Рисунок 11.10. Усиление стены с трещиной арматурными сетками в слое торкретбетона (торкретштукатурки)
При разработке проекта усиления стен в зоне локальных трещин требуется особая тщательность и подробный анализ причин трещинообразования. Известны случаи, когда в результате прогрессирующих деформаций здания локальные трещины перерастали в магистральные большой протяженности и ширины раскрытия. Кроме того, существует возможность появления трещин той же направленности, что и первоначальная, но располагающихся за пределами локального усиления.
Из-за сложности расчетной схемы стены с локальной трещиной конструкцию усиления обычно не рассчитывают, а принимают в соответствии с рекомендациями, основанными на практическом опыте. Проектное решение считается удовлетворительным, если принятые размеры усиливающих элементов примерно равнопрочны и возможность дальнейшего роста трещин исключается.
11.7. Временное крепление стен при их перекладке и устройстве проемов.
В качестве временной крепи при перекладке стен и устройстве в стенах проемов используют спаренные швеллеры, опирающиеся на кладку или на металлические стойки. Между собой швеллеры соединяют стяжными болтами, устанавливаемыми с шагом не более 100 см. Один из швеллеров изготавливают короче второго на 15 см с каждой стороны, поэтому крайние стяжные болты соединяют с кладкой только один швеллер (рис. 11.11).
Спаренные разгружающие швеллеры рассчитывают как перемычки на нагрузку от вышележащей кладки.
Стойки рекомендуется изготавливать из двух швеллеров, примыкающих стенками к усиливаемой стене и соединяемыми стяжными болтами, пропущенными через отверстия, высверленные в кладке. Шаг стяжных болтов принимается не более 40 радиусов инерции швеллера и не более 100 см. Перекладку стен рекомендуется вести захватками, так как нагрузка на разгружающие швеллеры в этом случае значительно уменьшается. Верх новой кладки не доводят до разгружающих швеллеров на 3-4 см. К швеллерам прикрепляют сетку и производят тщательную зачеканку зазора между швеллерами и новой кладкой цементным раствором марки не ниже 100 на расширяющимся цементе. Затем швеллера оштукатуривают по сетке.
1 – разгружающие спаренные швеллеры; 2 – зазор между кладкой и полкой швеллера; 3 – стяжные болты; 4 – стальные опорные пластины; 5 – фасонки; 6 – соединительные стержни; 7 – опорная стойка; 8 – база стойки
Рисунок 11.11. Временное крепление при перекладке стен и устройстве проемов
При установке рам ворот, проемов и т.п. стойки разгрузочной рамы могут убираться или включаться в работу как конструктивные элементы. Разгрузочные швеллеры остаются в теле кладки.
Временное крепление стен при устройстве проемов выполняют в следующей последовательности [15].
В первую очередь размечают расположение отверстий под анкеры и штрабы. Штрабу располагают со стороны более слабой кладки, желательно под тычковым рядом. Затем сверлят отверстия под анкеры. Отбойным или рубильно-чеканочным молотком пробивают штрабу глубиной не менее ширины полки швеллера. В проектное положение устанавливают более длинный швеллер и его концы соединяют анкерами с кладкой. Промежуток между стенкой швеллера и кладкой (рис. 11.11) заполняют цементно-песчаным раствором состава 1:2 при помощи пневмонагнетателя. Трубку пневмонагнетателя вводят в зазор между верхней полкой швеллера и кладкой, после чего зазор заделывают жестким цементным раствором состава 1:2.
Через шесть суток после установки и заделки раствором первого швеллера пробивают штрабу и устанавливают в такой же последовательности второй швеллер. Затем оба швеллера соединяют стяжными болтами (рис. 11.11). Под концы швеллера подводят опорные пластины, которые подбивают цементным раствором. Швеллеры приваривают к опорным пластинам. Если кладка не в состоянии воспринять опорное давление, то пластины не устанавливают, а подводят стойки, которые соединяют со швеллерами при помощи фасонок.
После достижения раствором необходимой прочности начинают разборку кладки. В начале разборки при креплении рамами и в углах к спаренным швеллерам и стойкам приваривают соединительные стержни.
12. Повышение пространственной жесткости каменного здания
12.1. Для обеспечения общей пространственной жесткости здания или восстановления и усиления его частей и конструктивных элементов могут быть применены такие решения, как: устройство железобетонных и армокирпичных поясов и растворных швов; устройство напряженных стальных поясов (объемное обжатие); установка местных горизонтальных или вертикальных стальных накладок; устройство стального каркаса; перекладка стен в зонах с трещинами или повреждениями и др.
12.2. Одним из эффективных конструктивных мероприятий для стен надстраиваемых зданий является устройство железобетонных и армокирпичных поясов и растворных швов (рис. 12.1).
Сущность метода заключается в том, что пояса и швы равномерно распределяют нагрузку от вновь возводимых стен при надстройке этажей на стены существующего здания, воспринимают растягивающие усилия от неравномерных осадок и увеличивают прочность стен, способствуя сохранению общей жесткости здания.
Пояса располагают на уровне междуэтажных перекрытий по периметру температурного блока, включая поперечные стены, обеспечивая надежную связь их со стенами. Каждый пояс устраивается в одной горизонтальной плоскости, представляя собой единую систему с жесткими сопряжениями в углах и местах примыкания отдельных стен.
12.3. Усиление стен может быть выполнено устройством армированных кирпичных, железобетонных или армированных растворных поясов, а также поясов из стальных прокатных профилей (рис. 12.1).
Армирование кирпичных поясов осуществляется кладочными сетками или отдельными арматурными стержнями диаметром 10 мм, укладываемыми в растворные швы (рис. 12.1, а, б). В местах пересечения стен сетки укладывают внахлестку или устанавливаются Т-образные сетки. При армировании отдельными стержнями в пересечениях стен устанавливаются Г-образные стержни через один ряд.
В железобетонных поясах рабочая арматура располагается как в верхней, так и в нижней частях сечения пояса, поскольку деформация здания может иметь форму прогиба или выгиба. Сечение арматуры принимают конструктивно диаметром 16…32 мм. В местах пересечения стен арматурные стержни каркасов загибают или устанавливают Г-образные стержни.
а – армированием горизонтальных швов сетками; б – размещением в горизонтальных швах арматурных стержней; в – устройством железобетонных поясов в одном уровне с перекрытием; г, д – тоже в уровне низа перекрытия; е – установкой стальных прокатных балок; 1 – стена надстраиваемого этажа; 2 – элементы перекрытия надстраиваемого этажа; 3 – арматурные сетки в горизонтальных растворных швах по периметру наружных и внутренних несущих стен; 4 арматурные стержни в горизонтальных растворных швах по периметру наружных и внутренних стен; 5 – железобетонный пояс по периметру наружных
и внутренних стен; 6 – продольная арматура каркаса; 7 – арматурные стержни диаметром 12 мм, приваренные к монтажным петлям плит перекрытия и заведенные в пояс; 8 – арматурные сетки; 9 – стальные прокатные балки; 10 – бетон
Рисунок 12.1 Увеличение жесткости кирпичных стен при надстройке этажей
При устройстве поясов из стальных прокатных профилей применяют швеллеры или двутавры, которые в местах пересечения стен сваривают с помощью накладок.
12.4. При незначительных деформациях устраивают армированные растворные швы толщиной в один слой кирпича. Швы армируют плоским каркасом. Для повышения жесткости устраивают двухрядный шов с интервалом между швами 4…6 рядов кладки, получая армокирпичный пояс.
Недостатком данного метода усиления является большая трудоемкость выполнения, кроме того, не всегда обеспечивается эффективное включение пояса в работу каменного здания, разделенного на блоки вертикальными трещинами.
12.5. Широко применяемым способом усиления стен при потере ими устойчивости является возведение железобетонных контрфорсов или контрфорсов из кирпичной кладки, которые устраивают на части высоты стены или на всю ее высоту. Под контрфорсы устраивают отдельные фундаменты, проверяемые расчетом на прочность, скольжение и опрокидывание (рис. 12.2, а). При отклонении стен от вертикали или выпучивании в горизонтальной плоскости для их усиления можно применить связи-распорки из прокатных стальных швеллеров или уголков (рис. 12.2, б) или тяжи из круглой стали (рис. 12.2, в). В связях-распорках и тяжах создается предварительное напряжение путем навинчивания гаек в первом случае и стяжных муфт – во втором. Все отверстия и ниши в кладке после установки связей-распорок и тяжей заполняют цементно-песчаным или полимерцементным раствором.
12.6. При значительных деформациях здания и наличии магистральных трещин, образовавшихся из-за неравномерных осадок грунта под подошвами фундаментов или некачественной перевязки швов, для усиления стен применяют металлические напряженные пояса, устанавливаемые на уровне перекрытий. Этим методом можно усиливать как отдельные стены, так и коробку здания в целом. Поясам задается предварительное напряжение муфтами с левой и правой резьбами. После установки на стены здания в напряженных поясах (бандажах) возникают сжимающие усилия, которые погашают растягивающие усилия от внешних нагрузок и отпора грунта, при этом происходит исправление произошедших деформаций и уменьшение образования трещин.
а – возведением контрфорсов; б – установкой поэтажных связей-распорок; в – установкой металлических тяжей; 1 – стены, отклонившиеся от вертикального положения; 2 – покрытие; 3 – контрфорсы из кирпичной кладки или бетона; 4 – трещины в кладке; 5 – перекрытия; 6 – связи-распорки из прокатного стального профиля; 7 – тяж с резьбой, приваренный к связям-распоркам; 8 – шайба; 9 – гайка для натяжения; 10 – отверстия и ниши в стенах; 11 – тяжи; 12 – траверса из швеллера; 13 – натяжная муфтаРисунок 12.2 Усиление стен здания
12.7. Повышение пространственной жесткости стенового остова здания перераспределяет нагрузки на грунт и выравнивает их по всей площади подошвы фундаментов, что значительно сокращает расходы на усиление стен и фундаментов.
Стальные тяжи для устройства поясов изготавливают из круглого профиля диаметром 25…40 мм. При усилении отдельных стен пояс состоит из тяжей, располагаемых на внутренней и наружной поверхностях стены, и опорных балок из швеллеров или коробчатого типа.
Тяжи располагают на поверхности стен или, для сохранения облика фасадов, в выбранных в кладке бороздах сечением 7080 мм, которые после монтажа и натяжения тяжей заделывают раствором (рис. 12.3, а).
При усилении коробки здания в целом металлический пояс состоит из тяжей, прикрепляемых на сварке к вертикально расположенным уголкам или швеллерам, которые устанавливаются на цементно-песчаном растворе. Тяжи, как правило, в этом случае располагают на наружной поверхности стен. Натяжение пояса осуществляют с помощью стальных муфт, размещаемых в средней части длины тяжей.
Применение металлических поясов эффективно для усиления зданий, износ которых не превышает 50…60 %.
а – с наружной стороны стен; б – то же с внутренней стороны; в – с центрирующими элементами по углам; 1 – деформированное здание; 2 – стальные тяжи; 3 – отрезки стальных прокатных уголков 150х150 мм; 4 – стяжные муфты; 5 – сварной шов; 6 – трещины в кладке стен здания; 7 – штраба в стене для тяжа; 8 – промежуточный карниз из цементнопесчаного раствора; 9 – стальные тяжи с гайками; 10 – стальные пластины; 11 – отверстия, просверленные в стенах; 12 – стены усиливаемого здания; 13 – опорные элементы в виде Г-образных неравноплечих рам; 14 – центрирующие элементы; 15 – распределительные плиты
Рисунок 12.3. Усиление кирпичных стен здания устройством напряженных поясов (тяг)
13. Технология выполнения и контроль качества выполнения работ при восстановлении и усилении каменных конструкций
13.1. Работы по восстановлению и усилению каменных конструкций производят с соблюдением требований и рекомендаций [3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 15] под руководством и выполнением функций контроля квалифицированных инженерно-технических работников строительной организации, технического надзора заказчика и авторского надзора проектной организации.
13.2. При производстве работ следует осуществлять пооперационный контроль качества выполнения отдельных видов работ и их приемку с ведением технической документации в установленном форме [3,4].
13.3. Качество, классы и марки материалов, применяемых при восстановлении и усилении каменных конструкций, должны отвечать требованиям действующих стандартов и технических условий, что подтверждается сертификатами заводов-поставщиков. В исключительных случаях допускается определять качество и марки материалов лабораторными испытаниями.
13.4. В процессе работы каменщик должен следить, чтобы применялись кирпич и раствор, указанные в рабочих чертежах, проверять правильность перевязки и качество швов кладки, вертикальность, горизонтальность и прямолинейность поверхности и узлов, правильность установки закладных деталей и связей, качество поверхностей кладки (рисунок и расшивка швов, подбор кирпича для наружной версты неоштукатуриваемой кладки с ровными кромками и углами), а также контролировать качество применяемых материалов.
В сухую, жаркую и ветреную погоду кирпич перед укладкой необходимо поливать водой, а керамический кирпич погружать в воду. Необходимость увлажнения кирпича перед укладкой в конструкцию и степень увлажнения определяет строительная лаборатория.
Правилами производства и приемки работ установлены допускаемые отклонения в размерах и отклонения положения каменных конструкции (табл. 13.1, рис. 13.1) относительно разбивочных осей и проектных размеров [8].
