§ 6.5. Технология усиления кирпичных стен, столбов, простенков
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 0,7R 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 = 0,2R 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 15-25 МПа.
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.
Конструкции из кирпичной кладки усиливают для воспринятая возможных повышенных горизонтальных или вертикальных нагрузок, для устранения повреждений кладки или для повышения категории кладки по сопротивляемости сейсмическим воздействиям, когда она не отвечает требованиям действующих норм. Повышение категории кладки по сопротивляемости сейсмическим воздействиям может быть получено в результате замены (перекладки) участков стен на растворах со следующими полимерными добавками в цементные растворы: латекса сополимера винилиденхлорида с винихлоридом ВХВД-65 ПЦ, бутадиенстирольного латекса СКС-65 ГП-Б, дисперсии поливинилацетата ПВА, бутадиенстиролакрилонитрильного латекса БСНК. В случае применения этих добавок при замене сильно поврежденных стен допускается устройство облегченных кладок с эффективным утеплителем, применение пустотелого кирпича, в т.ч. по ГОСТ 530-80 и др.
Наиболее широкое распространение получили следующие способы усиления конструкции из кирпичной кладки: установка арматурных стенок в слое торкрет-штукатурки или бетона для больших участков стен; устройство железобетонных обойм для отдельных простенков, перемычечных поясов и столбов; установка стальных элементов для отдельных простенков, перемычечных поясов и столбов; инъецирование трещин полимеррастворами или цементация как отдельных участков, так и стен в целом.
Усиление стен арматурными сетками в слое торкрет-штукатурки (бетона) (рис. 3.47) применяют либо для повышения категории кирпичной кладки по сопротивляемости сейсмическим воздействиям, либо для увеличения прочности кладки, в основном для воспринятая главных растягивающих напряжений. Для установки арматурных сеток горизонтальные и вертикальные швы расчищаются на глубину 15 мм, и в стенах сверлятся отверстия под анкеры, с помощью которых закрепляют сетки, и по ним торкретируют стены.
При установке сеток с двух сторон стены их связывают между собой Z-образными анкерами, пропущенными сквозь стену в специально просверленных отверстиях. Анкеры устанавливают в шахматном порядке не более 600 мм. Для Z-образных анкеров применяют арматуру класса A-I диаметром не менее 6 мм. Расстояния от края сетки до трещины должны быть не менее 500 мм, а при прохождении трещины вблизи пересечения стен сетки заводят и на неповрежденные стены на длину не менее 1000 мм (рис. 3.47, б).
При наличии трещин в местах опирания перемычек кроме сеток проемы усиливают установкой дополнительных каркасов из арматурных стержней диаметром не менее 14 мм и хомутов 10 мм, расположенных с шагом не более 200 мм. Каркасы устанавливают по периметру проема (рис. 3.47, в).
Толщину слоя торкрет-бетона или торкрет-раствора принимают по расчету, но не менее 30 мм. Усиление кладки по сопротивляемости сейсмическим воздействиям осуществляют также с помощью арматурных меток из стержней диаметром не менее 3 мм, установленных с шагом 200 мм в слое торкрет-бетона толщиной 30...40 мм. Усиление кирпичной кладки железобетонной обоймой выполняют, как правило, при ее работе на изгиб и внецентренное сжатие.
Железобетонные обоймы (рис. 3.48, а) выполняют из бетона класса не ниже В12,5 и армируют каркасами или вертикальными стержнями при расстоянии между хомутами не более 150 мм. При длине усиливаемого участка, превышающей в 2 раза толщину стены, через кладку пропускают дополнительные поперечные стержни, расстояние между которыми не должно превышать двух толщин стен или 1 м по длине и 0,75 м по высоте.
Усиление элементов кирпичных и каменных зданий.
К их числу отнесены антисейсмические пояса, узлы опирания несущих элементов перекрытий и покрытий, перемычки, перегородки, дымовые и вентиляционные трубы, лестницы, балконы и веранды, козырьки над входом, карнизы, фронтоны, парапеты, детали прокладки проводов и труб через стены и перекрытия.
Антисейсмические пояса.
Усиление стен при горизонтальных трещинах в уровне железобетонных поясов и незначительных сдвигов поясов производят следующим способом. С местах трещин кладку очищают от штукатурки на расстоянии 30 см от трещины, а швы на глубину 1...1,5 см и промывают водой. К забитым в стену и железобетонный пояс к дюбелям на расстоянии 1 см от стены крепят сетки из проволоки d = 5 мм и ячейками 150x150 мм. Дюбеля забивают в шахматном порядке с шагом 50 см. Очищенную поверхность тщательно увлажняют и затем торкретируют слоем 3...4 см.
В случае отсутствия анкеровки балок перекрытия после расчистки штукатурки необходимо предусмотреть установку крепежных деталей, пристрелянных к стене двумя дюбелями по оси балки (рис 3.49, а). Крепление в балке осуществляют двумя ершами.
В случае необходимости усиления антисейсмических поясов в местах их ослабления в результате коррозии, брака или разрыва оголяют арматуру пояса и приваривают к ней дополнительные стержни с последующим бетонированием. В местах примыкания стен пояса усиливают аналогично приведенным на рис. 3.49, но стержни приваривают к оголенной арматуре пояса.
В случае устройства железобетонных антисейсмических поясов при усилении многоэтажных зданий с деревянными перекрытиями, сохраняя изложенный выше порядок производства работ, дополняют его установкой опалубки, арматурного каркаса и бетонированием элементов пояса, охватывающих кладку (рис. 3.49, б). Если деревянные балки не заделаны в кладку стен, то необходимо обеспечить их анкеровку к поясу.
В случае устройства металлических антисейсмических поясов при усилении многоэтажных зданий с деревянными перекрытиями предусматривается порядок производства работ, аналогичный устройству железобетонных антисейсмических поясов: разбирают потолок на ширину 1 м по периметру всех стен, отбивают штукатурку с обеих сторон стены в местах установки швеллеров и пробивают отверстия на уровне низа балки для пропуска полосы 50x5 мм длиной по месту.
В пробитые отверстия вставляют полосы и между ними заводят швеллер. К швеллеру с наружной стороны приваривают полосы. Затем устанавливают крепежные элементы из полосы 50x5 мм по оси балок перекрытия, производят обжатие стены швеллерами, соединяемыми между собой полосами, которые приваривают швами толщиной 6 мм к балками перекрытий (рис. 3.49, в) и пришивают ершами крепежные элементы. Пробитые отверстия бетонируют.
В местах пересечений стен швеллеры снизу и сверху сваривают треугольными косынками толщиной 10 мм с размерами боковых сторон 25 см. Сварка производится прерывистым швом. Общая длина должна быть не менее 150 мм с одной стороны. Для усиления связи антисейсмических поясов с кладкой либо устанавливают вертикальные арматурные сетки, которые связывают с кладкой и поясом с последующим торкретированием, либо специальными армированными шпонками из цементного или полимерного раствора.
Места опирания сборных железобетонных элементов - прогонов, балок, ферм, перемычек усиливают устройством под сборные элементы железобетонной подушки. Для этого нагрузка от прогона передается на временные стойки, кладка в месте опирания разбирается с устройством штрабы (рис. 3.50, а). Затем поверхность кладки очищают и промывают, устанавливают опалубку, пространственный арматурный каркас из трех рядов стержней диаметром 12...16 мм и укладывают бетон. Временные стойки снимают после того, как бетон наберет необходимую прочность.
Перемычки.
Кирпичные клинчатые перемычки укрепляют при наличии трещин только в перемычке и при отсутствии повреждений в вышележащей кладке. Для этого расчищают горизонтальный шов перемычки с одной стороны на глубину до 7 см. В расчищенный шов укладывают уголок размером 75х75х8 мм на цементном растворе так, чтобы между уголком и перемычкой, а также между уголком и стеной отсутствовал зазор. На расстоянии 37 см с обеих сторон проема пробивают отверстия. Низ отверстий находится на уровне верха проема. Затем расчищают горизонтальный шов у низа перемычки с другой стороны и укладывают второй уголок. В отверстия, пробитые по краям проема, устанавливают обрезки уголков и сваривают их с основными (рис. 3.50, б). Отверстия зачеканивают жестким бетоном на безусадочном цементе.
По краям проема и в средине к нижней стороне уголков приваривают полосы размером 50 х 6 мм. Длина сварных швов lш = 50 мм и высота hш = 6 мм. При арочных и стрельчатых перемычках над проемом усиление их производят торкретированием по сетке, аналогично описанному при усилении кирпичных стен.
При усилении железобетонных перемычек, имеющих трещины с раскрытием в растянутой зоне до 4 мм, по всей длине перемычки с обеих сторон кладку очищают от штукатурки. Затем расчищают нижние горизонтальные швы в пределах опор перемычек с двух сторон на глубину до 6 см. Прорубают отверстия в швах между перемычкой и вышележащей кладкой. В расчищенные швы укладывают уголки размером 50х50х5 на цементном растворе. В отверстия, пробитые над перемычкой, укладывают полосовое железо 50х5 мм. Уголки сваривают швами (lш = 50 мм, hш = 6 мм) с горизонтальными полосами накладками размером 50х5 мм (рис. 3.50, в). При сдвиге перемычки опорные участки и плоскость примыкания к кладке инъецируют. При значительном разрушении перемычки и надперемычечной кладки кладку целесообразно разобрать и заменить перемычку.
Перемычки из стальных проектных профилей устраивают при необходимости усиления перемычек, имеющих недостаточную прочность или получивших повреждения в растянутой зоне. Конструктивно усиление решают в виде горизонтальных стальных элементов из уголков или швеллеров, устанавливаемых на усиливаемом участке в специальные штрабы с двух сторон стены. Между собой элементы усиления стягивают болтами. Стальные элементы оштукатуривают.
Перегородки.
В случае когда нарушена или отсутствует связь каркасной перегородки с железобетонной балкой перекрытия, конструкция усиления предусматривает постановку по верху перегородки в местах стоек каркаса специальных фиксирующих деталей. Детали имеют зигзагообразную форму, плотно охватывают железобетонную балку на глубину 5 см и выполняются из стальных полос сечением 50х6 мм. К каркасу перегородки детали крепят стяжными болтами d = 8 мм. Установке деталей должна предшествовать отбивка штукатурки на высоту 30 см по всей длине верхней части каркасной перегородки.
В случае когда нарушена связь перегородки со стенами при деревянном перекрытии, усиление осуществляют установкой с обеих сторон и по верху перегородки металлических уголков размером 50х50 х5, которые скрепляют с перекрытием дюбелями (рис. 3.51, а). По вертикали перегородки крепят к стенам закрепами. Если длина перегородки до 3 м, то она крепится только закрепами к стенам.
При нарушении связи перегородки со стенами допускается усиление в случае, если длина перегородки более 3 м, путем укладки деревянных брусков сечением 60х60 мм, которые скрепляют с нею и перекрытием гвоздями l = 100 м (рис. 3.51, б). По вертикали, как и предыдущем случае, перегородка крепится в стенам закрепами, причем если длина их до 3 м, то достаточно крепить только закрепами. Бруски окрашивают масляной краской.
В случае нарушения связи перегородки из плит типа дифферент со стенами без потери ими устойчивости вначале следует производить временное крепление перегородки. Затем разбирают плинтусы поверху и понизу с обеих сторон перегородки, устанавливают горизонтальные бруски сечением 60х60 мм, которые крепят гвоздями l = 100 мм между собой и к деревянному перекрытию. В тех случая, когда длина перегородки превышает 3 м, дополнительно устанавливают бруски в вертикальном направлении (рис. 3.51, в). После закрепления перегородок временные крепления снимают. Если же перегородка потеряла устойчивость, то ее разбирают и вновь выкладывают.
Усиление гипсопрокатных и гипсолитовых перегородок выполняют устройством армированных растворных слоев. В качестве арматуры можно использовать штукатурную сетку. Усиление узлов крепления гипсопрокатных и гипсолитовых перегородок к каркасу выполняют, как и в предыдущих случаях, устройством обрамляющих поясов из уголков или деревянных брусков по конуру перегородки с последующим креплением уголков или брусков к каркасу.
Дымовые и вентиляционные трубы
. В случае растрескивания или частичного обрушения труб их кладку разбирают. Затем проверяют исправность дымовых каналов и разделок. Обнаруженные дефекты устраняют.
Кладку дымовой трубы выполняют на растворе марки 25. По углам устанавливают вертикальный каркас из уголков размером 75х6, скрепленный горизонтальными и диагональными накладками из полосового железа 60х6 и таких же вертикальных элементов по ширине стояка (рис. 3.52). Для стен из кирпича, ракушечника и известняка возможно усиление стоков и торкретбетоном по арматурной сетке при толщине слоя 40...60 мм (рис. 3.53, а).
В случае полного обрушения труб их кладку также разбирают и проверяют состояние дымовых каналов и разделок. Обнаруженные дефекты устраняют. На расчищенное основание устанавливают асбестоцементные безнапорные трубы: на дымоход сечением 12х12 см - одну трубу d = 150 мм, на дымоход сечением 25х12 - две трубы (рис. 3.53, б). Трубы на уровне стропильных ног соединяют схваткой из полосового железа 50 х 5 мм на болтах d - 12...14 мм. На перекрытии для придания устойчивости трубам выполняют железобетонную обойму высотой 30 см. Места прохода труб через кровлю тщательно заделывают.
Лестницы.
При наличии трещин в косоурах - на опорах и в пролете и трещин в плите марша для восстановления элементов перед началом работ снимают необходимое количество ступеней. В случае бетонных лестниц отбивают защитный слой бетона и обнажают арматуру. Отрезки арматуры d = 12 мм из стали класса А-I, изготовляемые по месту, приваривают к рабочей арматуре и в заранее просверленные отверстия диаметром 10 мм устанавливают хомуты, а затем проводят обетонирование. Продольные и поперечные трещины в плитах маршей и площадках лестничных клеток расчищают, промывают водой и инъецируют. Длина сварных швов 50 и высота 6 мм.
После снятия необходимого количества ступеней для усиления косоуров на опорах и в пролете заготовляют швеллеры длиной по месту с минимальным расстоянием до концов трещины 25 см. Затем устанавливают обоймы из швеллеров, которые обжимают и сваривают накладками из полосового железа 50х5 мм (не менее 3 шт.), на элемент крепления. Ниже приводятся варианты усиления сборных железобетонных (рис. 3.54, а) и металлических лестниц (рис. 3.54, б). В случае разрушения лестниц в местах опирания бетонных элементов на кладку их усиление производят расчисткой деформированной кладки, установкой подпорок и затем разборкой поврежденной кладки. Образовавшийся проем тщательно очищают от остатков раствора. Поверхность очищенной кладки промывают водой под напором. Устанавливают опалубку до верха бетонируемого участка и укладывают бетон с послойным уплотнением. Арматурные сетки из стержней диаметром 5...6 мм укладывают с шагом по высоте 100 мм (рис. 3.54, в).
Опалубку снимают не ранее чем через семь суток со дня окончания бетонирования. Временное усиление разбирают после достижения бетоном не менее 70%-й проектной прочности.
Балконы и веранды.
В зданиях из кирпича, ракушечника, известняка или постелистого бутового камня балконы выполняют из железобетонных плит по деревянным или металлическим балкам. На рис. 3.55 и 3.56 приведены варианты усиления балконов. С помощью арматурных тяжей - при железобетонных плитах балкона и деревянных балках перекрытия (рис. 3.55, a), a также при многопустотном настиле (рис. 3.56, д), швеллерами -- при деревянных балках балкона и тяжами и швеллерами - при металлических балках балкона (рис. 3.56, в, г). В случае необходимости балкон может быть заменен приставной монолитной железобетонной верандой (рис. 3.57).
Усиление карниза
или замена его новой конструкцией выполняется укладкой на всю толщину стены железобетонной плиты с выносом в наружную сторону и анкеровки плиты, узла сопряжения мауэрлата и стропильных балок к поясу, обвязке или к перекрытию (рис. 3.59), а усиление карнизов показано на рис. 3.58.
Восстановление разрушенного фронтона.
В случае наклонных, горизонтальных трещин или частичного обрушения фронтонов кладку независимо от степени ее повреждения рекомендуется разобрать. Исключением является фронтон в виде железобетонного каркаса. Фронтон при восстановлении можно выполнять в виде деревянного каркаса (рис. 3.60), нижний лежень которого крепиться с помощью металлических анкеров в стену. Стойки каркаса соединяют с лежнем металлическими уголками и ершами. Облицовку или обшивку по каркасу можно выполнять из легких листовых материалов.
Восстановление разрушенных парапетов.
Наличие наклонных, горизонтальных трещин или частичное обрушение парапетов требуют независимо от степени их повреждения полной разборки. Восстановление можно выполнять в виде деревянного каркаса с обшивкой. В качестве обшивки могут быть использованы волнистые асбестоцеметные листы. Крепление каркаса осуществляется аналогично решению, изложенному при восстановлении фронтона. Парапеты из кирпича можно усиливать арматурными сетками в слое торкрет-бетона.
Повышение надежности коммуникационных труб и проводок электроосвещения
в местах прохода их через перекрытия и стены производится постановкой гильз из кровельной стали с зачеканкой раствором, устройством замка из мятой глины или постановкой резиновых колец, а для электропроводок в местах сопряжения или пересечения металлических труб с проводами - применением металлических или резиновых рукавов (рис. 3.61).
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 |
— это неотъемлемый способ для повышения эксплуатации кирпичных стен. Зачастую в действительности можно увидеть, что кирпичные стены слабы и являются плохой несущей опорой.
Кирпичные кладки усиливают посредством вложения в обойму, что позволяет повысить стойкость.
Деформация кирпичной стены требует усиления. С помощью усиления кладки можно полностью восстановить несущую способность стены.
При использовании усиления кладка будет служить в сжатии со всех сторон, тем самым увеличится уровень сопротивляемости влиянию продольной силы.
Повод для усиления
Деформация кирпичных стен является основанием для укрепления. К деформации приводят следующие причины:
- Конструктивные ошибки (малая глубина при заложении фундамента; неравномерное оседание частей постройки; деформация балочного покрытия; несоответствие несущей способности нагрузке).
- Эксплуатация (переувлажнение укладки; просадка фундамента).
- Производственные ошибки.
- Неправильное проектирование.
Методы и шаги укрепления
Схема усиления кирпичной кладки: 1 — трещина;
2- инъекционные шпуры;
3 — инъекционные патрубки;
4 — цементно-песчаный раствор;
5 — трещина, заполненная цементным раствором
На сегодняшний день для усиления стен из кирпича можно использовать следующие обоймы:
- армированные растворные;
- железобетонные;
- композиционные;
- стальные.
Для выбора метода усиления необходимо учитывать множество факторов, таких как маркость бетона или раствора для штукатурки, процент армирования, схема нагрузки на конструкцию, состояние кладки. Прочность кирпичной кладки напрямую зависит от процента армирования хомутами. Внешний осмотр помогает оценить количество трещин, их глубину, ширину. Усиление стен обоймами, в которых есть трещины, полностью восстанавливает несущую способность.
Нужно точно оценить реальную прочность несущих компонентов. Изначально необходимо максимально очистить поверхность от грязи и пыли, промыть водой. Удалить всю разрушенную штукатурку до неповрежденного основания. Плохое очищение поверхности приводит к быстрому разрушению кладки.
Параллельно с усилением кладки обоймами требуется инъецировать трещины цементным/полимерцементным раствором под давлением. Это восстанавливает и увеличивает несущую способность. Инъекционные растворы должны обладать необходимой вязкостью, высокой морозостойкостью, малым водоотделением, незначительной усадкой и требуемой прочностью на сцепление и сжатие.
Армированная обойма
Арматурная сетка крепится анкерами или сквозными шпильками в просверленные отверстия.
Для устранения трещин и для предотвращения появления новых дефектов следует прибегать к армированию стен. Усиление кладки можно производить либо с помощью арматурных каркасов, либо стержней арматуры, либо с применением арматурной сетки или железобетонных пилястр. Рассмотрим усиление с использованием арматурной сетки. Данную конструкцию выполняют следующим образом. Арматурную сетку, которую можно устанавливать как с одной, так и с двух сторон, прикрепить на ремонтируемый участок. В заранее просверленные отверстия закрепить сетку сквозными шпильками либо анкерами. Сверху нанести цементный раствор марки М100 (можно выше). Применяют цементно-песчаный раствор, улучшающий физико-механические данные. Толщина штукатурки может быть от 20 до 40 мм. Для усиления углов стен необходимо прикрепить вспомогательные стержни d=6мм, по высоте углов спустя 250-300 мм. При односторонней установке сетки крепеж делается анкерами d=6-8 мм через 500-800 мм, а при двусторонней установке крепят сквозными анкерами большего диаметра (10-12 мм) через 1000-1200 мм путем сварки либо крепежа к металлическим сеткам.
Железобетонный пояс
Железобетонная обойма крепится фиксаторами к кирпичной стене по всему периметру, образуя арматурную сетку.
Экономия времени и затрат является преимуществом данного метода, но при этом повышается нагрузка на фундамент. Для применения железобетонной обоймы необходимо учитывать следующие технические параметры:
- Толщина обоймы 4-12 см.
- Бетонная мелкозернистая смесь не ниже в10 класса.
- Продольная арматура А240-А400/AI, AII, AIII класса.
- Поперечная арматура А240/AI класса, шаг не более 15 см.
Для конструкции железобетонной «рубашки» надо по всему периметру установить арматурную сетку, прикрепив ее к кладке фиксаторами. Чтобы , необходимо создать оболочку, превышающую прочность в несколько раз. Эффективность обоймы определяется в первую очередь состоянием кладки, прочностью бетона, характером нагрузки и процентом армирования. Данный вид конструкции берет на себя часть нагрузки, тем самым освобождает кладку.
Слои обоймы до 4 см выполняются при помощи пневмобетонирования и торкретирования, затем производится отделка штукатуркой. Слои до 12 см выполняются при помощи инвентарной опалубки, которую ставят вокруг усиливаемой основы. Для защиты слоя арматурного заполнения инвентарную опалубку устанавливают по всей высоте укрепляемого сооружения. В опалубке устанавливают инъекционные трубки и начинают подачу мелкозернистой бетонной смеси.
Композиционная обойма
Стальная конструкция сжимает кладку с двух сторон, тем самым увеличивая уровень ее сопротивляемости.
Композиционное сырье является одним из самых результативных для усиления кирпичных стен за счет высокопрочных волокон, используют угле- и стекловолокно. Они дают возможность повысить прочность отвесных конструкций на сжатие, перпендикулярных сечений на срез или на сдвиг. Подготовленную кирпичную кладку обрабатывают пропиткой, затем грунтовкой для упрочнения. Далее устанавливают металлические каркасы, разбирают временные крепления (после набора новой кладкой 50% проектной прочности), окрашивают и штукатурят простенки.
Стальная конструкция
Стальная обойма — это значительно повышающая несущую способность металлоконструкция. Для данного вида необходимы арматурные стержни d до 12 мм или поперечные хомуты из полосовой стали, сечение которых 35х5-60х12 мм, приваренных к уголкам. Вертикальные уголки устанавливают на растворе по углам усиливаемой площади. Шаг хомутов может быть не более 500 мм. Длина продольных уголков должна быть равна высоте усиливаемой конструкции. Стальные уголки закрывают сеткой (металлической) для наибольшего соединения раствора. Для защиты от коррозии толщина цементного раствора должна быть 25-30 мм. При большой площади работы процесс следует выполнять с помощью растворонасоса.
Усилить кирпичную стену либо стальной обоймой, либо инъецированием можно при применении только одного из способов.
Усиление кладки должно быть доведено до конца и привести к абсолютному восстановлению всех поврежденных зон. Очень важно вовремя осуществить реконструкцию, чтобы не допустить полного разрушения стен. Данные методы усиления кирпичной кладки помогают повысить устойчивость конструкций к нагрузкам, деформациям, а также к сейсмологическим факторам.
