Технология реконструкции зданий и сооружений. В 2 ч. Ч. 2

2 6

5

13

7

8

Рис. 2.5. Картина трещинообразования в стропильной раскосной ферме. Наклонные трещины опорного узла: 1 – низкий класс бетона, недостаточное количество поперечной арматуры: большой шаг стержней, малый диаметр; 2 – недостаточное преднапряжение продольной арматуры, проскальзывание ее в зоне заанкеривания, недостаточное количество поперечной арматуры;

3 – нарушение анкеровки преднапряженной арматуры: низкий класс бетона, недостаточная прочность бетона на момент обжатия.

Лучеобразные вертикальные трещины: 4 – недостаточное косвенное армирование от усилий обжатия преднапряженной арматуры.

Горизонтальные трещины: 5 и 6 – отсутствие косвенного армирования (сетки, замкнутые хомуты) в зоне заанкеривания преднапряженной арматуры, низкая прочность бетона на момент обжатия, наклонные трещины в верхнем поясе;

7 – недостаточное косвенное армирование узла поперечными стержнями (сетками). Трещины, перпендикулярныеосиэлементовфермы: 8 – недостаточное заанкеривание рабочейарматурырастянутогоэлементавузлефермы, слабоекосвенноеармирование узла; 9 – недостаточное преднапряжение нижнего пояса, перегрузка фермы.

Продольные трещины в сжатых элементах: 10 – низкий класс бетона,

перегрузка фермы.

Монтажные трещины: 11 – изгиб из плоскости фермы при монтаже, перевозке, складировании.

Нормальные трещины в растянутых элементах: 12 – перегрузка фермы, смещение арматурного каркаса относительно продольной оси элемента; 13 – откол лещадок

91

Для перекрытий характерно развитие трещин силового происхождения на нижней растянутой поверхности плит с различным соотношением сторон (рис. 2.6). При этом бетон сжатой зоны может быть не нарушен. Смятие бетона сжатой зоны указывает на опасность полного разрушения плиты.

Рис. 2.6. Характерные «силовые» трещины на потолочной поверхности плит, нагруженных равномерно распределенной (а, б, в, д, е, ж, з)

и сосредоточенной (г) нагрузками:

а – работающих по балочной схеме при l1/l2 > 3; б – опертых по контуру

при 2 < l1/l2 < 3; в, г – то же при 11/l2 ≤ 2; д – то же при l1/l2 = l;

е – опертых по трем сторонам при l3/l1 << 1,5 (как правило, l3/l1 = 0,3–0,5); ж – то же при l3/l1 1,5; з – то же при l3/l1 > 1,5

Перекрытия промышленных предприятий работают в сложных условиях, испытывая технологические перегрузки, ударные и вибрационные воздействия, разрушающее влияние технических масел

идругих агрессивных сред, что приводит к их быстрому износу

ипоявлению трещин. Как видно из рис. 2.6, характер трещин,

92

обусловленных силовым воздействием, зависит от статической схемы плиты перекрытия: вида и характера действующей нагрузки, способа армирования и соотношения пролетов. При этом трещины располагаются перпендикулярно главным растягивающим напряжениям.

Причинами широкого раскрытия «силовых» трещин обычно являются перегрузка плиты, недостаточное количество рабочей арматуры или неправильное ее размещение (сетка смещена к нейтральной оси). Если ширина раскрытия трещин превышает 0,3 мм, плиты усиливаются методом наращивания с дополнительным армированием. В местах приложения больших сосредоточенных сил усиливается зона, воспринимающая нагрузку, для чего используются различные распределительные устройства (стальные листы, балки, густоармированная набетонка и пр.).

Трещины силового характера (рис. 2.7) достаточно легко отличить от усадочных и вызванных коррозией арматуры (рис. 2.8).

1

4

2

3

2

Рис. 2.8. «Силовые» трещины на потолочной поверхности ребристой панели перекрытий:

1 – в полке панели; 2 – нормальные в продольном ребре; 3 – наклонные в продольном ребре; 4 – продольные в поперечном ребре

93

1

2

3

1

Рис. 2.9. «Силовые» и технологические трещины

впустотной панели перекрытия:

1– «силовые» трещины; 2 – технологические трещины; 3 – трещины, вызванные замораживанием воды в пустотах

Трещины в несущих каменных конструкциях соответствуют стадиям трещинообразования (или стадиям работы кладки при сжатии).

Факторы, вызывающие образование трещин: низкое качество кладки; недостаточная прочность кирпича и раствора;

совместное применение в кладке разнородных по прочности и деформированности каменных материалов;

использование каменных материалов не по назначению; низкое качество работ, выполняемых в зимнее время; отсутствие температурно-усадочных швов; агрессивные воздействия внешней среды; неравномерная осадка фундамента в здании.

Последовательность развития трещин в кладке представлена на рис. 2.10.

95

аб

вг

Рис. 2.10. Стадии трещинообразования каменной кладки при сжатии: а – первая стадия; б – вторая стадия; в – третья стадия; г – четвертая стадия

Характер трещинообразования в кирпичных колоннах зависит от величины эксцентриситета приложения силы.

При больших эксцентриситетах в растянутой зоне колонн по неперевязанному шву образуются горизонтальные трещины. С увеличением эксплуатационной нагрузки трещины раскрываются и удлиняются, в результате происходят потеря устойчивости колонны или разрушение ее сжатой зоны.

При малых эксцентриситетах горизонтальных трещин может не быть, однако если имеет место перегрузка колонны, появляются вертикальные продольные трещины. Картина трещинообразования во внецентренно сжатой кирпичной кладке показана на рис. 2.11.

96

аб

4

3

2

1

Рис. 2.11. Трещины во внецентренно сжатой кирпичной колонне:

а– трещины в кирпичной кладке при перегрузке;

б– волосные трещины на отштукатуренной поверхности колонны; 1 – усадочные трещины; 2 – низкая марка кирпича;

3 – величины эксцентриситета приложения силы;

4 – перегрузка колонны

Трещины в кирпичных стенах – явление весьма распространенное, причинами которого могут быть как внешние, так и внутренние силовые воздействия, обусловленные особенностями физико-меха- нических свойств кладки и влиянием окружающей среды. Образованию трещин в значительной степени способствует неравномерная осадка фундаментов. На рис. 2.12 показана картина трещинообразования наружной кирпичной стены.

97

6

Рис. 2.12. Картина трещинообразования наружной стены кирпичного здания: 1 – трещины от неравномерной осадки фундаментов: просадки грунта

при замачивании; выпучивания при замерзании; осадки от вибродинамического уплотнения; 2 – трещины вследствие недостаточной площади опирания перемычки на стены и низкой прочности каменной кладки; 3 – трещины от перегрузки простенка и низкой прочности каменной кладки; 4 – трещины по причине большой длины температурного блока или отсутствия температурно-усадочного шва;

5 – трещина – следствие температурной деформации расширения стального (железобетонного) прогона, опирающегося на простенок; 6 – трещины, вызванные горизонтальным распором стропильной системы; 7 – трещины, вызванные неравномерными деформациями оснований

Хаотично расположенные трещины часто возникают в сооружениях, оказавшихся в непосредственной близости от места забивания свай, или в старых зданиях, износ кирпичной кладки которых достигает 40 % и более.

При разработке рекомендаций по дальнейшей эксплуатации здания необходимо определить характеристики кладки: прочность кирпича и камней, раствора, плотность и влажность каменных кладок, морозостойкостькаменных материалови растворов, водопоглощение.

Отбор образцов для испытаний производят из малонагруженных элементов конструкций при условии идентичности применяемых на

98

этих участках материалов. Образцы кирпичей или камней должны быть целыми, без трещин. Из камней неправильной формы выпиливают кубики с размером ребра от 40 до 200 мм или высверливают цилиндры (керны) диаметром от 40 до 150 мм. Для испытаний растворов изготовляют кубы с ребром от 20 до 40 мм, составленные из двух пластин раствора, склеенных гипсовым раствором. Образцы испытывают на сжатие с использованием стандартного лабораторного оборудования. Участки кирпичной кладки, с которых отбирали образцы для испытаний, должны быть полностью восстановлены для обеспечения исходной прочности конструкции.

2.3. Классификация способов усиления

Выделяют три наиболее важных фактора, влияющих на выбор проекта реконструкции:

1)минимальные сроки производства работ по усилению и остановки действующего производства;

2)минимум трудозатрат при изготовлении и монтаже усиливающих конструкций;

3)надежность и долговечность усиленной конструкции. Выделяют два основных направления при производстве усиле-

ния конструкций:

1)без разгрузки конструкции;

2)с разгружением конструкции.

Первое направление подразделяется на два метода усиления: с изменением расчетной схемы и напряженного состояния строительной конструкции и без изменения расчетной схемы и напряженного состояния конструкции.

При производстве работ по усилению с разгружением конструкции условно выделяются:

а) способы усиления при полном разгружении с последующим исключением конструкции из работы и ее заменой на новую;

б) способы усиления при частичном разгружении конструкции либо ее элемента.

Наиболее часто встречающиеся способы и конструктивные приемы усиления условно объединены в три группы.

Группа 1. Усиление без разгрузки конструкции с изменением расчетной схемы и напряженного состояния (рис. 2.13):

99

•усиление предварительно напряженными распорками, стойками, затяжками, обоймами;

•установка шарнирно-стержневых систем, дополнительных жестких и упругих опор;

•установка предварительно напряженных хомутов;

•дополнительная горизонтальная или шпренгельная предварительно напряженная арматура (затяжка).

1

2

3

Рис. 2.13. Усиление с изменением конструктивной схемы (дополнительной жесткой опорой – металлический портал):

1 – усиливаемая конструкция; 2 – подведенный металлический портал; 3 – стакан

Группа 2. Усиление без разгрузки конструкции и без изменения расчетной схемы и напряженного состояния:

•железобетонная рубашка, обойма, одно- и двухстороннее наращивание;

•торкретирование и набрызгивание бетона (как правило, с добавлением арматуры);

100