Разгрузка фундамента путем вывешивания колонн

Обновлено: 03.05.2024

Производится в случаях значительного повреждения или ослабления сечения, аварийного состояния кладки. При необходимости сохранения архитектурного облика здания и других случаев.

Столбы и простенки разгружают, а затем разбирают. Для кладки новых столбов и простенков применяют материалы повышенной прочности – кирпич марки 100 и выше на цементном растворе марки 100-150. При необходимости кладку армируют, временные крепления разбирают при достижении раствором новой кладки 50% проектной прочности.

Поверхностные слои стен восстанавливают следующим образом:

- выветрившееся, размороженные и отставшие слои удаляют и заменяют новой кладки, обязательно связывая его со стеной. Связь перевязкой кладки, если возможно, с помощью стальной сетки или каркасов диаметром 3-4мм, или усов из вязальной проволоки. Сетки, каркасы, усы крепят к штырям заделанным к стенам.

Лекция 13 – 26.11.12

Технология производства монтажных и демонтажных работ по усилению и замене конструкций Монтажные работы при вывешивании конструкции

Вывешивание конструкций не встречается при новом строительстве и относится только к монтажным работам при реконструкции зданий и сооружений. Вывешивание конструкций это совокупность операций по полному снятию нагрузок, которые передаются вывешиваемому элементу вышележащими элементами, операции по разделению вышележащего и несущего элементов. Эти работы относятся к наиболее сложным, так как они выполняются в стесненных условиях, в цехах с без остановочным режимом работы. У вывешиваемой конструкции меняется расчетная схема работы, что вызывает необходимость ее усиления. Для выполнения этих работ требуется специальная технологическая оснастка и приспособления изготавливаемые обычно монтажными организациями. Также необходимо обеспечить пространственную устойчивость на период производства работ. Несмотря на сложность вывешивание конструкций дает большой экономический эффект. При реконструкции одноэтажных пром. зданий различные конструкции вывешивают при необходимости замены, усиления колонн и фундаментов, ПБ, подстропильных и стропильных конструкций.

Возможность использования метода, а также совокупность мероприятий по усилению вывешиваемых конструкций и обеспечение пространственной устойчивости каркаса цеха определяет проектная организация, которая разрабатывает проект реконструкции по исходным данным, выдаваемым проектной организацией разрабатываемой ППР.

Во время производства работ в границах участка, определяемого проектной организацией должна быть запрещена работа электромостовых кранов, остановлена работа оборудования, передающего динамические нагрузки на грунт или строительные конструкции.

Временные опоры и конструкции должны быть надежно закреплены растяжками или распорками. До начала работ убрать с кровли снег, пыль и прочее. С вывешиваемой конструкции снять пром проводки. Во время работы установить постоянный геодезический контроль за пространственным положением конструкций цеха. Работами по вывешиванию конструкции постоянно руководит инженерно-технический работник.

Вывешивание колоннпроизводят с помощью гидравлических домкратов, низких и высоких монтажных порталов. Шпренгельные системы связи (типа ножницы) передачи нагрузки на горизонтальные поддерживающие балки, разгрузки на устанавливаемые распорки, используя гидравлические домкраты, опирающихся на фундамент колонн выполняется при восстановлении проектного положения колонн, нарушенного в результате просадок в основании.

До начала работ опорные узлы колонны освобождают от бетона и при необходимости освобождают опорные плиты от сцепления с фундаментом. Колонны также освобождают от стенового освобождения. На колонне предварительно крепят упорные столики или под домкратные балки, а на поверхности фундамента устанавливают основания под домкраты. Между подготовленным основанием и над домкратной упорной конструкцией устанавливают парное число гидродомкратов. Работа их синхронизируется подключением к насосной станции. Устойчивость колонн перед подъемом обеспечивается 4 расчалками, прикрепленными к низу колонны и расположенными диаметрально. Устанавливают инструментальных контроль за усилиями в расчалках, которые должны быть равными. После этого колонну освобождают от фундамента, свинчивая гайки с анкерных болтов на величину, превышающую расчетную высоту подъема на 15-20мм и гидродомкратами поднимают колонну. Колонну поднимают также на 10-15мм выше расчетной величины, затем закрепляют выверенные по толщине прокладки или специальную вставку и опускают колонну переопирая её на прокладки. Затем закрепляют её гайками анкерных болтов, убирают домкраты, снимают расчалки и упорные конструкции.

Если проектом реконструкции требуется замена старого фундамента, а так же при наличии в зоне колонны слабых грунтов, каналов, подземных сооружений и коммуникаций, вывешивание колонн производится с помощью низких и высоких порталов. Низкие применяются при замене и усилении существующего фундамента, высокие – при необходимости переустройства базы колонны или её подкрановой части. Порталы представляют собой жесткую конструкцию и способны воспринять все монтажные и рабочие нагрузки от вывешиваемого участка. Они состоят из 4 опор, объединенных в верхней части балочной системой, а так же из несущих и связующих элементов, образующих рабочую площадку. Вывешиваемую колонну переопирают на портал, жестко прикрепляя к нему. После выполнения работ по опиранию работ на порталы грузоподъемные устройства (гидродомкраты, лебедки. ) освобождают от нагрузки. Или опирание вывешиваемой колонны можно осуществлять на смежные колонны цеха, сохраняемые на период производства работ в проектном положение (типа ножниц) для этого используются наклонные жесткие подвески и подпорки коробчатого, трубчатого или решетчатого типа. Постоянной закрепление подпорок и подвесок с вывешиваемыми и существующими конструкциями рекомендуется выполнять на высокопрочных болтах, так как они образуют надежное, сдвигоустойчивое разъемное соединения. При вывешивании колонн нагрузки передаются на существующие конструкции цеха с помощью гидродомкратов, устанавливаемых непосредственно под фундамент или на домкратные рамки.

Выполняется в следующей последовательности:

На вывешиваемых и прежних, то есть сохраняемыми в проектном положении колоннах закрепляют детали узлов, сопряжение колонн с подвесками или подпорками.

На вывешиваемой колонне также закрепляют упорные поддомкратные конструкции.

С помощью полиспаста, лебедки и отводных блоков поднимают узел, сочленяемой подвеской или подпоркой и временно крепят его к колонне.

Устанавливается основание под гидродомкраты.

Расчаливают вывешиваемую колонну

Разъединяют колонну с фундаментом

Гидродомкратами поднимают колонну на расчетную высоту

Затем с помощью полиспаста лебедки и отводных блоков, приподнимают свободный конец подвески или подпорки, совмещают отверстия в узле и устанавливают высокопрочные болты, контролирую из натяжение. После проектного закрепления узлов плавно опускают поршни домкратов.

Проектировщиками и монтажниками также разработаны рационально-конструктивно решение по увеличению шага колонн без демонтажа конструкции покрытия. Переопирая оголовки колонн на специальные поддерживающие конструкции, при этом шаг колонн можно увеличить с 12 до 24м.

Вывешивание подкрановых балок производится при необходимости усиления подкрановых ветвей колонн, реконструкции их оголовков или опорных частей подкрановых балок, восстановления проектного положения, нарушенного в результате неравномерной осадки фундаментов колонн. Установки подкрановых балок на новый высотный горизонт. При вывешивании ПБ используют методы:

Выжимание с переопиранием на временные стоечные опоры

Применяют подвески, закрепляемые к колоннам, подстропильным фермам и стропильным фермам

Временные монтажные столики и другое

Подъем ПБ осуществляется в зависимости от стесненности и наличии грузоподъемных механизмов может осуществляться:

Самоходными стреловыми кранами

Монтажными мачтами и стрелами

Полиспастами и лебедками

Постовыми кранами вышерасположенных ярусов

Специально переоборудованными монтажными балками, расположенными на кровле цеха

Лекция 14 - 05.12.12

До начала подъема подкрановых балок стыковые узлы рельсов должны быть разъединены, а крепления рельсов расслаблены. ПБ средних рядов поднимают блоками – две ПБ, связи, тормозной настил и рельсы. Выжимают подкрановые балки с помощью гидродомкратов и временных опорных устройств, пространственных А-образных порталов путем стягивания опор, а также с помощью специального сменного оборудования на гусеничном стреловом кране. Стоечные опоры используют обычно когда высота до низа ПБ не более 10м. при большой массе ПБ более рационально использование пространственных опор, обладающих повышенной несущей способностью и пространственной устойчивостью. Такие опоры оборудованы специальными рабочими площадками. На эти опоры можно осуществлять простое переопирание ПБ с помощью поперечных промежуточных балок, что позволяет уменьшить трудоемкость и сроки производства работ. При больших объемах работ по вывешиванию ПБ пространственная опора может быть выполнена сборно-разборной, подвижной или переставной.

А-образные опоры позволяют упростить процесс переопирания вывешиваемых ПБ. Они выполняют функции временного опорного и выжимающего устройств. Портал стойками (две пары стоек) опирается лыжи-образными опорными частями на металлический лист, поверхность которого может быть смазана для уменьшения сил трения между основанием и опорами портала. Два этапа выжимания балки:

Устанавливают А-образный портал стягивая стойки, подводят ригель до низа ПБ и соединяют их временно;

Разъединяют узел сопряжения ПБ со смежной балкой, так же отсоединяют ПБ от колонны и стягивая стойки поднимают ПБ на нужную расчетную высоту

Вывешивание стропильных ферм может осуществляться с помощью:

а) временных стоек

б) пространственных опор

в) площадок устраиваемых на ПБ

г) площадок, опирающихся на колонны

д) площадок устраиваемых на мостовом кране

е) домкратов, установленных на ПБ

Домкраты и временные опоры устанавливают только в узлах ферм, в местах опирания усиливают. Узлы переопирания стропильных ферм на временные опоры выбирают таким образом, чтобы знаки расчетных усилий в элементах вывешиваемой стропильной фермы не изменялись на обратные. Последовательность технологических операций сходны с операциями для ПБ. Есть некоторые особенности устройства опорных частей, ферм и стоек.

Переустройство ферм служит для закрепления роликовых блоков, для запасовки канатов лебедок, поднимающих временные опоры.

При использовании для вывешивания стропильных ферм гидродомкратов и временных опор, последовательность технологических операций сходна с такими же операциями для ПБ. Некоторые особенности характерны для способов устройства опорных частей, ферм и стоек. Один из наиболее простых вариантов переустройства верхнего узла стропильной фермы заключается в следующем: в косынке верхнего узла фермы с двух сторон приваривают два уголка, к которым присоединяют опорную балку. Длину балки назначают таким образом, чтобы ее концы выходили за грань нижнего пояса фермы на 250-300мм. А нижней части балки делают отверстие для болтового соединения с временной опорой. К балке приваривают петли для закрепления в них роликовых блоков, которые служат для запасовки канатов лебедок, поднимающих временные опоры.

Длину основного ствола временной опоры назначают при таком решении на 80-100мм, меньше расстояния от верхней отметки основания установки опоры до нижнего пояса стропильной фермы. Верхняя часть опоры представляет вилкообразный оголовник, образованный двумя отрезками швеллеров, приваренных к основному стволу таким образом, чтобы расстояние между ними было на 50-100мм больше ширины нижнего пояса фермы.

Необходимость подъема ферм на 55-200мм с помощью гидродомкратов и площадок устроенных на подкрановых балках, может быть вызвано неравномерными осадками фундаментов, что приводит к нарушению нормальной эксплуатации мостовых кранов и конструкций здания.

При разработке ППР следует определить усилие необходимое для выжимания формы. В качестве опорной базы в большинстве случаев дается возможность использования существующих подкрановых балок. Подъем каждой фермы можно выполнять двумя домкратами ДГ-200, работающими от одной насосной станции НСП-400. Усилия от домкратов к верхнему поясу ферм передают через временные стойки.

Участок производства работ разбивают на две захватки в пределах каждой, до начала подъема ферм, монтируют временные стойки. Устанавливают домкраты с насосными станциями и демонтируют нулевые стержни верхних поясов ферм. Первые в пределах захватки поднимают ферму, имеющую наибольшую деформацию, затем по мере выравнивания выжимают остальные. Подъем производят ступенчато через каждые 20мм подъем останавливают и осматривают конструкцию кровли, обращая особое внимание на состояние раскосов и поясов ферм. Подъем ферм в пределах захватки, включая подготовительные работы выполняет бригада из 8 монтажников за 10часов.

А-образные порталы используют в основном в тех случаях, когда стропильную ферму опирают в нижнем узле. Такое решение не требует переустройство нижнего узла фермы, а лишь усиление отдельных элементов решетки фермы. При высокой внутренней стесненности, реконструируемых пролетов, а так же при больших объемах работ по вывешиванию стропильных ферм целесообразно использовать для этих целей монтажные передвижные крышевые порталы. Портал представляет собой решетчатую пространственную конструкцию козлового типа пролет которой равен двум шагам стропильных ферм. Портал передвигается с помощью лебедок по рельсовым путям, уложенным на кровле цеха. Портал оборудуют подъемником ленточного типа, включающим гидродомкрат с насосной станцией, над домкратную балку ленточной тяги, приопорную балку присоединяемую к нижней секции тяг.

Усиление столбчатого фундамента с разгрузкой нижней части колонны (рис. 4.30) можно выполнить способом, предложенным В.С. Рокочем [54]. Рядом с существующим фундаментом устанавливают сборные железобетонные балки усиления, на колонне закрепляют металлическую обойму. К обойме и поперечному элементу приваривают предварительно сжатый раскос. После снятия предварительного напряжения в металлических тяжах предварительно сжатые подкосы включаются в работу, передавая расчетную часть нагрузки с колонн на железобетонные элементы усиления.

а — общий вид; б — устройство для предварительного сжатия подкоса; 1 — фундамент; 2 — элементы усиления; 3 — колонна; 4 — металлическая обойма; 5 — предварительно сжатый раскос; 6 — поперечный элемент; 7 — упоры; 8 — металлические тяжи

В стесненных условиях реконструкции возможно вывешивание колонн с помощью шпренгельной системы, передающей нагрузку на смежные колонны (рис. 4.31). Последние применяются тогда, когда каркас здания имеет достаточную несущую способность. При использовании шпренгельных систем для вывешивания колонн должно обеспечиваться особо тщательное и качественное выполнение конструкций. Хомуты на колоннах не должны вызывать местных концентраций напряжений и разрушения конструкций.

1 — заменяемый фундамент; 2 — элементы шпренгеля для вывешивания первой очереди колонн; 3 — то же, второй очереди; 4 — вывешиваемая колонна

При значительных и в особенности неравномерных осадках основания (просадочные, слабые водонасыщенные грунты и др.) нередко возникает необходимость возвращения фундамента или надфундаментной конструкции в первоначальное положение, что является особенно важным для столбчатых фундаментов. Подобные случаи подъема фундаментов детально рассмотрены в работе [1, с. 76—79]. В зависимости от вида колонн (столбов) и передаваемых нагрузок подъем фундамента может быть осуществлен следующими способами.

Для фундаментов, воспринимающих сравнительно небольшие нагрузки, рекомендуется подъем самого фундамента с помощью домкратов и закрепляемой на колонне подъемной траверсы с последующей подводкой под подошву фундамента сборных или монолитных железобетонных плит. При значительных размерах фундамента целесообразно выполнить подъем колонны, опереть ее на специальную стальную или железобетонную стойку и затем заделать колонну в новый стакан, который устраивают в виде железобетонной обоймы сверху существующего фундамента. Для металлических колонн более эффективным может оказаться подъем колонны с наращиванием анкерных болтов и дополнительным бетонированием верхней ступени фундамента.

В Новокузнецке [75] при усилении фундамента одной из колонн одноэтажного промышленного здания без перерыва в эксплуатации были применены мощные горизонтальные балки на временных опорах. Усиление производили в два приема: сначала временно передавали нагрузку от колонны (около 4000 кН) на пол цеха, а затем устраивали набивные сваи. Для передачи нагрузки на пол цеха была изготовлена специальная стальная конструкция, состоящая из нижней опорной части и верхней рамы, Опорную часть конструкции устанавливали на сплошной настил из стальных брусьев размером 100×100 мм, уложенных на песчаную подушку толщиной 100 мм, при этом давление на пол составило 0,5 МПа. Верхнюю раму подводили под консоли, приваренные к ветвям колонны. Между рамой и нижней опорой конструкции помещали четыре домкрата грузоподъемностью 1000 т, с помощью которых вывешивали колонну.

В качестве временных опор могут применяться сваи, использование которых рационально при строительстве на слабых грунтах, при больших нагрузках и в стесненных условиях работ. Так, вывешивание колонн на сваях было применено при реконструкции прокатных цехов Кировского завода в Ленинграде [76]. В процессе реконструкции необходимо было заменить старые фундаменты (глубина заложения 2,4—3,4 м) новыми с глубиной заложения 5,4—8,4 м без демонтажа конструкций каркаса здания.

Хило Е.Р., Попович Б.С. Усиление железобетонных конструкций с изменением расчетной схемы и напряженного состояния

Максимов Ю.А. Восстановление свайного фундамента колонны в действующем цехе. — Пром. стр-во, 1966, № 11, с. 30—31

Для вывешивания колонн вокруг каждого фундамента погружали металлические трубчатые сваи (рис. 4.32) и по ним устраивали временный металлический ростверк. Нагрузку от колонны на ростверк передавали с помощью жестких ребер, приваренных к колонне. Для этого после срезки анкерных болтов колонну вывешивали двумя домкратами ДГ-100, расположенными между балками, на величину ожидаемых осадок (2—3 см) временного свайного ростверка и нового фундамента. В зазор между ростверком и жесткими ребрами колонны устанавливали металлические подкладки, которые затем обваривали.

1 — сваи; 2 — новый фундамент; 3 — заменяемый элемент; 4 — домкраты; 5 — колонна; 6 — ребра жесткости; 7 — балки; 8 — распределительная балка

В процессе разработки грунта металлические трубчатые сваи объединяли в пространственную систему с помощью раскосов, соединяемых сваркой. Колонны, между которыми были установлены связи, вывешивали одновременно четырьмя домкратами. Для вывешивания одной колонны погружали восемь свай из труб диаметром 426 мм. Сваи длиной 13,5 м сваривали по длине из отдельных труб. Старые фундаменты разрушали взрывным способом с помощью мелких шпуров.

После возведения фундамента производили постепенное загружение его путем подрезания жестких ребер колонн и разборки временных креплений для их вывешивания. Трубчатые сваи срезали на уровне подошвы фундамента и использовали вторично. Фундаменты заменяли одновременно по всей длине одного ряда колонн. На замену одного фундамента затрачивали 10—15 сут. Вывешивание колонн производила бригада из четырех человек.

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов

При усилении фундаментов из бутовой или кирпичной кладки необходима тщательная расчистка имеющихся трещин, промывка их известковым или известково-цементным молоком с последующей заделкой их бетоном или новой кладкой на цементном растворе.

При реконструкции зданий и сооружений, связанной с повышением нагрузок на усиливаемые фундаменты и осуществляемой вблизи существующих зданий, целесообразно устройство между усиливаемым и существующим фундаментом разделительной стенки, которую погружают ниже сжимаемой толщи по возможности срезкой в плотные грунты. Разделительную стенку выполняют из шпунта, буронабивных или буроинъекционных свай, столбов из химически закрепленного (или термообожженного) грунта или из железобетона способом "стена в грунте". В особо стесненных условиях разделительную стенку можно выполнять из металлических труб буровым способом (например, с помощью установки БТС-2) в такой последовательности. Вначале бурят лидерную скважину, затем в нее опускают звено трубы, а сверху устанавливают второе звено, которое сваривают с первым. После этого трубы вдавливают в грунт и при необходимости устанавливают следующее звено. По торцам разделительной стенки устраивают шпоры шириной b_ш = 0,25H , где H — мощность сжимаемой толщи. Разделительные стенки во многих случаях целесообразно сочетать с конструкцией усиления фундаментов.

Глубина заложения рядом стоящих фундаментов, расположенных на разных отметках, например в местах примыкания реконструируемого здания к существующему или в случае расположения фундамента вблизи тоннелей, каналов и других подземных сооружений, должна приниматься в соответствии с [31, с. 89—90].

Для обеспечения безопасности работ по усилению и реконструкции фундаментов (особенно в связи с возможностью проявления неожиданных осадок) часть здания или отдельные колонны укрепляют временными опорами, т.е. производят их вывешивание. Вывешивание осуществляют с помощью рандбалок, врубаемых в кладку стены или фундамента, разгрузочных балок, подкосных и подкосно-ригельных конструкций, а также производят вывешивание на сваях и шпренгельное вывешивание.

Число креплений и опор при вывешивании и их тип зависят от конструкции усиливаемого или реконструируемого сооружения, степени прочности его элементов, конструктивного решения усиления, а также метода производства работ.

При подводке фундаментов под отдельно стоящие фундаменты небольшой площади устройство временных опор является, как правило, обязательным. При подводке их под длинные ленточные фундаменты и под прямоугольные с большой площадью подошвы при их достаточной прочности можно обойтись без устройства каких-либо дополнительных опор и крепления. Работы в этом случае производят на отдельных участках в определенной последовательности так, чтобы площадь грунта, нарушенного в период производства работ на данном участке, составляла небольшой процент (не более 20) всей площади подошвы фундамента.

Вывешивание с помощью рандбалок, врубаемых в кладку стены или фундамента, применяется при подводке ленточных фундаментов, воспринимающих небольшие нагрузки. В этом случае нагрузка передается на соседние участки фундамента. Для установки рандбалок с обеих сторон стены последовательно вырубаются горизонтальные штрабы, в которые на растворе устанавливают металлические балки. Благодаря рандбалкам фундамент работает на изгиб, что позволяет производить работы по разработке грунта и усилению фундаментов без дополнительных опор.

Другим способом вывешивания является применение разгрузочных стальных балок из прокатных профилей или сварной конструкции. При таком вывешивании в стенах пробивают сквозные отверстия, через которые пропускают поперечные балки. Стену у отверстия усиливают металлической или бетонной подкладкой для предотвращения разрушения кладки при концентрации местных напряжений. Концы балок опираются на временные опоры из шпальных клеток. Нагрузку на балки передают клиньями или домкратами. Для уменьшения пролета балки временные опоры следует располагать возможно ближе к стене, но не в ущерб устойчивости грунта в откосах котлована у фундамента. Для тяжелых сооружений и слабых грунтов вместо шпальных клеток временные опоры устраивают из бетона или железобетона.

При усилении ленточных фундаментов вывешивание стен производят с помощью подкосных креплений, которые могут быть двухсторонними (рис. 4.29, а) и односторонними с разгрузочной горизонтальной балкой (рис. 4.29, б). Верхние концы подкосов упирают в гнезда, выполненные в стене и усиленные прокладкой обрезков балок Z-образного профиля, нижние — в подушки, которые чаще всего выполняют в виде перекрещенных деревянных брусьев. Включение подкосов в работу осуществляют путем подбивки клиньев или обжатия домкратами.

1 — стена; 2 — подкос; 3 — клинья; 4 — подкладка из брусьев; 5 — шурф (траншея); 6 — тяж со стяжной муфтой; 7 — балка; 8 — горизонтальный брус; 9 — стойка (опора) крепления перекрытия; 10 — перекрытие

До усиления ленточных фундаментов многоэтажных зданий нагрузку от перекрытий целесообразно передавать на временные вертикальные опоры (см. рис. 4.29, б), которые выполняют снизу вверх в следующем порядке. Вначале устраивают временные опоры в подвале или нижнем этаже, затем такие же опоры устраивают на следующем этаже и таким образом до самого верхнего этажа. Во всех последующих этажах основаниями для стоек служат брусья, уложенные поперек направления балок перекрытия. Опорные конструкции во всех этажах делают одну над другой в одной вертикальной плоскости и на расстоянии 1,5—2 м от стены, чтобы исключить влияние нагрузки от основания временных опор на котлован и шурфы, устраиваемых при работах по усилению оснований и фундаментов. В целях увеличения устойчивости конструкций между стойками устанавливают через один-два пролета подкосы.

Сочетанием описанных способов укрепления стен подкосами и временными вертикальными опорами являются подкосно-стоечные системы, которые особенно эффективно применять при использовании проемов в стенах.

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов

Анализ данных по деформациям зданий и сооружений в рассматриваемых условиях показал, что выбор способа усиления несущих конструкций зависит от инженерно-геологических условий (свойств грунтов) и степени их изученности, характера и величины приложенной нагрузки, детальности обследования существующих фундаментов, сохранности существующих конструкций, способа производства работ и типа применяемого оборудования.

Особо опасные деформации происходят в построенных без учета развития неравномерных осадок старых зданиях, получивших повреждения и имеющих многочисленные дефекты, ослабляющие несущие конструкции: трещины в стенах, сдвиги перекрытий и лестничных маршей, перекосы проемов, отклонения стен от вертикали и др.

Исходя из особенностей и характера примыкания принимаются те или иные конструктивные мероприятия, направленные на обеспечение эксплуатационной пригодности существующих зданий: предупредительные проектные решения; предупредительные меры, необходимые при производстве работ; ремонтные меры при возникновении аварийных ситуаций.

Усиление конструкций может выполняться по временной и по постоянной схеме. Временное усиление конструкций применяют в случаях длительного развития деформаций при возникновении аварийных повреждений зданий. По мере стабилизации деформаций временное усиление заменяется постоянным.

Усиление конструкций, как предупредительное, так и восстановительное, выполняется увеличением несущей способности элементов сооружения или изменением конструктивной схемы зданий путем увеличения его пространственной жесткости и прочности.

К настоящему времени разработаны и проверены практикой многочисленные методы восстановления эксплуатационных качеств зданий. Одни методы позволяют усилить надфундаментные конструкции креплением простенков в кирпичных домах, устройством накладных и напряженных поясов, разгрузочных балок, скоб-стяжек и т.п. Другими методами повышают несущую способность основания, реконструируют или усиливают фундамент устройством сплошной фундаментной плиты, расширением или заглублением фундамента, подведением под стены здания свай типа «Мега», набивных, буроинъекционных и т.п., вдавливанием существующих свай с увеличением их длины.

Прежде чем начать работу по усилению отдельных конструкций, необходимо их разгрузить с помощью установки временных опор. Однако здесь нередко допускаются ошибки: нагрузка лежащих выше деформированных конструкций сосредоточенно передается на деформирующийся фундамент и тем самым ухудшаются условия его работы. Нагрузку необходимо перераспределить так, чтобы разгрузить полностью или частично деформирующийся фундамент, т.е. передать ее на надежное основание, иногда через специально выполненные опоры (площадки). За временными опорами необходимо вести постоянные наблюдения и при необходимости подбивать под них клинья или ставить дополнительные разгружающие опоры.

Деформированные простенки между оконными, дверными или иными проемами кирпичных зданий усиливают путем устройства металлических или железобетонных корсетов (обойм). Если выполнено временное крепление лежащей выше кладки, простенки могут быть усилены частичной или полной их перекладкой.

Конструкция металлического корсета состоит из вертикальных стоек уголковой стали с шириной полок 100—120 мм, охватывающих углы простенка, и приваренных к стойкам через определенный интервал горизонтальных планок из полосовой стали толщиной 6—8 мм. Такой корсет почти вдвое повышает несущую способность простенка (рис. 8.3). С внутренней стороны здания части металлического каркаса устраиваются с заглублением в тело простенка и последующим оштукатуриванием борозд. Железобетонный корсет применяется в тех случаях, когда напряжение в рабочем сечении простенка может вызвать разрушение кладки. Стойки такого корсета также могут располагаться в вертикальных бороздах, пробиваемых в кладке простенков.

В тех случаях, когда в конструкциях здания возникают опасные трещины в местах примыкания капитальных стен друг к другу, стены отклоняются от вертикальной плоскости и выпучиваются их отдельные участки, в целях предотвращения дальнейшего развития деформаций устраивают накладные пояса (рис. 8.4). Эти пояса представляют собой систему парных вертикальных анкеров из швеллеров № 12—14, объединенных горизонтальными тяжами из круглой стали диаметром 18—28 мм. Тяжи лучше всего устраивать на уровне железобетонных перекрытий с последующим укрытием их под полами. Натяжение тяжей ведется вручную с помощью муфт, имеющих обратную нарезку. Рассчитываются тяжи по усилию на растяжение кладки. С наружной стороны анкеры и тяжи можно утапливать в штрабу, которая затем оштукатуривается.

В зимнее время не исключена возможность проявления изморози на металлических частях накладных поясов внутри зданий, поэтому на наружной части тяжей необходимо устраивать теплоизолирующие прокладки.

Напряженные пояса конструкции Козлова применяются в тех случаях, когда в стенах зданий возникают трещины со значительным раскрытием и большой протяженностью. Такие пояса придают зданию пространственную жесткость, снимают растягивающие напряжения в кладке и передают их на металл (рис. 8.5).

а — фасад; б — план части здания; в — варианты размещения тяжей; 1 — арматурный тяж диаметром 22 — 32 мм; 2 — штраба

Применение напряженных поясов имеет определенные преимущества по сравнению с другими способами, поскольку они обеспечивают: выравнивание неравномерных деформаций коробки здания; ведение восстановительных работ без нарушения нормальной эксплуатации здания; исключение перекладки значительных участков стен; экономичное расходование металла на восстановление поврежденных стен и здания.

Напряженные пояса состоят из металлических стержней диаметром 22—32 мм, охватывающих поврежденное здание или его отсек на уровне междуэтажных и чердачного перекрытий. Стержни натягивают обычно вручную резьбовыми муфтами. Для установки стержней поясов пробивают горизонтальные штрабы с наружной стороны стен. Стержни крепят к опорным частям, представляющим собой вертикальные уголки № 10—15, установленные на углах или пересечениях стен. Пояса должны быть замкнутыми. Согласно методике Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, длина большой стороны пояса не должна превышать 1,5 длины короткой. Длинная сторона обычно составляет 15—18 м. Пояс, охватывающий деформированную часть здания, должен быть заведен на неповрежденную часть не менее чем на 1,5 длины деформированного участка.

Сечение тяжей подбирается по усилию, зависящему от расчетного сопротивления кладки на скалывание, толщины стены и ее длины. Сечение стержней, воспринимающих изгибающий момент в стене, назначается таким, чтобы их прочность равнялась прочности кладки, воспринимающей перерезывающую силу:

N = 0,2Rlb ,

где N — усилие в стержне, кН; R — расчетное сопротивление кладки скалыванию, кН/м 2 ; l — длина стены, м; b — толщина стены, м.

Трещины в стенах здания можно укрепить с помощью скоб-стяжек, устанавливаемых на уровне каждого этажа. Назначение таких скоб — перераспределение нагрузки от деформированных участков стен на прочные участки. Такое мероприятие позволяет предотвратить дальнейшее раскрытие трещин. Скоба-стяжка (рис. 8.6) состоит из обрезка швеллера или уголка длиной не менее 2 м, скрепленного со стеной двумя анкерными болтами диаметром 20—22 мм. Анкерный болт располагается на расстоянии не ближе 1 м от трещины.

а — фасад; б — фрагмент усиления, 1 — скоба-стяжка; 2 — разгрузочная балка из швеллера на уровне верха фундамента (на уровне 1-го или подвального этажа), 3 — стяжной болт, 4 — планка-анкер; 5 — бетон марки 100

В отличие от скоб-стяжек, обеспечивающих локальное усиление поврежденного участка стены, разгрузочные балки служат для общего усиления здания. Обычно их устраивают из швеллеров № 22—27 и ставят на уровне верха фундамента или на уровне оконных перемычек первого или подвального этажа (см. рис. 8.6).

Двусторонние разгрузочные балки устанавливают при толщине стен более 64 см и анкеруют болтами диаметром 16—20 мм через 2—2,5 м. Односторонние разгрузочные балки ставят при малой толщине стен и анкеруют полосовым или круглым железом с тем же интервалом, что и двусторонние балки.

Скобы-стяжки и разгрузочные балки устанавливают на цементном растворе в штрабе глубиной не менее ширины полки. По окончании крепления анкеров штраба заполняется бетоном марки 100 с уплотнением. Все металлические детали скоб-стяжек и разгрузочных поясов должны быть покрыты антикоррозионными составами.

Для крупнопанельных зданий в связи с их конструктивными особенностями нужны иные решения по усилению. Для таких зданий предупредительные меры осуществляются введением горизонтального поэтажного армирования (рис. 8.7); усилением крепления плит перекрытий на панелях внутренних и наружных стен (рис. 8.8); устройством консольных опираний перекрытий (рис. 8.8, в); армированием вертикальных стыков и др.

а — анкерами; б — тяжами; 1 — анкер; 2 — стеновая панель; 3 — тяж; 4 — арматурный каркас; 5 — тяжи; 6 — штукатурка по сетке; 7 — металлический уголок

а — вывешиванием перекрытий; б — применением стеновых панелей с консольным уширением; в — установкой ребер жесткости; 1 — металлическая серьга; 2 — балка; 3 — перекрытие; 4 — стеновая панель; 5 — тяж; 6 — трещины, сколы; 7 — консоль; 8 — штукатурка па сетке

Увеличение пространственной жесткости сооружения изменением конструктивной схемы позволяет перераспределить усилия в конструкциях, обеспечив более эффективную их работу. Для этого можно установить дополнительные конструкции в виде стоек, подкосов, порталов, ввести связи, диафрагмы, распорки и др. (рис. 8.9).

Указанные способы в первую очередь применимы для многоэтажных производственных зданий каркасного типа, являются достаточно эффективными и позволяют разгрузить конструкции, получившие повреждения Во всех случаях усиливающие элементы должны быть включены в совместную работу с существующими конструкциями Для этой цели усиливающие элементы обжимают домкратами, подклинивают, заделывают зазоры раствором на расширяющемся цементе и т.п.

Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений

Для обеспечения безопасности работ по усилению и реконструкции фундаментов часть здания, участки стен или отдельные колонны укрепляют временными опорами, т. е. производят их вывешивание. Временное укрепление выполняют с помощью продольных балок (рандбалок), врубаемых в стену или фундамент; разгрузочных поперечных балок; подкосных и подкосно-ригельных конструкций; рамных конструкций; систем стоечных конструкций; вывешиванием на сваях и шпренгельным вывешиванием.

Число креплений и опор при вывешивании и их тип зависят от конструкции усиливаемого или реконструируемого сооружения, прочности отдельных частей сооружения, конструктивного решения усиления, а также методов производства работ.

При подводке отдельно стоящих фундаментов небольшой площади устройство временных опор является, как правило, обязательным. При усилении ленточных фундаментов, столбчатых с большой площадью подошвы, а также свайных фундаментов из отдельных кусков при достаточной прочности этих фундаментов можно обойтись без устройства каких-либо дополнительных временных креплений. В этом случае работы производят на отдельных участках в определенной последовательности так, чтобы площадь грунта, нарушаемого в период производства работ на данном участке, составляла небольшую часть (не более 20 %) всей площади подошвы фундамента.

Вывешивание с помощью рандбалок, врубаемых в кладку стены или фундамента, применяют при усилении ленточных фундаментов, воспринимающих небольшие нагрузки. При этом способе нагрузка передается на соседние участки фундамента. Для установки рандбалок с обеих сторон стены последовательно вырубаются горизонтальные штрабы, в которые на растворе устанавливают металлические балки. Благодаря рандбалкам фундамент работает на изгиб, что позволяет производить работы по разработке грунта и усилению фундаментов без дополнительных опор.

Рисунок 1. Вывешивание фундамента с помощью разгрузочных поперечных балок: 1 – усиляемый фундамент; 2 – усиленный фундамент; 3 – балка; 4 – приямок; 5 – подкладка; 6 - опора.

Нагрузку на балки передают клиньями или домкратами. Для уменьшения пролета балки временные опоры располагают ближе к стене, но не в ущерб устойчивости грунта в откосах котлована у фундамента. Для тяжелых сооружений и слабых грунтов временные опоры устраивают из бетона или железобетона.

Горизонтальными балками можно вывешивать и фундаменты под колонны. В этом случае в колонне делают борозды, в которые заводят балки. При невозможности ослабления колонн бороздами, нагрузки на балки передают специальными хомутами. Недостатком горизонтальных балок является то, что они занимают много места и стесняют произ-

Технология возведения зданий и сооружений.

водство работ. При больших нагрузках требуется большое поперечное сечение балок, так как они работают на изгиб.

При усилении ленточных фундаментов вывешивание стен выполняют с помощью подкосных креплений, которые могут быть двухсторонними и односторонними с разгрузочной горизонтальной балкой (рис. 2). Верхние концы подкосов упирают в гнезда, выполненные в стене и усиленные прокладкой обрезок балок, нижние — в подушки, которые чаще всего выполняют в виде перекрещенных деревянных брусьев. Включение подкосов в работу осуществляют путем подбивки клиньев или обжатия домкратами. Вертикально около стены подкос и горизонтальный брус соединяют между собой металлическими стяжками. Подкосы принимают на себя основную нагрузку, а горизонтальные балки поддерживают кладку, расположенную ниже верхнего упора подкосов. При устройстве временных опор необходимо тщательно укреплять вертикальные откосы.

Рисунок 2. Вывешивание ленточных фундаментов с помощью подкосных креплений:

а – двухсторонние; б – односторонние; 1 – усиляемый фундамент; 2 – подкосы; 3 – клинья; 4 – упорные подушки; 5 – приямок; 6 – металлические стяжки; 7 – горизонтальный металлический брус.

Для усиления ленточных фундаментов многоэтажных зданий нагрузку от перекрытия целесообразно передавать на временные вертикальные опоры (рис. 3), которые выполняют снизу вверх:

Рисунок 3. Схема разгрузки ленточного фундамента с помощью временных опор: 1 – стена; 2 – старый фундамент; 3 – стойки; 4 – перекрытие.

Устраивают временные опоры в подвале. В местах установки временных оснований разбирают недостаточно прочные конструкции пола и утрамбовывают грунт. На подготовленное основание укладывают подушку из деревянных брусьев, располагаемых в два ряда перпендикулярно один к другому. По верхнему ряду укладывают опорный брус, на который устанавливают металлические стойки. По верху стоек перпендикулярно несущим балкам перекрытий укладывают деревянный брус. Далее стойки поднимают до упора балок (бруса) с перекрытием и расклинивают регулировочную гайку - создается распор

Технология возведения зданий и сооружений.

между основанием и несущими балками перекрытий, вследствие чего вся нагрузка от перекрытий снимается со стен и принимается на временные опоры. После устройства временных опор в нижнем этаже, такие же опоры устраивают над ними на следующем этаже и так до самого верхнего этажа. Во всех последующих этажах основаниями для стоек служат брусья, уложенные поперек направления балок перекрытия. Опорные конструкции на всех этажах делают одну над другой в одной вертикальной плоскости и на расстоянии 1,5— 2 м от стены, чтобы исключить влияние нагрузки от основания временных опор на котлован и шурфы, устраиваемые при работах по усилению оснований и фундаментов. В целях увеличения устойчивости конструкций между стойками устанавливают через 1—2 пролета подкосы.

Усиление столбчатого фундамента с разгрузкой нижней части колонны можно выполнить с использованием раскосной системы. Укрепление выполняют в следующей последовательности: рядом с существующим фундаментом устанавливают сборные железобетонные балки усиления, на колонне закрепляют металлическую обойму. К обойме и поперечному элементу прикрепляют предварительно сжатый раскос. После снятия предварительного напряжения в металлических тяжах предварительно сжатые раскосы включаются в работу, передавая расчетную часть нагрузки с колонн на железобетонные элементы усиления.

В стесненных условиях реконструкции возможно вывешивание колонн с помощью шпренгельной системы , передающей нагрузку на смежные колонны (рис. 4). Последние применяют тогда, когда каркас здания имеет достаточную несущую способность. При использовании шпренгельных систем для вывешивания колонн должно обеспечиваться особо тщательное и качественное выполнение конструкций. Хомуты на колоннах не должны вызывать местных концентраций напряжений и разрушения конструкций.

Рисунок 4. Схема разгрузки фундамента путем вывешивания колонн: 1 – старый фундамент; 2, 3 – элементы шпренгельной системы; 4 – вывешиваемая колонна.

При значительных и в особенности неравномерных осадках основания возникает необходимость возвращения фундамента или надфундаментной конструкции в первоначальное положение, что является особенно важным для столбчатых фундаментов. В зависимости от вида колонн и передаваемых нагрузок подъем фундамента может быть осуществлен следующими способами.

Для вывешивания колонн вокруг фундамента погружают металлические трубчатые сваи и по ним устраивают временный металлический ростверк (рис. 5). Нагрузку от колонны на ростверк передают с помощью жестких ребер, приваренных к колонне. Для этого после срезки анкерных болтов колонну вывешивают двумя домкратами, расположенными между балками, на величину ожидаемых осадок временного свайного фундамента. В зазор между ростверком и жесткими ребрами колонны устанавливают металлические прокладки, которые затем обваривают.

В процессе разработки грунта металлические трубчатые сваи объединяют в пространственную систему с помощью раскосов, соединяемых сваркой. Число свай и их длину подбирают в зависимости от величины нагрузок, глубины заложения фундамента и характеристик грунтов основания.

Технология возведения зданий и сооружений.

Рисунок 5. Схема разгрузки фундамента с помощью временных опор из свай: 1 – свая; 2 – ростверк; 3 - старый фундамент; 4 – новый фундамент; 5 - колонна; 6 – гидродомкраты.

После возведения нового фундамента производят постепенное загружение его путем подрезания жестких ребер колонн и разборки временных креплений. Трубчатые сваи извлекают из грунта или срезают на уровне подошвы фундамента.

Для вывешивания конструкций в некоторых случаях используют подкосы с затяжкой, которые также можно использовать для восстановления зданий, находящихся в аварийном состоянии.

Читайте также: