3. 19.10 Усиление каменных конструкций. Ч.1. Усиление каменных конструкций

• Название: Усиление каменных конструкций
• Дата: 11.11.2021
• Размер: 1.42 Mb.
• Имя файла: 3. 19.10 Усиление каменных конструкций. Ч.1.pptx
• Тип: Документы; #268874

Усиление каменных конструкций

При реконструкции зданий и сооружений, выполненных из каменных конструкций, важно оценить фактическую прочность несущих элементов.

Эта оценка для армированных и неармированных конструкций выполняется методом разрушающих нагрузок на основании фактической прочности кирпича, раствора и предела теку­чести стали.

При этом необходимо наиболее полно учитывать все факторы, которые могут снизить несущую спо­собность конструкции (трещины, локальные повреждения, отклонения кладки по вертикали и соответствующее увеличение эксцентриситетов, нарушение связей между несущими конструкциями, смещения плит покрытий и перекрытий, прогонов, стропильных конструкций и т. п.).

В качестве основных причин образования дефектов выделяют:

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

2) недостаточная прочность кирпича и раствора;

3) совместное применение в кладке разнородных

по прочности и деформативности каменных

материалов (например, глиняного кирпича

совместно с силикатным или шлакоблоками);

4) использование 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.

1 – осадочные трещины;

2 – осадочная воронка;

3 – отклонение стены от вертикали.
Повышение несущей способности и устойчивости простенков может быть обеспечено увеличением площади сечения, устройством стальных, железобетонных и армированных растворных обойм 

Рис. 1 Усиление каменных столбов стальной (а), железобетонной (б) и армированной растворной (в) обоймами:

1-планки 35х5…60х12 мм; 2- уголки; 3 - сварка; 4- стержни Ф 5…12 мм;5 – хомуты Ф 4…10 мм; 6 -бетон В12,5...В15; 7 -стержни Ф 6...12 мм;

8-раствор марки 50...75; 9 – кладка

• 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.  

• Стальная обойма состоит из двух основных элементов - вертикальных стальных уголков, которые устанавливаются по углам простенков или столбов на цементном растворе, и хомутов из полосовой или круглой стали. Для обеспечения включения обоймы в работу кладки необходимо тщательно инъецировать зазоры между стальными элементами обоймы и каменной кладкой цементным раствором. После устройства металлической обоймы ее элементы защищают от коррозии цементным раствором толщиной 25...30 мм по металлической сетке.

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

Рис. 2 Усиление простенков металлическим каркасом:

а- узкого простенка; б- широкого простенка; 

1-кирпичный элемент; 2-стальные уголки; 3-планка; 4-поперечная связь

• Железобетонная обойма выполняется из бетона клас­са B10 и выше с продольной арматурой классов A-240, А- 300, А-400 и поперечной арматурой класса A-500. Шаг поперечной арматуры принимается не более 15 см. Толщина обоймы определяется расчетом и принимается в пределах 4...12 см.Устройство железобетонной обоймы эффективно при поверхностном разрушении материала простенков и столбов на незначительную глубину или при возникновении глубоких трещин, когда возможно уширение простенков.

Рис. 3 Устройство железобетонных обойм: а—без увеличения сечения простенка; б—с увеличением сечения простенка

• Армированная растворная обойма отличается от железобетонной тем, что вместо бетона применяется цементный раствор марки 75...100, которым защищается арматура усиления.
Эффективность железобетонных и цементных обойм определяется процентом поперечного армирования, прочностью бетона или раствора, сечением обоймы, со­стоянием каменной кладки и характером приложения нагрузки на конструкцию.

Одновременно с усилением стен обоймами рекомендуется также выполнять инъекцию в имеющиеся трещины в кирпичной цементного раствора.

• Инъектирование трещин — нагнетание в трещины поврежденной кладки растворов жидкого цемента или полимерцементного 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 полимерцементные растворы

2 1

Рис. 4 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 Рис. 5 Конструктивно-технологические варианты усиления кирпичных стен а - схема усиления кирпичных стен здания металлическими тяжами; б, в, г - узлы размещения металлических тяжей; Объемное обжатие может осуществляться для здания в целом или для его отдельной части. Тяжи могут располагаться по поверхности стен или в бороздах сечением 70x80 мм. После натяжения борозды заделываются цементным раствором; тяжи, расположенные по поверхности стен, также оштукатуриваются, образуя горизонтальные пояса, которые не должны ухудшать архитектурный облик здания. Механическое натяжение осуществляется вручную с помощью рычага длиной 1,5 м с усилием 300...400 Н. Общее усилие натяжения составляет около 50 кН, его контроль осуществляется по отсутствию провисания тя­жей, различными приборами, индикаторами, простуки­ванием (хорошо натянутый тяж издает чистый звук вы­сокого тона).

Поврежденные или отклонившиеся от вертикали уг­лы зданий усиливаются металлическими балками из швеллеров

№ 16...20, которые устанавливаются в уров­не перекрытий в вырубленные с двух сторон стены бо­розды или на поверхности стены и соединяются друг с другом стяжными болтами.

Одним из таких способов является устройство внешнего армирования из высокопрочных и высокомодульных искусственных волокон. Наибольшее распространение получили углеродные волокна, имеющие наилучшее на сегодняшний день соотношение цена/качество. Углеродное волокно — современный материал, который состоит из тончайших нитей диаметром 5-15 микрометров, образованных в основном атомами углерода. Атомы объединены в мельчайшие кристаллы, расположенные параллельно друг другу. Благодаря такому выравниванию кристаллов углеволокно обладает значительной прочностью на растяжение. Обоймы из углеволокна (углехолста) являются эффективной альтернативой стальным обоймам, поскольку их включение в работу усиливаемого элемента обеспечивается просто во время монтажа холста на усиливаемый элемент через клеевой слой. Натурные испытания кирпичных столбов, проведенные в лаборатории каменных конструкций ЦНИИСК в 2004г по инициативе и под руководством к.т.н. Грановского А.В., показали 1,5-2,0 кратное увеличение несущей способности кирпичных столбов, усиленных бандажами из углехолста.

Применение элементов внешнего армирования из углеволокна позволяет в широких пределах регулировать усилия в каменной конструкции, минимально нарушая её целостность.

Отдельный вопрос — это усиление каменных стен, поврежденных в результате просадок фундаментов или имеющих отверстия в виде технологических, дверных, оконных проемов.

Применение элементов внешнего армирования из углеволокна для усиления перечисленных конструкций позволяет избежать установки точечных анкеров, вовлечь больший объем материала в работу отдельного элемента, реализовать имеющиеся резервы конструкции, при этом бережно отнестись к неповрежденным участкам.