10. Проектирование эффективного усиления каменных конструкций стальными обоймами.

Стальные обоймы состоят из вертикальных уголков, соединенных поперечными горизонтальными планками. Слой раствора в зазорах передает равномерно поперечные деформации на вертикальные уголки и затем на поперечные планки. Если есть зазор не заполненные раствором, то никаких ограничений поперечных деформаций нет и обойма не работает. S – шаг планок принимается не более минимального размера сечения усиливаемого элемента и не более 50 см. При большем расстоянии между планками обойма не ограничивает поперечных деформаций, а значит не работает. Вертикальные уголки стальной обоймы при определённых условиях могут воспринять сами часть действующей нагрузки, тем самым уменьшая нагрузку на каменный элемент или добавить несущую способность на него. После выполнения стальной обоймы элементы следует защитить от коррозии (например, штукатуркой). Обоймы эффективны при соотношении сторон до 1:2,5. Если элементы более протяжённые, следует устраивать дополнительные поперечные связи. Их расположение с шагом вдоль стены не более ее толщины, по высоте не более 75 см. Эти связи учитываются в расчёте с понижающим коэффициентом. N≤N_u^об Необходимо определить несущую способность каменного элемента усиленного обоймой (N_u^об).N_u^об= N_u+ΔN_u+N_уг; ΔN_u – увеличение несущей способности каменного элемента за счет ограничения поперечных деформаций каменного элемента.

Обойма и каменный элемент должны работать совместно. Для них учитывается общий коэффициент продольного изгиба φ. Ограничения поперечных деформаций наиболее эффективно, когда все сечение сжато (центрально сжатые или с небольшими эксцентриситетами). С увеличением е эффективность обоймы снижается. Если в усиливаемом элементе имеются трещины, то его начальная несущая способность снижена, что тоже необходимо учитывать. Повышение прочности кладки зависит от количества планок и наиболее эффективно при центральном сжатии. С увеличением е эффективность планок снижается. N_u^об =ψφ[(m_gm_kR+ηm_μR_sw)A+R_scA_s]; m_k – коэффициент, учитываэщий наличие трещин или условия работы кладки; m_k = 1 – для кладки без трещин; m_k =0.7 для кладки с трещинами, при этом трещины не должны превышать более 5 рядов по высоте. R_sw – расчётное сопротивление поперечных планок η – коэффициент, учитывающий условия работы планок, зависит от е и размеров сечения: η=1-4*е₀/h; m_μ – коэффициент эффективности хомутов, зависит от % армирования поперечными хомутами. m_μ=0,025μ/(1+2,5 μ); μ – процент поперечного армирования; μ=200Asw(h+b)/(hbS), % ≥0.1%, если меньше, то в расчёте обойма не учитывается.; S ≤ 50 см, S ≤ b, S ≤ h.; А – площадь общая сечения каменного элемента,; A_s – общая площадь сечения вертикальных уголков,

R_sc – расчётное сопротивление сжатию вертикальных уголков, зависит от схемы передачи нагрузки на вертикальные уголки.;Эффективный процент армирования μ = 0,5…1,5%, μ>0,1%.; ψ – коэффициент условий работы обоймы совместно с кладкой; ψ = 1-2е₀/h; h – размер сечения в направлении эксцентриситета; φ – коэффициент продольного изгиба, определяется как для неармированной кладки или неусиленной кладки. При стальных обоймах заполнение зазоров м.б. произведено 2 способами. 1.Наносится слой раствора на заранее подготовленные углы усиливаемого элемента, потом устанавливаются уголки, которые обжимаются в том и другом направлении. 2.Уголки устанавливаются с зазорами, которые обеспечивается деревянными клиньями с шагом 50-70см, и уголки закрепляются между собой временными планками или кондукторами с обжатием этих клиньев. В зазоры зачеканивается раствор. Стальные обоймы препятствуют поперечному расширению кладки, если они устанавливаются на ненагруженный элемент (элемент перед усилением надо максимально разгрузить ≈ 70% от полной действующей силы). Если разгрузить усиливаемый элемент не удается, то поперечные планки д.б. предварительно напряженными. Длина сварных швов д.б. не менее 50мм. Поэтому минимальный размер вертикальных уголков 50мм.

11. Усиление каменных конструкций методом инъекции.РИС№1 Усиление каменных стен анкерами и тяжами.РИС№2 Способ инъецирования заключается в нагнетании под давлением в повреждённую кладку жидкого цементного, полимерного или полимерцементного раствора, который заполняет трещины и пустоты в кладке, соединяя её в единый монолит, чем восстанавливается или повышается её несущая способность. В состав инъекционных растворов входит вяжущее (цемент или полимеры). Растворы могут быть с заполнителем (песком) или беспесчаными. Растворы должны обладать следующими свойствами:

- малым водоотделением; - необходимой вязкостью - требуемой прочностью при сжатии и сцеплением; - малой усадкой и необходимой морозостойкостью. Порядок выполнения работ. 1.Герметизация трещин. Штуцера вводятся в просверленное отверстие, а затем трещины изолируются от внешней среды раствором (если трещина сквозная заполнение идет с 2 сторон). 2.Приготовление растворов для инъекции с возможностью временного хранения. 3.Инъецирование раствора. Давление раствора при инъецировании 0,6МПа или 6 кг/см². Инъецирование начинается с нижнего штуцера. Заполняют пока раствор не начнет вытекать из следующего штуцера. Первый штуцер закрывают заглушкой. Начинают инъецировать раствор через следующий штуцер и т.д. Так заполняют всю трещину по длине. После инъецирования раствора штуцера можно удалить и использовать повторно. 4.Очистка оборудования. Полимерцементные растворы: время схватывания определяется по инструкции для данного полимера. Для растворов на основе цемента ≈ 5 суток. Способ инъецирования можно использовать отдельно, но наибольший эффект получается, если использовать его совместно с усилением обоймами. При этом коэффициент условий работы кладки m_k в расчёте несущей способности элементов усиленных обоймами принимается равным: m_k =1,1 – для цементных и полимерцементных растворов, m_k =1,3 – для полимерных растворов. При инъецировании необходимо обеспечивать мероприятия для предотвращения раскалывания кладки. Ее можно закрепить временными распорками, кондукторами или струбцинами, которые после затвердения раствора – удалить. Усиление каменных стен анкерами и тяжами. Тяжи могут быть напрягаемыми и ненапрягаемыми. Напрягаемые тяжи. Наличие трещин, особенно большой протяженности и ширины раскрытия, вызывают нарушение совместной работы продольных и поперечных стен здания, перекрытий со стенами, приводят к выпучиванию отдельных участков стен между трещинами и к потере их устойчивости, что может привести к разрушению. Тяжи размещаются в основном в уровне перекрытий или покрытий. Ненапрягаемые тяжи. Обычно применяют на отдельных участках зданий для обеспечения устойчивости участков стен, в том числе и разделенных трещинами или имеющих выпучивание.