Работы по обеспечению устойчивости и жесткости стен здания

Содержание:

1. Общие сведения………………………………………………………….…3
2. Обследование и применяемые инструменты………………………….…4
3. Восстановление стен и перемычек……………………………………......9
1. Перекладка отдельных учвстков стен……………………………..9
2. Заделка трещин…………………………………………………….10
3. Усиление способом иньекции…………………………………….10
4. Укрепление перемычек стальными прокатными профилями…..12
4. Усиление столбов и простенков…………………………………………13
1. Железобетонная обойма…………………………………………..14
2. Армированные растворные обоймы……………………………...15
5. Работы по обеспечению устойчивости и жесткости стен здания……..16
1. Устройство  предварительно  напряженных  стальных  тяжей...16
2. Железобетонные и армокирпичные пояса……………………….17
6. Контроль качества и приемка выполненных работ……………………20
7. Заключение ……………………………………………………………….24
8. Список литературы……………………………………………………….25
 

1. Общие сведения.

 

Факторы, приводящие к разрушению стен, можно разделить на 2 группы: силовые и вызванные влиянием окружающей среды. К силовым относятся: неравномерные осадки здания, обусловленные, как правило, нарушением основания под фундаментом; увеличение нагрузки в связи с перестройкой или надстройкой зданий без должного учета несущей способности стен; нарушение мест опирания; увеличение прогибов перемычек оконных и дверных проемов и др. Влияние окружающей среды выражается в чрезмерном увлажнении и последующем промерзании стен, агрессивном воздействии газов и пылевидных частиц, находящихся в составе дымов от промышленных предприятий и транспорта, выветривании материалов стен и в огневых повреждениях. Влияние биологических факторов приводит к разрушению стен из органических строительных материалов.

Степень повреждения каменных стен оценивают по потере ими несущей способности и условно подразделяют на слабую, среднюю и сильную.

Слабые повреждения (до 15 %) обусловлены размораживанием, выветриванием и огневыми повреждениями материала стен на глубину не более 5 мм, вертикальными и косыми трещинами, пересекающими не более двух рядов кладки.

Средние повреждения (до 25 %) вызваны размораживанием и выветриванием кладки, отслоением облицовки на глубину до 25 % толщины, огневыми повреждениями материалов стены на глубину до 20 мм, вертикальными и косыми трещинами, пересекающими не более четырех рядов кладки, наклоном и выпучиванием стен в пределах этажа на величину, не превышающую 1/5 их толщины, образованием вертикальных трещин в местах сопряжения продольных и поперечных стен, местными нарушениями кладки под опорами балок и перемычек, смещением плит перекрытий не более чем на 20 мм.

Сильные повреждения (до 50%) - это результат обвала стен, размораживания и выветривания кладки на глубину до 40 % ее толщины, огневых повреждений материала стен на глубину до 60 мм, вертикальных и косых трещин (исключая температурные и осадочные) на высоту не более восьми рядов кладки, наклонов и выпучиваний стен в пределах этажа на 1/3 их высоты, смещения стен и столбов по горизонтальным швам или косой штрабе, отрыва поперечных стен от продольных, повреждения кладки под опорами балок и перемычек на глубину более 20 мм, смещения плит перекрытий на опорах, составляющего более 1/5 глубины их опирания.

Разрушенными считаются стены, потерявшие более 50 % прочности. Необходимость устранения перечисленных повреждений служит основанием проведения ремонтных работ. К работам по ремонту и усилению стен относятся: перекладка участков стен; заделка трещин; усиление кладки способом инъекции; ремонт и усиление перемычек; усиление столбов и простенков; обеспечение пространственной жесткости зданий.

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».

 

ΙΙ. Обследование и применяемые инструменты.

 

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 (рис.1) 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/см2 для каменных материалов различной прочности.

Для определения изгибов и деформаций (рис.2) 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.(Рис.3) 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.

 

Рис.1. 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

Рис.2. 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

Рис.3. 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 Fcrc,, при котором в кладке появляются трещины, конструкция имеет достаточную для восприятия существующей нагрузки несущую способность, трещины не образуются. При нагрузках F  Fcrc 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 Fcrc, при котором появляются трещины на этом этапе, зависит, в основном, от вида используемого в кладке раствора:

- в кладке на цементном  растворе Fcrc = (0,8 — 0,6) Fu;;

- в кладке на сложном  растворе Fcrc = (0,7 — 0,5) Fu;

- в кладке на известковом  растворе Fcrc= (0,6 — 0,4) Fu,

где Fu- 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.

Рис.4. 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.