Работы по усилению стен. Усиление кирпичных стен, простенков и колонн

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.

Рис. 8.3.

1 — кирпичная кладка; 2 — металлическая планка; 3 — уголок

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.

Рис. 8.4.

1 — накладной пояс из швеллера; 2 — металлический тяж

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).

Рис. 8.5.

а — фасад; б — план части здания; в — варианты размещения тяжей; 1 — арматурный тяж диаметром 22 — 32 мм; 2 — штраба

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:

N = 0,2Rlb ,

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.

Рис. 8.6. Усиление кирпичных зданий с помощью скоб-стяжек или разгрузочных балок (размеры в см)

а — фасад; б — фрагмент усиления, 1 — скоба-стяжка; 2 — разгрузочная балка из швеллера на уровне верха фундамента (на уровне 1-го или подвального этажа), 3 — стяжной болт, 4 — планка-анкер; 5 — бетон марки 100

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.

Рис. 8.7.

а — анкерами; б — тяжами; 1 — анкер; 2 — стеновая панель; 3 — тяж; 4 — арматурный каркас; 5 — тяжи; 6 — штукатурка по сетке; 7 — металлический уголок

Рис. 8.8.

а — вывешиванием перекрытий; б — применением стеновых панелей с консольным уширением; в — установкой ребер жесткости; 1 — металлическая серьга; 2 — балка; 3 — перекрытие; 4 — стеновая панель; 5 — тяж; 6 — трещины, сколы; 7 — консоль; 8 — штукатурка па сетке

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).

Рис. 8.9.

а — дополнительная колонна; б — подкосы; в — портал; г — подкосы

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.

Нередко по разнообразным причинам строители вынуждены применять усиление кирпичной кладки стен.

Это приводит к повышению ее несущей способности, увеличению продолжительности срока эксплуатации, а нередко является единственно возможным способом дальнейшего использования здания.

Причины деформаций кирпичных стен

Усиление стен из кирпича производят по нескольким причинам: перепланировка стен, устройство проемов, деформация существующих стен. Деформация - достаточная частая причина. Рассмотрим основные причины этого явления:

Разнообразные конструктивные ошибки

• недостаточная или неправильная глубина заложения фундаментов зданий и строений;
• неравномерные процессы осадки частей здания, в результате которых в кладке из кирпича происходят напряжения, приводящие к разрывам и трещинам;
• несоответствие действующей нагрузки несущей способности стен;
• деформация или изменение балочного перекрытия;
• применение растворов с добавками из шлаков повышенной зольности;
• нарушение пространственной жесткости стенового остова в старых зданиях.

Неудовлетворительная или неправильная эксплуатация

• просадка конструкций фундаментов из-за плохого технического состояния подземных коммуникаций;
• постоянное переувлажнение стен из-за неудовлетворительного состояния сливов, карнизов, водосточных труб и отмостки;
• нарушение шарнирных связей стен с дисками перекрытий, из-за чего происходит отклонение стены от вертикальной оси или выпучивание отдельных ее участков;
• выравнивание раствора на большую глубину кладки;

Производственные недочеты и ошибки

• неправильная пробивка проемов;
• односторонний распор свода перекрытия, вследствие которого происходит боковое выпучивание кладки;
• оштукатуривание поверхности кирпичной кладки жирным или цементным раствором или окраска масляной краской, которые обладают низкой воздухопроницаемостью, что нарушает нормальный влажностный режим кирпичной стены; (см. также статью )
• неправильная или некачественная заделка штраб или пробитых гнезд для монтажа балок или плит перекрытий;
• укладка крючков и балок перекрытий без распределительных пластин или плит.

Низкокачественное проектирование

• перенапряжение оснований или простенков небольшого сечения вследствие перераспределения действующих нагрузок;
• несанкционированное и неправильное увеличение этажности здания без учета несущей способности фундамента и нижних стен;
• расположение нового здания в непосредственной близости от уже построенного ранее без разработки специальных мероприятий, снижающих влияние на работу грунта под фундаментами.

Методы борьбы с деформациями кирпичных кладок

Предотвращение появления трещин и разрушений

Важно!
Главный и основной метод предупреждения разрушений и трещин - это грамотное проектирование и ответственное добросовестное выполнение строительных работ и мероприятий.

Но часто приходится вносить изменение в существующее строение своими руками, а инструкция, полученная от соседа, не всегда соответствует действительности и приводит к успеху в результате.

Важно!
Опасными мероприятиями считаются различные перепланировки, пробивки проемов в несущих стенах, фундаментах, прокладка коммуникаций и т.д.

Усиление проемов в кирпичных стенах - важное строительное мероприятие. Как правило, это типовое решение, которое выполняется по отработанной схеме.

Усиление проема в кирпичной стене необходимо, чтобы остальная кладка не посыпалась после того, как вы вырежете отверстие. Начинается усиление сверху .

После разметки проема, вверху отверстия необходимо проштробить специальные ниши, в которые надо будет вставить усиливающую перемычку из двух спаренных швеллеров.

С другой стороны стены вставляется ответный швеллер, после чего обе детали стягивают специальными стяжными шпильками сквозь металл и кирпич.

Если применяется двойной силикатный кирпич М 150, то швеллера можно спрятать, используя специальные вставки:

После того, как проем прорезан, его можно усилить стальными уголками, которые устанавливают на раствор по углам проема и специальными стальными тяжами соединяют между собой, а также прикручивают к стене сквозь кирпич.

Совет!
Для проделывания проема лучше использовать алмазную резку.
Это дает более аккуратный и точный результат, а главное - не разрушает соседнюю кладку, как перфоратор, отбойник или кувалда.

Также вместо уголков можно использовать швеллера, которые одевают на стену.

Часто после проема остаются простенки небольшой площади, которые требуют усиления, так как их несущая способность не соответствует нагрузке. Как и усиление кирпичных колонн, усиление простенков производят стальными обоймами.

Для этого по углам колонны или простенка устанавливают уголки, которые стягивают стальными полосами, приваренными с двух сторон к уголкам. Получается своеобразная металлическая клетка или решетка, которая держит и усиливает конструкцию.

Также обоймы могут быть железобетонными и армированными растворными, применяться для усиления больших стен и целых зданий.

Совет!
Для усиления даже небольших объектов следует применять проектирование и приглашать грамотных опытных специалистов, иначе дорогостоящие материалы могут не помочь, а только ухудшить ситуацию, так как они сильно нагружают фундамент и конструкцию здания.

Борьба с существующими дефектами

Если на стене трещины уже появились, тогда необходимо их устранить. Но тут есть проблема: трещина может находиться в процессе образования, и замазывание ничего не даст. Это происходит, если усадка дома еще не закончилась, или причина возникновения трещины не устранена.

Поэтому на стену устанавливают маяк, который показывает динамику изменения трещины: толщину, длину и т.д. Если в течение трех-четырех недель трещина не изменяет своих параметров, тогда можно приступать к ее устранению.

Для этого лучше использовать усиление кирпичной кладки инъектированием, при котором в полость трещины закачивают цементный или полимерцементной раствор специальным насосом.

Вывод

Кирпичная кладка часто требует усиления и ремонта. Это происходит в силу целого ряда причин, но способов устранения существует также немало. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

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 120x20 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 120x20; 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 125x10. 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.

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.

— 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:

1. Конструктивные ошибки (малая глубина при заложении фундамента; неравномерное оседание частей постройки; деформация балочного покрытия; несоответствие несущей способности нагрузке).
2. Эксплуатация (переувлажнение укладки; просадка фундамента).
3. Производственные ошибки.
4. 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:

1. Толщина обоймы 4-12 см.
2. Бетонная мелкозернистая смесь не ниже в10 класса.
3. Продольная арматура А240-А400/AI, AII, AIII класса.
4. 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.

Ткачев Сергей

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В качестве основных причин образования трещин выдeляют:

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

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

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

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

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

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

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

8) неравномерная осадка фундамента в здании.

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

Рассмотрим процесс образования трещин в каменной кладке при сжатии

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

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

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

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

где F u — разрушающее усилие.

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

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

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

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

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

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

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

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

Технология восстановления и усиления кирпичной кладки

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

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

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

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

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

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

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

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

Наиболее широко применяемы цементные и полимер-цементные растворы. Для обеспечения эффективности инъектирования применяют портландцемент марки не менее 400 с тонкостью помола не менее 2400 см 2 /г , с густотой цементного теста 22 — 25%, а также шлакопортландцемент марки 400 с небольшой вязкостью в разжиженных растворах. Песок для раствора применяют мелкий с модулем крупности 1,0 — 1,5 или тонкомолотый с тонкостью помола, равной 2000-2200 см 2 /г. Для повышения пластичности состава в раствор добавляются пластифицирующие добавки в виде нитрита натрия (5% от массы цемента), поливинилацетатную эмульсию ПВА с полимерцементным отношением П/Ц=0,6 или нафталиноформальдегидную добавку в количестве 0,1% от массы цемента.

К инъекционным растворам предъявляют достаточно жесткие требования: малое водоотделение, необходимая вязкость, требуемая прочность на сжатие и сцепление, незначительная усадка, высокая морозостойкость.

При небольших трещинах в кладке (до 1,5 мм ) применяют полимерные растворы на основе эпоксидной смолы (эпоксидная ЭД-20 (или ЭД-16) — 100 мас.ч .; модификатор МГФ-9 — 30 мас.ч .; отвердитель ПЭПА – 15 мас.ч.; тонкомолотый песок – 50 мас.ч), а также цементно-песчаные растворы с добавкой тонкомолотого песка (цемент – 1 мас.ч.; суперпластификатор нафталиноформальдегид – 0,1 мас.ч.; песок – 0,25 мас.ч.; водоцементное отношение – 0,6).

При более значительном раскрытии трещин применяют цементно-полимерные растворы состава 1:0,15:0,3 (цемент; полимер ПВА; песок) или 1:0,05:0,3 (цемент: пластификатор нитрит натрия: песок), В/Ц=0,6, модуль крупности песка М к =1. Раствор нагнетается под давлением до 0,6 МПа. Плотность заполнения трещин определяется через 28 суток после инъектирования.

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

Инъектирование трещин шириной до 10 мм цементно-песчаным раствором:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

-устройства под концом плит перекрытия железобетонной подушки.

Расчет кирпичных элементов, усиленных армированием и обоймами

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

пр = = =7

отсюда = 0,94.

Несущая способность сечения

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

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

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

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

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

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

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

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

при стальной обойме

N n [(m к R + ) F+R а F а ];

при железобетонной обойме

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

при армированной штукарной обойме

N (m R + ) F.

Величины коэффициентов и принимаются:

при центральном сжатии =1 и =1;

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

1 — , где

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

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

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

R a - расчетное сопротивление поперечной или продольной арматуры обоймы;

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

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

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

— процент армирования, определяемый по формуле

x 100,

где f x -сечение хомута или поперечной планки;

h и b- размеры сторон усиливаемого элемента;

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

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

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

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

у = = 25,5 см; = =0,2<0,33,

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

Приведённая гибкость простенка np == 11,3.

Коэффициент продольного изгиба = 0,85.

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

Определим несущую способность простенка:

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

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

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

Отсюда несущая способность усиленного простенка составит:

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

Несущая способность усиленного простенка достаточна.