Усиление железобетонной стены железобетонной обоймой

Обновлено: 08.05.2024

5.34. Несущая способность существующих каменных конструкций (столбов, простенков, стен и др.) может оказаться недостаточной при реконструкции зданий, надстройках, а также при наличии дефектов в кладке. Одним из наиболее эффективных методов повышения несущей способности существующей каменной кладки является включение ее в обойму. В этом случае кладка работает в условиях всестороннего сжатия, что значительно увеличивает ее сопротивляемость воздействию продольной силы.

Применяются три основных вида обойм: стальные, железобетонные и армированные растворные.

Основными факторами, влияющими на эффективность обойм, являются: процент поперечного армирования обоймы (хомутами), марка бетона или штукатурного раствора и состояние кладки, а также схема передачи усилия на конструкцию.

С увеличением процента армирования хомутами прирост прочности кладки растет непропорционально, а по затухающей кривой.

Опытами установлено, что кирпичные столбы и простенки, имеющие трещины, а затем усиленные обоймами, полностью восстанавливают свою несущую способность.

5.35. Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента, и хомутов из полосовой стали или круглых стержней, приваренных к уголкам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения и не свыше 50 см (черт. 15, а). Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного раствора толщиной 25-30 мм. Для надежного сцепления раствора стальные уголки закрываются металлической сеткой.

5.36. Железобетонная обойма выполняется из бетона марок 150-200 с армированием вертикальными стержнями и сварными хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не свыше 15 см. Толщина обоймы назначается по расчету и принимается от 6 до 10 см (черт. 15,б).

5.37. Обойма из раствора армируется аналогично железобетонной, но вместо бетона арматура покрывается слоем цементного раствора марки 50-100 (черт. 15, в).

Черт. 15. Схема усиления кирпичных столбов обоймами.

а - металлической; б - железобетонной; в - армированной штукатуркой; 1 – планка f₁ сечением 35´5 - 60´12 мм; 2 - сварка; 3 - стержни диаметром 5-12 мм; 4 - хомуты диаметром 4-10мм; 5 - бетон класса В7,5 -В15; 6 - штукатурка (раствор марки 50-100)

5.38. Расчет конструкций из кирпичной кладки, усиленной обоймами, при центральном и внецентренном сжатии при эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения, производится по формулам:

при стальной обойме

при железобетонной обойме

при армированной растворной обойме

Коэффициенты y и h принимаются при центральном сжтии y = 1 и h = 1; при внецентренном сжатии (по аналогии с внецентренно сжатыми элементами с сетчатым армированием):

В формулах (71) - (75):

N - продольная сила;

А - площадь сечения усиливаемой кладки;

A¢_s - площадь сечения продольных уголков стальной обоймы или продольной арматуры железобетонной обоймы;

А_b - площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и кладкой (без учета защитного слоя);

R_sw - расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы;

R_sc - расчетное сопротивление уголков или продольной сжатой арматуры;

j - коэффициент продольного изгиба (при определении j значение a принимается как для неусиленной кладки);

m_g - коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки, пп.[4.1, 4.7];

m_k - коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным 1 для кладки без повреждений и 0,7 - для кладки с трещинами;

m_b - коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным 1 - при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу обоймы, 0,7 - при передаче нагрузки на обойму и отсутствии опоры снизу обоймы и 0,35 - без непосредственной передачи нагрузки на обойму;

m - процент армирования хомутами и поперечными планками, определяемый по формуле

где h и b - размеры сторон усиливаемого элемента;

s - расстояние между осями поперечных связей при стальных обоймах (h ³ s £ b, но не более 50 см) или между хомутами при железобетонных и штукатурных обоймах (s£15 см).

5.39. Расчетные сопротивления арматуры, применяемой при устройстве обойм, принимаются по табл.10.

Армирование	Расчетные сопротивления арматуры, МПа (кгс/см 3 )
сталь класса A-I	сталь класса A-II
Поперечная арматура	150 (1500)	190 (1900)
Продольная арматура без непосредственной передачи нагрузки на обойму	43 (430)	55 (550)
То же, при передаче нагрузки на обойму с одной стороны	130 (1300)	160 (1600)
То же, при передаче нагрузки с двух сторон	190 (1900)	240 (2400)

5.40. С увеличением размеров сечения (ширины) элементов при соотношении их сторон от 1:1 до 1:2,5 эффективность обойм несколько уменьшается, однако это уменьшение незначительно и практически его можно не учитывать.

Когда одна из сторон элемента, например, стена (черт. 16), имеет значительную протяженность, то необходима установка дополнительных поперечных связей, пропускаемых через кладку и располагаемых по длине стены на расстояниях не более 2d и не более 100 см, где d - толщина стены. По высоте стены расстояние между связями должно быть не более 75 см. Связи должны быть надежно закреплены. Расчет дополнительных поперечных связей производится по формуле (72), при этом коэффициент условий работы связей принимается равным 0,5.

Черт. 16. Схема усиления стены железобетонной обоймой

1 - металлическая сетка; 2 - дополнительные стержни, расположенные сверх сетки; 3 - хомуты (связи); 4 - бетон обоймы; 5 - кладка стены

Пример 8. Определение несущей способности кирпичного столба с сетчатым армированием.

Определить расчетную несущую способность и необходимое сетчатое армирование кирпичного столба размером в плане 0,51´0,64 м с расчетной высотой 3 м. Расчетная продольная сила N = 800 кН (80 тc) и приложена с эксцентриситетом е₀=5 см в направлении стороны сечения столба, имеющей размер 0,64 м. Столб выполнен из глиняного кирпича пластического прессования марки 100 на растворе марки 75.

Площадь сечения столба А =0,51×0,64 = 0,3264 м 2 . Упругая характеристика кладки по п. [3.21, табл. 15] a=1000; коэффициент продольного изгиба по п. [4.2, табл. 18] j=0,98. Расчетное сопротивление кладки по п. [3.1, табл. 2] R=1,7 МПа (при А>0,3 м 2 ). Расчетную несущую способность N_cc для столба из неармированной кладки определяем по формуле [13]

j₁, А_с и w определены по формулам [14] и [15], табл. [19] п. [4.7]; m_g=1, так как толщина столба более 30 см.

Расчетная несущая способность столба N_cc оказалась в 1,7 раза меньше расчетной продольной силы N, следовательно, необходимо усиление кладки сетчатым армированием.

Определяем необходимое R_skb=1,7×1,7 = 2,9 МПа.

Принимаем арматуру Вр-1 диаметром 4 мм. Расчетное сопротивление R_s =219 МПа по п. 5.6.

Процент сетчатого армирования определяем по п. [4.31]

По формуле [6] п. [3.20] определяем

R_sn=243 МПа принимается по п. 5.6.

По формуле [4] п. [3.20] определяем

При l_hc=4,7 по формуле [15] и табл. [18] пп. [4.2] и [4.7] определяем по интерполяции j=0,97; j_с=05 и j₁=0,96.

По формуле [31] п. [4.31] определяем

Проверяем расчетную несущую способность столба по формуле [30] п. [4.31]

кН (83 тс > 80 тс).

Дополнительно проверяем расчетную несущую способность столба при центральном сжатии в плоскости, перпендикулярной к действию изгибающего момента по формуле [27] п. [4.30]

Принимаем R_sk = 3,4 МПа.

По табл. [18] п. [4.2] j = 0,96. По формуле [26] п. [4.30]

кН >N = 800 кН (106 тc > 80 тc).

Следовательно, расчетная несущая способность столба, армированного сетчатой арматурой, при m=0,40% достаточна.

Принимаем диаметр проволоки для сеток 4 мм с расположением через два ряда кладки и исходя из 0,40% армирования по табл. 9 определяем размер ячейки в плане 3,2´3,2 см. Крайние стержни располагаются от наружных граней столба (защитный слой) на 1,5 см.

Пример 9. Расчет усиления кирпичного простенка стальной обоймой.

Требуется запроектировать усиление простенка в существующем жилом доме. Кладка простенков выполнена из глиняного кирпича пластического формования марки 75 на растворе марки 25. Размер сечения простенка 54´103 см, высота 180 см; расчетная высота стены - 2,8 м. Кладка простенка выполнена с утолщенными швами низкого качества, в кладке имеются небольшие начальные трещины в отдельных кирпичах и вертикальных швах. Это свидетельствует о том, что напряжение в кладке достигло примерно 0,7R_u (временного сопротивления). На простенок действует вертикальное усилие, равное 600 кН (60 тc), приложенное с эксцентриситетом 5 см по отношению к толщине стены.

По архитектурным соображениям усиление кладки принимается посредством включения простенка в стальную обойму из уголков, согласно указаниям п. 5.35, 5.38.

Необходимое увеличение несущей способности простенка за счет поперечной арматуры обоймы определяем из формулы (71):

По п. [4.2, табл. 18] при l=5,2 и a=1000 j₁»j=0,98; m_g=1 принимаем согласно п. [4.7]; по п. [3.1, табл. 2] R=1,1 МПа; m_k=0,7.

Принимаем для обоймы сталь класса A-I. Вертикальная арматура обоймы (уголки) принимается по конструктивным соображениям 41_50´50 мм

По табл. 10 R_sc=43,0 МПа и R_sw=150 МПа.

Согласно формуле (71)

Принимаем расстояние между осями поперечных хомутов обоймы 35 см и определяем их сечение из условия %.

Принимаем полосу сечением 30´8 мм; А_s=2,4 см 2 ; Ст A-I.

Пример 10. В связи с надстройкой здания требуется запроектировать усиление внутренней несущей кирпичной стены толщиной в 1,5 кирпича (38 см). Высота стены от уровня пола до низа перекрытия сборного настила 3,0 м. Кладка стены выполнена из сплошного глиняного кирпича пластического формования марки 75 на растворе марки 25. Состояние кладки удовлетворительное. После надстройки на 1 м стены будет передаваться нагрузка N = 750 кН (75т).

По табл. [2, 15 и 18], пп. [3.1, 3.21, 4.2] R=1,1 МПа; a=1000; l= =7,9; j=0,92; по формуле [16] п. [4.7] m_g=1.

Расчетная несущая способность 1 м стены

Требуется усиление стены, которое осуществляем посредством включения стены в двухстороннюю железобетонную обойму с установкой дополнительных поперечных стальных связей.

Толщину железобетонных стенок по конструктивным соображениям принимаем минимальной, равной 6 см. Бетон класса В12,5 и армирование стальной сеткой из стержней диаметром 5 мм с ячейкой 15´15 см. Кроме того, для обеспечения работы железобетонных стенок как обоймы сверх сеток ставим вертикальные стержни из круглой стали диаметром 16 мм через каждые 50 см и поперечные связи диаметром 16 мм через 50 см по высоте и длине стены.

Расчетную несущую способность 1 м стены, усиленной железобетонной обоймой, определяем по формуле (72). При этом принимаем, что усилие непосредственно на железобетонную обойму не передается; коэффициент условий работы железобетона принимаем m_b=0,35. При определении поперечного армирования обоймы учитываем только поперечные связи диаметром 16 мм, расположенные через 50 см по длине и высоте стены.

Определяем процент армирования поперечными связями:

где V_s и V_k - соответственно объем стержня (связей) и объем кладки;

А = 2,01 см 2 - площадь сечения одного стержня;

h_w - толщина стены.

Вертикальное армирование обоймы принято: Ст A-I, 7Æ5 мм в 2Æ16 мм на каждые 50 см длины стены. Площадь арматуры на 1 м стены

Коэффициент j принимаем в запас прочности как для кирпичной кладки, учитывая высоту сечения с учетом обоймы

По табл. 10 для связей R_s - 150 МПа.

По формуле (72) с учетом коэффициента условий работы 0,5 согласно п. 5.40 определяем расчетную несущую способность

Таким образом, принятое усиление стены достаточно.

6. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПО
ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ
(ПО ОБРАЗОВАНИЮ И РАСКРЫТИЮ
ТРЕЩИН И ДЕФОРМАЦИЯМ)

6.1. Расчет элементов конструкций по предельным состояниям второй группы производится по указаниям и формулам, приведенным в пп. [5.1-5.5].

Расчет по раскрытию трещин при учете особых нагрузок или воздействий не требуется.

6.2. Расчет каменных и армокаменных конструкций по предельным состояниям второй группы производится:

по деформациям на воздействие нормативных нагрузок;

по раскрытию трещин на воздействие расчетных или нормативных нагрузок.

6.3. Если деформации растяжения кладки вызваны перемещениями каркаса или ветровых поясов, поддерживающих самонесущие или навесные стены, то предельные деформации растяжения кладки принимаются равными є_u=0,15×10 -3 в зданиях с предполагаемым сроком службы конструкций не менее 100 лет, є_u=0,2×10 -3 в зданиях с предполагаемым сроком службы конструкций не менее 50 лет.

При наличии продольного армирования в количестве m³0,03%, а также при оштукатуривании неармированных конструкций по сетке приведенные выше значения є_u увеличиваются на 25%.

6.4. При расчете по трещинам конструкций из неармированной и армированной кладки, в которых раскрытие швов может вызвать появление трещин в штукатурке, но не является опасным для прочности и устойчивости конструкций, в формулах расчета на прочность по растяжению всех видов R_t, R_tb и R_tw принимаются продольные силы и изгибающие моменты по нормативным нагрузкам и коэффициенты условий работы по табл. [24].

Примечания: 1. Расчет по несущей способности конструкций, указанных в п. 6.4, следует производить с учетом расчленения конструкций после возникновения трещин или образования шарниров в сечениях с раскрытием швов.

2. При невыполнении требований расчета по трещинам, указанных в п. 6.4, в местах раскрытия швов необходимо предусматривать деформационные швы.

6.5. Расчет продольно армированных растянутых, изгибаемых и внецентренно сжатых каменных конструкций по раскрытию трещин (швов кладки) следует производить исходя из следующих предпосылок:

расчет производится для всего сечения кладки и арматуры (без учета раскрытия швов), принимая закон линейного распределения напряжений по сечению;

расчетные сопротивления арматуры R_s, МПа (кгс/см 2 ), принимаются по табл. 11.

6.6. При расчете продольно армированных внецентренно сжатых, изгибаемых и растянутых каменных конструкций по раскрытию трещин (швов кладки) сечение конструкций приводится к одному материалу (стали) в отношении модулей упругости кладки и стали

Площадь сечения, расстояние центра тяжести сечения до сжатой грани и момент инерции приведенного сечения определяются по формулам:

В формулах (77)-(80):

n_red - отношение модулей упругости кладки и стали;

А, у, I - площадь сечения, расстояние от центра тяжести сечения до сжатой грани и момент инерции сечения кладки;

A_red, V_red, I_red - те же величины для приведенного сечения;

A_s - площадь сечения растянутой арматуры;

A_s₁ - площадь сечения сжатой арматуры;

h₀=h-а - рабочая высота сечения;

а - расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до растянутого края сечения;

а₁ - расстояние от центра тяжести сжатой арматуры до сжатого края сечения.

Конструкции	Условия работы	Расчетные сопротивление арматуры при предполагаемом сроке службы конструкций, лет
Продольно армированные изгибаемые и растянутые элементы в условиях агрессивной для арматуры среды	Растяжение кладки в горизонтальном направлении (по перевязанному сечению)	42 (420)	60 (600)	60 (600)
Растяжение кладки в вертикальном направлении (по неперевязанному сечению)	25 (250)	35 (350)	35 (350)
Продольно армированные емкости при наличии требований непроницаемости покрытий каменных конструкций	Гидроизоляционная штукатурка	17 (170)	25 (250)	35 (350)
Кислотоупорная штукатурка на жидком стекле и однослойное покрытие из плиток каменного литья на кислотоупорной замазке	12 (120)	15 (150)	15 (150)
Двух- и трехслойное покрытие из прямоугольных плиток каменного литья на кислотоупорной замазке:
растяжение вдоль длинной стороны плиток	30 (300)	35 (350)	35 (350)
растяжение вдоль короткой стороны плиток	17 (170)	25 (250)	25 (250)

6.7 Расчет по раскрытию трещин продольно армированных каменных конструкций производится по формулам:

на внецентренное сжатие

на внецентренное растяжение

В формулах (81)-(84):

R_s - расчетное сопротивление арматуры оо раскрытию треаетн;

N и М - продольная сила и момент от нормативных нагрузок (при расчете конструкции по раскрытию трещин в штукатурных и плиточных покрытиях усилия определяются по нормативным нагрузкам, которые будут приложены после нанесения покрытия);

g_r - коэффициент условия работы кладки при расчете по раскрытию трещин по табл. [24] с учетом примечания к ней;

A_red, y_red, I_red – параметры приведенного сечения по формулам (78)-(80);

Усиление стен производится для повышения общей прочности строения. Такая мера позволяет гарантировать сохранение целостности конструкций при создании дополнительных дверных или оконных проемов, перемещении внутренних перегородок, общей перепланировке и т.д. Помимо этого, укрепление нагруженных элементов дает возможность продлить эксплуатационный срок объекта и, при условии корректного исполнения соответствующих норм и правил, повысить его прочность до 50%.

Для восстановления треснувших несущих стен используется усиление при помощи обойм различных типов.

Принцип действия

В зависимости от предполагаемых нагрузок все виды обойм для усиления стен можно разделить на следующие виды:

Для сдерживания поперечных деформаций. Конструкции этого типа увеличивают несущую способность за счет формирования объемного напряженного состояния в стене или иной архитектурной детали.

Для перераспределения усилий, действующих на укрепляемый элемент. Данный тип конструкций обеспечивает необходимый эффект за счет увеличения площади поперечного сечения или посредством повышения надежности стен за счет введения в них высокопрочных материалов.

Комбинированные. Обоймы этого типа сочетают в себе конструктивные особенности как первого, так и второго вариантов.

Технология

Железобетонные обоймы. Сущность данного метода заключается в создании тонкой (от 40 мм до 120 мм) плиты, которая охватывает по периметру укрепляемую деталь. При необходимости в конфигурации опалубки для обоймы учитываются четверти проемов для дальнейшего восстановления. Основным конструктивным недостатком этой технологии является увеличение нагрузки на основание нуждающегося в укреплении элемента.

Изготовление железобетонных обойм для усиления стен включает в себя следующие этапы:

Создание арматурного каркаса. Для этого на кладке при помощи специальных креплений фиксируется сетка из продольных прутьев (А240-А400/AI, AII, AIII классов) и поперечных прутьев (А240/AI класса).
Заливка. Для этого используются бетонные мелкозернистые смеси (от 10 класса и выше), из которой формируется сама обойма. В зависимости от толщины конструкции ее либо заливают сразу и дают застыть, после чего облицовывают поверхность слоем штукатурки, либо после заливки окружают дополнительной опалубкой с отверстиями для инъекционных каналов и заполняют площадь монолитным бетонным составом.

Стальные обоймы. Сущность данной технологии заключается в изготовлении сетки из металлопроката, сопряженной со стеной. С помощью такой конструкции выполняется усиление стен, оконных и дверных проемов и т.д. При необходимости укрепления отверстий в перегородках используются швеллера, для самих плоскостей требуются профильные уголки и соответствующие арматурные прутья. Практически единственным конструктивным недостатком данного метода является вероятность образования мостиков холода на наружных стенах здания, что требует организации их дополнительной теплоизоляции.

Изготовление стальных обойм включает в себя следующие этапы:

Монтаж уголков по периметру укрепляемого участка
Сборка металлических полос
Установка остальных продольных элементов, размеры которых определяются в соответствии с высотой укрепляемого фрагмента
Монтаж металлической сетки на получившемся каркасе
Заливка цементным раствором слоя не менее 3 см в толщину для защиты металлических деталей от коррозии

Любой из перечисленных методов обеспечивает достаточное усиление стен для эффективного сопротивления действующим деформациям, статичным нагрузкам и иным негативным факторам. Однако необходимо учитывать важность корректного проведения всех этапов монтажных работ и полноту их выполнения, в ходе которых должны быть восстановлены все поврежденные участки. Квалифицированные специалисты компании ЭКОСИСТЕМА оказывают полный комплекс услуг по укреплению наружных и внутренних стен зданий любого типа, включая сложные дизайнерские проекты. Мы сотрудничаем как с физическими, так и с юридическими лицами, а также принимаем муниципальные заказы.

Для уточнения подробностей свяжитесь с нами по телефону или электронной почте.

Как укрепить стену из кирпича?

Своевременное предотвращение деформации несущих элементов способствует увеличению периода эксплуатации здания. Усиление кирпичных стен монтируют с целью повышения прочности сооружения. При правильном подходе можно восстановить стену с потерей прочности до 50%. Важно соблюдать нормы и правила на каждом этапе строительства, поскольку опорные элементы конструкций могут сократить несущую способность, и дом начнет рушиться. Существует несколько методов устранения трещин и проседаний конструктивных элементов.

Причины укрепления

Усиление кирпичной кладки проводят для увеличения прочности сооружения. Такие мероприятия гарантируют сохранение целостности конструкции при возможной перепланировке дома, смещении внутренних перегородок, монтаже дополнительных оконных или дверных проемов. Укрепление кирпичной стены позволяет предотвратить деформацию здания в целом. При первых признаках нарушения целостности сооружения рекомендуется монтировать усиление стен.

Деформация кладки происходит под воздействием таких факторов:

Неправильно рассчитанный проект. Нарушение нормативной дистанции между постройками, неравномерное распределение несущей способности элементов, чрезмерные нагрузки на фундамент.
Нарушение технологии устройства фундамента. Отсутствие дополнительного укрепления рыхлой почвы, неправильная глубина основания, использование добавок в растворах.
Некачественная кладка. Неправильно выбран способ устройства оконных и дверных проемов, облицовка смесями с низким уровнем воздухопроницаемости, применение некачественного раствора, отсутствие распределительных плит при укладке перекрытий.
Нарушение правил эксплуатации стен. Отсутствие водосточных труб и отмостки, протекание подземных коммуникационных систем, нарушение шарнирных связей несущих элементов с перекрытиями.

Вернуться к оглавлению

Методы усиления кирпичных стен

Схема усиления стен из кирпича разрабатывается с учетом степени деформации. Разрушение кладки проявляется в виде трещин разной ширины. Дефекты до 4 см промывают и заделывают торкретбетоном. Более широкие разъемы через инъекторы заполняют специальной смесью для возобновления уровня прочности. Перед началом работ ремонтируют цоколь, возобновляют кладку, проделывают проемы. Существует несколько способов укрепления стен, выбор зависит от характера разрушения.

Чтобы восстановить треснувшую несущую стену здания, выполняют укрепление обоймами.

Усиление железобетонной обоймой

Сравнительно недорогой метод возобновления несущей способности элементов сооружения. Выполнение занимает немного времени. Главный недостаток — увеличение нагрузки на основание. Этапы работ с железобетонными обоймами:

Креплениями фиксируют на кладке арматурную сетку. Железобетонные оболочки делают из поперечных арматурных прутьев А240/AI класса и продольной арматуры А240-А400/AI, AII, AIII классов.
Определяют толщину и материал для бетонирования. Рекомендуется использовать мелкозернистые бетонные составы 10-го класса и выше.
Обойму толщиной менее 4 см заливают пневмобетоном и дают застыть.
Выполняют облицовку штукатуркой.
Для слоя толще 4 см по периметру устанавливают опалубку, в ней оставляют отверстия для инъекционных трубок.
Заливают площадь монолитными бетонными составами.

Вернуться к оглавлению

Стальная обойма

Применение метода позволяет укрепить несущие элементы конструкции. Стальными обоймами и балками из швеллера можно выполнить усиление проемов в кирпичных стенах. При создании нового оконного отверстия с целью повышения прочности кладки применяют металлоконструкции. Для укрепления проема в кирпичной стене монтируют швеллер. Для усиления стены понадобятся арматурные прутья и профильные уголки.

Этапы проведения работ с металлическими креплениями:

По углам заданной площади раствором крепят уголки.
Фиксируют металлические полосы шириной не более 6 см.
Монтируют остальные продольные элементы. Их размер зависит от высоты заданной площади.
На каркас крепят сетку. Применение металлической основы повышает прочность сооружения.
Заливают цементным раствором толщиной 3 см. Такой слой защитит укрепление стальными тяжами от коррозии.

Вернуться к оглавлению

Армирование

Восстановить прочность треснувшего участка кладки и создать усиление проемов в несущих кирпичных стенах можно арматурной сеткой или каркасом. Такой способ укрепления позволяет предотвратить появление мелких дефектов. Сетку фиксируют на стены, если они часто поддаются механической нагрузке. Методом армирования прочно укрепляется даже пристройка в полкирпича. Процесс состоит из следующих этапов:

Перед цементированием на стену нужно прикрепить каркас из арматуры.

Сделать отверстия для анкерных болтов или сквозных шпилек на заданной площади.
Закрепить арматурный каркас, выбранным фиксатором, с помощью сварки.
Зацементировать участок материалом марки М100 или выше, дать высохнуть заливке.
Заштукатурить площадь, толщина отделки не должна превышать 4 см.
Прикрепить вспомогательные стержни.

Вернуться к оглавлению

Композиционная обойма

Усиление кирпичного простенка или кладки стены выполняют из волокнистых материалов: углеволокна, стекловолокна. Повышается прочность элемента без утяжеления сооружения. Процесс состоит из таких этапов:

Пропиткой обрабатывают поверхность, дают высохнуть.
Наносят грунтовку для повышения прочности.
Монтируют сетку или каркас.
Поверхность штукатурят и красят.

Вернуться к оглавлению

Краткий вывод

Усиление кирпичной конструкции выполняют с целью профилактики деформации стен, а также для устранения существующих дефектов. Важно вовремя начать работы для повышения жесткости, чтобы впоследствии часть здания не просела и не упала. Появление трещин — первый признак потери прочности. Один и тот же дефект можно устранить несколькими способами. Метод укрепления зависит от технических характеристик кладки и масштабов ее разрушения. Железобетонные обоймы значительно повышают несущую способность. Усиление проема можно выполнить стальными тяжами. Пристрой легко укрепляется с помощью армирования.

Усиление железобетонных конструкций – эффективный способ продлить срок эксплуатации определенных элементов и всего здания в общем. Методов усиления разных конструкций, в зависимости от их назначения, особенностей эксплуатации, типа и состояния, задач работ и других условий, существует множество. И очень важно до начала реализации работ верно определить способ усиления, а потом все рассчитать и выполнить.

Увеличение несущей способности конструкций может быть выполнено без изменения напряженного их состояния либо конструктивной схемы (металлическая или железобетонная обойма, наращивание, железобетонная рубашка) либо с изменением напряженного состояния, самой конструктивной схемы (опираемые на сваи металлические балки, преднапряженные распорки, стойки, консоли, подкосы, горизонтальные шпрегельные/комбинированные затяжки).

Как правило, усиление железобетонной конструкции предполагает гораздо меньшие затраты в сравнении с полной заменой элементов новыми. Зачастую невозможность или сложность замены связана с необходимостью реализовывать дорогостоящие и масштабные строительные процессы (усилить фундамент или построить здание заново, к примеру). Немаловажно и то, что конструкции усиливают без остановки производства, эксплуатации помещений и здания либо же с кратковременными остановками.

Усиление чаще всего применяется для железобетонных колонн, фундаментов, плит перекрытий, ригелей. А вот подкрановые балки ЖБ обычно заменяют новыми вместо усиления. То же касается и ЖБ ферм, пришедших в аварийное состояние – их демонтируют и заменяют новыми (из металла часто) либо ремонтируют.

Самыми сложными считаются работы по упрочнению балок, фундаментов, ригелей. Меньше сложностей предполагает усиление железобетонных колонн, плит перекрытия. Независимо от того, какой элемент планируется усилить, любые работы обосновываются проектом.

Для чего требуется усиление конструкций

Любые операции, призванные усилить железобетонные конструкции, выполняются с целью улучшения несущих характеристик, продления срока эксплуатации. Реставрируются разные изделия после длительного износа или при условии потери определенных свойств под воздействиям внешних негативных и иных факторов.

Повышение нагрузки на элемент из-за усиления или замены конструкций, расположенных выше (надстройка сооружений, перестройка помещений).
Модернизация технологического оборудования и изменение технологических процессов в здании, что реконструируется.
Появившиеся приобретенные конструктивные дефекты, которые стали следствием неверной эксплуатации конструкций, разлива или разбрызгивания агрессивных жидкостей.
Эксплуатационный износ (когда несущая способность потеряна из-за воздействия вибрационных/динамических нагрузок, влияние агрессивной воздушной среды и иных факторов).
Случайные повреждения – когда выходят из строя отдельные элементы конструкции в процессе демонтажа, установки или транспортировки технологического оборудования.

Работы по усилению железобетонных конструкций

Усиление бетонных конструкций может осуществляться с использованием разнообразных методов, предполагать проведение тех или иных мероприятий.

Увеличение поперечного сечения тех или иных компонентов конструкций – реализуется бетонированием слоями с армировочным каркасом, методом торкретирования, инъектирования раствора в опалубки.
Упрочнение несущих деталей за счет установки новых элементов – выполняется благодаря верному распределению давления, уменьшению воздействия на деталь за счет установки дополнительных элементов.
Увеличение технических характеристик ЖБ изделий за счет монтажа внешних каркасов армировочных – устанавливаются различные анкеры, швеллеры, армирование, бетонные пласты, преднапряженные детали, стальные листы и т.д.
Освобождение и точное распределение влияния за счет переноса его на другие детали конструкции – для этого добавляют новые консоли, модифицируют имеющиеся детали, подменяют детали с большой массой элементами с меньшим весом.
Монтаж специальных подошв, свай из бетона, упоров под землей – обычно применяют метод бурения отверстий алмазными сверлами в нужных местах с последующим заполнением их бетонным раствором. Так удается повысить стойкость подземных элементов.

Общие сведения

Любые методы усиления железобетонных конструкций предполагают проведение ответственных и важных строительных операций, для реализации которых нужны определенные навыки проектирования, знания для совершения расчетов и т.д. С целью укрепления и реконструкции элементов могут применяться самые разные способы и действия.

Операции, связанные с усилением ЖБ конструкций, относятся к числу процессов повышенной сложности в сравнении с обычными монтажными работами. Ведь при восстановлении плит или перекрытий, фундаментов или ферм у мастера нет возможности понимать и видеть исходное положение конструкции, отсутствуют точные технические характеристики и т.д. Особенно это важно учитывать, когда речь идет о старых строениях, отсутствии информации касательно положения внутренних элементов, арматуры, реального распределения давления и т.д.

В связи с высоким уровнем рисков такие операции проводятся четко по инструкциям, с соблюдением техники безопасности, большим числом страховочных мероприятий. Учитываются специфические условия монтажа, со стесненным доступом инструментов, ограниченным пространством, невозможностью остановить работы.

Чтобы понизить уровень опасности и увеличить скорость проведения работ, все делают по предварительно составленному графику, с четким определением методик и планированием технологии.

Проведение работ контролируют специальные государственные службы, квалифицированные специалисты. Проекты требуют согласования в различных инстанциях, правильного оформления.

Создание разгружающих конструкций с последовательным изменением статической схемы работы.
Наращивание сечений в формате обойм, набетонок, рубашек. Набетонку делают с 1 стороны, рубашку – с 3, обойму – с 4.

Создание разгружающих конструкций предполагает включение их в совместную работу с упрочняемой конструкцией прямо в ходе установки, производство останавливать не приходится, что во многих случаях является самым важным фактором.

Второй способ предполагает остановку процесса, частичную разгрузку конструкций для последующего загружения, а также включения в работу разного типа наращенных элементов. Метод достаточно трудоемкий, связан с мокрыми процессами бетонирования, предполагает дополнительное время (когда бетон набирает прочность), но зато универсальный.

Усиление железобетонных конструкций посредством ремонта защитного слоя бетона включает такие методы: замена/восстановление защитного слоя (частичная/сплошная), заделка отдельных раковин и выколов. Когда выполняют сплошную замену, увеличивают толщину защитного слоя (минимальное значение составляет 3 сантиметра для рабочей арматуры и 2 сантиметра для нерабочей арматуры и хомутов).

Замену защитного слоя реализуют в случаях, когда свойства монолита снижены, арматура покрыта коррозией, наблюдается отслаивание защитного слоя. Тогда старый слой удаляют полностью, арматуру зачищают от ржавчины, кладут новый защитный слой бетона.

ЖБ рубашки делают при серьезных разрушениях поверхностного бетонного слоя для защиты сооружения от дальнейшей деформации. Чтобы заделать значительные повреждения, применяют ручную штукатурку мастерком: укладывают, потом через час увлажняют водой, аккуратно присыпают сухим цементом, заглаживают кельмой, гладилками из металла/дерева.

Глубина выколотых зон не должна уменьшаться к краю углубления, должна составлять везде минимум 1 сантиметр, а переход выкола к целому защитному слою делают ступенью под углом 90 градусов.

Если объемы работ существенные, актуально использование торкретирования, когда бетон наносят под сильным давлением и создают прочный и плотный защитный слой. Когда монолит готовят к бетонированию, единичные трещины шириной больше 1 миллиметра разделывают прямоугольником, зачеканивают бетоном. Где отколы большие и видно арматуру, используют армирующую сетку с квадратами 2.5-10 сантиметров и сечением проволоки 0.5-6 миллиметров, крепя их к основной арматуре.

Чтобы повысить адгезию между новым/старым бетоном, делают прослойку клея К-153 (эпоксидно-тиоколовый). Бетон укладывают до момента, когда клей перестает быть липким.

Самый распространенный метод упрочнения конструкций – это увеличение сечения посредством одностороннего наращивания либо создания всесторонних обойм. Такие способы усиления дают возможность существенно увеличить несущую способность поврежденных/целых элементов.

Если реализуется одностороннее увеличение сечения ЖБ конструкций, дополнительную арматуру приваривают (электросваркой, фланговыми двойными швами) к старой вертикальными и наклонными хомутами, коротышами, отгибами.

Если есть местные повреждения в формате одиночных/сконцентрированных на минимальной длине трещин, конструкцию упрочняют так: делают местные четырехсторонние обоймы из железобетона (армированные хомутами, отогнутой/продольной арматурой), металлические обоймы из напрягаемых вертикальных хомутов.

Когда наблюдаются косые/вертикальные трещины, под хомутами монтируют продольные распределительные уголки, которые должны охватывать всю поврежденную часть балки. Все хомуты бетонируются либо покрываются торкретбетоном.

В случае, когда необходимо усилить колонны, обоймы армируют продольными прутьями и хомутами либо спиральной арматурой. Обойму можно бетонировать в опалубке либо покрывать торкретбетоном. Толщина стенок составляет минимум 10 сантиметров при обычном бетонировании и 5 сантиметров при торкретировании. Углы колонны, которая упрочняется, лучше скалывать.

Внизу/вверху колонны на длине, соответствующей самому большому размеру поперечного диаметра колонны, шаг хомутов в 2 раза уменьшают. Если есть местные дефекты, усиливающую обойму делают в границах деформированной зоны с перепуском на длину 50 сантиметров в обе стороны, но не меньше величины поперечного сечения.

Со стороны усиления сколоть защитный слой в местах приварки, очистить продольные прутья арматуры до половины диаметра.
Поверхность бетона промыть пущенной под напором струей воды, если такой возможности нет – сделать насечки зубилом, обработать щеткой, продуть воздухом для удаления пыли, а потом промыть водой.
На влажную поверхность нанести пластичный бетон (раствор в пропорции 1:2, слоем толщиной 1-2 миллиметра).
Забетонировать новым бетоном.

Все открытые прутья арматуры тщательно очищаются металлическими щетками, пескоструйным или иным методом от ржавчины, грязи, окалины. Если повреждения прутьев серьезные, пленку поражения убирают молотком либо зубилом, очищают стальной щеткой, подваривают новую арматуру. До бетонирования прутья красят цементной смесью 1:2 слоем в 2 миллиметра.

Опалубку монтируют таким образом, чтобы была возможность постепенно ее наращивать в соответствии с высотой усиливаемых колонн и балок. Когда создается опалубка, предусматривают нужные отверстия и зазоры в ней, специальные лотки для заливки бетона, уплотнения. Далее за напыленным торкретбетоном или залитым обычным бетоном обеспечивают оптимальный уход.

Показания к применению работ по усилению перекрытий

Мероприятия по улучшению характеристик железобетонных перекрытий осуществляют в случае острой необходимости. Для профилактики или просто так комплекс мер выполнять нельзя.

Изделие износилось и понизились показатели прочности из-за коррозии, ухудшения свойств материалов, по причине внешних химических воздействий.
Изменение планировки здания – когда меняется конструкция несущих элементов, вследствие чего давление на элементы перераспределяется.
Увеличение числа этажей в здании, что повышает давление на фундамент, цоколь, перекрытия, другие элементы, вследствие чего могут появляться деформации.
Движения грунта, которые вызывают деформации фундамента, повышают нагрузку на опоры и стены, несущие элементы конструкции.

Деформация/износ отдельных элементов здания из-за военного, техногенного, стихийного воздействия, аварии и т.д.
Перестройка здания или изменение функций, из-за чего появляются новые способы разрушения (высокие температуры, вибрация и другие воздействия).
Ликвидация просчетов, которые были совершены при составлении проекта или реализации монтажных операций.

Это основные проблемы, решение которых может предполагать усиление перекрытия. Решение про усиление железобетонной конструкции принимается после тщательного обследования, выяснения характеристик компонентов и предельной возможности прочности, действующих нагрузок на каждый элемент.

После исследований в соответствии с их результатами создают проект, в нем прописывают усиливаемые элементы, указывают все технические данные, расходы на мероприятия. Обычно расчеты укрепления перекрытий поручают профессионалам из проектных компаний, так как без опыта и знаний выполнить все правильно очень сложно.

Как усилить

Для упрочнения отдельных элементов или всей конструкции используют самые разные методы и способы. Одни из них применяются чаще, другие – реже, но все они способны повысить характеристики железобетонных элементов и устранить определенные проблемы.

Штукатурка для реставрации элемента, изоляции арматуры и защиты от коррозии, ликвидации повреждений на поверхности.
Инъектирование в поврежденные зоны для реставрации.
Нанесение раствора бетона под давлением с применением специального оборудования – метод торкретирования. Благодаря высокой скорости подачи и давлению слой бетона становится плотным и прочным.

Укрепление перекрытий, иных элементов за счет создания особых обойм над самой конструкцией: изнаночный каркас, бетонирование заливкой раствора в опалубки, нанесение смеси слоями с вибрацией.
Упрочнение плиты цоколя с применением специальных анкеров, обойм, поясов.
Упрочнение ЖБ элементов карбоновым волокном, кевларом, другими аналогичными веществами.
Установка разгружающих компонентов – это могут быть консоль, распорка.

Усиление железобетонных конструкций позволяет существенно продлевать срок эксплуатации зданий и элементов, ликвидировать небезопасные зоны, устранять последствия аварий, качественно подготовить сооружение к изменению планировки или перестройке и т.д.

Для восстановления треснувших несущих стен используется усиление при помощи обойм различных типов.

Принцип действия

Технология

Изготовление железобетонных обойм для усиления стен включает в себя следующие этапы:

Создание арматурного каркаса. Для этого на кладке при помощи специальных креплений фиксируется сетка из продольных прутьев (А240-А400/AI, AII, AIII классов) и поперечных прутьев (А240/AI класса).
Заливка. Для этого используются бетонные мелкозернистые смеси (от 10 класса и выше), из которой формируется сама обойма. В зависимости от толщины конструкции ее либо заливают сразу и дают застыть, после чего облицовывают поверхность слоем штукатурки, либо после заливки окружают дополнительной опалубкой с отверстиями для инъекционных каналов и заполняют площадь монолитным бетонным составом.

Изготовление стальных обойм включает в себя следующие этапы:

Монтаж уголков по периметру укрепляемого участка
Сборка металлических полос
Установка остальных продольных элементов, размеры которых определяются в соответствии с высотой укрепляемого фрагмента
Монтаж металлической сетки на получившемся каркасе
Заливка цементным раствором слоя не менее 3 см в толщину для защиты металлических деталей от коррозии

Для уточнения подробностей свяжитесь с нами по телефону или электронной почте.

Несущая способность существующих каменных конструкций (столбов, простенков, стен и др.) может оказаться недостаточной при реконструкции зданий, надстройках, а также при наличии дефектов в кладке. Одним из наиболее эффективных методов повышения несущей способности существующей каменной кладки является включение её в обойму.

Применяются три основных вида обойм: стальные, железобетонные и армированные растворные.

Основными факторами, влияющими на эффективность обойм, является процент поперечного армирования обоймы (хомутами), марка бетона или штукатурного раствора и состояние кладки, а также схема передачи усилия на конструкцию.

С увеличением процента армирования хомутами прирост прочности кладки растёт непропорционально, а по затухающей кривой.

Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента, и хомутов из полосовой стали или круглых стержней, приваренных к уголкам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения и не более 50 см. Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного раствора марки 75-100, толщиной 25-30 мм. Для надёжного сцепления раствора стальные уголки закрываются металлической сеткой ГОСТ 5336-80.

Железобетонная обойма выполняется из бетона марки не ниже 150 с армированием вертикальными стержнями и сварными хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не более 15 см. Толщина обоймы назначается по расчёту и может быть от 4 до 12 см.

Армированная растворная обойма армируется аналогично железобетонной, но вместо бетона арматура покрывается слоем цементного раствора (штукатуркой) марки 75-100.

Сбор нагрузок на плиту перекрытия

№ п/п	Нагрузка	q н , кН/м 2	γ_f	q, кН/м 2
1	8 слоев рубероида	0,3	1,3	0,39
2	Стяжка ρ=20 кН/м 3 , t=0,11 м	2,2	1,2	2,64
3	Утеплитель (керамзит) ρ=8 кН/м 3 , t=0,38 м	3,04	1,3	3,95
4	пароизоляция	0,05	1,3	0,065
5	Ж/б плита (ребристая)	1,33	1,3	1,729
Итого: постоянная нагрузка	6,92	8,774
6	Снеговая (I район)	0,5	1,4	0,7
Итого: полная нагрузка	8,18	10,574

Сбор нагрузок на плиту перекрытия

№ п/п	Нагрузка	q н , кН/м 2	γ_f	q, кН/м 2
1	Асфальтобетон ρ=20 кН/м 3 , t=50 мм	1	1,3	1,3
2	Цементно-песчаный раствор ρ=18 кН/м 3 , t=15 мм	0,27	1,3	0,35
3	Шлак ρ=9 кН/м 3 , t=200 мм	1,8	1,3	2,34
4	Плита перекрытия (ребристая) ρ=25 кН/м 3 , h_red=5,3 см	1,33	1,1	1,463
Итого: постоянная нагрузка	4,4	5,454
5	временная	11	1,2	13,2
Итого: полная нагрузка	14,4	17,454

Грузовая площадь: 6,65х3=19,95 м 2 .

Расчетная нагрузка от покрытия, передаваемая с грузовой площади S=19.95 м², равна:

· Постоянная 19,95∙8,774=175,04 кН

· Временная 19,95∙0,7=13,97 кН

· Полная 19,95∙10,574=210,95 кН

Расчетная нагрузка от перекрытия, передаваемая с грузовой площади S=19.95 м², равна:

Читайте также: