Технология усиления и ремонта несущих каркасов зданий и сооружений

Необходимость усиления колонн, ригелей, балок, ферм и других элементов каркаса устанавливается расчетом. Усиление столбов и колонн достигается различными способами: нагнетанием цементного раствора в трещины, путем увеличения их сечения, устройством железобетонных или металлических обойм, предварительно напряженных металлических распорок и бетонированием.

Для увеличения сечения кирпичных столбов устраивается штраба посредством разборки старой кладки на глубину ½ кирпича. Штраба очищается от раствора, промывается водой. Для усиления существующей кладки добавляются металлические штыри диаметром 6-8 мм, затем производится кладка нового кирпича. Работы по увеличению сечения колонн начинают со стороны прогона, а затем в другом направлении.

Устройством железобетонных обойм укрепляются кирпичные, стальные и железобетонные колонны (см. рис.). Поверхность колонны очищается от штукатурки, краски, ржавчины; на кирпичных и железобетонных колоннах производится насечка поверхностей зубилом и обработка металлической щеткой. Затем поверхность промывается сильной струей воды. После этого устанавливают согласно проекту арматуру и опалубку. Бетонирование производится ярусами, снизу вверх. Сначала устанавливают опалубку в нижней части колонны на высоту 1-1,2 м, а затем бетонируют с уплотнением бетонной смеси трамбованием. По окончании бетонирования первого яруса выполняется опалубка последующего верхнего яруса и производится дальнейшее бетонирование. Устройство железобетонной обоймы может производиться также торкретированием с помощью цемент-пушки. При этом способе бетон наносится слоями толщиной 2-3 см. Общая толщина стенки обоймы устраивается от 6 до 10 см.

Колонны усиливают также металлическими обоймами, которые состоят из уголков, соединенных приваренными планками или хомутами. Уголки ставятся на растворе. Для защиты от коррозии поверх металла устраивается штукатурка из цементного раствора.

Усиление железобетонных колонн выполняется и с помощью распорок, которые устраиваются с одной или двух сторон колонны (см. рис.).

Каждая распорка состоит из двух уголков, связанных между собою приваренными соединительными планками. Вверху или внизу распорки укрепляют специальными планками-упорами, которые упираются в упорные уголки, установленные на элементах конструкций, непосредственно связанных и примыкающих к усиливаемым колоннам, ригелям, балкам, обрезах фундаментов. В местах установки уголков скалывается слой бетона, и уголки ставят на предварительно уложенный слой цементного раствора в строго горизонтальном положении. Непосредственно к уголкам-упорам примыкают упорные планки, плотно соприкасающиеся с ними. Упорные планки изготовляют из полосовой стали толщиной не менее 15 мм. Планки-упоры выступают за грани уголков-распорок на 100-120 мм и имеют отверстия для пропуска монтажных скрепляющих болтов.

Смонтированные распорки выпрямляют с помощью натяжных болтов до вертикального положения, а затем закрепляют приваркой планок. После этого монтажные и стяжные болты снимаются. Для предохранения от коррозии установленные распорки окрашивают масляной краской или штукатуря по металлической сетке.

Усиление железобетонных колонн достигается также наращиванием и устройством железобетонных рубашек. Наращивание может осуществляться на всю высоту колонны или на отдельных наиболее перегруженных участках (см. рис.). При наращивании вскрывается защитный слой бетона и обнажается арматура колонны, к которой привариваются с помощью хомутов новые стержни добавочной арматуры. После установки арматуры производится бетонирование обычным способом или торкретированием.

Усиление железобетонных ригелей, балок, ферм может быть достигнуто увеличением их сечения, посредством жестких дополнительных опор, устройством предварительно напряженных горизонтальных шпренгельных и комбинированных затяжек или путем укладки дополнительных элементов. Увеличение сечения осуществляется устройством обойм, рубашек, а также односторонних наращиваний с установкой дополнительной прокладки арматуры, которая приваривается через коротыши-прокладки или хомуты к существующей продольной арматуре в нижней части балки, и последующим бетонированием.

Для усиления конструкции железобетонных балок, ферм, ригелей арматуру несущего каркаса вскрывают и при необходимости очищают. Пробивают отверстия в плите перекрытия с обеих сторон усиливаемой конструкции. Производят насечку гладких бетонных поверхностей и их очистку от загрязнения и пыли. Затем устанавливают дополнительный арматурный каркас, который сваривают с каркасом усиливаемой конструкции. После проверки качества арматурных работ и их соответствия проекту устанавливают и надежно раскрепляют опалубку железобетонной обоймы усиливаемой конструкции, в которую подается бетонная смесь, приготовленная на щебне или гравии мелких фракций.

При торкретировании торкрет-бетон наносится послойно – толщиной 20-25 мм. Каждый последующий слой наносится после схватывания предыдущего.

Новые дополнительные опоры (см. рис.) могут выполняться в виде подведенных колонн, специальных подкосных подпорок или подвесок. Дополнительные железобетонные или стальные колонны устанавливаются на заранее устроенные фундаменты. Для уменьшения осадок до установки или бетонирования колонн производят предварительной обжатие грунта под подошвой возведенного фундамента. Дополнительные колонны, а также подкосы не доводятся до усиливаемого элемента на200-250 мм.

В верхней части колонны или подкосов устраиваются железобетонные хомуты, которые охватывают усиливаемые элементы и соединяют их с опорой. В местах устройства хомутов скалывается бетон защитного слоя и подготовленные поверхности тщательно промываются водой. Затем арматура железобетонных хомутов приваривается к предварительно обнаженной арматуре усиливаемого элемента, а также к выпускам арматуры дополнительной опоры. После установки соединительной арматуры бетонируется образуемый зазор. Для бетонирования узла сопряжения рекомендуется применять бетон на расширяющемся цементе. Нижние части подкосов устанавливаются на фундаменты существующих опор либо на балки перекрытия. Подвески изготовляются железобетонные или из швеллеров и прикрепляются с помощью железобетонных или металлических хомутов к существующим колоннам и балкам.

Усиление балок, ригелей и ферм можно производить также с помощью металлических предварительно напряженных затяжек. Затяжки бывают трех типов – горизонтальные, шпренгельные и комбинированные (см. рис.). Основными элементами затяжек являются тяжи, которые выполняются из мягких сталей классов А-I, A-II D до 36 мм, из прокатных профилей уголков или швеллерного типа. Тяжи горизонтальных и шпренгельных затяжек состоят обычно из двух стержней, располагаемых с боков усиливаемого элемента. В шпренгельных затяжках стержни вплотную примыкают к боковым граням элемента, а в горизонтальных – соответственно расставлены на ширину ребра. Концы стержней затяжек прикрепляются к верхней или нижней части усиливаемого элемента.

Анкеры изготавливаются из уголков или швеллеров и прикрепляются при установке к крайним боковым стержням арматуры железобетонного элемента.

Перед установкой затяжек и анкеров прибивают отверстия в плитах перекрытий, обнажают арматуру в месте приварки анкеров, а в некоторых случаях пробивают неглубоки борозды для пропуска хомутов или стержней. После проведения подготовительных работ производится монтаж анкеров и тяжей с последующий заделкой пробитых отверстий и борозд цементным раствором. Натяжение стержней выполняется с помощью стяжных хомутов или ботов. При натяжении между стержнями ставятся распорки из обрезков круглой или полосовой стали, которые привариваются к стержням электросваркой. Затем на стяжные болты устанавливаются контргайки.