Методы укрепления стен зданий

5. Методы усиления наземных конструкций зданий и сооружений

Анализ данных по деформациям зданий и сооружений в рассматриваемых условиях показал, что выбор способа усиления несущих конструкций зависит от инженерно-геологических условий (свойств грунтов) и степени их изученности, характера и величины приложенной нагрузки, детальности обследования существующих фундаментов, сохранности существующих конструкций, способа производства работ и типа применяемого оборудования.

Особо опасные деформации происходят в построенных без учета развития неравномерных осадок старых зданиях, получивших повреждения и имеющих многочисленные дефекты, ослабляющие несущие конструкции: трещины в стенах, сдвиги перекрытий и лестничных маршей, перекосы проемов, отклонения стен от вертикали и др.

Исходя из особенностей и характера примыкания принимаются те или иные конструктивные мероприятия, направленные на обеспечение эксплуатационной пригодности существующих зданий: предупредительные проектные решения, предупредительные меры, необходимые при производстве работ, ремонтные меры при возникновении аварийных ситуаций.

Усиление конструкций может выполняться по временной и по постоянной схеме. Временное усиление конструкций применяют в случаях длительного развития деформаций при возникновении аварийных повреждений зданий. По мере стабилизации деформаций временное усиление заменяется постоянным.

Усиление конструкций, как предупредительное, так и восстановительное, выполняется увеличением несущей способности элементов сооружения или изменением конструктивной схемы зданий путем увеличения его пространственной жесткости и прочности.

К настоящему времени разработаны и проверены практикой многочисленные методы восстановления эксплуатационных качеств зданий. Одни методы позволяют усилить надфундаментные конструкции креплением простенков в кирпичных домах, устройством накладных и напряженных поясов, разгрузочных балок, скоб-стяжек и т.п. Другими методами повышают несущую способность основания, реконструируют или усиливают фундамент устройством сплошной фундаментной плиты, расширением или заглублением фундамента, подведением под стены здания свай типа «Мега», набивных, буроинъекционных и т.п., вдавливанием существующих свай с увеличением их длины.

Прежде чем начать работу по усилению отдельных конструкций, необходимо их разгрузить с помощью установки временных опор. Однако здесь нередко допускаются ошибки: нагрузка лежащих выше деформированных конструкций сосредоточенно передается на деформирующийся фундамент и тем самым ухудшаются условия его работы. Нагрузку необходимо перераспределить так, чтобы разгрузить полностью или частично деформирующийся фундамент, т.е. передать ее на надежное основание, иногда через специально выполненные опоры (площадки). За временными опорами необходимо вести постоянные наблюдения и при необходимости подбивать под них клинья или ставить дополнительные разгружающие опоры.

Деформированные простенки между оконными, дверными или иными проемами кирпичных зданий усиливают путем устройства металлических или железобетонных корсетов (обойм). Если выполнено временное крепление лежащей выше кладки, простенки могут быть усилены частичной или полной их перекладкой.

Конструкция металлического корсета состоит из вертикальных стоек уголковой стали с шириной полок 100—120 мм, охватывающих углы простенка, и приваренных к стойкам через определенный интервал горизонтальных планок из полосовой стали толщиной 6—8 мм. Такой корсет почти вдвое повышает несущую способность простенка (рис. 8.3). С внутренней стороны здания части металлического каркаса устраиваются с заглублением в тело простенка и последующим оштукатуриванием борозд. Железобетонный корсет применяется в тех случаях, когда напряжение в рабочем сечении простенка может вызвать разрушение кладки. Стойки такого корсета также могут располагаться в вертикальных бороздах, пробиваемых в кладке простенков.

В тех случаях, когда в конструкциях здания возникают опасные трещины в местах примыкания капитальных стен друг к другу, стены отклоняются от вертикальной плоскости и выпучиваются их отдельные участки, в целях предотвращения дальнейшего развития деформаций устраивают накладные пояса (рис. 8.4). Эти пояса представляют собой систему парных вертикальных анкеров из швеллеров № 12—14, объединенных горизонтальными тяжами из круглой стали диаметром 18—28 мм. Тяжи лучше всего устраивать на уровне железобетонных перекрытий с последующим укрытием их под полами. Натяжение тяжей ведется вручную с помощью муфт, имеющих обратную нарезку. Рассчитываются тяжи по усилию на растяжение кладки. С наружной стороны анкеры и тяжи можно утапливать в штрабу, которая затем оштукатуривается.

В зимнее время не исключена возможность проявления изморози на металлических частях накладных поясов внутри зданий, поэтому на наружной части тяжей необходимо устраивать теплоизолирующие прокладки.

Напряженные пояса конструкции Козлова применяются в тех случаях, когда в стенах зданий возникают трещины со значительным раскрытием и большой протяженностью. Такие пояса придают зданию пространственную жесткость, снимают растягивающие напряжения в кладке и передают их на металл (рис. 8.5).

Применение напряженных поясов имеет определенные преимущества по сравнению с другими способами, поскольку они обеспечивают: выравнивание неравномерных деформаций коробки здания, ведение восстановительных работ без нарушения нормальной эксплуатации здания, исключение перекладки значительных участков стен, экономичное расходование металла на восстановление поврежденных стен и здания.

Напряженные пояса состоят из металлических стержней диаметром 22—32 мм, охватывающих поврежденное здание или его отсек на уровне междуэтажных и чердачного перекрытий. Стержни натягивают обычно вручную резьбовыми муфтами. Для установки стержней поясов пробивают горизонтальные штрабы с наружной стороны стен. Стержни крепят к опорным частям, представляющим собой вертикальные уголки № 10—15, установленные на углах или пересечениях стен. Пояса должны быть замкнутыми. Согласно методике Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, длина большой стороны пояса не должна превышать 1,5 длины короткой. Длинная сторона обычно составляет 15—18 м. Пояс, охватывающий деформированную часть здания, должен быть заведен на неповрежденную часть не менее чем на 1,5 длины деформированного участка.

Сечение тяжей подбирается по усилию, зависящему от расчетного сопротивления кладки на скалывание, толщины стены и ее длины. Сечение стержней, воспринимающих изгибающий момент в стене, назначается таким, чтобы их прочность равнялась прочности кладки, воспринимающей перерезывающую силу:

где N — усилие в стержне, кН, R — расчетное сопротивление кладки скалыванию, кН/м 2 , l — длина стены, м, b — толщина стены, м.

Трещины в стенах здания можно укрепить с помощью скоб-стяжек, устанавливаемых на уровне каждого этажа. Назначение таких скоб — перераспределение нагрузки от деформированных участков стен на прочные участки. Такое мероприятие позволяет предотвратить дальнейшее раскрытие трещин. Скоба-стяжка (рис. 8.6) состоит из обрезка швеллера или уголка длиной не менее 2 м, скрепленного со стеной двумя анкерными болтами диаметром 20—22 мм. Анкерный болт располагается на расстоянии не ближе 1 м от трещины.

В отличие от скоб-стяжек, обеспечивающих локальное усиление поврежденного участка стены, разгрузочные балки служат для общего усиления здания. Обычно их устраивают из швеллеров № 22—27 и ставят на уровне верха фундамента или на уровне оконных перемычек первого или подвального этажа (см. рис. 8.6).

Двусторонние разгрузочные балки устанавливают при толщине стен более 64 см и анкеруют болтами диаметром 16—20 мм через 2—2,5 м. Односторонние разгрузочные балки ставят при малой толщине стен и анкеруют полосовым или круглым железом с тем же интервалом, что и двусторонние балки.

Скобы-стяжки и разгрузочные балки устанавливают на цементном растворе в штрабе глубиной не менее ширины полки. По окончании крепления анкеров штраба заполняется бетоном марки 100 с уплотнением. Все металлические детали скоб-стяжек и разгрузочных поясов должны быть покрыты антикоррозионными составами.

Для крупнопанельных зданий в связи с их конструктивными особенностями нужны иные решения по усилению. Для таких зданий предупредительные меры осуществляются введением горизонтального поэтажного армирования (рис. 8.7), усилением крепления плит перекрытий на панелях внутренних и наружных стен (рис. 8.8), устройством консольных опираний перекрытий (рис. 8.8, в), армированием вертикальных стыков и др.

Увеличение пространственной жесткости сооружения изменением конструктивной схемы позволяет перераспределить усилия в конструкциях, обеспечив более эффективную их работу. Для этого можно установить дополнительные конструкции в виде стоек, подкосов, порталов, ввести связи, диафрагмы, распорки и др. (рис. 8.9).

Указанные способы в первую очередь применимы для многоэтажных производственных зданий каркасного типа, являются достаточно эффективными и позволяют разгрузить конструкции, получившие повреждения Во всех случаях усиливающие элементы должны быть включены в совместную работу с существующими конструкциями Для этой цели усиливающие элементы обжимают домкратами, подклинивают, заделывают зазоры раствором на расширяющемся цементе и т.п.

Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений

4. Усиление кирпичных, каменных и деревянных конструкций зданий

4.1. Основные способы усиления кирпичных, каменных конструкций зданий

Конструктивные схемы усиления каменных конструкций [9, 15]

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 [14].

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

Как усилить кирпичную стену

Кирпичные стены во все времена считались самыми крепкими и надежными. Однако, со временем и они подвергаются разрушениям. Соответственно, их несущая способность уменьшается. Если не предпринять срочных мер и не выполнить усиление стен, рано или поздно на них появятся такие дефекты, как перекосы, выпучивание, трещины и т.д.

Причина таких печальных последствий кроется в применении некачественных материалов (в том числе кирпича или цементного раствора). Естественное старение ускоряет процесс разрушения. Также часто причиной разрушения стен становятся:

• ошибки при проектировании дома,
• неверный расчет фундамента,
• строительство соседних объектов,
• недовложение стройматериалов (например, связующего),
• человеческий фактор (некачественное выполнение кладки),
• форс мажорные обстоятельства.

Усиление кирпичных стен выполняются по разным технологиям. Условно их разделяют на инновационные и традиционные.

Канонический способ укрепления стен из кирпича

К классическим вариантам ремонта разрушающихся кирпичных стен относятся такие технологии:

• замена (полная или частичная) кирпичной кладки,
• использование стальных обойм,
• установка опоясывающих поясов,
• монтаж разгрузочных балок и пр.

Все традиционные технологии основываются на нарушении эстетики фасадной части здания. Поэтому, когда речь идет реставрации наружной кладки строений, представляющих историческую ценность, такие методы не применяют.

Если же здание не является объектом исторического наследия, или, тем более, проектом предусмотрена его внешняя отделка, тогда традиционные технологии можно и нужно использовать. Однако следует знать, что современные, инновационные технологии восстановления кирпичной кладки все же менее затратны, выполняются быстрее и полностью восстанавливают прочность и целостность кладки.

Инновационные способы укрепления стен

Наиболее эффективным методом укрепления стен является инъектирование. Кроме прочих достоинств, нельзя не отметить универсальность данной технологии. Так, с помощью этого способа успешноыполняются ремонты фундаментов, стен, перекрытий и т.д., построенных из абсолютно любых стройматериалов.

С помощью инъектирования одинаково надежно заделываются трещины в кирпиче и бетоне.

Суть этого метода состоит в том, что в теле разрушающейся строительной конструкции просверливаются отверстия. В них, под давлением, закачиваются особые ремонтные составы. Это могут быть как микроцементы с добавками, так и растворы на полиуретановой или эпоксидной смолах.

В результате инъекционный состав заполняет образовавшиеся в конструкции пустоты. В итоге восстановленная стена перестает разрушаться и приобретает надежную гидроизоляцию. Данный метод используется тогда, когда необходимо быстро и надежно:

• выполнить общее укрепление кирпичной стены,
• произвести герметизацию и структурное склеивание стеновых трещин,
• защитить стены от воздействия капиллярной влаги.

Усиление композитными материалами

С возникновением инновационных материалов появились аналогичные строительные технологии. Не обошли они и укрепление кирпичных стен. Так, сегодня на разрушающуюся конструкции закрепляют холсты, ленты или сетки, сделанные из высокопрочных материалов на основе стекловолокна или углерода. В качестве клея используют эпоксидные или цементные адгезионные материалы.

Композитные полотна с сотни раз легче и в десятки раз прочнее стали.

Признаться, пока в России усиление кирпичных стен композитными материалами только начинается. Хотя на Западе данная технология используется достаточно часто. У нас же так усиливают бетонные конструкции, но все больше компаний активно начинают применять композитные полотна для реставрации кирпичной кладки.

Суть такого способа состоит в том, что композитным материалом необходимо не просто проклеить разрушенный участок, а закольцевать его. Это означает, что при усилении капитальной стены без проемов придется штробить отверстия, в которые протянется углеволокно. Дальше концы композитного материала соединяют на внутренней части стены. Согласитесь, реализовать данную методику не так-то просто. По крайней мере без специального мощного строительного штробореза сделать это сверх сложно.

Еще одним минусом использования угле- или стекловолокон считается их дороговизна. Да и трудоемкость такого метода достаточно велика. Однако для тех, кто собирается раз и на столетие восстановить разрушающуюся кирпичную стену важно другое:

Использование углеволокон в укреплении кирпичной кладки увеличивает предельно-допустимую нагрузку на сжатие стены в 2-2,5 раз в сравнении с той, что требует СНиП.

Есть еще один момент, который, как правило, обычно игнорируется жителями нашего региона, но от которого не застрахован никто и никогда. Речь идет о сейсмоугрозе. Так вот в этом вопросе композитные материалы дадут форы всем остальным методам усиления стен.

Все рассмотренные выше технологии ремонта кирпичных стен давно и успешно применяются в компании «ЭкоСистема». Мы выполнили множество подобных работ как для частных клиентов, так и для крупных организаций. И если вы заметили, что с вашей кирпичной стеной не все в порядке, не откладывайте ее ремонт на потом. Звоните, и мы быстро, надежно и по доступной цене усилим кирпичную стену!

УСИЛЕНИЕ СТЕН

Работы по ремонту, усилению каменных стен

Правильный и эффективный способ устранения дефектов каменных стен может быть выбран лишь на основе тщательного анализа и устранения причин их возникновения. К ликвидации дефектов стен приступают только после получения утвержденного проекта. Данные работы должны выполняться в соответствии с проектом производства работ. Способ производства работ выбирается ремонтно-строительной организацией.

Степень повреждения каменных стен оценивается по потере ими несущей способности и подразделяется на слабую, среднюю и сильную.

Слабые повреждения (до 15%) обусловлены размораживанием, выветриванием и огневыми повреждениями материала стен на глубину не более 5 мм, а также вертикальными и косыми трещинами, которые пересекают 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 одного этажа на величину, не превышающую 1/5 их толщины, образованием вертикальных трещин в местах пересечения 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 обрушения 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 выпучивания стен в пределах одного этажа на % его 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 более чем на 40 мм.

Разрушенными считаются стены, потерявшие более 50% прочности.

Необходимость устранения вышеуказанных повреждений служит основанием для проведения ремонтно-восстановительных работ.

К работам по ремонту и усилению каменных стен относят: ремонт цоколей зданий, заделку трещин, ремонт и усиление перемычек, усиление отдельных простенков и столбов, обеспечение пространственной жесткости стен, перекладку отдельных участков стен, утепление стен, закладку или устройство проемов, усиление кладки стен инъецированием.

В каменных зданиях, исходя из величины раскрытия, различают трещины узкие (1. 5 мм), широкие (5. 40 мм), не нарушающие целостности кладки, и трещины, имеющие величину раскрытия более 40 мм и нарушающие целостность кладки.

Узкие трещины расчищают (расшивают), промывают водой и зачеканивают торкретбетоном.

Широкие трещины, с раскрытием 5. 40 мм и не нарушающие целостности кладки, заделывают в такой очередности: трещину расчищают (расшивают) и промывают водой, зачеканивают торкретбетоном.

Трещины, имеющие величину раскрытия более 40 мм или нарушающие целостность кладки, заделывают в такой очередности: трещину расчищают (расшивают) и промывают водой, зачеканивают торкретбетоном, далее высверливаются отверстия по длине трещины, в которые вставляются инъекторы, через которые в полость трещины закачивается под давлением смесь специального состава.

Усиление каменных стен обоймами.

Обоймы первого типа (старая технология) устраивают следующим образом (рис.1). Поверхность столба или простенка в местах установки уголков-стоек сечением 120x120x10 мм и планок 120×20 мм тщательно очищают от штукатурки и выравнивают в целях обеспечения плотного их примыкания к поверхности усиливаемого элемента. Уголки-стойки устанавливают в проектное положение по слою цементно-песчаного раствора с фиксацией положения с помощью проволочных скруток или струбцин. Совместную работу обоймы и усиливаемого элемента обеспечивают путем создания предварительного напряжения планок, привариваемых к уголкам. Наиболее простой и надежный способ создания предварительного напряжения – термический. Он заключается в том, что поперечные планки непосредственно перед установкой нагревают до температуры 150. 200 °С и, не давая им остыть, приваривают к уголкам. Расстояние между поперечными планками не должно превышать толщины усиливаемого элемента.

Рис.1. Усиление кирпичных простенков стальными обоймами при отношении ширины к толщине: а – 1,5, б – >1,5, 1 – проем, 2 – простенок, 3 – уголок L120x10, 4 – стальная полоса 120×20, 5 – стяжной болт

Обоймы второго типа изготавливаются из тех же материалов, что и обоймы первого типа, но исключён процесс предварительного нагрева поперечных планок, что в современных построечных условиях практически невыполнимо. Чтобы создать напряжение в конструкции используется специальный торкретбетон, который при кристаллизации имеет свойство расширяться. Часто используется для усиления простенков и столбов комбинированный метод установка обойм, с последующим торкретированием и инъецирование в поврежденную кладку смеси.

Армированные растворные обоймы усиливают простенки за счет создания в них объемного напряженного состояния.

В процессе эксплуатации зданий и сооружений возникает необходимость проведения ремонтных работ по обеспечению устойчивости и жесткости стен. Основными причинами потери устойчивости стен являются значительные деформации основания или возможность их появления при увеличении нагрузок на фундаменты, например при надстройке этажей.

Для увеличения жесткости стен устанавливают стальные тяжи или устраивают железобетонные или стальные пояса.

Установка стальных тяжей (рис.2) является наиболее эффективным методом повышения пространственной жесткости зданий при степени износа стен не более 60%. Тяжи выполняют из арматурной стали класса A-I диаметром 30. 38 мм. Их устанавливают в борозды, предварительно пробитые по периметру здания в уровне междуэтажных перекрытий. На углах зданий устанавливают опоры из уголка, например L 125×10. Данные опоры предохраняют кирпичную кладку стен от местного смятия и передают усилия обжатия на большую площадь. Напряжение тяжей производят с помощью стяжных муфт.

Рис.2. Усиление стен стальными тяжами, устанавливаемыми в стенах:
а – фасад, б – план, 1 – стальной тяж, 2 – стяжная муфта, 3 – опорный уголок

При другом варианте установки стальных тяжей – поперек здания на уровне перекрытий каждого этажа или через этаж (рис.3). Стальные тяжи выполняют из круглой, квадратной или полосовой стали. При длине тяжа более 6000мм каждый тяж может состоять из двух частей, соединенных между собой с помощью талрепа. Концевые участки тяжей пропускают через отверстия, предварительно просверленные или пробитые в наружных стенах. Затем поочередно с обеих сторон здания устанавливают швеллер N 16. 20 вертикальной полкой к плоскости стены: снаружи или в предварительно пробитую штрабу. Концы тяжей, имеющие винтовую резьбу, пропускают в отверстия швеллеров и навинчивают по две гайки с каждой стороны. Натяжение тяжей осуществляют путем навинчивания гаек, а при большой длине затем с помощью талрепов. При заданном проектном усилии натяжения гайки и талрепы могут завинчивать тарированными гайковертами.

Рис.3. Усиление стен стальными тяжами, устанавливаемыми под перекрытия:
1 – стена, 2 – перекрытие, 3 – стальной тяж, 4 – распределяющая накладка, 5 – талреп (стяжная муфта)

Железобетонные и армокирпичные пояса (рис.4) применяют в основном при надстройке зданий и сооружений. Они служат для равномерной передачи нагрузок на нижележащие стены, восприятия растягивающих усилий, возникающих при неравномерной осадке основания, и обеспечения общей жесткости здания.

Рис.10. Усиление стен поясами жесткости:
а – железобетонный пояс, б – армированный шов, в – армокирпичный пояс

Пояса располагают в уровне междуэтажных перекрытий в виде непрерывных лент на всех капитальных стенах, в том числе и на поперечных. Сечение арматуры принимают согласно проекту.

При внешнем, не глубоком 10-40 мм разрушении поверхности стен применяют нанесение торкретбетона по армирующей сетке. Толщина слоя армированного торкретбетона составляет 30-60мм. Торкретбетон из-за своей малой влагопроницаемости надёжно защищает стену от атмосферных воздействий.

При небольшом раскрытии трещины в стене здания наиболее эффективным способом ее усиления является устройство стальных шпонок. Стягивание кирпичной кладки происходит за счет обжатия трещины с помощью утопленной стальной шпонки, позволяющей равномерно стягивать трещину со всех сторон, исключив повторное разрушение конструкций стен.

Рисунок 5 – Заделка трещины в кирпичной стене способом установки шпонок из прокатного металла, 1- усиливаемая стена, 2- трещина в стене, шириной до 10мм, инъектированная смесью после установки шпонок, 3- штраба в стене, 4- шпонка из прокатного металла (швеллер, уголок), 3- полости, заполненные торкретбетоном. Достоинством такого метода усиления является возможность его осуществления без остановки производства, при небольших затратах материалов и без увеличения поперечных размеров конструкций.

Работы по ремонту, усилению железобетонных стен

При ремонте защитного слоя бетона предусматриваются следующие виды работ:

– заделка отдельных выколов и раковин,

– замена или восстановление защитного слоя (частичная или сплошная).

При сплошной замене толщина защитного слоя может быть увеличена, но во всех случаях должна быть не менее 3 см в свету для рабочей арматуры и не менее 2 см для хомутов и нерабочей арматуры.

Замена защитного слоя бетона производится в тех случаях, когда его свойства, понижены, арматура поражена коррозией или защитный слой бетона отслаивается. В этих случаях старый защитный слой подлежит полному удалению, а арматура должна быть очищена от ржавчины.

Железобетонные рубашки рекомендуется устраивать при значительных разрушениях поверхностного слоя бетона конструкции с целью предохранения сооружения от дальнейшего разрушения.

Для заделки незначительных по протяженности повреждений защитного слоя применяются ручные приемы штукатурных работ.

При большом объеме работ наиболее эффективным способом нанесения бетонов является торкретирование, при котором достигается получение весьма плотного и прочного защитного слоя.

Усиление зданий

Специалисты компании ООО «НПСФ «Спецстройсервис» выполнят усиление зданий и конструкций в Санкт-Петербурге и Ленинградской области. На счету компании более 500 успешно проведенных работ по усилению зданий по всей России, начиная с 1991 года. Работаем на выгодных ценовых условиях.

Над составлением проекта усиления в нашем штате работают: 5 кандидатов наук, 2 профессора и сотрудники, получившие звание почетного строителя РФ. У нас можно заказать укрепление аварийных, жилых, промышленных зданий: панельных, кирпичных, каменных и любых других…

Усиление конструкций зданий – перечень мероприятий по увеличению несущей способности конструктивных элементов. Чаще всего усиление зданий проводят при реконструкции, в случаях выявление повреждений, изменения нагрузок и перепланировках.

Усиление элементов здания

Существуют общие приемы для укрепления зданий, применяемые для различных видов конструкций.

В комплекс работ может входить восстановление и усиление конструкций:

Необходимость укрепления конструктивных элементов здания, сооружения определяется предварительным обследованием и проектными расчетами.

Методы усиления зданий и сооружений

В процессе обследования определяются конструкции, которые подлежат укреплению, на основании расчетов разрабатываются рабочие чертежи. Составляемая документация обязательно учитывает проектные и фактические нагрузки, схемы загруженности конструкций и мероприятия, необходимые для проведения работ.

Вся документация проходит государственную экспертизу. Усиление производится при сопровождении независимого технического и авторского надзора.

Усиление стен здания

Основными способами усиления зданий являются:

• увеличение сечения элементов и их соединений, укрепление стен.
• применение дополнительных элементов, которые уменьшают расчетные длины несущих элементов конструкций, повышая их устойчивость.
• использование систем внешнего армирования особо прочными материалами.
• укрепление элементов металлическими тяжами
• замена тяжелых конструкций на более легкие, что позволяет разгрузить конструкцию.
• ремонт дефектов, склеивание трещин при помощи инъектирования.
• устройство дублирующих элементов.
• замена дефектных участков на новые элементы.

Все работы выполняются по качественно проработанным проектам, составленным на основании достоверных данных обследования сооружений. В случае необходимости, предварительно выполняют усиление фундаментов и грунтов оснований.

Усиление балок перекрытий

Усиление строительных конструкций

Усиление перекрытий зданий

Порядок выполнения и состав работ по усилению зданий

Заключение договора

Вы оставляете заявку, специалист рассчитывает смету, и мы заключаем договор.

Проектирование

Научный сотрудник выполняет проект укрепления элементов зданий.

Выполнение работ

Работы выполняются опытными специалистами строго по проекту.

Этапы технических работ по усилению зависят от выбранного метода. Вот самые распространенные методики:

Применение дополнительных элементов для укрепления осуществляется путем монтажа стальных стяжек и швеллеров механическим способом. Затяжка предварительно растягивается домкратами, устанавливается на конструкцию и стягивается гайками.

Инъектирование трещин и образовавшихся пустот применяют для скрепления железобетонных элементов. Пример инъектирования стены: для начала производят бурение скважин на 80-90% от глубины стены, далее насос подает скрепляющий раствор в отверстия. Так достигается общее омоноличивание стены и повышается ее несущая способность.

Усиление дублирующими элементами проводиться путем устройств дополнительных связей. Пример: установка клиновых прокладок в стыки плит перекрытий, воспринимающих дополнительные нагрузки.

Увеличение соединений и сечений элементов проводиться путем наращиваний сварных швов, армированием и устройством дополнительных элементов.

Разгрузка несущей способности конструкции может достигаться путем замены конструкции на более легкую или перераспределением расчетных нагрузок на вспомогательные элементы.