Yandex Metrika

Усиление зданий и сооружений

Усиление зданий и сооружений

Мы хотим привлечь внимание читателя к проблеме усиления конструкций преимущественно жилых зданий. В городах есть особая группа зданий, которую мы будем называть «старыми зданиями». Они заняты арендаторами, которых трудно эвакуировать, потому что им нечего предложить взамен, и которые, часто являясь владельцами квартир, хотят во что бы то ни стало продлить срок эксплуатации зачастую очень изношенных сооружений.

После оценки технического состояния здания, жилищные сообщества ждут технического решения по реконструкции, которое хотя бы частично решит их проблемы. Эти проблемы проявляются в угрозе безопасности жителям и устаревших функциональных решений (помещения не соответствуют назначению), из-за трудностей эксплуатации, плохого технического состояния, и заканчиваются их высоким потреблением энергии. Первым условием дальнейшей эксплуатации и использования здания является соблюдение строительных норм и правил, в частности, основного требования, которым является безопасность строительства.

Типовые проблемы устаревших строений

С точки зрения конструкции это очень простые здания, где опорным элементом является вертикальная стена, на которую уложены горизонтальные потолки. Продольные или поперечные конструкционные стеновые системы, но чаще всего смешанные, адаптированные к функциональным решениям зданий. Здания с подвалами с двумя или тремя надземными этажами.

Фундаментом этих зданий являются фундаментные блоки под несущими стенами. Глубина основания от 1,2 до 2,0 м от поверхности земли. В них трудно найти защиту от влаги или водонепроницаемую изоляцию.

Крутые крыши, обычно плоские, относительно плоские под рубероидом. Всегда с чердаком, иногда используется частично или полностью как чердак. Вертикальная связь состоит из лестниц различной формы.

Несущие стены этих зданий были сделаны из монолитного кирпича, наружная толщиной 2 кирпича, внутренние часто утончаются до толщины 1 кирпича.

Оконные проемы с косяками. Перемычки над оконными и дверными проёмами представляют собой кирпичные арки, стальные балки или перемычки из железобетона. Кирпичная кладка зачастую со швами толщиной 10 мм с допуском ± 2 мм.

Техническое состояние зданий этой группы должно оцениваться ниже среднего и часто как плохое. Существуют значительные повреждения и дефекты в строительных элементах, которые часто угрожают жителям. Использованные при строительстве материалы имеют пониженный класс прочности из-за процессов коррозии и старения.

Наружные стены зданий со следами атмосферной коррозии, падающая штукатурка, вымытый раствор из швов, отслаивающийся кирпич. Значительные отклонения от вертикали, видимые выпуклости. Многочисленные трещины в разных местах стен, через перемычки и своды.

Деревянные потолки обычно имеют отклонения от уровня. Заражение грибками и насекомыми является очень распространенным явлением. Опорные балки в местах примыкания к стене сильно подвержены коррозии. При динамическом воздействии человека они чрезмерно вибрируют.

В металлокерамических потолках, особенно над влажными подвалами, видимые (непокрытые) ножки двутавровой балки с относительно хорошим состоянием сегментного свода или другой керамической заливки очень корродированы. Эти полы подвержены риску разрушения из-за потери несущей способности корродированных стальных балок. В некоторых случаях нижняя опорная балка, подвергшаяся воздействию влаги, почти на 100% подвержена коррозии.

Крыши этих зданий находятся в том же состоянии, что и все здания. Провисание и взмах крыши – это нормально, многочисленные протечки воды вызывают деформацию.

Повреждение строительных конструкций.

Обсуждая структурные повреждения, ограничимся несущими стенами, которые являются наиболее важными элементами зданий. Наиболее распространенные негативные явления:

  • косые трещины (характерные изгибы здания из-за неравномерного заселения);
  • вертикальные трещины в углах и при соединении с поперечными стенками;
  • прогибы наружных стен;
  • выпуклости несущих или крепежных стен.
Рис. 1. Диаграмма прямой и наклонной нагрузки на стену

Наиболее часто изменяющиеся параметры, влияющие на безопасность и граничные состояния старых строительных конструкций, включают изменения геотехнических параметров подложек(грунтов), вызывающие неравномерную деформацию, и возникновение дополнительных сил из-за смещения элементов в результате изменений параметров материала, частичной или полной потери жесткости стыков и связей и т.д.

Наружные несущие стены при длительной эксплуатации утратили жесткость на уровне межэтажных перекрытий. Опорные балки деревянных потолков ненадёжо закреплены в стенах (когда их концы, опирающиеся на стены, подверглись коррозии и стальные анкеры перестали жестко соединять потолок со стеной) и перестали частично или полностью выполнять роль поддержки (придания жесткости) стене. Длина его изгиба от длины одного этажа (около 3,00 м) увеличилась до длины двух или трех этажей (около 6,00 или 9,00 м).

С эксцентричной нагрузкой на крышу очевидна потеря устойчивости. В процессе старения стеновые материалы дополнительно будут подвергаться неупругой деформации. Изгиб, как потеря прямолинейной геометрии стенки (отклонение от вертикали, изгиб, выпуклость и т. д.) связан с уменьшением несущей способности.

На рис. 1 показано изменение системы сил, действующих на стенку при наклоне, появляется горизонтальная сила (Np), величина которой увеличивается с увеличением наклона (изгиба). Эта сила, которая появляется позже в жизни здания, нарушает его статическое равновесие. Его работа должна быть уравновешена новыми конструктивными элементами, которые будут стальными предварительно напряженными тетивами. Задача этих новых конструктивных элементов состоит в том, чтобы уравновесить силы, вызывающие деформации здания или стен.

Способ ремонта

Рис. 2. Схема разделения части стен здания из-за неравномерного осаждения фундамента: а – перегиб здания, б – падение боковой стены, в – выпадение центра стены.

Способ ремонта зависит от причин, вызывающих его трещины. Из анализа расположения конструкции и расположения трещин на стенах здания можно сделать вывод, является ли причина неравномерным оседанием фундамента, или изменением статического рисунка стен, или изменением нагрузки на структурный фон. Важно оценить техническое состояние отдельных компонентов здания, их связей и возможных взаимодействий.

Учитывая перечисленные пункты возможных ситуаций, следует принять текущую диаграмму нагрузки с учетом существующих условий взаимодействия отдельных элементов конструкции здания (ненормальное состояние). Анализ статического рисунка позволит определить места расположения тетив (стальных преднапряжённых канатов), которые позволят восстановить нормальное состояние баланса строительных элементов.

При определении величины нагрузок и сил в отдельных строительных элементах необходимо оценить величину сил в стяжках. Определение сил в стяжках будет состоять в предположении состояния равновесия между неповрежденной частью здания (постоянной) и поврежденной частью (трещины, изгибы, прогибы и т. Д.), которое будет достигнуто с помощью предполагаемых стяжек.

Технологическая карта укрепления

Укрепляют потрескавшиеся здания стальными стержнями, расположенными на высоте потолков внутри здания и внешнего контура стен. Тяги закреплены на стенах и предварительно напряжены. Сжатые связи стабилизируют неравномерное оседание здания. Используя этот метод армирования, мы избегаем необходимости перебивать стены, укреплять фундамент или грунт с низким потреблением стали. Армирование может быть проведено без вывода здания из эксплуатации. На строительной площадке выполняется только сборка предварительно подготовленных элементов.

При неравномерном оседании фундамента здания и вертикальных деформациях его фрагментов можно выделить три случая, как показано на рис.2. В последующем, как наиболее распространенном, случае «а», показанном на рис.2, так называемый перегиб.

Расчет армирования очерченных стен предварительно напряженными связями заключается в анализе состояния равновесия между стенками, разделенными трещинами, и неповрежденной частью. Для уравнения равновесия мы принимаем во внимание расчетный вес изогнутой части здания на плече относительно центра тяжести минус сопротивление грунта и неповрежденной части стены. (Рис.3).

Рис. 3. Фрагмент стены (здания), отделяющейся от остальной части здания: а – план расположения стяжки; б – расчетная схема укрепления поврежденной части здания; а, б, в, г, – оседающая часть здания (щит); д, е, – остаток ниже зоны растрескивания.

Схема расчета связей стен, поврежденных в результате деформаций грунта, показана на рис. 3. Расчеты могут быть выполнены по следующим соотношениям. Результирующая сила предварительного напряжения определяется по формуле:

Где:

  • Q0 – расчетный вес настенного щита и связанных с ним элементов на участке с трещинами;
  • h0 – плечо результирующей силы P относительно центра тяжести сечения остальной части стены ниже трещины;
  • l0 – плечо силы Q0 относительно центра тяжести, как указано выше (Рис.3);
  • B – ширина фундамента;
  • qF1 – Расчетная единица сопротивления грунта на исчезающем участк;
  • qF2 – расчетное сопротивление блока для неповрежденной (стабильной) подложки;
  • M1 – модуль сжимаемости грунта на участке земли под повреждённой частью здания;
  • M2 – модуль сжимаемости почвы на неповрежденном участке земли;

 

qd – блок вычисления сопротивления в соответствии с формулой:

  • Mc – расчет момента в стене при растрескивании;
  • Rnrg – расчетная прочность стенки при изгибе в поперечном сечении через несвязанный шов;
  • W – показатель прочности стенки в сечении d-e при работе стены на изгиб (модуль упругости стенки в поперечном сечении d-e).

Полагая, что силы натяжения всех связок равны P1 = P2 = ?. = Pn, получаем:

Где:

h1; h2; hn – плечи сил P1; P2; Pn относительно центра тяжести стены, которая не растрескалась.

Влияние внешних изменений температуры на связи в стягах и смещений стенок учитывается при определении напряжений в них, вызванных разницей деформации тетивы и стенки от температуры, по формуле:


Где:

  • ts и, tm коэффициенты теплового расширения стали и стенки,
  • t – перепад температур,
  • Е – модуль упругости стали.
Рис. 4. Круглый стальной анкер в стене, предварительно напряженная стяжка.
Рис. 5. Квадратный стальной анкер в стене, предварительно напряженная стальная стяжка.

Мы ставим стяги в выбранных местах в стенах здания. Мы можем расположить их вдоль и поперек здания (часто перпендикулярно друг другу) по горизонтали и вертикали.

Чтобы закрепить и распределить давление на большую поверхность, мы используем различные типы шайб из стального листа или стальных профилей.

Мы должны распределить силу натяжения на как можно большей площади поверхности и таким образом, чтобы обеспечить взаимодействие с подложкой. Размер анкерных элементов определяется прочностью стяжей и давлением, которое может принять стена.

Фото. 1. Колонна фермы разрушена древесными вредителями.
Фото. 2. Вертикальная трещина наружной стены на лестничной клетке.

В качестве удерживающих элементов используются стальные листы в форме круга (рис. 4), квадрата (рис. 5) или прямоугольника, при необходимости усиленные ребрами жесткости, с отверстием (втулкой) для стяжек и гайкой. Когда стяги размещаются снаружи здания, закрепляя внешние стены, удерживающие элементы изготавливаются из углового кронштейна, фиксирующего их в углу стен.

Если этого требуют условия, стяжные стержни можно закрепить стальными поперечными балками С-образного сечения, расположенными на стене. Они обеспечат взаимодействие стягов с их крупными фрагментами.

Мы обеспечиваем взаимодействие настенной подложки с удерживающими элементами, используя цементные растворы, изготовленные из подходящих долговечных растворов или гибких шайб, которые будут адаптироваться к земле (например, свинцовый лист).

Фото. 3. Подвальное кирпичное окно перемычки повреждено трещинами стен.
Фото. 4. Контрольная стеклянная полоса (так называемое уплотнение), нанесенная на стену трещины.
Фото. 5. Корродированный фрагмент кирпичной кладки фундамента.

Эстетические соображения играют решающую роль при выборе расположения стяжек. Тяги и анкеры могут быть скрыты в бороздах стены, замаскированны изоляцией или кожухом, поэтому при их установке следует учитывать возможность маскировки или сокрытия, чтобы они не уродовали здание и не мешали функционированию комнат.

Горизонтальные силы появляются в стенах из-за сжатия стяжек. Когда трещины не заполнены, силы сжатия уменьшит их раскрытие, следовательно, горизонтальный сдвиг стенок в полосах между окнами (межоконными столбами). Становится необходимым проверить их на горизонтальный сдвиг. Также хорошо ввести все трещины перед установкой стяжек и их сжатием.

Мы стягиваем стальные рулевые тяги, натягивая их с помощью натяжных болтов (так называемых фаркопов) или нагревая до определенной температуры, что приведет к их удлинению, которое мы уменьшим, затянув гайку на анкерном элементе. Когда он остынет до температуры окружающей среды, стяжка будет сжата. Чтобы не превышать максимальное усилие предварительного напряжения Nmax в стяжке, максимальное увеличение длины должно быть определено из соотношения:

Где:

  • Nmax – максимальное усилие, передаваемое стяжным стержнем,
  • ls – длина связи между креплениями,
  • Es – модуль упругости стального стержня,
  • As – поперечное сечение стяжки на гайках (нетто).

После сжатия стальных стержней расчетными силами они должны обеспечивать эффективную, долговечную и надежную защиту, а также обеспечивать постоянное взаимодействие со строительной конструкцией.

Заключительные замечания

Обсуждаемый способ укрепления старых зданий, как один из многих, широко используется из-за простоты и легкости исполнения, но не всегда полезен.

Решению о судьбе старого здания, особенно в компактном здании, должна предшествовать оценка его технического состояния. Поэтому необходимо:

  • оценить его техническое состояние,
  • обследовать и оценить почвенную подстилку,
  • оценить техническое состояние соседних объектов,
  • подобрать метод и способ ремонта, укрепления или сноса, а также технологию проведения строительных работ,
  • спрогнозировать влияние сноса или строительных работ на соседние здания,
  • обеспечить укрепление и защиту соседних зданий,
  • проводить наблюдения за перемещениями отдельных элементов конструкций соседних зданий и ремонтируемого здания.

При проведении строительных работ в густонаселенных районах всегда возникают проблемы безопасности. Некоторые сносы или ремонт старых зданий требуют индивидуального анализа с точки зрения их влияния на состояние безопасности соседних сооружений.

вызвать инженера на объект для обследования бесплатно!

УСЛУГИ

Для получения индивидуальных консультаций и расчетов свяжитесь с нами удобным вам способом:

Вся продукция сертифицирована

Наши партнеры

Партнер GK-SKM
Партнер GK-SKM
Партнер GK-SKM
Партнер GK-SKM
Партнер GK-SKM
Партнер GK-SKM

у вас Есть вопросы?

Оставьте номер вашего телефона, и наш консультант свяжется с Вами