книги из ГПНТБ / Михно Е.П. Восстановление разрушенных сооружений

широко применявшаяся в зданиях старой постройки, но теперь вышедшая из употребления.

Разрушения каменных зданий происходят не только в военное, но и в мирное время главным образом из-за нарушений правил производства работ, и в частности правил бетонирования в про­ цессе зимнего строительства, в результате чего в нижних этажах зданий образуются участки недостаточно отвердевшего бетона. Подобный случай произошел в г. Лахти (Финляндия), где в 1963 г. мгновенно полностью обрушился девятиэтажный дом ба­ шенного типа с дополнительным цокольным этажом и бомбоубе­

преимущественно в марте и апреле, в период оттаивания кладки, выполненной способом замораживания (рис. VII.9), и были вызва­ ны недостаточной фактической несущей способностью простенков первого этажа.

Фундаменты. При пробоинах в фундаменте и частичном разру­ шении его от взрыва бомб и снарядов прежде всего проверяют состояние стен над разрушенной частью фундамента. Для без­ опасности работ эти стены временно закрепляют подкосами, а в этажах устанавливают стойки для передачи давления от перекры­ тий на грунт (рис. VII.5).

Подведение фундамента одновременно по всей длине разрушен­ ной части не разрешается, так как возможен обвал. Оно должно производиться отдельными участками шириной от 0,8 до 1,2 м, в первую очередь в наиболее опасных местах и под углами зданий.

При восстановлении фундаментов необходимо особенно тща­ тельно выполнять уплотнение грунта под подошвами новых его частей с втрамбовыванием щебня, а также обжатие и подклинивание самой кладки заполнения между основанием и сохранившейся на весу частью восстанавливаемого здания.

посредством стальных клиньев, забиваемых между рядами кладки и подкладок из котельного железа, а если фундамент имеет зна­ чительные размеры или испытывает большие нагрузки, — посред­ ством домкратов через металлические балки.

Поврежденные ленточные и столбовые фундаменты усиливаются путем:

—укрепления существующей кладки, имеющей недостаточную прочность, без увеличения размеров подошвы фундамента;

—увеличения размеров подошвы фундамента;

—углубления фундамента (в целях передачи давления на более мощный слой грунта);

—устройства под зданием свайного основания;

—увеличения несущей способности грунта основания.

Грунты основания (рис. VII.11) усиливаются цементацией, силикатизацией, смолизацией и электрохимическим закреплением.

212

В случаях когда фундаменты получают повреждения в виде трещин (без потери несущей способности в пределах между тре­ щинами) и необходимости в их усилении не возникает, ограничи­ ваются заделкой жестких балок в стены у обеих их боковых поверхаостей.

Рис. VII.10. Усиление поврежденных фундаментов:

площади установкой и закреплением сборных железобетонных элементов с обжатием ими

Стены. Каменные стены из кирпичной кладки разрушаются в основном от взрывной волны, обстрелов и пожаров. При пожарах вследствие медленного повышения температуры в толще кирпич­ ных и бетонных конструкций разрушение их в большинстве слу­ чаев распространяется на незначительную глубину. Гораздо боль­ шие деформации испытывают внутренние столбы, так как они нагреваются со всех сторон, и внутренние, менее толстые стены, нагревающиеся с двух сторон.

213

Кладка из силикатного кирпича сопротивляется воздействию пожара значительно меньше, чем из красного кирпича. При дли­

потеря связности силикатной массы материала. Внутренние слои кладки, прилегающие к разрушенному слою и нагревающиеся до температуры свыше 400° С, теря­ ют до 30—50% прочности. Проч­ ность же внутренних слоев клад­ ки из красного кирпича, прилега­ ющих к разрушенным слоям, при нагревании до температуры 500— 700° С снижается незначительно, и то главным образом из-за сниже­ ния прочности раствора. Это же снижение прочности можно не учитывать, так как за время экс­ плуатации сооружения в нем на­ капливается избыточная против

проектной прочность раствора. Глубина поврежденной клад­

ки стен выявляется простукива­ нием: поврежденные слои на­ столько непрочны, что легко при этом обваливаются.

Ликвидация поверхностных повреждений и усиление стен производятся следующим обра­ зом. Если после удаления повре­ жденного слоя кладки прочность, устойчивость и теплотехнические свойства стен в достаточной сте­ пени сохранились, восстанови­ тельные работы заключаются в очистке стен в местах удаления кладки, расчистке швов на глу­ бину около 2 см, промывке повре­ жденных мест и нанесении новой штукатурки методом торкретиро­ вания. Если же несущая способ­ ность сохранившейся части клад­ ки не отвечает требованиям, из­

меняют схему несущего остова здания или усиливают стены (пу­ тем замены и утолщения кладки или применением железобетон­

214

кирпичом. Для этого часть кладки разбирают с обеих сторон тре­ щины по всей ее длине снизу вверх на ширину не менее чем в один кирпич и на глубину в полкирпича. Разобранная часть стены после тщательной расчистки облицовывается кирпичом вперевязку на цементном или смешанном растворе, а середина трещины зали­ вается жидким цементным раствором. Иногда при заделке таких трещин ограничиваются устройством кирпичных шпонок, показан­ ных на рис. VII. 13, г. При заделке больших трещин в тонких сте­ нах и в стенах с кладкой на слабом растворе старая кладка раз­ бирается вдоль трещин на всю толщину стены.

Для усиления стен в особо ответственных местах применяются металлические связи — анкеры или пояса из круглого, полосового и фасонного железа, которые уменьшают ширину трещин посредст­

ной стены в плоскостях перекрытий и натягивают стяжными муф­ тами до появления металлического звона. Расстояние между тя­ жами принимается от 4 до 6 м с таким расчетом, чтобы на каж­ дую связь приходилась зона стены площадью не более 20 м2. Осо­ бое внимание обращается на надежное закрепление концов связей в стенах, которое выполняется гайками с большими шайбами или обрезками швеллеров.

Для улучшения натяжения иногда анкеры нагревают, но при этом в дальнейшем должно быть обеспечено постоянство их тем­ пературы. Возможно также применение парных анкеров, распола­ гаемых у внутренней и наружной поверхностей стены, но в этом случае обязательно нужны дополнительные сложные устройства, для того чтобы уберечь расположенные снаружи анкеры от влия­ ния колебаний температуры воздуха. Если уменьшать размеры трещин необязательно, ограничиваются установкой связей из поло­ сового или фасонного металла в зоне трещин с одной или двух сторон стены (рис. VII. 13, ж и л) в зависимости от того, имеется ли у нее боковое выпучивание.

Вертикальные трещины по бокам проемов стен предварительно могут быть уменьшены домкратами и сис4емой деревянных распо­ рок и стоек (которые потом убираются) или путем предваритель­ ного нагревания усиливающих металлических элементов.

Отколовшиеся от стен углы зданий крепятся металлическими балками, жестко соединяемыми между собой вуглу (рис. VII.13,з). Балки укладывают в вырубленные с внутренней и наружной сто­ рон стены борозды, стягивают между собой болтами, концы кото­ рых утепляют во избежание промерзания, а затем бетонируют для предохранения от коррозии и влияния колебаний температуры воз­ духа.

В случае раздробления кладки и при других затруднениях крепления балок в углах здания применяют жесткие клепаные или

218

сварные диафрагмы из котельного железа, окаймленного уголками

(рис. VII.13,к).

Различают два вида разрушения кирпичных стен: один — когда часть стены обрушилась снизу доверху и другой — когда кладка выше места обрушения сохранилась и находится на весу. В зависи­

постепенно удаляемого крепления разбирают ненадежную часть кладки и делают расчистку и промывку поверхности старой клад­ ки в тех местах, где к ней будет примыкать новая. После этого возводят новую кладку. При значительных обрушениях стен (пло­ щадью более 5 м~) кладка возводится поочередно участками, начи­ ная с выкладки простенков и краев, с тщательным подклиниванием клиньями или домкратами.

Столбы и колонны. Поверхностные повреждения внутренних каменных столбов в зависимости от толщины разрушенного слоя ликвидируются тремя способами:

1. Нагруженные столбы с толщиной слоя разрушенной кладки не более 2 см и ненагруженные столбы, у которых толщина этого слоя достигает б см, восстанавливаются так же, как кирпичные стены. В усилениях такие столбы не нуждаются.

2. Нагруженные столбы с толщиной разрушенного слоя не более 6 см, потерявшие несущую способность на 15—36%, усили­ ваются легкой штукатурной обоймой. При этом отбивают повреж­ денную кладку, расчищают швы, промывают оставшуюся кладку и устанавливают замкнутую по периметру металлическую сетку. По сетке наносится методом торкретирования цементная штука­ турка на растворе марки 50 так, чтобы образовался защитный слой толщиной не менее 2 см.

3. Нагруженные столбы с толщиной разрушенного слоя до 10 см, потерявшие несущую способность на 40% и более, усили­ ваются тяжелой железобетонной обоймой толщиной не менее 10 см из бетона марки 90—ПО, армированного в горизонтальном направ­ лении хомутами из 6—8-мм проволоки, а в вертикальном — рабо­ чей арматурой сечением 10 мм и выше.

Приведенный расчетный предел прочности кладки, заключенной

обоймой;

R — расчетный предел прочности кладки до ее усиления;

Рс — отношение объема металла горизонтальных хомутов к объему кладки, %.

219

Восстановление каменных столбов, имеющих повреждения в виде сквозных трещин, производится путем частичной или полной замены их кладки новой, нагнетания в их кладки цементного рас­ твора, а также установкой вокруг поврежденных столбов объем­ лющих их дополнительных столбов или устройством обойм.

При замене кладки столбов новой предварительно раскрепля­ ются все вышераоположенные конструкции и производится раз­ грузка столба. Работы по замене поврежденной кладки новой дол­ жны выполняться особенно тщательно, с применением быстротвердеющих и безусадочных цементов. Поддерживаемые столбами кон­ струкции надежно подклиниваются и подливаются цементным

Рис. VI 1.14. Усиление поврежденных кирпичных столбов объемлющими обоймами:

раствором. Нагружение столбов осуществляется только после до­ стижения кладкой требуемой прочности. Усиление поврежденных столбов путем устройства новых, объемлющих старые, а также железобетонными или металлическими обоймами показано на рис. VII. 14. Металлические обоймы должны быть обетонированы цементным раствором из противокоррозионных и противопожарных соображений.

6. ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Основными повреждениями железобетонных конструкций явля­ ются разрушения от взрывов, землетрясений, пожаров и различ­ ных агрессивных природных явлений *. Здание с железобетонным

* Весьма существенным разрушающим воздействием на сооружения является коррозия цементнобетонных конструкций под влиянием блуждающих токов

220

несущим остовом, пострадавшее при атомном взрыве в Нагасаки, показано на рис. VII. 15,а, здание, разрушенное обычными сред­ ствами поражения в Суэце, — на рис. 1.4. Характерные поврежде­ ния железобетонных зданий от землетрясения в Японии в 1948 г. видны на рис. VII.16.

В зависимости от объема разрушений железобетонные конст­ рукции (или их отдельные элементы) заменяют‘новыми или уси­ ливают. Усиление осуществляется:

—увеличением количества арматуры;

—увеличением площади поперечного сечения;

—устройством двусторонних или односторонних железобетон­ ных обойм;

—устройством разгружающих конструкций в виде металли­

разрезных конструкций, введение дополнительных связей, шарни­ ров и т. п.).

" Усиление железобетонных конструкций устройством обойм и наращиванием позволяет увеличить несущую способность даже сильно поврежденных конструкций при сохранении всех достоинств железобетона, включая его долговечность, монолитность и огне­ стойкость. Усиление металлическими разгружающими . конструк­ циями обеспечивает быстрый темп работ, но требует дополнитель­ ного расхода металла. Усиление изменением расчетной схемы кон­ струкции, хотя и весьма экономично, требует разработки индиви­ дуального проектного решения.

Для восстановления прежней монолитности поврежденных железобетонных конструкций применяют бетон на безусадочном или расширяющемся цементе. Этот бетон, расширяясь, оказывает давление на поверхность, с которой он стыкуется, благодаря чему надежно сращивается с бетоном неповрежденных частей восста­ навливаемых конструкций.

Быстрое твердение расширяющегося цемента резко сокращает сроки восстановительных работ и дает возможность проводить их

взимнее время без тепляков, ограничиваясь лишь подогревом воды

изаполнителей.

Обычные же цементы не обеспечивают воссоздания первона­ чальной монолитности поврежденных железобетонных конструк­ ций, так как при схватывании и твердении дают усадку. При вы­ нужденном применении обычного глиноземистого цемента или портландцемента к ним должны добавляться расширяющие компо­ ненты [38].

(рис. 1.6), агрессивных грунтовых вод и сульфатной агрессии в жарком кли­ мате при засоленных грунтах. В последнем случае гидросульфоамоминат кристал­ лизуется в порах бетона с созданием больших внутренних напряжений, приво­

лет приходят в негодность. Гидросульфоамоминат кристаллизуется в виде харак­ терных игл, что послужило поводом назвать его «цементовой бациллой».

221