Усиление железобетонных и стальных колонн

Усиление железобетонных колонн. Усиление железобетонных колонн может быть выполнено с помощью железобетонной или металлической обоймы, а также двусторонних металлических распорок (рис.61).

 

Рис.61. Способы усиления железобетонных колонн: а – железобетонной

обоймой с обычной арматурой; б - металлическим каркасом; в - двусторонними металлическими распорками

1 – усиливаемая колонна; 2 –обойма железобетонная; 3- продольная арматура обоймы; 4- поперечная арматура обоймы; 5- жесткая продольная обойма металлического каркаса; 6-металлические ветви обоймы; 7-планки обоймы; 8-опорный уголок; 9-крепежный монтажный болт; 10 - натяжной монтажный болт; 11- уголки распорок; 12- планка для натяжения болтов в месте перегиба

 

 

Толщина железобетонной обоймы (рис.61, а) определяется расчетом в зависимости от диаметров усиливаемой арматуры и величины защитного слоя. Обычно она составляет 200-300 мм. Шаг поперечной арматуры при диаметре 6-8 мм принимают не более 200 мм. Для улучшения адгезии и защиты бетона и арматуры в агрессивных условиях эксплуатации рекомендуется использовать полимербетон. Класс бетона принимают на марку выше, чем класс бетона старого бетона.

Металлическая обойма (рис.61, а) состоит из 4-х стоек углового профиля, соединительных планок и опорных подкладок. В местах установки подкладок арматуру колонны обнажают и приваривают к подкладкам и стойкам обоймы. Для обеспечения плотного прилегания поперечных планок к поверхности усиливаемой колонны в планках создают предварительное напряжение с помощью их нагрева газовой горелкой до температуры 100-120 ^оС, как это было рассмотрено при усилении кирпичных колонн.

Усиление железобетонных колонн с помощью предварительно напряженных распорок (рис.61, в) осуществляют путем установки с двух сторон колонны двух пар сваренных с планками уголков-стоек, которым придан расчетный выгиб. Затем стяжными болтами стягивают уголки-стойки, приводя их в вертикальное положение. При этом в стойках создается напряженное состояние сжатия, которое передается через опорные планки на плиты перекрытия, разгружая усиливаемую колонну. Плотное прилегание предварительно напряженных распорок к телу колонны, а также их совместную работу обеспечивают приваркой к ним металлических планок с противоположных сторон колонны. Шаг планок принимают равным минимальному размеру сечения колонны.

 

Усиление консолей железобетонных колонн. В железобетонных колоннах с консолями для опирания ригелей возникает необходимость усиления консолей. Для этого обычно используют способ их усиления предварительно напряженными горизонтальными или наклонными тяжами (рис.62).

:

Рис.62. Усиление консолей колонн предварительно напряженными тяжами

1- усиливаемая консоль; 2- опорные элементы; 3- упоры из уголков; 4- предварительно напряженные тяжи; 5- анкеры; 6- упоры из швеллеров

 

 

Усиление сборных железобетонных балок и прогонов. К наиболее часто применяемым способам усиления сборных железобетонных балок и прогонов относятся:

- изменение схемы работы конструкции;

- увеличение сечения с помощью устройства железобетонной обоймы;

- установка стальных хомутов или решетчатых стальных каркасов;

- установка стальных напряженных затяжек;

Усиление сборных балок и прогонов с помощью изменения схемы работы конструкции производят путем превращения шарнирного крепления балок и прогонов в жесткое, что способствует уменьшению величины изгибающего момента (рис.63).

 

 

Рис.63. Усиление сборных железобетонных балок и прогонов путем изменения шарнирной заделки на жесткую

 

Наиболее эффективным способом усиления сборных балок и прогонов является установка стальных напряженных затяжек следующими способами:

- по обеим сторонам усиливаемой конструкции;

- под нижней гранью конструкции;

- сверху и снизу конструкции;

Варианты усиления железобетонных балок и прогонов с помощью установки стальных напряженных затяжек приведены на рис.64.

Затяжки закрепляются анкерами на опорах и затем производится их натяжение с помощью натяжных гаек (рис.64, а), натяжных муфт (рис.64, б) и натяжных болтов (рис.64, в). Затяжки обычно устанавливаются попарно на 5-10 см ниже низа или выше верха усиливаемого элемента. Зазор между усиливаемым элементом и затяжкой устраивают с помощью металлических упоров, которые устанавливают на расстоянии около 1 м от опор.

 

Рис.64. Усиление сборных железобетонных балок и прогонов

установкой стальных напряженных затяжек

а) - по сторонам усиливаемой конструкции; б) – под нижней гранью конструкции;

в) – сверху и снизу конструкции; 1 – усиливаемый элемент; 2 – стальная затяжка

 

 

С помощью напрягаемых затяжек изменяется статическая схема работы усиливаемой конструкции, благодаря чему, возрастает ее несущая способность.

15. Причины образования трещин в зданиях

· Конструктивные трещины

· Технологические трещины

Для полноты картины мы условно разделим все деформации на техногенные и естественные.

Техногенные — имеют признак вмешательства инородных тел — от попадания снарядов, падения кранов или опор ЛЭП, деревьев или тарана движущимся средством. Сюда же в нашей условной классификации можно отнести стихийные бедствия. Разрушения и деформации в этом случае несут комбинированный хаотичный характер, подлежащий не исследованию причин, а констатации факта и оценке масштаба повреждений. Наличие отдельных трещин в этом случае — редкость, в основном их появление обусловлено другими повреждениями.

Естественные, в том числе антропогенные (с участием человека). Это деформации вследствие движения грунтов; температурных колебаний и эрозии; динамических нагрузок; неправильного проектирования, возведения и эксплуатации, перегрузки конструкции. В общем, всего, что сопровождает здание на протяжении всей его «жизни».

Первое и главное, что стоит знать о трещинах: это неисправимый дефект. Склеить высохший материал и остановить тем самым распространение невозможно, если речь идёт о материале каменных стен — кирпич, бетон и др. Однако можно принять комплекс мер, которые вернут достойный внешний вид стенам и потолку или вовсе остановить ход разрушительной деформации при помощи специальных средств.

Конструктивные трещины

Конструктивные трещины — деформации при воздействии избыточных нагрузок на элементы конструкции. Проще говоря — трещины в материале стен, потолка, фундаментов, возникающие от перегрузок или подвижности основания.

 

Они появляются в результате воздействия на материал фундамента, стен и перекрытий нагрузок, превышающих несущую способность элемента в конструкции. Часто причина деформации лежит не в самом материале, а в элементе, который опирается на конструкцию (с трещиной) или опоре этой конструкции (чаще всего фундамент). Рассмотрим популярные причины появления этих неприятных явлений. Этот список мы разделим на естественные и антропогенные (с участием человека) причины.

Естественные трещины появляются в материалах и конструкциях, созданных с соблюдением технологии, без нарушений правил эксплуатации в силу следующих причин:

1. Износ материала. Всё имеет свой срок службы. Для полнотелого красного кирпича — 100–300 лет, бетон — 80–150 лет, природный камень — 100–300 лет и более.
2. Эрозия, выветривание. Материалы, которые находятся в контакте с природной средой, атмосферой, подвержены постепенному разрушению.
3. Воздействие органики грунта и грунтовых вод. Этому фактору подвержены подземные части здания. Также опасны подмыв грунтовыми водами подушки фундамента и циклическое промерзание грунта.
4. Температурно-влажностные колебания. Самый вредоносный фактор. Обычно действует в комбинации с эрозией на незащищённых участках нагруженных конструкций. Многократные циклы заморозки-оттаивания элемента пагубно воздействуют на связующий материал — ослабевает сцепка между камнем и раствором. Срок службы зданий на Крайнем Севере на 30% меньше (по проекту), чем в Средней полосе. Самые надёжные в этом плане — монолитные конструкции, не имеющие швов.

Деформации элементов здания, возникающие из-за ошибок человека при проектировании, возведении и эксплуатации здания (конструкции)*:

1. Исследование грунта и подготовительные работы. Пренебрежение изучением осадки грунта приводит к выбору несоответствующего варианта подготовки основания и конструкции фундамента. Чаще всего из желания сэкономить деньги, время, материалы и привычки полагаться «на авось».
2. Примечание. Основной аргумент в таких случаях — примеры нескольких существующих домов, которые стоят уже долгое время без всяких расчётов. Обратный аргумент — десятки соседних домов, построенных в пределах 20 лет и уже имеющих заметные снаружи деформации стен и фундамента.
3. Неверный расчёт нагрузок на основание. В частном строительстве далеко не всегда рассчитывают массу всех элементов и вычисляют удельную нагрузку на основание. Чаще всего это делается «на глаз» или по опыту. Такой вариант вполне допустим лишь в случае, когда фундамент делается с существенным запасом прочности (имеет внушительные размеры).
4. Земляные работы рядом со зданием. Рытьё котлована вблизи — плохая идея для любого фундамента.
5. Взаимодействие двух или более близко расположенных фундаментов. Несколько зданий (имеющих фундамент), стоящих ближе 5 метров друг от друга, создают неестественное, избыточное напряжение грунта.
6. Нарушение технологии применения материалов при строительстве и ремонте. Может проявляться на всех стадиях эксплуатации. Некачественно приготовленный раствор (с изменёнными пропорциями или органическими примесями), проведение работ в зимнее время без прогрева, пересушка (растворов), отсутствие армирования слоёв отделки.
7. Нарушение конструктивных свойств элементов. Экономия на армопоясе, толщине стен, армированиижелезобетона и каменной кладки, проёмы без перемычек, отсутствие промежуточных опор на больших пролётах, изменения исходного проекта.
8. Нарушение (изменение) конструктива здания. Создание дополнительных проёмов в несущих стенах, пристройки, надстройки. Увеличение нагрузки.
9. Динамические нагрузки от расположенного рядом оживлённого шоссе или железной дороги.

* — для большей пользы от статьи мы приводим примеры ошибок и решений только для частного строительства. Конструктивные трещины в многоквартирных и высотных зданиях — задача крупных организаций (ЖЭК, СМУ и т. д.).

 

Все вышеописанные моменты ведут к появлениям трещин, которые можно в свою очередь разделить на:

1. Закрытые. Образуются внутри материала, не выходя за его пределы.
2. Открытые. Выходят на поверхность материала с одной или двух сторон.

Со временем, если не принять меры, закрытая трещина разрастается и становится открытой. Этот процесс протекает особенно быстро, если закрытая трещина заполняется водой и находится на воздухе (подвержена замораживанию). Трещина, раскрытая с двух сторон, со временем приводит к сдвигу разделённых ею частей.

По динамике состояния естественные трещины следует разделить на:

1. Развивающиеся. Трещина продолжает расти в длину либо ширину в период наблюдений.
2. Стабильные. Не развиваются. Как правило, эти трещины появляются в первые годы службы здания и останавливаются после окончательной усадки грунта.

Все описанные термины мы будем применять в дальнейшем, описывая методы устранения этих неприятных дефектов.

Существуют ещё около десяти факторов классификации трещин, но они важны более для экспертов-теоретиков. В этой статье мы рассмотрим ещё один, последний, самый важный фактор — опасность.

В данном случае опасность деформации определяется с учётом общего вида и состояния здания (конструкции, элемента). Поверхностные (не сквозные) трещины считаются не опасными при ширине раскрытия до 4 мм и глубине проникновения до 10% толщины элемента. Все сквозные деформации опасны. Также следует обратить внимание на появление трещин в несущих элементах — стенах, балках, перекрытиях, фундаменте.

 

Первое, что следует сделать при обнаружении конструктивной трещины — начать наблюдения. Делается это при помощи бумажного маркера, наклеенного в месте минимального раскрытия. На маркере следует обозначить дату его установки и ежедневно проверять в течение 5–7 дней. Если трещина стабильная и не растёт, то маркер останется целым на протяжении наблюдений. Если трещина развивается, то маркер разорвётся и это значит, что необходимы срочные меры по предотвращению дальнейших неприятностей. Глубину можно определить при помощи тонкой стальной пластины. О том, как предотвратить появление конструктивных трещин и устранить их, мы расскажем в одной из следующих статей.

Технологические трещины

Появляются естественным путём при высыхании «мокрых» отделочных материалов. Это в основном касается армирующих и стартовых слоёв фасадного и плиточного клея и некоторых видов шпатлёвок и гидроизоляции. Чтобы избежать растрескивания при высыхании в такие слои включают стеклосетку. Также её используют для закрепления стыков листов гипсокартона (ГКЛ).