Усиление кирпичных столбов
Усиление кирпичных столбов производят теми же методами, что и ранее рассмотренные при усилении простенков, т.е. с помощью железобетонных и стальных обойм. Эффективность применения обойм зависит от конкретных условий усиления, а также наличия необходимых материалов. При этом наиболее простым по исполнению считается усиление стальной обоймой, состоящей из продольных уголков и поперечных планок. Однако следует учитывать, что в условиях резкого удорожания стали, а также при больших объемах усиления стальная обойма может оказаться экономически нецелесообразной. Снизить металлоемкость обоймы можно, если повысить эффективность ее работы в составе каменной конструкции. Одним из таких способов является передача нагрузки непосредственно на продольные уголки обоймы, что, однако, не всегда возможно в условиях реконструкции.
Рассматриваемый метод усиления стальной обоймой на ненапря-гающем цементе позволяет существенно повысить ее эффективность даже в том случае, если отсутствует непосредственная передача на нее нагрузки.
Это достигается следующим образом (рис.4.14):
Рис.4.14. Схема усиления кирпичного простенка стальной обоймой:
1 - уголок; 2 - планка; 3 - резьбовое отверстие 012 мм; 4 - штуцер;
5 -контрольное отверстие 03 мм; 6 - зона зачеканивания
1. К усиливаемому элементу с помощью проволочных хомутов или струбцин крепят уголки.
2. Элемент оштукатуривают заподлицо с наружной поверхностью уголков.
3. К уголкам с заданным шагом приваривают предварительно отрихтованные (спрямленные) поперечные планки, добиваясь плотного их прилегания к оштукатуренной поверхности усиливаемого элемента. После этого струбцины (хомуты) снимают.
4. В торцах на глубину 50-70 мм зачеканивают зазоры между уголками и кирпичной кладкой.
5. В резьбовое отверстие 3 уголка вворачивают штуцер растворо-насоса 4, через который закачивают раствор, приготовленный на расширяющемся цементе. Наполнение раствором контролируют с помощью специальных выпускных отверстий 5. Последовательно заполняют раствором полости и другие углы усиливаемого элемента.
6. Детали обоймы защищают антикоррозионным покрытием или оштукатуривают по сетке.
Растворная смесь наполнения готовится в растворомешалке небольшими порциями и используется в течение 2-х часов.
Для приготовления раствора применяются расширяющиеся (напрягающие) цементы марок НЦ-10 НЦ-20 (ТУ 21-20-48-82 и ТУ 21-20-18-80), песок с модулем крупности 1-1,5 (ГОСТ 8736-85).
Устройство стальной обоймы выше приведенным способом в сравнении с традиционным позволяет дополнительно на 15-20% увеличить несущую способность усиливаемого элемента. Положительный эффект достигается как за счет ощутимого преднапряжения обоймы расширяющимся цементом, так и вследствие хорошего сцепления арматуры (уголков) с раствором наполнения, а через него и с кирпичной кладкой.
Исследования показывают, что по эффективности сдерживания поперечных деформаций кирпичной кладки указанная обойма приближается к железобетонной.
Усиление фундаментов
Фундаменты являются важным элементом здания, обеспечивающим его прочность, устойчивость и долговечность, в связи с чем вопросам их усиления придается большое значение.
Понятие "усиление фундаментов" включает в себя несколько моментов: усиление грунтового основания, увеличение площади подошвы фундамента и его разгрузка за счет устройства дополнительных опор. Следует отметить, что особенно неблагоприятна для большинства зданий неравномерная осадка фундаментов, обусловленная неоднородностью грунтового основания и ухудшением его свойств при замачивании. Поэтому при усилении фундаментов часто оказывается достаточным улучшить физико-механические характеристики грунтового основания способами, изложенными в табл.4.10.
Из рассмотренных способов наибольшее распространение получили цементация и силикатизация грунтов.
Таблица 4.10
Способы повышения физико-механических
характеристик грунтового основания
Метод Закрепления грунта | Сущность метода | Грунт | Допустимые параметры применения | Эффекты усиления: Прочность, МПа |
водонепроницаемость, В | ||||
Цементация | Нагнетание цементной суспензии | Крупнозернистые пески | Кф≥80 м/сут | ![]() |
Двухрастворная силикатизация | Последовательное нагнетание растворов силиката натрия и хлористого кальция | Пески | Кф=80-2 м/сут | ![]() |
Однорастворная силикатизация | Нагнетание раствора силиката натрия | Лессы | Кф=2-0,1 м/сут | ![]() |
То же | То же, с отвердителем | Мелкие пылеватые пески | Кф=5-0,5 м/сут | ![]() |
Смолизация | Нагнетание раствора карбамидной смолы с отвердителим | Пески | Кф=5-0,5 м/сут | ![]() |
Термический способ | Сжигание топлива в скважине | Лессы, лессовидные суглинки и черноземы | Воздухонепроницаемость не менее 0,1 м/с | 1-4 |
(водоустойчивость) |
При усилении бутобетонных фундаментов старых зданий хорошо зарекомендовал себя метод железобетонной обоймы (табл.4.П.), который позволяет увеличить площадь подошвы фундамента и одновременно повысить его прочность. Для этого в фундаменте пробиваются сквозные отверстия, через которые пропускаются стальные или железобетонные балки с шагом 2-3 м. После укладки арматурных сеток или каркасов заливается бетонная смесь. Совместная работа обоймы и фундамента обеспечивается балками и силами трения по поверхности контакта.
С целью повышения эффективности обоймы перед ее устройством производится обжатие грунта основания бетонными блоками (банкетами) при помощи домкрата (табл.4.11, п.2).
Усиление осуществляется следующим образом: в предварительно пробитые в фундаменте отверстия вставляются балки (поз.1) и замоноличиваются бетоном класса В15-В20. Затем укладываются банкеты и на них - домкрат в распор с балкой. Усилие обжатия грунта домкратом фиксируется с помощью распорок, а затем - отвердевшим бетоном обоймы. Работы по усилению производятся; последовательно, участками по всей длине фундамента.
Если прочность материала фундамента низкая и не позволяет выполнить обжатие грунта выше упомянутым способом, то фундамент предварительно усиливают продольными балками, укладываемыми на растворе в специально устроенные ниши (табл.4.11, п.3).
Усиление фундаментов сваями получило в последнее время широкое развитие при реконструкции зданий. В табл.4.12, п.1 показан способ усиления набивными сваями, скважины под которые делаются посредством пневмопробойника импульсно-упорного действия. По данным [9] при сравнительно небольшой мощности воздействующего механизма пробойник позволяет получать в пылевато-глинистых грунтах скважины диаметром 12-20 см без выемки грунта, что очень удобно в стесненных условиях реконструкции. Кроме того, вокруг скважины создается зона уплотненного грунта, обеспечивающая благоприятные условия для работы сваи.
В табл.4.12 представлены способы усиления фундамента сваями, состоящими из последовательно вдавливаемых в грунт секций. Сваи могут быть из стальных труб или железобетонными. Задавливание секций, имеющих длину 0,5-1,5 м, осуществляется с помощью домкрата, установленного под фундаментом в специально вырытой нише или же по обе стороны от фундамента. Наращивание секций сваи производится до тех пор, пока сопротивление вдавливанию не достигнет заданного проектом предельного значения. Затем давление в гидродомкрате сбрасывается до величины, при которой определяется контрольное погружение. Величина контрольного погружения должна быть не более 0,1 мм за 30 минут наблюдений. Параметры усиления фундаментов способом вдавливания свай регламентируются инструкцией [10]. Установки для вдавливания УБПС-640, 660, 3000 рассчитаны соответственно на усилия 640, 660 и 3000 кН, минимальный шаг свай составляет 450-600 мм.
Эффективность усилия в каждом конкретном случае определяется в зависимости от технического состояния существующего фундамента и ожидаемого после реконструкции увеличения нагрузки.
Таблица 4.11
Усиление фундамента наращиванием
№ п/п | Способ усиления. Эскиз усиления | Элементы усиления | |
№ поз. | Основные параметры | ||
Усиление без обжатия грунта основания ![]() | Балка I 16...24 Бетон наращивания кл. В12,5...В20 Арматурная сетка из стержней кл. А1 Ø10... 12 с шагом 200 | ||
Усиление с обжатием грунта основания ![]() | Балка I 16...24 Бетон наращивания кл. В12,5...В20 Домкрат Бетонный блок (сборный) | ||
Усиление стальной обвязкой и обжатием грунта основания ![]() | Балка I 16...2 Бетон наращивания кл. В12,5...В2 Домкрат Бетонный блок Балка [ 20...26 |
Таблица 4.12
Усиление фундамента сваями
№ п/п | Способ усиления. Эскиз усиления | Элементы усиления | |
№ поз. | Основные параметры | ||
Усиление буронабивными сваями ![]() | Балка 16...24 Бетон кл. В12,5...В20 Буронабивная свая Ø120...200 Арматурный каркас | ||
Усиление вдавливанием свай вне фундамента ![]() | Железобетонная балка (ростверк) Стальные тяжи Ø20...25 Домкрат Элемент свай | ||
Усиление вдавливанием свай под фундаментом ![]() | Домкрат Элемент сваи Распределительная плита Направляющая стойка |