Раздел 6 технические решения по усилению несущих конструкций

Зданий и сооружений

1. Технические решения по усилению фундаментов

В настоящее время применяются следующие методики усиления различных несущих конструкций. В основном они направлены на усиление фундаментов и оснований существующих зданий и сооружений. Это такие методики, как:
- устроение обойм, которые укрепляют кладку фундамента и значительно снижают удельное давление несущих конструкций сооружений на грунты;
- подведение новых фундаментов и перекладка имеющихся;
- химическое укрепление грунтов;
- устройство свай, расположенных в непосредственной близости с существующими фундаментами для передачи нагрузки от зданий на сваи.

Наряду с этими методиками применяются технологии усиления, имеющие больший эффект, такие как:

- цементация грунтов оснований;
– устройство грунтоцементных или буроинъекционных свай;
- цементация контакта «фундамент-грунт».

Усилений фундаментов и оснований инъекционными методами имеет ряд преимуществ по сравнению с другими известными методами усиления.

Основным преимуществом является возможность проведения работ по усилению без нарушения внешнего вида или конструктивных особенностей здания. Также необходимо отметить, что инъекционное усиление не требует приостановки других работ по реконструкции или реставрации здания или сооружения.

 

2. Технические решения по усилению плит перекрытия и покрытия
Монолитные плиты перекрытия можно усиливать методом наращивания, т.е. бетонированием дополнительной железобетонной плиты поверх существующей, а также подведением дополнительных опор в виде монолитных железобетонных или металлических балок.
Сборные железобетонные пустотные плиты могут усиливаться с использованием пустот.
Для этого сверху в зоне расположения канала пробивают полку и устанавливают арматурный каркас.
Продольные ребра сборных железобетонных ребристых плит усиливают подведением дополнительных металлических опор, уменьшающих пролет ребер, дополнительными металлическими балками, которые включаются в работу с помощью подклинки; шпренгельными конструкциями.
Эффективным способом усиления продольных ребер плит по нормальным сечениям является установка дополнительных арматурных каркасов в швах между плитами и бетонирование швов.
Возможно также наращивание продольных ребер с дополнительной арматурой при обеспечении ее связи с существующей рабочей арматурой.
Усиление продольных ребер на действие поперечных сил производят путем установки дополнительных предварительно напряженных накладных хомутов.
Если невозможно выполнить набетонку для усиления плит, опертых по контуру, рекомендуется подвести под плиты предварительно напряженный пространственный шпренгель.

Для усиления опирания сборных плит перекрытия и покрытия на ригели и стропильные конструкции рекомендуется подвести под опоры металлические столики из уголков, закрепив их с помощью тяжей или обойм к смежным конструкциям или верхнему поясу ригелей и стропильных конструкций.

3. Технические решения по усилению колонн

Одним из наиболее эффективных способов усиления железобетонных колонн является устройство железобетонных или металлических обойм. Усиление обоймами особенно рационально для колонн с небольшой гибкостью.
Наиболее простым типом железобетонных обойм являются обоймы с обычной продольной и поперечной арматурой без связи арматуры обоймы с арматурой усиливаемой колонны

При невозможности выполнения замкнутой обоймы, например при примыкании колонны к стене, рекомендуется устройство «рубашек» — незамкнутых с одной стороны обетонок.
При этом способе усиления необходимо обеспечить надежную анкеровку поперечной арматуры по концам поперечного сечения «рубашек». В колоннах это осуществляется путем приварки хомутов к арматуре колонн.

Эффективным средством усиления нагруженных колонн является устройство предварительно напряженных металлических распорок. Одно- или двусторонние распорки представляют собой металлические обоймы с предварительно напряженными стойками, расположенными с одной или двух сторон колонн При увеличении нагрузки на консоли колонн их усиливают предварительно напряженными горизонтальными или наклонными тяжами

Предварительное напряжение создается завинчиванием гаек или взаимным стягиванием хомутов. Применяют также разгрузку консолей с помощью дополнительных металлических кронштейнов или специальных опор в виде швеллеров (уголков), которые крепят к колонне с помощью предварительно напряженных тяжей.

4. Технические решения по усилению оснований

Усиление оснований существующих зданий выполняют следующими способами: химическим закреплением; физико-химическим закреплением; термическим закреплением; глубинным уплотнением грунта; заменой слабого грунта; включением в основание элементов повышенной жесткости.

Упрочнение основания существующих зданий и сооружений позволяет передать на основание возрастающие нагрузки при реконструкции, в некоторых случаях без замены или усиления фундаментов. Не требуется также и выполнения земляных работ по отрывке фундаментов.

Выбор схем закрепления зависит от формы и размеров фундамента, конструктивных особенностей здания, характеристики основания и других условий.

По характеру расположения инъ-екторов у фундамента закрепление бывает вертикальное, наклонное, горизонтальное и комбинированное

В настоящее время накоплен богатый опыт закрепления оснований фундаментов существующих зданий методом силикатизации.

Для укрепления песчаных оснований аварийных зданий используют газовую силикатизацию. Укрепление выполняют составом водного раствора силиката натрия плотностью 13 кг/ м3 и углекислого газа.

При реконструкции промышленных предприятий, а также жилых и гражданских зданий для усиления оснований применяются карбамидные смолы.

Поверхностное усиление применяют только по отношению влажных и маловлажных грунтов с небольшим коэффициентом водонасыщения. Оно осуществляется путем трамбовок, виброплит, при помощи катков и прочих тому подобных методов.
Термозакрепление рекомендуют применять для закрепления просадочных грунтов.
Физико-химические методы закрепления грунтов включают цементацию, а также применение грунтоцементных материалов.

Глубинный способ представляет собой уплотнение оснований фундаментов, которое выполняется с помощью устройства наклонных скважин, заполненных песком.

5. Технические решения по усилению металлических конструкций

Элементы сварных конструкций, испытывающие растяжение, сжатие или изгиб, могут быть усилены увеличением сечений путем приварки новых дополнительных деталей.

Эффективным средством усиления сжатых стальных стержней является применение предварительно напряженных телескопических труб и элементов из других жестких профилей. Эффективным способом увеличения жесткости каркасов промышленных зданий является устройство предварительно напряженных тяжей и оттяжек.

Эффективный способ увеличения прочности и жесткости металлических ригелей — подведение под них прокатных или сварных балок с приваркой под нагрузкой в нагретом состоянии. Повышения несущей способности стропильных балок и ригелей перекрытия возможно добиться устройством сплошного железобетонного настила, жестко связанного с верхним поясом балки. Наиболее часто требуют усиления сжатые стальные элементы. Традиционным способом их усиления является увеличение сечения приваркой полос, уголков и других элементов без предварительного напряжения. Усиление стальных стоек ненапряженными элементами осуществляют увеличением их сечения и уменьшением их свободной длины, при этом следует стремиться к максимальному увеличению радиусов инерции сеченияЭффективным способом усиления сплошных балок являются натяжные устройства, которыеобеспечивают стабильную величину предварительного напряжения, не зависящую от податливости анкеров и вытяжки затяжек. Усиление стальных ферм осуществляют подведением новых конструкций, введением дополнительных элементов решетки, изменением схемы конструкции и увеличением сечений отдельных элементов

Существенного увеличения несущей способности фермы можно добиться установкой третьего пояса (шпренгельной системы) в пределах высоты фермы или (если допускает высота помещения) путем его закрепления в нижних опорных узлах. При недостаточной прочности сварных швов их усиливают увеличением длины.