило, это производится с устройством вставки кирпичных замков, снабженных якорем .

	Широкая, более 10 мм, трещина (1 ) перехватывается одно- или двухсторонней накладкой (2) , принимаемой уже не из полосовой стали, а из прокатного металла, который крепится к стене анкерными болтами. В этом случае накладка именуется якорем . По всей длине развития трещины извлекается поврежденный кирпич на толщину в два кирпича и заменяется армированной кладкой на цементно-песчаном растворе, именуемой кирпичным замком (3-4 ).
	Частичное или полное заполнение проемов кладкой: 1- усиливаемый простенок; 2- оконные проемы; 3- армированная кладка из кирпича марки М75-100 на растворе М50-75; 4- шов, расклиниваемый металлической пластиной и зачеканиваемый цементно-песчаным раствором
	Схема разгруэки кирпичных простенков: 1 -перемыbr /чка-, 2-доски 50-60 мм; 3- стойки диамером более 20 см; 4 -деревянные клинья; 5- временное крепление стоек

Повышение несущей способности и устойчивости простенков может быть обеспечено увеличением площади сечения , устройством различных обойм или металлического каркаса .

Повышение площади сечения простенка достигают увеличением его ширины. В этом случае с двух сторон простенка выкладывают новые участки кладки, которую надежно перевязывают со старой, а при необходимости и армируют. Поврежденные несущие простенки разгружаются, площадь сечения простенков увеличивается, соответственно уменьшается площадь оконных проемов, поэтому оконные блоки подлежат замене.

При опирании на усиливаемый простенок стропильной конструкции или отклонении стены от вертикали на величину более 1/3 толщины кирпича, простенок предварительно разгружают путем подведения временных деревянных или металлических столбов на гипсовых растворах.

Основными способами усиления кирпичной кладки , являются хорошо проверенные способы устройства обойм , наращиваний или рубашек, разделяемые на железобетонные и растворные . При усилении железобетонными обоймами, рубашками и наращиваниями используются бетон класса В10 и арматура класса А1, шаг поперечной арматуры принимается не более 15 см. Толщина обоймы определяется расчетом и изменяется в пределах от 4 до 12 см .

Растворные обоймы, рубашки и наращивания , называемые также штукатурными , отличаются от железобетонных тем, что в них используется цементный раствор марки 75-100, которым защищается арматура усиления.

Устройство железобетонной обоймы эффективно при поверхностном разрушении материала простенков и столбов на незначительную глубину или при возникновении глубоких трещин, когда возможно уширение простенков. В первом случае разрушенные участки простенка расчищают на глубину не менее толщины железобетонной обоймы, и сечение простенка в результате ее устройства не меняется. Во втором случае сечение простенка увеличивается за счет устройства железобетонной обоймы.

Технологический процесс устройства железобетонной обоймы простенков состоит из удаления оконных заполнений, расчистки разрушенных участков или вырубки простенка на необходимую глубину, удаления оконных четвертей, установки арматуры, устройства опалубки, бетонирования, ухода за бетоном, снятия опалубки и разборки подмостей. Рабочая арматура железобетонной обоймы может быть предварительно напряжена нагреванием до 100-150° С (например, нагревом электрическим током).

	Устройство железобетонных обойм: а-без увеличения сечения простенка; б-с увеличением сечения простенка
	Устройство штукатурной предварительно напряженной обоймы: 1-усиливаемая стена; 2-металлические пластины с отверстиями для тяжей; 3-тяжи-связи; 4-отверстия в стене для тяжей; 5-арматурные стержни, приваренные к пластинам и попарно стянутые; 6- штукатурка из цементно-песчаного раствора; 7-арматурные сетки, привязанные к стержням

Вместо арматурных каркасов при усилении возможно применять сетки из проволоки диаметром 4-6 мм с ячейкой 150х150 мм. В обоих случаях армирования и сетки, и каркасы крепятся к усиливаемой поверхности штырями (анкерами).

На больших площадях устанавливаются дополнительные хомуты-связи шагом не более 1 м при средней длине 75 см.

Опалубку железобетонной обоймы наращивают снизу вверх в процессе бетонирования. Для устройства железобетонных обойм используют метод торкретирования, при котором опалубка не требуется. В этом случае на заармированную поверхность простенка наносят под давлением бетонную смесь с помощью цемент-пушки. Преимуществом такого метода устройства железобетонной обоймы является механизация процесса бетонирования. Железобетонная обойма увеличивает несущую способность заключенного в нее элемента в 2-Зраза

Хомуты-связи железобетонной обоймы: 1- усиливаемая поверхность стены; 2- арматура диаметром 10 мм;3- хомуты-связи диаметром 10 мм; 4- отверстия в кладке;5- бетон обоймы; 6- арматурные каркасы
Устройство штукатурной или железобетонной рубашки: 1-усиливаемый простенок; 2-проймы; 3-рубашка штукатурная 30-40 мм или железобетонная толщиной 60-100 мм; 4-арматура диаметром 10 мм; 5-арматура диаметром 12 мм; 6-металлические штыри	Устройство железобетонного сердечника: 1-усиливаемый простенок; 2-проемы; 3-стойка (сердечник) из железобетона; 4-ниша, вырубленная в простенке;5-арматурный каркас; 6-бетон

Растворные рубашки и наращивания отличаются от обойм только одним конструктивным признаком – они выполняются односторонними . Рубашка может быть выполнена и не на всю ширину простенка – в виде сердечника.

Иногда стальные обоймы усиления кирпичной кладки на постоянно эксплуатируемых зданиях оставляют без защитного покрытия раствором или бетоном, устраивая металлический каркас усиления.

	Усиление простенков металлическим каркасом: а- узкого простенка; б- широкого простенка; 1-кирпичный элемент; 2-стальные уголки; 3-планка; 4-поперечная связь
	Устройство накладных поясов из уголков: 1-усиливаемый простенок; 2-уголки накладных поясов; 3-поперечные планки; 4-стяжные болты; 5-штукатурка цементно-песчаным раствором по металлической сетке

Устройство металлического каркаса простенков менее трудоемко и материалоемко, чем устройство железобетонной обоймы, и имеет широкое применение.

Подготовка к устройству металлических каркасов простенков состоит из разгрузки простенков, удаления заполнений оконных проемов и срубки четвертей. При этом методе по углам простенков на всю их высоту устанавливают и плотно подгоняют к простенкам стойки из уголковой стали, которые через 30-50 см по высоте соединяют полосовой сталью, привариваемой к полкам уголков встык. Затем простенок обтягивают проволочной металлической сеткой и оштукатуривают.

Металлический каркас можно накладывать на простенок или втапливать в него заподлицо. Во втором случае перед установкой каркаса срубают углы простенков и пробивают горизонтальные штрабы в местах установки металлических соединительных полос.

После установки каркаса щели между металлическими элементами и простенком тщательно зачеканивают раствором. Если разрушению подверглись и перемычки, опирающиеся на простенок, более эффективным становится усиление простенка подведением стоек из уголков. При этом стойки выполняются несколько длиннее расстояния между перемычкой и полом. Вверху они крепятся к оголенной арматуре перемычек, а в нижней части к накладному поясу из швеллера, монтируемому на корпусе реконструируемого объекта. Стойки выпрямляют попарно струбцинами, таким образом создается предварительное напряжение. Спрямления, надломы, разрезы в полках уголков завариваются.

Усиление углов зданий тоже целесообразно производить при помощи накладок из швеллера длиной 1.5-3 м. Накладки могут размещаться как с наружной, так и с внутренней поверхности стены. С кирпичной кладкой они соединяются с помощью стяжных болтов, устанавливаемых в заранее просверленные отверстия. Стяжные болты располагаются по высоте усиливаемой части кладки через 0,8-1,5 м.

	Подведение стоек из уголков: 1-усиливаемый простенок; 2-проемы; 3-стойки из неравнополочных уголков, выгнутые в сторону; 4-линии надлома; 5-закладная деталь; 6-оголенная арматура; 7-сварка; 8-раствор

При возникновении местных деформаций и для предотвращения дальнейшего раскрытия трещин осуществляют путем усиления зон сопряжений продольных и поперечных стен здания разгрузочных балок . Paзгрузочные балки устанавливают в ранее пробитые штрабы с одной или двух сторон стены на уровне верха фундамента или перемычек первого этажа.

Двусторонние балки через 2-2,5 м соединяются болтами диаметром l6-20 мм , пропускаемыми через ранее просверленные отверстия в балках и стене. Односторонние балки устанавливают на анкерные болты, гладкие концы которых закрепляют в стене установкой на цементном растворе в ранее просверленные гнезда. Соединения балок на болтах крепят гайками. Шаг анкерных болтов 2-2,5 м .

Щели между полками балок и кирпичной кладкой тщательно зачеканивают цементным раствором состава 1:3. Для изготовления разгрузочных балок используют швеллер или двутавр № 20-27. В местах разрыва стен на трещины на каждом этаже устанавливают скобы-стяжки из Обрезков проката длиной не менее 2 м. Перед установкой скобы-стяжки для нее в стене вырубают штрабу с таким расчетом, чтобы стяжку установить заподлицо с поверхностью кирпичной стены. В стене и в стяжке по разметке просверливают отверстия для болтов 20- 22 мм , с помощью которых скобу-стяжку крепят к стене. Расстояние от трещины до места установки болта должно быть не менее 70 см . Перед установкой скобу-стяжку обматывают проволочной сеткой или проволокой1-2 мм . После установки конструкции трещину и штрабу тщательно заделывают раствором марки М100.

	Установка металлических накладок (каркаса) при армировании здания: 1-деформированное здание; 2-трещины в стенах здания; 3-накладки из швеллеров или из металлических пластин; 5-стяжные болты; 6-штраба для установки пластин, заделываемая раствором; 7-отверстия в стенах для болтов, после установки болтов зачеканивается раствором

Как правило, развитие трещин , связанных с неравномерной осадкой фундаментов , требует дополнительных мер не только по повышению несущей способности кладки, но жесткости всего сооружения в целом. Грубые нарушение технологии каменной кладки, недопустимые условия эксплуатации сооружения, как и в случае неравномерной осадки фундаментов, вызывают не только развитие трещин у оконных и дверных проемов, но и нарушения вертикальности ограждающих конструкций.

В местах отрыва наружных стен от внутренних для восстановления жесткости здания устанавливают связи из металлических каркасов или железобетонных шпонок . В этом случае говорят, что здание армируется.

Однако чаще всего, после устранения причин неравномерной осадки фундамента, здание нуждается в стягивании корпуса в целом. Пожалуй, единственным способом такого стягивания является создание напряженных поясов .

Устройство наружных напряженных поясов: 1-деформированное здание; 2-стальные тяжи; 3-прокатный профиль из уголка № 150; 4-стяжные муфты; 5-сварный шов; 6- трещины в стенах здания; 7-штраба в стене для заполненная цементно-песчаным раствором

Здесь следует подчеркнуть, что наиболее часто встречающейся ошибкой усиления корпуса кирпичных зданий с жесткой конструктивной схемой является создание вертикальных дисков жесткости (закладывание или уменьшение площади оконных проемов, устройство вертикальных металлических каркасов и т.п.), в то время как здесь наиболее важен горизонтальный диск жесткости . Напряженный пояс, называемый также «бандаж», принимается из арматурных стержней диаметром 20-40 мм , соединенных стяжными муфтами.

В редких случаях вместо арматуры используется стальной прокат. В результате получается усиливающий элемент, воспринимающий как растягивающие, так и сжимающие усилия, называемый связью-распоркой . Связи-распорки устанавливаются в уровне покрытия и в уровне междуэтажных перекрытий, они могут располагаться как с наружной, так и с внутренней стороны сооружения.

Устройство внутренних напряженных поясов: 1-деформационное здание; 2-стальные тяжи с гайками; 3-металлические пластины; 4-стяжные муфты; 5-отверстия в стенах, которые заделываются раствором после упаковки тяжей; 6-трещины в стенах здания

Усиление междуэтажных перекрытий жилых домов серии 1-447 определяется по наличию коротких трещин и раздроблению кирпичного камня в местах опирания плит перекрытия. Основной причиной разрушения обычно бывает недостаточная площадь опирания плиты перекрытия или отсутствие распределительной подушки.

Наиболее эффективной методикой усиления является технология монтажа стальных тяг и связей-распорок под плитой перекрытия, поскольку, как уже отмечалось, создание горизонтального диска жесткости в зданиях такого типа имеет превалирующее значение. Однако это весьма дорогой и многодельный способ, он возможен лишь при полной реконструкции с расселением жильцов. Поэтому стараются выполнить локальное усиление поврежденных конструкций.

Локальное усиление, в зависимости от вида плит перекрытия, при частичной или поэтапной реконструкции осуществляется путем:

—увеличения площади опирания балки при помощи металлических или железобетонных стоек, усилие от которых передается вне зоны разрушения;

-увеличения площади опирания плиты посредством пояса, закрепленного в зоне разрушения кладки;

-устройства под концом плит перекрытия железобетонной подушки.

Расчет кирпичных элементов, усиленных армированием и обоймами

Продольное армирование , предназначенное для восприятия растягивающих усилий во внецентренно сжатых элементах (при больших эксцентриситетах), в изгибаемых и растянутых элементах, в усилениии кирпичной кладки при реконструкции встречается достаточно редко, поэтому в данном разделе не рассматривается. Однако с ростом сейсмической опасности некоторых районов центральной России вследствие подземных выработок и других антропогенных факторов, а также при прокладке железнодорожных и автомобильных магистралей вблизи жилых кварталов, продольное армирование применяется при облицовке тонких (до 51 см) кирпичных стен реконструируемых зданий.

Сетчатое армирование участков кладки существенно повышает несущую способность усиливаемых элементов каменных конструкций (столбов, простенков и отдельных участков стен). Эффективность сетчатого армирования при усилении определяется тем, что арматурные сетки, укладываемые в горизонтальные швы участков кладки, препятствуют ее поперечному расширению при продольных деформациях, вызываемых действующими нагрузками, и благодаря этому повышают несущую способность тела кладки в целом.

Сетчатое армирование применяется для усиления кладки из кирпича всех видов, а также из керамических камней со щелевидными вертикальными пустотами при высоте ряда не более 150 мм. Усиление сетчатым армированием кладки из бетонных и природных камней с высотой ряда более 150 мм мало эффективно.

Для кладки с сетчатым армированием применяются растворы марки 50 и выше. Сетчатое армирование применяется только при гибкостях или , а также при эксцентрицитетах, находящихся в пределах ядра сечения (для прямоугольных сечений e 0 <0,33 y). При больших значениях гибкостей и эксцентрицитетов сетчатое армирование не повышает прочности кладки.

Например, требуется определить сечение продольной арматуры для кирпичного столба 51 х 64 см, высотой 4,5 м. Столб выложен из обыкновенного глиняного кирпича пластического прессования марки 100 на растворе марки 50 . В среднем сечении столба действует приведенная расчетная продольная сила N п =25 т , приложенная с эксцентриситетом е о = 25 см в направлении стороны сечения, имеющей размер 64 см.

Столб армируем продольной арматурой, расположенной в pастянутой зоне снаружи кладки. Сжатую зону поперечного сечения столба армируем конструктивно, так как при наружном расположении aрматуры потребуется частая установка хомутов, предотвращающих выпучивание сжатой арматуры, что потребует дополнительного pacxода стали. Установка конструктивной арматуры в сжатой зоне является обязательной, так как она необходима для крепления хомутов.

Площадь поперечного сечения столба F=51 х 64 = 3260 см 2 . R=l5 кгс/см 2 (при F > 0,3 м 2 ). Расчетное сопротивление продольной арматуры из стали класса А-1 R a =l900 кгс/см 2 .

Растянутую арматуру принимаем из четырех стержней диаметром 10 мм F a =3,14 см 2 .

Определяем высоту сжатой зоны сечения х при h 0 =65 см, е=58 см и Ь=51 см:

1,25-15-51 х (58-65+ )-1900 -3,14-58 = 0,

а из полученного квадратного уравнения определяем х= 35 см < 0,55h o =36 см.

Так как условие удовлетворено, то несущую способноcть сечения определяем по при =1000:

пр = = =7

отсюда = 0,94.

Несущая способность сечения

0,94(1,25 x 15 x 51 x 35-1900 x 3,14) =25,6 т >N п =25 т.

Таким образом, при принятом сечении арматуры, несущая способность столба достаточна.

Комплексные конструкции выполняются из каменной кладки, усиленной железобетоном, работающим совместно с кладкой. Железобетон рекомендуется при этом располагать с внешней стороны кладки, что позволяет проверить качество уложенного бетона, марку которого следует принимать равной 100-150.

Комплексные конструкции применяются в тех же случаях, что и кладка с продольным армированием. Кроме того, их целесообразно применять, также как и сетчатое армирование, для усиления тяжело нагруженных элементов при осевом или внецентренном сжатии с небольшими эксцентрицитетами. Применение в этом случае комплексных конструкций позволяет резко уменьшить размеры поперечных сечении стен и столбов.

Элементы, усиленные обоймами применяются для усиления столбов и простенков, имеющих квадратное или прямоугольное поперечное сечение с соотношением размеров сторон не более 2,5. Необходимость такого усиления возникает, например, при надстройке существующих зданий. Иногда требуется yсилить кладку, имеющую трещины или другие дефекты (недостаточная прочность примененных материалов, низкое качество кладки, физический износ и т. п.)

Обоймы, также как и сетчатое армирование, уменьшают поперечные деформации кладки и благодаря этому повышают ее несущую cпособность. Кроме того, сама обойма также воспринимает часть нагрузки.

В предыдущих разделах были рассмотрены три вида обойм: стальные, железобетонные и армированные штукатурные.

Расчет элементов из кирпичной кладки, усиленной обоймами, при центральном и внецентренном сжатии при малых эксцентрицитетах (не выходящих за пределы ядра сечения) производится по формулам:

при стальной обойме

N n [(m к R + ) F+R а F а ];

при железобетонной обойме

N n [(m к R + ) F+m б R пр F б +R а F а ];

при армированной штукарной обойме

N (m R + ) F.

Величины коэффициентов и принимаются:

при центральном сжатии =1 и =1;

при внецентренном сжатии (по аналогии с внецентренно сжатыми элементами с сетчатым армированием)

1 — , где

N п - приведенная продольная сила; F- площадь сечения кладки;

F а -площадь сечения продольных уголков стальной обоймы, устанавливаемых на растворе, или продольной арматуры железобетонной обоймы;

f б - площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и кладкой (без учета защитного слоя);

R a - расчетное сопротивление поперечной или продольной арматуры обоймы;

- коэффициент продольного изгиба, при определении значение а принимается как для неусиленной кладки;

т к - коэффициент условий работы кладки; для кладки без повреждений т к =1; для кладки с трещинами т к =0,7;

т б - коэффициент условий работы бетона; при передаче нагрузки на обойму с двух сторон (снизу и сверху) т б
=1; при передаче нагрузки на обойму с одной стороны (снизу или сверху) т б =0,7; без непосредственной передачи нагрузки на обойму т б =0,35.

— процент армирования, определяемый по формуле

x 100,

где f x -сечение хомута или поперечной планки;

h и b- размеры сторон усиливаемого элемента;

s- расстояние между осями поперечных планок при стальных обоймах (hs b, но не более 50 см.) или между хомутами при железобетонных и армированных штукатурных обоймах (s15 см).

Например, в среднем сечении простенка размером 51х90 см, расположенного в первом этаже здания, после окончания строительства надстройки будет действовать расчетная продольная сила N n =60 т, приложенная с эксцентриситетом е о = 5 см, направленным в сторону внутренней грани стены. Простенок выложен из силикатного кирпича марки 125 на растворе марки 25. Высота стены (от уровня пола до низа сборного железобетонного перекрытия) составляет 5 м. Требуется проверить несущую способность простенка.

Сечение простенка F= 51 х 90 = 4590 см 2 > 0,3м 2 .

Расчетное сопротивление кладки R = l4 кгс/см 2 . Расстояние от центра тяжести сечения до его края в сторону эксцентриситета

у = = 25,5 см; = =0,2<0,33,

эксцентриситет находится в пределах ядра сечения. Простенок рассчитываем на внецентренное сжатие с малым эксцентриситетом. Упругая характеристика кладки из силикатного кирпича на растворе марки 25 — = 750.

Приведённая гибкость простенка np == 11,3.

Коэффициент продольного изгиба = 0,85.

Коэффициент , учитывающий влияние эксцентрицитета, = = 0,83.

Определим несущую способность простенка:

0,85 x 14 x 4590 x 0,83 = 45 200 кгс= 60000 кгс.

Так как несущая способность простенка оказалась недостаточной, то усиливаем его обоймой из стальных равнобоких уголков размерами 60х60 мм, d=6 мм. Уголки устанавливаются на растворе в углах про стенка и соединяются между собой планками из полосовой стали сечением 5х35 мм, приваренными к уголкам на расстоянии s=50 см по высоте простенка.

Далее определяем несущую способность усиленного простенка. Коэффициент условий работы кладки т к =1. Расчетное сопротивление стальных планок R a =1500 кгс/см 2 . Площадь сечения планки f x = 0,5х3,5= 1,75 см 2 . Расчетное сопротивление уголков обоймы (нагрузка на уголки не передается) R a =430 кгс/см 2 . Площадь сечения уголков F a =6,91х4=27,6 см 2 . Далее определяем коэффициенты и , =0,83, =1-=0,61 и соответствующий процент армирования: =х100=0,21%

Отсюда несущая способность усиленного простенка составит:

0,83.0,85[(14 +0,61хх)4590+430 х27,6]=63800 кгс > N п =60000 кгс

Несущая способность усиленного простенка достаточна.

Похожие материалы:

1. Оформление совмещения должностей в одной организации
2. Строение и значение нервной системы Строение и значение нервной системы краткий пересказ
3. Определение массы тела путем взвешивания на весах
4. Что означает сон про лошадь?