Усиление столбов и простенков из кирпичной кладки методом установки стальных, железобетонных и армированных штукатурных обойм

В связи с тем, что каменные конструкции испытывают в основном сжимающие усилия, наиболее эффективным способом их усиления является устройство стальных, железобетонных и армированных растворных обойм.

Каменная кладка в обойме работает в условиях всестороннего сжатия, при этом ее поперечные деформации значительно уменьшаются и, как следствие, существенно увеличивается сопротивление продольной силе.

Стальная обойма состоит из двух основных элементов – вертикальных стальных уголков, которые устанавливаются по углам простенков или столбов на цементном растворе, и хомутов из полосовой или круглой стали. Шаг хомутов принимается не более меньшего размера сечения и не более 500 мм. Для обеспечения включения обоймы в работу кладки необходимо тщательно зачеканивать или инъецировать зазоры между стальными элементами обоймы и каменной кладкой цементным раствором.

После устройства металлической обоймы ее элементы защищают от коррозии цементным раствором толщиной 25…30 мм по металлической сетке.

Железобетонная обойма выполняется из бетона класса В10 и выше с продольной арматурой классов А – I, A – II, A – III и поперечной арматурой класса А – I. Шаг поперечной арматуры принимается не более 15 см. Толщина обоймы определяется расчетом и принимается в пределах 4…12 см.

Армированная растворная обойма отличается от железобетонной тем, что вместо бетона применяется цементный раствор марки 75…100, которым защищается арматура усиления.

Эффективность железобетонных и цементных обойм определяется процентом поперечного армирования, прочностью бетона или раствора, сечением обоймы, состоянием каменной кладки и характером приложения нагрузки на конструкцию.

При увеличении размеров сечения элементов эффективность обоймы несколько снижается, однако это снижение незначительно и в расчетах может не учитываться.

Для обеспечения совместной работы элементов обоймы при ее длине, превышающей в 2 раза и более толщину, необходимо установить дополнительные поперечные связи, которые пропускают через кладку, расстояние между этими связями в плане принимается не более 1 м и не более двух толщин стен, а по высоте – не более 75 см.

 

 

14. Наиболее характерные дефекты, влияющие на работоспособность стальных конструкций.

Стальные конструкции особенно широко используются в промышленных зданиях и сооружениях. Методика обследования металлических конструкций должна основываться на положениях СНиП-II-81 «Стальные конструкции» и др.

В связи с особенностями проектирования и возведения стальных конструкций работы по их обследованию имеют определенные отличия от аналогичного обследования ж/б и каменных элементов. Сечения мет. Элементов, как правило, легкодоступны, что упрощает их обмеры (арматура в ж/б элементах скрыта в толще бетона). Относительно точные методы расчета позволяют проектировать мет. Конструкции с минимальными запасами прочности, что, с другой стороны, вызывает необходимость предъявлять повышенные требования к качеству их выполнения и соответствию проектным решениям.

При обследовании необходимо прежде всего обращать внимание на сжатые элементы, т.к. ввиду тонкостенности их сечение чаще всего лимитируются не прочностью, а устойчивостью. Высокоответственными элементами мет. Конструкций являются узловые соединения, поэтому в начальной стадии обследований должно быть установлено соответствие проекту сечений элементов и узлов, проверены прямолинейность в сжатых стержнях. Необходимо выявить, имеются ли превышения нормативных прогибов, углов поворота и других перемещений элементов.

Важными условиями повышения надежности стальных конструкций являются высокое качество стали (особенно размер и однородность зерна) и технология изготовления и монтажа (качество сварки и др.).

Учитывая вышеприведенные особенности, при проведении обследования стальных необходимо обратить внимание на узлы и детали с высокими местными напряжениями от сосредоточенных нагрузок, с резкими концентраторами напряжений при сочетании с высокими местными напряжениями, ориентированными поперек направления действующих растягивающих напряжений, на сближение (примыкание и пересечение в узлах) и резкое изменение направлений сварных швов в элементах конструкций, на резкие перепады сечений элементов, а также их соединение с эксцентриситетом относительно центра тяжести сварных швов и др.

Во всех случаях должно быть тщательно обследовано состояние сварных заклепочных и болтовых соединений. Сварные соединения встречаются наиболее часто. Обследование начинают с визуального осмотра сварных швов, с помощью которого можно обнаружить трещины, поверхностную пористость, незаполненные кратеры, несплавления по кромкам, подрезы, наплывы, прожоги и др. Степень провара сварных швов устанавливают: угловых – методом засверливания, стыковых – физическим методами контроля. Засверливание производят по оси шва обычным сверлом диаметром на 6 мм больше наружной поверхности шва. Осмотр высверленного места выполняют через лупу дважды – сразу после сверления и после обработки 20%-ным раствором азотной кислоты для определения границ сварного шва. Физические методы контроля в ответственных сварных соединениях осуществляют при наличии соответствующего оборудования и специалистов.

При обследовании отдельных видов конструкций можно выделить наиболее ответственные элементы и присущие им дефекты. Так, в конструкциях стальных покрытий следует обратить внимание на трещины в стыковых накладках и узловых фасонках поясов стропильных и подстропильных ферм, особенно растянутых, на опорные узлы ферм, где проверить состояние опорных столбиков и плотность опирания опорных фланцев, на узлы опирания панелей покрытия и прогонов, к-рые должны иметь требуемые площади опирания и сварные соединения закладных деталей ж/б плит со стропильной конструкцией.

В стальных колоннах необходимо прежде всего проверить, не имеют ли конструкции механических повреждений в местах технологических проездов и на участках складирования материалов, состояние анкерных закреплений колонн в фундаментах, а также узлов опирания подкрановых балок на консоли, убедиться в сохранности узлов крепления связей.

В подкрановых балках особо опасными дефектами считаются трещины в верхних поясных швах, в стенке под короткими ребрами жесткости и в швах крепления ребер к верхнему поясу, прогибы и поперечные трещины верхнего пояса балки. При этом следует обратить внимание на состояние крепления тормозного листа или фасонок тормозной фермы и в целом на крепление тормозной конструкции к колонне, крановых рельсов, стыков рельсов и узлов крепления рельсов к балке.

На обследуемом объекте необходимо выделить для детальной проверки конструкции, эксплуатируемые вблизи источников повышенного тепловыделения, в зонах действия динамических нагрузок, химически агрессивных сред и других специфических воздействий.

Качество стали обследуемых конструкций и ее сопротивляемость хрупкому разрушению устанавливают на основании результатов испытаний стали методами. Нормативные и расчетные сопротивления материала конструкций и соединений определяют в соответствии с указанием норм.

 

Усиление стальных балок

Основные приемы по усилению стальных балок:

- изменение конструктивной схемы балочных систем (из разрезной в неразрезную);

- усиление изменением геометрических параметров сечения балок;

Преобразование разрезной схемы в неразрезную выполняется следующим образом: стальная пластина приваривается к концам соседних балок на опоре. В результате момент посередине пролета балки значительно снижается.

Усиление балки и колонны с помощью подкосов. Подкосы сокращают рабочую длину балки, передают усилия на колонну или на фундамент.

Усиление балок с помощью жесткого крепления настила. Например, ж/б плит или монолита. На балку наваривается стержень, который затем приваривается к арматуре плиты, защитный слой арматуры плиты предварительно снят. Для восприятия касательных напряжений используются дополнительные устройства.

Усиление балки при помощи шпренгеля. Под балку вводится новая опора, которая крепится на затяжках к старым опорам. Это позволяет создать разгружающий момент в месте установки шпренгеля.

 

Усиление с помощью напрягаемой арматуры или упругой опоры. Возникает момент на опорах.

Второй вариант - наращивание сечения балок. При разработке проекта усиления желательно, чтобы положение центра тяжести балок не менялось.

Эффективным способом усиления сплошных балок являются натяжные устройства, которые обеспечивают стабильную величину предварительного напряжения. Такие способы позволяют регулировать усилия предварительного напряжения в нижнем поясе балки.

Вариант усиления. Распорные элементы выполняют в виде секторов с гнездами, образующих с осью разрезные шарниры, расположенные между скошенными торцами распираемых балок, натяжное устройство требуемой массы находится внутри колонны. Этот способ наиболее эффективен при усилении подкрановых балок.

а)

Рационален с точки зрения расчета, когда дополнительные эл-ты максимально удалены от центра тяжести, возникают технологические проблемы по демонтажу настила.

 

б)

Позволяет увеличить предел общей устойчивости балки (сечение развито относит-но оси у). Настил не мешает.

 

в)

Позволяет более рационально разместить сварные швы, но длина уголков ограничена ребрами жесткости. Негативные явления: коррозия и пожар. требования.

 

г)

Вариант рационален при подвижной нагрузке, которая может смещаться от оси у (напр. «рысканье» крана). Но пластинки рационально применять при незначит прогибах.

 

д)

Вариант рационален при незначительных прогибах балки и элементы усилений м.б. длинномерными.

 

е)

Вариант аналог «д»

 

и)

Рекомендуется для усиления подкрановых балок, где наибольшие разрушения происходит в верхней части стенки.

 

к)

Рационален при расчете выполненном в упруго-пластической стадии, либо, когда настил считается работающим совместно с балкой, если обеспечивается передача касательных напряжений.

 

л)

Рационален при необходимости увеличить несущую способность более чем на 30%.

 

м)

Получает значительное распространение в основном из-за технологической простоты при значит прогибах балки. Может применяться круглая сталь, трубы.