17.5 Усиление конструкций

Усиление фундаментов. Повышение несущей способности фундамента как одного из основных элементов зданий возможно несколькими технологическими и конструктивными

приемами. Это объясняется тем, что необходимо учитывать условия эксплуатации здания, причины появления различных деформаций, стесненные условия производства работ.

Наиболее часто устранение дефектов существующих фундаментов, усиление их при надстройке здания осуществляют следующими методами.

Усиление кладки фундаментов цементацией осуществляют при образовании пустот в теле кладки и разрушении материала фундаментов. Торкретирование поверхностных слоев

фундамента восстанавливает монолитность кладки, способствует повышению водонепроницаемости фундаментов. При незначительных разрушениях материала фундамента устраивают металлическую обойму без уширения фундамента. Обойму изготавливают из уголков или арматурной стали с последующим обетонированием.

При возрастании нагрузки на фундамент в процессе реконструкции здания и при недостаточной его несущей способности осуществляют устройство обойм с уширением подошвы фундаментов (рис. 29.5).

Варианты усиления и технология производства работ зависят от конкретных условий строительной площадки, но в любом

случае в конструкции уширенного фундамента предусматривают специальные металлические балки для передачи части нагрузки от вышележащих этажей на дополнительные элементы фундамента.

Усиление фундаментов путем устройства обойм из монолитного бетона является наиболее простым и надежным решением. Оно основано на наращивании ширины фундаментов за счет монолитных железобетонных конструкций, значительном увеличении площади опирания фундаментов на основание, которое тоже может быть усилено.

Общая технологическая схема производства работ подходит для кирпичных, бутовых, бетонных и железобетонных фундаментов и предусматривает следующую очередность процессов:

- понижение уровня грунтовых вод при их наличии;

- отрывка траншей с двух сторон фундамента;

- очистка поверхности фундаментов;

- пробивка отверстий в фундаментной стене для укладки разгрузочных балок;

- армирование уширяемой части фундамента, создание единого армокаркаса;

- устройство опалубки;

- послойная укладка бетонной смеси с вибрационным уплотнением;

- уход за бетоном с последующим распалубливанием конструкций;

- гидроизоляционные работы;

- обратная засыпка пазух и устройство отмостки;

- контроль качества и приемка работ.

При критическом износе внутренних стен и перекрытий здания возникает вопрос об их замене, а также усилении фундаментов с изменением их расчетной схемы. Экономически целесообразно принимать комбинированную систему фундаментов - усиленные фундаменты для самонесущих стен и монолитная железобетонная плита для встроенных конструктивных элементов. Передача нагрузки на монолитную плиту снимает ограничения по высоте и числу надстроенных этажей.

Устройство монолитной фундаментной плиты предусматривает полную разборку всех конструктивных элементов внутри здания, подготовку и усиление основания, осуществление решений по конструктивному объединению оставляемых и усиливаемых фундаментов с фундаментной плитой с целью перераспределения нагрузок. Конструктивные решения основаны на использовании анкерных устройств в виде металлических консолей в фундаментах, которые объединяют с армокаркасами плит и замоноличивают. В местах размещения внутренних стен устраивают дополнительное ленточное армирование, бетонируют одновременно всю фундаментную плиту.

Для усиления кирпичной кладки столбов и простенков применимы традиционные технологии, основанные на использовании металлических и железобетонных обойм и каркасов, инъецирования в тело кладки полимерцементных и других суспензий. Каменная кладка хорошо работает на сжимающие усилия, поэтому наиболее эффективным способом ее усиления является устройство обойм. В обойме кладка работает в условиях всестороннего сжатия, в результате увеличивается сопротивление продольной силе и значительно уменьшаются поперечные деформации. Варианты усиления столбов и простенков приведены на рис. 29.8.

П ри установке стальной обоймы ее включение в работу обеспечивают инъецированием раствора в зазоры между стальными элементами и кладкой. Полная монолитность конструкции будет достигнута путем оштукатуривания высокопрочными цементно- песчаными растворами с добавкой пластификаторов для большей адгезии кладки и металлоконструкций. При устройстве железобетонной рубашки и толщине обоймы до 4 см применимы методы торкретирования и пневмобетони-рования, окончательная отделка усиленной конструкции – устройство штукатурного накрывочного слоя.

Усиление железобетонных колонн, балок и перекрытий заключается во включении в работу дополнительных элементов, которые увеличивают сечение конструкции, степень армирования, в некоторых случаях изменение расчетной схемы при включе-

ниив каркас дополнительных опор.

Усиление свободно стоящих железобетонных колонн выполняют методом наращивания сечения в виде железобетонной обоймы, с помощью металлических уголков и хомутов, стальными обоймами, отдельными стержнями, усиливающими сечение рабочей

арматуры. Часто приходится усиливать колонны, примыкающие к наружным и внутренним стенам, основной технологией в этом случае является устройство железобетонной рубашки (рис. 29.10). Такое решение принимают, когда имеет место отслоение защитного слоя бетона. Кроме того, поверхность сильно разрушена, имеются значительные трещины.

В процессе усиления необходимо тщательно очистить поверхность колонны, сделать насечки, установить и приварить дополнительный арматурный каркас, осуществить нагнетание бетонной смеси в полость.

Большего эффекта можно достичь при поярусном бетонировании усиливаемой колонны. В этом случае торцевая опалубка монтируется отдельными ярусами. После заполнения бетонной смесью полости первого яруса наращивают торцевой щит, и цикл повторяется.

Усиление балочных конструкций выполняют, в зависимости от специфики сооружения, несколькими способами: наращиванием арматуры растянутой зоны, усилением балок снизу с увеличением степени армирования и высоты сечения, установкой железобетонных обойм, устройством шпренгельных систем и устройством затяжек по нижнему поясу балок. Для существенного повышения несущей способности балок устраивают железобетонную обойму (рис. 29.11). На очищенной поверхности балки делают насечки, по результатам анализа подбирают оптимальныи композиционныи состав смеси. Бетонирование через специальные отверстия в плите выполняют послойно с обязательным уплотнением.

Замена перекрытий. В процессе реконструкции жилых зданий часто возникает вопрос о замене существующих

п ерекрытий. Конструктивные решения устройства сборных перекрытий по ригелям при полном и неполном каркасе реконструируемых зданий приведены на рис. 29.12.

При устройстве сборно-монолитных перекрытий наиболее часто применяют два основных варианта несъемной опалубки: с использованием профилированного настила в качестве опалубки и с применением тонкостенных железобетонных плит с арматурными

выпусками (рис. 29.13).

В первом случае несущими элементами перекрытий являются металлические балки, по верхнему поясу которых укладывают стальнойпрофилированный настил с

толщиной листа 0,7...0,8 мм. При значительных нагрузках возможно устраивать дополнительное армирование в виде вертикальных каркасов и горизонтальных сеток.

Монолитные перекрытия. При реконструкции зданий криволинейной и сложной формы, когда применение сборных конструкций перекрытий сопряжено с использованием большого числа доборных элементов и монолитных участков, может быть рекомендовано монолитное перекрытие. Эта рекомендация базируется на индустриальности монолитных систем, адаптированных к различным технологическим условиям, а также на механизации процессов транспортирования, укладки и уплотнения бетонной смеси.

Комплексный технологический процесс устройства монолитного перекрытия включает:

- подготовительные работы по пробивке штраб, усилению или замене отдельных участков кладки;

- установку опалубки перекрытия;

- армирование стержнями, арматурными каркасами и сетками;

- механизированную подачу и укладку бетонной смеси;

- уход за бетоном, контроль качества, а в зимних условиях – соблюдение режимов тепловой обработки;

- распалубливание.

Балочные перекрытия успешно используют при однопролетной и двухпролетной схемах зданий, когда необходимо получить достаточно большие перекрываемые площади. При реконструкции балочные перекрытия устраивают, если несущая способность кирпичной кладки обеспечивает восприятие нагрузки. При выполнении опалубочных работ тщательно контролируют геометрические размеры и высотные отметки всех балок на захватке. Армирование конструкций выполняют каркасами заводского изготовления или отдельными стержнями. Контролируют проектное положение арматурного каркаса в опалубке, используют различные фиксаторы.

Конструктивно применяют две схемы опалубки балочного перекрытия – с использованием стоек и струбцин и подвесную систему (рис. 29.15). Балки высотой более 0,8 м бетонируют отдельно от перекрытия, во всех остальных случаях принимают совместное бетонирование с направлением параллельно балкам. В густоармированные балки рекомендуется укладывать литые и высокопластичные бетонные смеси с обязательным уплотнением вибраторами.

Технология встроенных монолитных систем без изменения расчетной схемы здания основана на использовании неполного безбалочного каркаса с опиранием перекрытия на стены. Для передачи нагрузки на стены в них на уровне перекрытия устраивают углубления (штрабы) на толщину перекрытия. Более эффективная работа стен и перекрытия может быть достигнута благодаря установке анкеров в стены (рис. 29.16).

Усиление перекрытий встречается особенно часто при реконструкции зданий. Рассмотрим только усиление монолитных перекрытий. Основой усиления является повышение степени армирования с одновременным наращиванием сечения. Наиболее эффективными являются методы устройства дополнительной балочной системы усиливаемого перекрытия и поверхностного наращивания слоя железобетона (рис. 29.17). В процессе устройства дополнительной балочной системы в плите перекрытия вырезают сплошные продольные штрабы параллельно расположению рабочей арматуры. Далее устанавливают подвесную опалубку, укладывают арматурные каркасы балочной системы, дополнительно укладывают арматурные сетки наращиваемого слоя бетона. До укладки бетонной смеси необходимо осуществить насечку бетонной поверхности перекрытия, непосредственно перед укладкой - смачивание поверхности водой. Бетонирование нужно выполнять без технологических перерывов, уделяя особое внимание вибрационной обработке густоармированной области штраб.

При усилении перекрытий путем наращивания слоя желе- зобетона необходимо обеспечить совместность работы старой армосистемы и вновь укладываемых арматурных сеток. Важной задачей является обеспечение адгезии старого бетона с вновь укладываемым.

В процессе усиления перекрытия можно повысить его тепло- и звукоизоляцию. На заранее подготовленную поверхность перекрытия устанавливают и сваривают с существующим армированием арматурные каркасы усиления, которые соединяются между собой, образуя единую пространственную систему. Между арматурными каркасами укладывают изоляционный материал – плитный пенополистирол, жесткие минеральные плиты, другие материалы.

Их укладывают и приклеивают к основанию так, чтобы оставалось свободное пространство для бетонирования ребра (с установленной арматурой) наращиваемого перекрытия. Ребра бетонируют в одном потоке с наращиваемым перекрытием (см. рис. 29.17, в).