Усиление наружных стен здания

Что собой представляет, для чего и как правильно производится усиление кирпичных стен?

Строительство кирпичного дома – это последовательный конструкционный процесс, который способен обеспечить будущих владельцев долговечным и прочным жильем.

Безопасность и технические характеристики жилья достигаются за счет соблюдения установленных норм.

При возведении кирпичных стен, особенно наружных, принимающих на себя основную нагрузку, армирование помогает добиться дополнительного укрепления поверхности.

Для чего необходимо усиление конструкции, что для этого нужно, и как это происходит – читайте подробно в представленной статье.

Что это такое?

Чтобы предотвратить ошибки строительства, в виде трещин на стенах и их разрушения, при кладочных работах обязательно используют армирование – заливку раствором монтажной сетки или прутьев различного диаметра, а также дополнительное укрепление стен с помощью монтажных приспособлений.

Усиление особенно сильно выручает на конструкционных (несущих) стенах – его используют в качестве профилактики ошибок строительства, а также при выявленных нарушениях технологии кладки и разрушениях, вызванных определенными факторами:

• фундаментными причинами (неправильное проектирование, отсутствие технологии работы с почвами, земельные работы с нарушенной технологией обустройства);
• природными стихиями (сейсмические пороги, ураганы, наводнения);
• механическими повреждениями (воздействиями снаружи –различные аварии);
• атмосферными перепадами из-за климатических особенностей (жарко-холодно, образование конденсата).

Дополнительное укрепление стен помогает избежать растрескиваний на поверхности, и затрат, связанных с ремонтом и восстановлением поверхности.

Чаще всего дополнительное усиление требуется при нарушенной технологии процесса, например, когда торопятся со стройкой, и не дают фундаменту достаточно времени для того, чтобы он сделал усадку в течение года. Усиление необходимо также для построек, расположенных на пучинистых почвах, даже если на них обустроен монолитный фундамент.

Армирование способно снять большую нагрузку со стен, равномерно распределив ее по всему периметру конструкции, помочь при выполнении сложных кладок (например, арочных и столбов), устранить ошибки (если были использованы низкокачественные материалы), а также сделать стены неуязвимыми в сейсмоопасных регионах.

Металлические прутья имеют диаметр от 3 до 8 мм, а сеточная арматура бывает заводской или связанной самостоятельно (строительная проволока), с ячейками от 40 х 40 (мм) и выше. Арматуру и сетку можно укладывать в разных направлениях, через каждые 3-5 рядов. Она хорошо взаимодействует не только с кирпичной поверхностью, но и растворами, которые применяются для кладочных работ (чаще всего – песчано-цементный).

Современные производители в настоящее время выпускают кирпичную продукцию по новым технологиям, благодаря которой возводящаяся стена из кирпича не нуждается в армировке, несмотря на то, что строительные нормы обязывают ее выполнять.

Но большинство строителей советуют не пренебрегать технологией укрепления стен. Необходимости в ней нет тогда, когда стена, толщиной в половину кирпича, не превышает 3 м, и не подвержена большим нагрузкам, а также при очень толстом пироге стены и для небольших зданий.

Усиление и армирование показаны тем домам, которые возводятся на непрочных грунтах, для правильной усадки постройки, без склонности к разрушениям, а также, если в работе используется колотый кирпич.

Варианты укреплений

Армировка кирпичной кладки может быть внутренней и наружной, с использованием металлических приспособлений. Внутри она проводится с помощью сетки и металлических стержней, снаружи – с помощью анкеровочной или сеточной конструкции, соединяющей между собой швы при разрушенных частях стены.

При выборе наиболее подходящего вида укрепления, всегда учитываются:

• предполагаемые нагрузки, которые будет выдерживать кирпичная стена;
• последовательность кладочных работ и тип перевязки;
• формирование промежутков между армированными изделиями, согласно проекту.

Расположение (вариант) укреплений бывает нескольких разновидностей:

1. Продольный. Считается самым распространенным способом. Подходит для внешних и внутренних работ, применяется в работах по упрочнению боковых нагрузок и изгибов. Использует любой вид армированного материала. Может пересекаться с вертикальными элементами арматуры.
2. Поперечный. Такой вид усиления кладки подходит не только для наружных стен, но и перегородочных, а также для формирования колонн. Крепления закладываются внутри стены, через каждые 3-4 слоя кирпича. Мастера чаще используют сетку, связанную самостоятельно (просечную или вытяжную).

Этот способ хорошо крепит кладку по изгибам и сжатию. Прутья здесь используют редко, а сетку часто накладывают в виде зигзага, под небольшим углом, создаваемом изделиями, при соотношении на поверхности.

Вертикальный. При этом виде используются прутья разной длины и диаметра (чаще до 15 мм), которые устанавливаются по вертикали, у основания кирпичной кладки. Способ армирования здесь – внутренний и наружный, согласно проекту инженера. Здесь допустимо использование проволоки, с диаметром от 10 мм. Она может закрепляться по поверхности стены с помощью металлических стержней, анкеров, уголков и крепежного материала.

Какой бы способ не выбрал строитель, любой из них позволит надежно закрепить конструкцию, сделает ее долговечной, и будет противодействовать появлению трещин.

Армированные крепления должны быть в хорошем состоянии, без следов коррозии. Желательно, чтобы они были выполнены проверенным производителем, способным предоставить гарантии на свои изделия.

Расходники и нужные инструменты

Для того, чтобы выполнить качественное укрепление в процессе кладки, необходимо подготовить расходный материал и инструмент. Строителю понадобятся:

1. Кирпичи нужного размера, сухая смесь для приготовления песчано-цементного раствора, емкость, лопата, бетономешалка или строительный миксер.
2. Армированные прутья определенного диаметра, монтажная сетка, проволока, анкеровочные приспособления из качественного металла, крепежные элементы (гвозди, саморезы, шурупы, болты и т.д.).
3. Обычный молоток и резиновый (киянка), строительный шнур, уголки металлические, колышки, швеллеры.
4. Шпателя, мастерки, шуруповерт, дрель, болгарка.
5. Рабочая одежда и обувь.

Если планируется использование армированной решетки, то ее можно купить в готовом виде, или при желании, связать специальным крючком самостоятельно, заранее разметив длину прутьев, и разрезав стержни для того, чтобы образовать с ними сетку в виде звеньев.

Как укрепить конструкцию?

Укрепление кирпичной стены происходит при кладке в шахматном порядке (армировка в полкирпича), а также в четверть кирпича.

Любой способ способен увеличить прочность здания за счет создания долговечной стены. Армирование начинают выполнять с самого первого слоя, не забывая про использование Г-образных прутьев для образования углов по периметру постройки.

Важное правило продольной и поперечной армировки – обустройство изделий по поверхности слоев кладки, с перевозкой швов, через каждые 3-4 слоя. Вертикальные прутья закрепляют с низа, в полкирпича от пола. В процессе работы армированную кладку осуществляют с помощью цементного раствора, при этом стараются, чтобы смесь полностью покрывала используемую сетку или прутья.

Технология армировки должна соответствовать нормативным правилам, и выполняется только после того, как окончены земляные работы, установлен фундамент, давший усадку в течение 1 года, выполнена гидроизоляция и водоотвод фундаментного основания, закуплены необходимые расходные материалы и инструмент.

Поперечное упрочнение

Сетка при данном способе накладывается на кирпичный слой. Ее можно закрепить или заменить прутьями нужной длины. Желательно использовать для одного строения одинаковый армирующий материал. После расположения армированных изделий в пустотелом кирпиче или по полнотелому, укладываемая поверхность промазывается цементным раствором, с толщиной не менее 1,5 см.

При данном способе допустимо одновременное использование сетки с разной формой звеньев (зигзагообразных, прямоугольных и квадратных) и стержней от 10 мм.

Через каждые 4-5 рядов накладывается армировка, заливается раствором цемента под наложенный сверху кирпич, который простукивается резиновой киянкой.

Продольное армирование

Здесь используют прутья, укладываемые снаружи или внутри стены, с диаметром, более 10 (до 150) мм. Внутреннее укрепление заключается в усиленном углублении низа стержней в основании кладки, в глубине шва, на поверхности между кирпичными изделиями.

В процессе монтажа определяется нагрузка на стену. В зависимости от этого, распределяется расстояние между прутьями. Заливка раствора проводится по такому же принципу, как и в поперечном.

Вертикальное

При этом способе используют прямую или зигзагообразную строительную сетку, можно прутья.

Рекомендуется рядная кладка правильной формы, с шириной шага около 100 мм и заглублением используемых приспособлений армировки на 20 мм.

Выбрать наиболее подходящий способ усиления стены возводящейся постройки мастер может сам. Главное – выполнять работы по представленным строительным нормативам.

Особенности

Для проведения кирпичных кладочных работ чаще всего используются качественные материалы, имеющие сертификат качества, маркировку и гарантии от производителя.

Технологии, применяемые при кладке, должны соответствовать нормам:

Особой армировке подлежат стены с толщиной в полкирпича – здесь достаточно использования немного внутренней строительной сетки.

Углы кирпичных стен необходимо укреплять более тщательно, так как от них распределяется несущая нагрузка на стены и задается ее направление. Для углов используются прутья, швеллеры, металлические уголки.

Основные нюансы, на которые стоит обратить внимание в процессе кладки – это:

1. Армировка с начала, а затем, через каждые 3-4 слоя кирпича.
2. Усиленное (двухслойное) укрепление в местах проема дверей и окон (перемычек).
3. Обязательное создание армопояса под кровлю.
4. Усиление мест с перепадом уровней.

При выполнении армирования необходимо соблюдать нормативы, и стараться не допускать в процессе хранения изделий порчи армированного материала. Кроме того, нужно знать о том, что в процессе кладки армировка должна быть полностью покрыта кладочным раствором, а толщина швов закрывать металлические стержни. При этом, края приспособлений не должны выходить за пределы кладки.

Опытные специалисты рекомендуют при вязке сетки использовать материал, который нужно крючком готовить самому, без выполнения сварочных работ.

Последствия отсутствия

Несвоевременно принятые меры по укреплению разрушающихся стен, с трещинами и обрушениями, несоблюдение технологии кладки вначале строительства, может привести к неблагоприятным последствиям:

1. Стена из кирпича без армирования прослужит недолго, особенно, когда у нее очень большая толщина.
2. Поверхность не сможет выполнять несущую нагрузку, и будет со временем разрушаться.
3. Без армировки может произойти геометрическая деформация постройки.

Поэтому укреплению уделяется такое повышенное внимание, несмотря на появление на строительном рынке кирпичей-новинок, не требующих кладочного закрепления. Особенно большое внимание стоит уделять проемам (двери, окна), где требуется усиленная армировка.

Также необходимо знать, что процесс усиления проводят равномерно по стене, так как строители не рекомендуют использование металлических приспособлений сверх нормы. Особые требования к раствору – он должен быть сделан из качественной марки цемента, желательно, М500 и выше.

Армированную сетку необходимо выбирать правильно, с одинаковой конфигурацией ячеек. Ее можно предварительно прокрасить, чтобы защитить от коррозии.

Заключение

Усиление и армирование кирпичной кладки считается необходимым условием при создании стойкой, крепкой, безопасной, безаварийной и долговечной конструкции. Кирпич не относится к дешевым материалам, поэтому армировка поможет строению простоять более 100 лет.

Правильно выполненное укрепление стены, по выбранному способу, должно соответствовать проекту. Армирование помогает равномерно распределять нагрузку на стены, и предотвращает негативные последствия, которые могут наступить без усиления кладки. Выполнение работ с армированным материалом лучше всего доверить профессионалам.

Источник

5. Методы усиления наземных конструкций зданий и сооружений

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник