Увеличение несущей способности фундаментов путем их уширения
Уширение фундаментов может осуществляться путем увеличения размеров их подошвы (рис. 2).
Рис. 2 Уширение фундаментов: 1 — разгрузочная балка; 2 — горизонтальная связь;
При проведении этих работ учитывают водонасыщенность грунтов (уровень грунтовых вод на уровне подошвы фундамента) и необходимость пригрузки фунта на отметке подошвы с целью локализации выпирания фунта из-под фундамента. Перед началом работ проводятся следующие мероприятия: кровля очищается от мусора, а в зимнее время и от снега; прекращается действие подвесного транспорта для снятия временных нагрузок на колонны усиливаемых фундаментов. Зона производства работ ограждается инвентарными щитами.
Последовательность работ по уширению фундаментов в сухих грунтах без пригрузки следующая: сначала отрывается грунт со всех сторон фундамента до отметки подошвы, при этом крутизна откосов принимается предельно допустимой для данного вида грунта. При необходимости устанавливается вертикальное крепление стенок котлована, ширина котлована с одной стороны на уровне подошвы — до 1 м. После отрывки котлована до проектной отметки производятся очистка и насечка боковых граней фундамента (со скосом внутрь), втрамбовывание щебня в грунт, монтаж арматуры и щитовой опалубки, бетонирование. Если из-за грунтовых условий требуется пригрузка грунта близ подошвы фундамента, то работы выполняются последовательно с поочередной разбивкой. Для уширения ленточных фундаментов стены делят на захватки длиной 2—3 м. Отрывку выполняют через одну захватку. Промежуточные захватки отрывают после завершения работ и обратной засыпки с уплотнением фунта ранее отрытых участков стен.
Открытую боковую поверхность старого фундамента очищают и промывают водой. Затем пробивают отверстия для анкерных болтов и поперечных балок, а также штробы для опорных гребней. Анкерные болты и поперечные балки заделывают на цементном растворе, после чего грунты в полосе нового основания уплотняют, втрамбовывая щебень. Затем устанавливают опалубку, арматуру и бетонируют новые части фундамента.
Стены следует укрепить постановкой металлических разгрузочных балок, а фундамент симметрично обнажить и сделать в нем горизонтальные связи. Фундамент уширяют бутовой кладкой или бетонированием. Грунт под уширенной частью конструкции уплотняют (рис. 3).
Рис. 3 Уширение и углубление фундамента: 1 — горизонтальная штраба; 2 — разгрузочная балка; 3 — подкоп
Работы выполняются в следующей последовательности: в стенах необходимо устроить горизонтальные штрабы и установить в них разгрузочные балки; фундамент обнажить и выполнить подкоп на расчетную глубину, предусмотрев временное крепление висячего фундамента; уложить каркас и забетонировать подушку фундамента (рис. 4).
Рис. 5 Бетонирование с забивкой штырей:
1 — металлическая балка; 2 — металлические штыри;
В фундаментах сборного типа нередко происходит разрушение швов. Восстановление таких фундаментов может быть осуществлено методом смолизации, цементами или цементными растворами (рис. 6).
Этот метод позволяет производить работы без остановки оборудования и вводить фундамент в эксплуатацию спустя сутки после окончания ремонта, так как применяемые синтетические смолы сравнительно быстро отвердевают. В качестве основного компонента может использоваться эпоксидная смола ЭД-5, к которой добавляют минеральный наполнитель (маршаллит, молотый кварцевый песок и т.д.) и отвердитель. Приготовленный состав инъецируют с помощью гидравлического насоса внутрь трещин.
Рис. 6 Цементация расслоенной кладки фундамента: I—щебеночная подготовка; 2 — дефектные места; 3 — инъектор
Минимальная толщина уширения фундамента 15 см. Под рубашку (рис. 7, 8) укладывают щебеночный слой толщиной 7—8 см с уплотнением. Далее пробивают сквозные отверстия и борозды, в которые устанавливают арматурные сетки и отдельные стержни. Между собой арматурные элементы закрепляют электродуговой сваркой или вязкой проволокой. После установки опалубки конструкции бетонируют.
Участки грунта под уширение фундамента с добавлением 100 мм уплотняют трамбованием слоем щебня на глубину 7—8 см. В фундаменте пробивают углубление под шпонки и отверстия под анкерные стержни. Монтаж готовых плит-обойм выполняют механизмами с последующей их стяжкой анкерными болтами до обеспечения в них проектного натяжения.
Рис. 7 Устройство железобетонной обоймы (рубашки):
1 — щебеночный слой; 2 — арматурные сетки; 3 — анкерные болты;
4 — опалубка; 5 — бетон
Рис. 8 Уширение подошвы:
1 — железобетонная обойма; 2 —шпонка; 3 —отверстие; 4 —анкерные стержни
Бутовые фундаменты с расслоениями, но при сохранившейся конфигурации восстанавливают в следующем порядке: пробуривают отверстия на расстоянии 50-100 см; промывают скважину водой до полного ее осветления; в фундамент заглубляют инъ-екторы, которые располагают в шахматном порядке с шагом 50—100 см; под давлением нагнетают раствор состава 1 : 1…1 : 3; цементацию заканчивают при прекращении поглощения раствора. Расход раствора составляет 25-30% от объема закрепляемого фундамента.
Замену фундаментов проводят участками длиной не менее 1,5 м, одновременно могут проводиться работы с шагом на участках через 4,5 м. На соседнем участке работы возобновляются не ранее 4 дней после окончания работ на предыдущем участке. В стены с обеих сторон заводят стальные балки двутаврового или швеллерного типа. Стыки балок сваривают металлическими накладками и стягивают в поперечном направлении болтами диаметром 25 мм. Между их горизонтальными поверхностями сохраняется зазор не менее 20 мм, который затем зачеканивается жирным раствором на расширяющемся цементе (рис. 9).
Рис. 9 Замена каменных и бетонных фундаментов: 1 — стена; 2 — балка; 3 — болты 025 мм; 4 — шурф
Замену разрушенного фундамента можно выполнить вывешиванием колонн здания с помощью рычажной установки (рис. 10).
Рис. 10 Вывешивание колонн здания с помощью рычажной
установки: 1 — вывешиваемая колонна (металлическая); 2 — заменяемый фундамент;
3 — составная балка-рычаг для вывешивания; 4 — набивные сваи,
устраиваемые рядом с набиваемым фундаментом; 5 — гидравлические
домкраты; 6 — упорные металлические балки, привариваемые к колонне;
7 — груз из сборных элементов; 8 — анкерные болты; 9 — металлические
подкладки; 10 — опора для груза из сборных элементов
Замену деревянных стульев каменными или деревянными антисептированными (рис. 11) выполняют в такой последовательности: здание вывешивают домкратами с поддержкой подкосами и стойками; снимают цокольную доску и разбирают деревянный цоколь или заборки между стульями; по обеим сторонам на расстоянии 2—2,5 м от сгнившего стула устанавливают под нижний венец домкраты; удаляют сгнившие деревянные стулья; отрывают котлован под каменный столб и возводят фундамент: для кладки применяют бутовый камень или хорошо обожженный кирпич М 75 на растворе М 100. Между верхней поверхностью фундамента и нижним венцом оставляют 5—6 см. По верху кладки устраивают цементную стяжку и гидроизоляцию, а затем, обернув доску, заклинивают ею оставленный зазор. Окладной венец антисептируют, по цоколю пришивают доску, обитую сталью; удаляют домкраты.
Рис. 11 Замена деревянных стульев каменными или деревянными:
1 — сливной лист по 25-миллиметровой доске, обитый сталью;
2 — Г-образная плита цоколя
3. УСИЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ СВАЙ
Усиление существующего фундамента осуществляется путем устройства свай по его контуру с целью увеличения несущей способности. Цельные сваи могут применяться, когда габариты здания позволяют разместить сваебойную технику и исключено повреждение окружающих конструкций. Широко применяются буронабивные (рис. 12), пневмонабивные, буроинъекционные сваи, которые могут просверливаться через существующий фундамент, используемый как ростверк (рис. 13).
Усиление каменных и бетонных фундаментов выполняется так: пробуривают скважины и устраивают буронабивные сваи, которые соединяют ростверком.
Рис. 12 Усиление каменных и бетонных фундаментов:
1 — буронабивные сваи; 2 — ростверк; 3 — гидравлический домкрат;
4 — подставка; 5 — отверстие; 6 — бетон; 7 — существующий фундамент;
Рис. 13 Усиление фундамента корневыми сваями: 1 — существующий фундамент; 2 — корневые сваи
Рис. 14 Схема усиления фундамента буроинъекционными сваями: а — бурение скважин; б — установка арматуры и инъецирование мелкозернистой бетонной смеси;
в — устройство железобетонного ростверка;
1 — стена здания; 2 — буровой станок СБА-500; 3 — скважина;
4 — арматурный выпуск для соединения сваи с ростверком; 5 — инъектор;
6 — пневматическая инъекционная установка; 7 — буроинъекционные
сваи; 8 — железобетонный ростверк
Буроинъекционные сваи, представляющие собой разновидность буронабивных свай, имеют сравнительно небольшой диаметр (50—250 мм) и большую длину (до 40 м). При устройстве таких свай пластичную мелкозернистую бетонную смесь инъецируют под давлением в скважину с предварительно установленной арматурой. После заполнения скважины бетонной смесью устье ее тампонируют и опрессовывают, создавая избыточное давление сжатым воздухом или растворонасосом. Скважины для свай бурят станками вращательного бурения СБА-500, которые работают без вибрации и ударов, в том числе можно выполнять бурение через тело существующих фундаментов. Применение буроинъекционных свай особенно эффективно при производстве работ в стесненных условиях действующего предприятия, когда трудно или невозможно использовать машины и оборудование больших габаритов (рис. 14).
Более совершенными являются пневмонабивные сваи, применяемые в сложных гидрогеологических условиях. После нагружения обсадной трубы в верхней части ее прикрепляют шлюзовой аппарат, который включают в сеть воздухопровода. Откачивают остатки воды и приступают к бетонированию сваи пластичной бетонной смесью с осадкой конуса 12—16 см через шлюзовой аппарат давлением 0,15—0,3 МПа (1,5—3,0 атм).
При достаточных размерах рабочих площадок и наличии съемного бурового (шнекового) оборудования к одноковшовым экскаваторам наиболее эффективно применение буронабивных свай с уширенной пятой (образуемой с помощью специального шарнирного устройства ножевого типа, устанавливаемого на конце буровой штанги и раскрывающегося во время ее вращения).
Простенки и перемычки относятся к наиболее нагруженным участкам стен и поэтому часто подвергаются усилению.
Традиционно для усиления простенков используют стальные и железобетонные обоймы, хотя в некоторых случаях целесообразно оштукатуривание по сетке или обкладывание кирпичом.
При небольших вертикальных и наклонных трещинах простенки усиливают арматурными сетками из проволоки диаметром 3 — 5 мм с ячейкой 100 × 100 мм (табл. 4.4, п. 1). Сетки сваривают, образуя замкнутый контур. Для лучшего прилегания сетки к стене используют штыри (гвозди) длиной 100 — 150 мм, забиваемые в швы кладки. На усиленный простенок наносят торкрет-бетон или слой штукатурки толщиной 15 — 20 мм.
При больших вертикальных трещинах простенок усиливают стальной обоймой (табл. 4.4, п. 2), которую монтируют по предварительно оштукатуренной и выровненной поверхности простенка. Обойма представляет собой конструкцию из продольных уголков × 50 (45 × 45) мм и приваренных к ним планок из стальной полосы × 5 мм с шагом 300 — 500 мм. При этом шаг планок не должен превышать наименьшего размера простенка. Чтобы создать предварительное напряжение в обойме и улучшить ее совместную работу с кирпичной кладкой, планки перед приваркой иногда нагревают до температуры 150 — 200°С.
Однако такой способ преднапряжения обоймы достаточно трудоемок и сложен в исполнении, поэтому редко применяется. Более технологично преднапряжение, которое достигается с помощью раствора, приготовленного на напрягающем (расширяющемся) цементе и нагнетаемого в зазор между уголками и кирпичной кладкой.
Простенки, имеющие сложную конфигурацию и поверхностные повреждения, усиливают с помощью железобетонной обоймы (табл. 4.4, п. 3). Обойму изготавливают из бетона класса В15-В20 и армируют пространственным каркасом, состоящим из продольных и поперечных стержней. Толщину железобетонной обоймы и площадь сечения продольной арматуры определяют расчетом.
Способы усиления (замены) простенка
| № п/п | Способ усиления. Эскиз усиления | Элементы усиления |
| № поз. | Материал, размеры | |
Оштукатуривание по сетке  | Гвозди l = 100-150 | |
| Сетка из проволоки, кл.Вр1 ø3-5 мм; ячейка 100 × 100 | ||
| Цементно-песчаный раствор M100; δ = 15-20 | ||
Стальная обойма  | Уголок 50 × 50 × 5 | |
| Планки 50 × 5 с шагом 300-500 | ||
Железобетонная обойма  | Продольная арматура кл.АII, AIII ø6-12 | |
| Поперечная арматура кл.АI ø6-8 | ||
| Бетон кл. В15-В20 δ = 40-60 | ||
Замена простенка  | Стойки ø150-200 | |
| Доки δ = 30-40 | ||
| Доски δ = 50-60 | ||
| Деревянные клинья | ||
| Новый простенок |
В проекте усиления простенков большой длины (когда их длина в два и более раз превышает толщину) необходимо предусматривать постановку дополнительных связей, пропускаемых через кладку простенка.
При значительных разрушениях каменной кладки бывает целесообразной замена простенка на новый. Перекладывают (заменяют) простенок после предварительной разгрузки. С этой целью в смежные с простенком оконные проемы устанавливают деревянные стойки, которые для обеспечения жесткости и устойчивости расшивают досками. Нагрузку от перемычек на стойки передают через деревянные клинья, забиваемые враспор со стойкой (табл. 4.4, п.4). После устройства простенка зазор между новой и старой кладкой зачеканивают жестким раствором.
Важно отметить, что материалы для кладки нового простенка и ремонта стены должны иметь аналогичные физико-механические характеристики. Это позволяет исключить неравномерные деформации стены и возможное перенапряжение простенка.
Повреждение перемычек над дверными и оконными проемами обычно наблюдается в старых зданиях, имеющих большой физический износ, и характеризуется появлением вертикальных трещин и выпадением отдельных камней кладки.
Перемычки усиливают стальными уголками (швеллерами) или железобетонными балочками, устанавливаемыми в предварительно устроенные гнезда (табл. 4.5). Уголки усиления объединяют при сварке горизонтальными пластинами, а швеллеры – пластинами
или болтами. Нагрузку от перемычки, воспринимаемую стальными элементами, передают на стены посредством подвески из полосовой стали или через стальные балочки уголкового или швеллерного профиля, заложенные в пробитые в стене отверстия.
При удовлетворительном состоянии каменной кладки нагрузку элементов усиления на стену передают без вспомогательных балочек (табл. 4.5, п. 3).
После монтажа элементов усиления все пробитые в стене отверстия зачеканивают мелкозернистым бетоном класса В15-В20, приготовленным на безусадочном цементе.
Обобщая рассмотренные выше методы восстановления эксплуатационных качеств простенков и перемычек, следует указать на индивидуальность подхода к усилению в каждом конкретном случае. При этом предпочтение следует отдавать такому методу, при котором эффект усиления достигается при минимальном расходе материалов и малой трудоемкости восстановительных работ.
| № п/п | Вид усиления. Эскиз усиления | Элементы усиления |
| № поз. | Материал, размеры | |
Усиление уголками  | └100 × 100 × 8 | |
| Планка 40 × 4 | ||
| └100 × 100 × 8 | ||
| Раствор M100 | ||
Усиление уголками с подвеской  | └100 × 100 × 8 | |
| Планка 40 × 4 | ||
| Подвеска 50 × 6(8) | ||
| Тяж ø20. 30 | ||
Усиление швеллерами  | [ №12 | |
| Болт ø12 | ||
Усиление железобетонными балками  | Монолитная железобетонная балка (перемычка) | |
| Анкера ø10 с шагом 200 |
Усиление стен в зоне местного сжатия
Местное сжатие (смятие) возникает в том случае, когда нагрузка от элементов перекрытия (балок, плит) передается только на часть сечения стены.
При малой площади опирания конструкции или при отсутствии распределительных устройств сжимающие напряжения часто превышают величину расчетного сопротивления кладки на смятие, в результате чего происходит ее разрушение. Причиной резкого увеличения сжимающих напряжений может явиться большая подвижка элементов перекрытий, вызванная значительными деформациями здания от просадки грунта основания или в результате оползня.
Характерными признаками разрушения при смятии являются короткие трещины и раздробление отдельных камней в зоне передачи нагрузки.
Усиление кладки при смятии, как правило, осуществляется в результате:
- — увеличения площади опирания конструкции с помощью металлических или железобетонных стоек, усилие от которых передается на стену вне зоны разрушения;
- — передачи нагрузки от конструкции на стойку, врезанную в стену или пилястру и опирающуюся на фундамент;
- — увеличения площади опирания конструкций на стену посредством стального пояса, закрепленного в зоне разрушения кладки;
- — устройства под концом балки (фермы) распределительной железобетонной подушки.
Некоторые конструктивные решения, используемые при усилении (разгрузке) стены в зоне местного смятия, представлены в табл. 4.6.
При устройстве распределительной подушки стену разгружают, подводя временную опору под балку. Затем разрушенную часть кладки высотой 2 — 3 ряда удаляют, на ее месте устанавливают железобетонную подушку, армированную пространственным каркасом или сетками. Временные опоры убирают при достижении бетоном требуемой прочности.
Для предотвращения внезапного обрушения элементов перекрытия в результате больших прогрессирующих деформациях здания бывает целесообразно отказаться от превентивного усиления зоны смятия и использовать страховочное заанкеривание элементов непосредственно в несущих стенах. Это оправдано в том случае, когда отсутствуют признаки смятия кладки, но не исключена возможность их скорого появления. Способы заанкеривания конструкций в зоне местного смятия кладки представлены в табл. 4.7.
Усиление (разгрузка) стены в зоне местного смятия
| № п/п | Способ усиления. Эскиз усиления | Элемент усиления |
| № поз. | Материал, размеры | |
Усиление короткими стойками  | Балка покрытия | |
| Стойка усиления | ||
| Стальной пояс [ 18. 20 | ||
| Болт ø12. 16 | ||
| Зона смятия | ||
Усиление врезной стойкой  | Балка покрытия | |
| Врезнная в стену железобетонная стойка | ||
| Зона смятия | ||
Усиление поясом  | Плиты покрытия | |
| Стальной пояс [ 18. 20 | ||
| Болт ø12. 16 | ||
| Зона смятия |
Заанкеривание конструкций в зоне местного смятия
| № п/п | Способ усиления. Эскиз усиления | Элементы усиления |
| № поз. | Материал, размеры | |
Заанкеривание балок  | Анкерный стержень ø20. 25 | |
| Арматура балки | ||
| Швеллер [ 12. 14 | ||
| Балка перекрытия | ||
Заанкеривание пустотных плит  | Анкерный стержень ø20. 25 | |
| Болт ø20 | ||
| Пластина 120 × 8 | ||
| Швеллер [ 12. 14 | ||
| Пустотная плита | ||
| Бетон кл.В25 | ||
Заанкеривание ребристых плит  | Анкерный стержень ø20. 25 | |
| Болт ø20 | ||
| Швеллер [ 20 | ||
| Швеллер [ 12. 14 | ||
| Ребристая плита | ||
| Бетон кл.В25 |
Заанкеривание осуществляют посредством анкерных тяжей, пропущенных через стену и приваренных к продольной арматуре конструкции или стальной распределительной пластине. Работы по заанкериванию балок обычно включают: пробивку в стене отверстий, установку анкерующих устройств и включение их в работу, замоноличивание отверстия в стене жестким раствором. Разгрузка балок в этом случае не производится.
Процесс заанкеривания пустотных плит, как правило, более трудоемкий и выполняется в следующем порядке:
- — просверливают отверстия в стене;
- — разгружают плиту;
- — разбивают верхнюю полку над пустотами и вставляют анкерующие устройства;
- — заполняют пустоты бетоном;
- — монтируют остальные элементы усиления, натягивая их с помощью гаек, после набора бетоном проектной прочности;
- — заделывают отверстия в стене жестким раствором.
Последовательность работ по заанкериванию ребристой плиты в основном состоит из аналогичных операций за исключением тех, которые связаны с усилением пустот.
Следует отметить, что способы усиления стен в зоне смятия не ограничиваются вышеприведенными и могут быть существенно расширены применительно к конкретным условиям (опирание перемычек, балконных плит и пр.).
Усиление стен в зоне локальных трещин
Трещины в стенах разделяют на локальные и магистральные. Подобное деление условно, однако существуют некоторые ориентиры, уточняющие эти понятия. Так, к локальным обычно относят трещины, имеющие небольшую протяженность и ширину раскрытия. Они обычно появляются в зонах местной перегрузки стен в углах, у мест сопряжения продольных стен с поперечными, в перегородках и т.п.
Усиливают стены с локальными трещинами с помощью стальных накладок, воспринимающих растягивающие напряжения в кладке (табл. 4.8).
Так, при появлении трещин в углах здания усиление производят накладками из швеллера, уголка или полосовой стали. Накладки размещают на внутренней и наружной поверхностях стены и соединяют с помощью болтов, проходящих через заранее просверленные отверстия. Длину накладок назначают в пределах 1,5 — 3 м в зависимости от вида и степени разрушения.
Усиление стен в зоне локальных трещин
| № п/п | Способ усиления. Эскиз усиления | Элементы усиления |
| № поз. | Материал, размеры | |
Усиление угла накладками  | Накладка [ 10. 14 l = 1500. 3000 | |
| Болт ø14. 18 | ||
Усиление зоны отрыва поперечной стены стяжными болтами  | Стяжные болты ø20 | |
| Продольные накладки [ 12. 16 | ||
| Поперечные накладки [12. 16 | ||
| Анкерные балочки └100 × 8 |
Усиление зоны сопряжения продольной и поперечной стен при отрыве последней осуществляют болтами и накладками. Болты располагают по высоте стены с интервалом 0,8 — 1,5 м. Усилие сжатия от болтов передают на наружную стену через продольные накладки, а на внутреннюю — через анкерные балочки, закладываемые в отверстия, пробитые в стене и заделанные мелкозернистым бетоном. Для увеличения жесткости сопряжения продольные накладки соединяют при сварке поперечными элементами: швеллерами или уголками. Шаг поперечных элементов принимают таким же, как и стяжных болтов.
Следует отметить, что при разработке проекта усиления стен в зоне локальных трещин требуется особая тщательность, а также подробный анализ причин трещинообразования. Известны случаи, когда в результате прогрессирующих деформаций здания локальные трещины перерастали в магистральные большой протяженности и ширины раскрытия. Кроме того, существует возможность появления трещин той же направленности, что и первоначальная, но располагающихся за пределами локального усиления.
Из-за сложности расчетной схемы стены с локальной трещиной конструкцию усиления обычно не рассчитывают, а принимают в соответствии с рекомендациями, основанными на практическом опыте. Проектное решение считается удовлетворительным, если принятые размеры усиливающих элементов примерно равнопрочны и возможность дальнейшего роста трещин исключается.
Усиление стен и остова здания при магистральных трещинах
и значительных деформациях
Магистральные трещины характерны тем, что распространяются на всю высоту стены, разделяя ее на отдельные части. Причиной образования таких трещин обычно является неравномерная осадка фундаментов или большие температурные деформации здания. С образованием магистральных трещин коробка здания как бы разделяется на отдельные блоки, деформируемые самостоятельно при силовых и температурных воздействиях. Если трещины образуются в углах здания, то возможна потеря устойчивости или отрыв торцевой стены.
Традиционным способом усиления стен при потере устойчивости является устройство кирпичных или железобетонных контрфорсов, которые устанавливают на всю высоту стены или часть ее. Под контрфорсы устраивают отдельные фундаменты, проверяемые расчетом на прочность, скольжение и опрокидывание.
При значительных деформациях здания и наличии магистральных трещин для усиления стен применяют металлические напряженные пояса, устанавливаемые на уровне междуэтажных перекрытий. Способы усиления стен при магистральных трещинах представлены в табл. 4.9.
Практика показывает, что металлическим поясом (бандажом) можно усиливать как отдельные стены, так и коробку здания в целом.
В первом случае пояс состоит из стальных тяжей круглого профиля, располагаемых на внутренней и наружной поверхностях стены, и опорных балок швеллерного или коробчатого типов. Натяжение пояса производят гайками в торце стены.
Во втором случае пояс состоит из тяжей и уголков, однако тяжи преимущественно располагают на наружной поверхности стен. Натяжение пояса осуществляют с помощью стальных муфт с правой и левой резьбой, размещаемых в средней части тяжей. Усилие натяжения пояса в обоих случаях контролируют по показаниям динамометрического ключа, а при отсутствии его — по внешним признакам. При нормальном натяжении тяжи не провисают и при легком ударе молотка издают звук высокого тона.
Нужно отметить, что в процессе эксплуатации усилие в поясах непостоянно и изменяется при колебаниях температуры внешней среды. Для стабилизации усилий натяжения пояса автором разработаны стабилизирующие устройства, конструкция и методика расчета которых рассмотрены в третьей главе.
Для сохранения облика фасадов, если это позволяет толщина стен, элементы пояса укладывают в заблаговременно устроенные штрабы сечением 70 × 80 мм, которые после монтажа и натяжения пояса заделывают кирпичом и оштукатуривают.
Расчет сечения поясов, как показывает опыт, — достаточно сложная инженерная задача, правильное решение которой зависит от целого ряда параметров, среди которых геологические характеристики грунта основания, вид магистральной трещины, прочностные характеристики каменной кладки и пр. В практических расчетах усилие, по которому устанавливают площадь поперечного сечения тяжей, обычно определяют по приближенной формуле
где Rsq — расчетное сопротивление кладки на срез по неперевязанному шву;
l, δ — соответственно длина и толщина стены;
0,2 — эмпирический (понижающий) коэффициент. Таблица 4.9
Усиление стен при магистральных трещинах
| № п/п | Способ усиления. Эскиз усиления | Элементы усиления |
| № поз. | Материал, размеры | |
Усиление контрфорсами  | Железобетонный контрфорс δ = 300. 500 | |
Усиление поясом отдельной стены  | Тяж ø20. 30 | |
| Накладка [ 12. 16 | ||
| Бетон кл.В25 | ||
Усиление поясом коробки здания  | Тяж ø20. 30 | |
| Стяжная муфта ø20. 30 | ||
| Накладка └ 100 × 8 (└ 140 × 10) |
Усиление деревянных конструкций необходимо при: изменении начального технологического режима эксплуатации; значительном возрастании нагрузки от оборудования и материалов; превышение несущей способности конструкций; допущении серьезных ошибок при проектировании, в результате которых несущая способность конструкций оказалась пониженной; недоброкачественных конструкциях, когда была применена древесина пониженной прочности с недопустимыми пороками или соединения выполнены с нарушением технологии и опасными дефектами; эксплуатации конструкций в ненормальных условиях; значительных перегрузках, увлажнении, механических повреждениях, загнивании, приведших к снижению их несущей способности.
Составление проекта усиления является первым этапом работ по усилению конструкций. Его выполняют на основании данных дефектных ведомостей, составленных в процессе осмотра — обследования конструкций, сопровождаемых их точными обмерами. Прочность древесины усиливаемых конструкций должна быть определена путем испытаний стандартных образцов, вырезанных из ненагруженных частей конструкций. Обычно достаточно провести простейшие испытания образцов на сжатие вдоль волокон. Проект усиления должен учитывать все особенности эксплуатации конструкций, содержать рабочие чертежи деталей усиления и указания по производству работ. В проекте должны быть указания по антисептированию древесины конструкций и рекомендации по их эксплуатации, а также предусмотрены мероприятия по технике безопасности.
Разгрузка конструкцийявляется первым необходимым этапом производства работ по усилению. Разгрузку производят в большинстве случаев путем подпирания или вывешивания конструкций временными стойками из бревен или брусьев, при помощи клиньев (рис. 1) или домкратов, на которые передается вся нагрузка, действующая на конструкцию, включая их собственную массу. При подпирании конструкции поднимаются до такого положения, когда их прогиб исчезает.
Рис. 1. Вывешивание деревянных конструкций:
а-вывешмвание; б-узлы крепления; 1-конструкция; 2-стойки; 3-поперечина; 4-бобышка; 5-гвозди; 6-клинья.
При усилении опорных частей цельных балокможно ограничиться одиночными стойками, подведенными под балки близ их опор. При усилении составных балок, ферм, арок и рам они должны быть подперты рядом стоек. Количество и размеры сечений стоек зависят от пролета и нагрузки на конструкции и определяются по расчету.
Фермы, арки и рамырекомендуется подпирать стойками двойного сечения с ветвями, располагаемыми по обе стороны конструкций, в фермах близ узлов верхнего пояса. Стойки чаще устанавливают на парные, горизонтально положенные, острые широкие клинья из твердой древесины, встречная забивка которых позволяет поднимать стойки вместе с конструкциями. При необходимости подъема конструкций на значительную высоту применяют винтовые домкраты.
В тех случаях, когда покрытие имеет слой тяжелого утеплителя, например шлака, который по проекту усиления должен быть заменен на более легкий, следует произвести снятие утеплителя до начала усиления конструкций. После окончания работ по усилению стойки убирают, причем снятие с них нагрузок должно производиться постепенно, без рывков.
Усиление балочных покрытий и перекрытийв случае их перегрузки, когда они не имеют никаких дефектов, наиболее целесообразно произвести путем уменьшения действующих на них нагрузок. Для этого можно поставить дополнительные балки рядом или в промежутке между существующими. Такой же эффект дает замена утеплителя или засыпки на более легкие.
Рис. 2. Усиление деревянных балок:
а-усиление концов брусчатых балок; б-усиление клеедеревянных балок; 1-балки; 2-болты; 3-нижний протез; 4-верхний протез; 5-гвозди; 6-строительная фанера; 7-перекрестные доски.
Усиление опорных частей прогонов и балок, опертых на наружные стены и пораженных гниением, производят следующим образом (рис. 2, а). После подпирания балки близ опоры пораженный гниением конец отрезают и сжигают. Удаленный конец балки заменяют новым металлическим или деревянным, называемым иногда протезом. Металлический протез состоит из отрезков стального швеллера или двух уголков, которые прикрепляются к концу балки двумя болтами, а между металлом и древесиной прокладывается слой гидроизоляции.
Усиление составных балок(рис. 2,6). Наиболее часто встречается такой дефект составных балок, как недостаточное количество или неудовлетворительное качество соединений, не обеспечивающее совместную работу элементов балок. В балках на податливых соединениях может быть поставлено недостаточное количество гвоздей, дубовых пластинок или может произойти скалывание древесины шпонок или колодок. В клееных балках может иметь место недостаточная прочность клееных соединений или имеются недопустимые непроклейки.
Усиление дощато-гвоздевых балокпосле их вывешивания производят путем дополнительной забивки гвоздей.
Усиление брусчатых и дощатоклееных балокпосле их подпирания производят с помощью накладок. С обеих сторон к балке по всей длине прибивают гвоздями полосы водостойкой фанеры толщиной не менее 10 мм. Такие гвозди не должны попадать в щели между брусьями или досками, поэтому забивать их следует по шаблону.
Усиление нижних поясов ферм. Нижние деревянные пояса ферм чаще других стержней нуждаются в усилении. Они являются самыми ответственными растянутыми элементами конструкций. Однако в практике строительства их иногда изготовляют из древесины несоответствующей категории качества с недопустимыми пороками. В этом случае они требуют обязательного усиления — местного или общего. Местное усиление применяют в тех случаях, когда недопустимые дефекты концентрируются в отдельных точках пояса. Усиление в этом случае производят путем установки в этих точках дощатых накладок на болтах (рис. 3, а). Площадь сечения накладок принимают не меньше чем площадь сечения усиливаемого элемента. В некоторых случаях для уменьшения податливости соединения применяются натяжные стыки из отдельных дощатых накладок на болтах, стянутых стальными тяжами с гайкой и уголковыми траверсами (рис. 3,6).
Рис. 3. Усиление растянутого элемента:
а-дощатыми накладками; б-стальными тяжами; 1-элементы; 2-накладки; 3-болты; 4-тяжи; 5-уголки.
О
Рис. 4. Усиление деревянных ферм:
Источник