Усиление каменных конструкций.

Каменные конструкции испытывают в основном сжимающие усилия, наиболее эффективным способом их усиления является устройство железобетонных и армированных растворных обойм.

Усиление каменных столбов стальной (а), железобетонной (б), и армированной растворной (в) обоймами:

1 – планки 35х5…60х12 мм; 2 – уголки; 3 – сварка; 4 – стержни ø5…12 мм; 5 – хомуты ø4…10 мм; 6 – бетон В12,5…В14; 7 – стержни ø6…12 мм; 8 – раствор марки 50…75; 9 – кладка.

Каменная кладка в обойме работает в условиях все­стороннего сжатия, при этом ее поперечные деформаций значительно уменьшаются и, как следствие, существенно увеличивается сопротивление продольной силе.

Стальная обойма состоит из двух основных элемен­тов—вертикальных стальных уголков, которые устанав­ливаются по углам простенков или столбов на цемент­ном растворе, и хомутов из полосовой или круглой ста­ли.

Шаг хомутов принимается не более меньшего размера сечения и не более 500 мм. Для обеспечения включения обоймы в работу кладки необходимо тщательно зачеканивать или инъецировать зазоры между стальны­ми элементами обоймы и каменной кладкой цементным раствором.

После устройства металлической обоймы ее элемен­ты защищают от коррозии цементным раствором тол­щиной 25...30 мм по металлической сетке.

Железобетонная обойма выполняется из бетона клас­са В10 и выше с продольной арматурой классов А-I, A-II, A-III и поперечной арматурой класса А-I. Шаг по­перечной арматуры принимается не более 15 см. Толщи­на обоймы определяется расчетом и принимается в пределах 4...12 см. Армированная растворная обойма отличается от же­лезобетонной тем, что вместо бетона применяется це­ментный раствор марки 75...100, которым защищается арматура усиления.

Эффективность железобетонных и цементных обойм определяется процентом поперечного армирования, прочностью бетона или раствора, сечением обоймы, со­стоянием каменной кладки и характером приложения нагрузки на конструкцию

Расчет кирпичных простенков и столбов, усиленных обоймами.

РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ УСИЛИЙ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ КАМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, УСИЛЕННЫХ ОБОЙМАМИ

а-металлическая обойма; б-железобетонная обойма; в - армированная штукатурная обойма; 1-усиливаемый элемент; 2-металлический уголок; 3-поперечные планки сечением 35х5-60х12мм; 4-сварка; 5-арматурные стержни диаметром. 5-12 мм; 6-хомуты диаметром 4-10 мм; 7 - штукатурка (раствор марки 50-100); 8-бетон класса В 7,5-В 15

Расчёт конструкции из кирпичной кладки, усиленной обоймами, при центральном и внецентренном сжатии при эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения, производится по. формулам:

при стальной обойме

При железобетонной обойме:

При армированной растворной обойме:

Где:

Ψ = 1, η = 1 при центральном сжатии;

, , при внецентренном сжатии;

N -продольная сила от расчётной нагрузки;

А -площадь сечения усиливаемого элемента;

А_S -площадь сечения продольных уголков стальной обоймыили про­дольная арматура железобетонной обоимы;

A_B -площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и кладкой (без учёта защитного слоя);

R_SW - расчетное сопротивление поперечных планок и поперечной арма­туры обойм;

R_SC - расчётное сопротивление уголков или продольной сжатой арматуры;

R - расчетное сопротивление кладки сжатию;

Y -коэффициент продольного изгиба;

m_g = 1 при см;

m_k - коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным:

m_k = 1 -для кладки бед повреждений; m_k = 0,7 -для кладки с трещинами;

m_b -коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным:

m_b =1 -при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры, снизу обоймы; m_b =0,7 -при передаче нагрузки на обойму и от­сутствии опоры снизу обоймы; m_b = 0.35 без непосредственной передаче нагрузки на обойму;

μ -процент армирования хомутами и поперечными планками;

S -расстояние между осями поперечных планок при стальных обой­мах ( , , см) или между хомутами при железобетонных и штукатурных обоймах ( см);

h,b -размеры сторон усиливаемого элемента.

Для обеспечения совместной работы элементов обой­мы при ее длине, превышающей в 2 раза и более тол­щину, необходимо установить дополнительные попереч­ные связй, которые пропускают через кладку, расстояние между этими связями в плане принимается не более 1 м и не более двух толщин стен, а по высоте—не более 75 см.

Усиление простенков стальными обоймами:

1 – кирпичный столбик; 2 – стальные уголки; 3 – планка; 4 – поперечная связь.

Одновременно с усилением стен обоймами рекомен­дуется также выполнять инъекцию в имеющиеся трещи­ны в кирпичной кладке цементного раствора. Инъекция осуществляется путем нагнетания в по­врежденную кладку жидкого цементного или полимерцементного раствора под давлением. При этом происхо­дит общее замоноличивание кладки, восстанавливается и даже увеличивается ее несущая способность. Достоин­ством такого метода усиления является возможность его осуществления без остановки производства, при не­больших затратах материалов и без увеличения попереч­ных размеров конструкций.