3.4. Усиление стропильных железобетонных ферм
Усиление стропильных ферм в практике эксплуатации здании встречается довольно часто. Причины усиления разнообразны. Это могут быть: дефекты изготовления (смещение арматурных каркасов, недостаточное предварительное напряжение нижнего пояса); дефекты из-за неправильной перевозки и монтажа; перегрузка фермы. В каждом конкретном случае оценивается степень повреждения элементов фермы и выбираются способы их усиления.
Рассмотрим некоторые из них.
Нижний пояс фермы часто усиливается горизонтальной предварительно напряженной стержневой затяжкой из арматуры классом АII, АIII, Ø18-32 мм. Усилие натяжения затяжки обеспечивается торцевыми гайками и стягивающими струбцинами (рис.3.10, а). Так как расстояние между парными тяжами затяжки небольшое, то для обеспечения требуемого натяжения ставятся промежуточные стальные распорки из уголка или швеллера с интервалом 3 м. При натяжении важно производить одновременное стягивание тяжей затяжек с обеих сторон, чтобы не допустить искривления нижнего пояса фермы. Ввиду того, что ферма чаще всего усиливается в полностью нагруженном состоянии, необходимо создавать высокое напряжение в затяжке порядка (0,6-0,8) Rsn.
Верхний пояс фермы, а также сжатые элементы решетки можно усиливать стальной обоймой или распорками, ранее рассмотренными на рис.3.8.
Опорные узлы фермы, имеющие наклонные трещины, усиливаются напряженными хомутами, состоящими из уголков, горизонтальных пластин и стержневой арматуры. Напряжение в стержнях создается натяжными гайками с последующей приваркой стержней к уголкам обвязки (рис.3.10, б). Аналогичным образом усиливаются промежуточные узлы фермы (рис.3.10, в).
После окончания натяжения хомутов и горизонтальных затяжек гайки привариваются к стержням (см.рис.3.10, а, б) или срезаются (см.рис.3.10, в).
Усиленные сжатые элементы фермы проверяются расчетом на прочность, а растянутые - на прочность и трещиностойкость.
Рис. 3.10. Усиление элементов стропильной фермы:
а – нижнего пояса; б – опорного узла; в – промежуточного узла;
1 – горизонтальная затяжка; 2 – напрягаемые хомуты;
3 – балка (швеллер) для натяжения хомутов;
4 – стягивающая струбцина; 5 – промежуточная распорка
4. Усиление каменных конструкций
Большие объемы реконструкции старых кирпичных зданий особо остро ставят задачу рационального усиления с малыми трудовыми и материальными затратами. Способы восстановления дефектных конструкций разнообразны. Они выбираются в зависимости от причин, обусловливающих разрушение, а также от степени износа каменной кладки. Так, при значительных поверхностях разрушения, выкрашивании кирпича и раствора может оказаться целесообразной перекладка отдельных участков конструкций.
Однако в большинстве случаев усиление сопровождается применением более прочных материалов: стали и бетона.
4.1.Оценка технического состояния и усиление кирпичных стен
Оценку технического состояния стен производят по результатам натурного обследования и поверочных расчетов. При этом стараются учитывать все факторы, которые могут отрицательно повлиять на несущую способность и нормальную эксплуатацию стен. К таковым относятся трещины, местные разрушения кладки, отклонение от вертикали, выпучивание, прогибы, малая площадь опирания элементов перекрытия и перемычек, изменение эксцентриситетов приложения нагрузки. Кроме того, учитывают фактическую прочность составляющих их кладки кирпича и раствора, определяемую по результатам лабораторных испытаний образцов.
Элементы стен, имеющие повреждения или заведомо перегруженные, проверяют расчетом по формулам СНиП II-22-81 по двум группам предельных состояний, при этом основное внимание уделяют несущей способности.
Следует отметить, что объективная оценка несущей способности кирпичных стен всегда сопряжена со значительными трудностями, обусловленными различной степенью повреждений, а также неоднозначностью прочностных показателей камня и раствора, причем не только в различных частях здания, но и по толщине стены. Поэтому в практических расчетах обычно используют систему эмпирических коэффициентов, в той или иной степени учитывающих влияние отрицательных факторов.
Так, например, при расчете прочности кладки стены в зоне опирания балок на местное сжатие в расчетную формулу вводят понижающий коэффициент k1, учитывающий характер и степень повреждения кладки (табл.4.1).
Таблица 4.1
Величины коэффициента k1 [2]
Характер повреждения кладки опор
|
Коэффициент k1 |
|
неармированная кладка |
армированная кладка |
|
Местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2 см (трещины, сколы, раздробление) или образование вертикальных трещин по концам балок или их подушек длиной до 18 см |
0,75 |
0,9 |
То же, при длине трещин 18-35 см Краевое повреждение кладки на глубину более 2 см при образовании по концам балок вертикальных и косых трещин длиной более 35 см |
0,5 0 |
0,75 0,5 |
При расчете простенков и пилястр с вертикальными трещинами, образовавшимися в результате перегрузки, в расчет вводят коэффициент k2 значения которого даны в табл.4.2.
Таблица 4.2
Величины коэффициента k2 [2]
Характер повреждения кладки опор
|
Коэффициент k2 |
|
неармированная кладка |
армированная кладка |
|
1 |
2 |
3 |
Волосные трещины, пересекающие не более двух рядов кладки, длиной до 18 см То же, при пересечении не более четырех рядов кладки, длиной 18-35 см при числе трещин не более 3 на 1 м ширины (толщины) стены |
0,9
0,75 |
1
0,9 |
То же, при пересечении не более восьми рядов кладки, длиной до 65 см при числе трещин не более 4 на 1 м ширины (толщины) стены |
0,5 |
0,7 |
Волосные трещины, пересекающие более восьми рядов кладки, длиной более 65 см при числе трещин более 4 на 1 м ширины (толщины) стены |
0 |
0,5 |
Низкое качество неармированной каменной кладки, характеризуемое отсутствием требуемой перевязки рядов, наличием пустых (не заполненных раствором) вертикальных швов и др., учитывают коэффициентом k3 (табл.4.3).
Таблица 4.Д
Величины коэффициента k3 [2]
Характер повреждения неармированной кладки |
Коэффициент k3 |
Отсутствие перевязки рядов кладки: в 5-6 рядах в 8-9 рядах в 10-11 рядах Отсутствие заполнения раствором вертикальных швов Чрезмерная (более 2см) толщина горизонтальных швов (3-4 шва на 1 м высоты кладки): при марке раствора 75 и более при марке раствора 25-50 при марке раствора менее 25 |
1,0 0,9 0,75
0,9
1,0 0,9 0,8 |
Величины прочих эмпирических коэффициентов, учитываемых при расчете кирпичных стен, можно найти в соответствующей литературе и нормативных документах [37, 34, 40, 4].
На основании поверочных расчетов устанавливают процент снижения несущей способности стен, после чего делают окончательный вывод о необходимости и целесообразности их усиления. Ориентиром для этого могут служить следующие рекомендации:
1. Усиление целесообразно, если снижение несущей способности стены составляет 15-50%.
2. Усиление возможно, если снижение несущей способности стены составляет менее 15% (при наличии трещин) или более 50%, однако при этом требуется технико-экономическое обоснование.
После принятия соответствующего решения выбирают конструкцию усиления и необходимые для этого материалы.