Вы здесь

Уширение фундамента


2 Увеличение несущей способности фундаментов путем их уширения

Уширение фундаментов может осуществляться путем увеличения размеров их подошвы (рис. 2).

Рис. 2 Уширение фундаментов: 1 — разгрузочная балка; 2 — горизонтальная связь;

3 — бетон

При проведении этих работ учитывают водонасыщенность грунтов (уровень грунтовых вод на уровне подошвы фундамента) и необходимость пригрузки фунта на отметке подошвы с целью локализации выпирания фунта из-под фундамента. Перед началом работ проводятся следующие мероприятия: кровля очищается от мусора, а в зимнее время и от снега; прекращается действие подвесного транспорта для снятия временных нагрузок на колонны усиливаемых фундаментов. Зона производства работ ограждается инвентарными щитами.

Последовательность работ по уширению фундаментов в сухих грунтах без пригрузки следующая: сначала отрывается грунт со всех сторон фундамента до отметки подошвы, при этом крутизна откосов принимается предельно допустимой для данного вида грунта. При необходимости устанавливается вертикальное крепление стенок котлована, ширина котлована с одной стороны на уровне подошвы — до 1 м. После отрывки котлована до проектной отметки производятся очистка и насечка боковых граней фундамента (со скосом внутрь), втрамбовывание щебня в грунт, монтаж арматуры и щитовой опалубки, бетонирование. Если из-за грунтовых условий требуется пригрузка грунта близ подошвы фундамента, то работы выполняются последовательно с поочередной разбивкой. Для уширения ленточных фундаментов стены делят на захватки длиной 2—3 м. Отрывку выполняют через одну захватку. Промежуточные захватки отрывают после завершения работ и обратной засыпки с уплотнением фунта ранее отрытых участков стен.

Открытую боковую поверхность старого фундамента очищают и промывают водой. Затем пробивают отверстия для анкерных болтов и поперечных балок, а также штробы для опорных гребней. Анкерные болты и поперечные балки заделывают на цементном растворе, после чего грунты в полосе нового основания уплотняют, втрамбовывая щебень. Затем устанавливают опалубку, арматуру и бетонируют новые части фундамента.

Стены следует укрепить постановкой металлических разгрузочных балок, а фундамент симметрично обнажить и сделать в нем горизонтальные связи. Фундамент уширяют бутовой кладкой или бетонированием. Грунт под уширенной частью конструкции уплотняют (рис. 3).

Рис. 3 Уширение и углубление фундамента: 1 — горизонтальная штраба; 2 — разгрузочная балка; 3 — подкоп

Работы выполняются в следующей последовательности: в стенах необходимо устроить горизонтальные штрабы и установить в них разгрузочные балки; фундамент обнажить и выполнить подкоп на расчетную глубину, предусмотрев временное крепление висячего фундамента; уложить каркас и забетонировать подушку фундамента (рис. 4).

Рис. 5 Бетонирование с забивкой штырей:

1 — металлическая балка; 2 — металлические штыри;

3 — обетонирование

В фундаментах сборного типа нередко происходит разрушение швов. Восстановление таких фундаментов может быть осуществлено методом смолизации, цементами или цементными растворами (рис. 6).

Этот метод позволяет производить работы без остановки оборудования и вводить фундамент в эксплуатацию спустя сутки после окончания ремонта, так как применяемые синтетические смолы сравнительно быстро отвердевают. В качестве основного компонента может использоваться эпоксидная смола ЭД-5, к которой добавляют минеральный наполнитель (маршаллит, молотый кварцевый песок и т.д.) и отвердитель. Приготовленный состав инъецируют с помощью гидравлического насоса внутрь трещин.

Рис. 6 Цементация расслоенной кладки фундамента: I—щебеночная подготовка; 2 — дефектные места; 3 — инъектор

Минимальная толщина уширения фундамента 15 см. Под рубашку (рис. 7, 8) укладывают щебеночный слой толщиной 7—8 см с уплотнением. Далее пробивают сквозные отверстия и борозды, в которые устанавливают арматурные сетки и отдельные стержни. Между собой арматурные элементы закрепляют электродуговой сваркой или вязкой проволокой. После установки опалубки конструкции бетонируют.

Участки грунта под уширение фундамента с добавлением 100 мм уплотняют трамбованием слоем щебня на глубину 7—8 см. В фундаменте пробивают углубление под шпонки и отверстия под анкерные стержни. Монтаж готовых плит-обойм выполняют механизмами с последующей их стяжкой анкерными болтами до обеспечения в них проектного натяжения.

Рис. 7 Устройство железобетонной обоймы (рубашки):

1 — щебеночный слой; 2 — арматурные сетки; 3 — анкерные болты;

4 — опалубка; 5 — бетон

Рис. 8 Уширение подошвы:

1 — железобетонная обойма; 2 —шпонка; 3 —отверстие; 4 —анкерные стержни

Бутовые фундаменты с расслоениями, но при сохранившейся конфигурации восстанавливают в следующем порядке: пробуривают отверстия на расстоянии 50-100 см; промывают скважину водой до полного ее осветления; в фундамент заглубляют инъ-екторы, которые располагают в шахматном порядке с шагом 50—100 см; под давлением нагнетают раствор состава 1 : 1…1 : 3; цементацию заканчивают при прекращении поглощения раствора. Расход раствора составляет 25-30% от объема закрепляемого фундамента.

Замену фундаментов проводят участками длиной не менее 1,5 м, одновременно могут проводиться работы с шагом на участках через 4,5 м. На соседнем участке работы возобновляются не ранее 4 дней после окончания работ на предыдущем участке. В стены с обеих сторон заводят стальные балки двутаврового или швеллерного типа. Стыки балок сваривают металлическими накладками и стягивают в поперечном направлении болтами диаметром 25 мм. Между их горизонтальными поверхностями сохраняется зазор не менее 20 мм, который затем зачеканивается жирным раствором на расширяющемся цементе (рис. 9).

Рис. 9 Замена каменных и бетонных фундаментов: 1 — стена; 2 — балка; 3 — болты 025 мм; 4 — шурф

Замену разрушенного фундамента можно выполнить вывешиванием колонн здания с помощью рычажной установки (рис. 10).

Рис. 10 Вывешивание колонн здания с помощью рычажной

установки: 1 — вывешиваемая колонна (металлическая); 2 — заменяемый фундамент;

3 — составная балка-рычаг для вывешивания; 4 — набивные сваи,

устраиваемые рядом с набиваемым фундаментом; 5 — гидравлические

домкраты; 6 — упорные металлические балки, привариваемые к колонне;

7 — груз из сборных элементов; 8 — анкерные болты; 9 — металлические

подкладки; 10 — опора для груза из сборных элементов

Замену деревянных стульев каменными или деревянными антисептированными (рис. 11) выполняют в такой последовательности: здание вывешивают домкратами с поддержкой подкосами и стойками; снимают цокольную доску и разбирают деревянный цоколь или заборки между стульями; по обеим сторонам на расстоянии 2—2,5 м от сгнившего стула устанавливают под нижний венец домкраты; удаляют сгнившие деревянные стулья; отрывают котлован под каменный столб и возводят фундамент: для кладки применяют бутовый камень или хорошо обожженный кирпич М 75 на растворе М 100. Между верхней поверхностью фундамента и нижним венцом оставляют 5—6 см. По верху кладки устраивают цементную стяжку и гидроизоляцию, а затем, обернув доску, заклинивают ею оставленный зазор. Окладной венец антисептируют, по цоколю пришивают доску, обитую сталью; удаляют домкраты.

Рис. 11 Замена деревянных стульев каменными или деревянными:

1 — сливной лист по 25-миллиметровой доске, обитый сталью;

2 — Г-образная плита цоколя

studfiles.net

Усиление фундаментов уширением подошвы

Усиление фундаментов путем уширения подошвы предполагает увеличение опорной площади существующего фундамента за счет присоединения к его боковым граням дополнительных железобетонных или бетонных элементов. При уширении подошвы происходит перераспределение нагрузки на большей поверхности основания, что дает возможность повысить нагрузку на фундамент, снизить осадку, уменьшить вероятность потери несущей способности основания. Уширение подошвы также применяется для выравнивания эпюры контактных давлений, стабилизации крена фундамента.

Не рекомендуется производить увеличение площади подошвы фундамента на слабых, структурно-неустойчивых и водонасыщенных грунтах, а также при высоком уровне грунтовых вод.

Уширение подошвы фундамента осуществляют: при одно- и двухстороннем уширении – наращиванием, с трех и четырех сторон фундамента – при помощи железобетонных рубашек или обойм.

Наращивание для усиления ленточных фундаментов представляет собой железобетонные или бетонные, сборные (банкеты) или монолитные элементы, примыкающие к боковой грани фундамента. Наращивание устраивают вдоль всей длины фундамента либо под наиболее загруженными участками. Ширина подошвы наращивания принимается не менее 200 мм, отношение ширины наращивания к высоте не менее 1/5.

Обойма представляет собой конструктивный элемент усиления фундамента в виде монолитной железобетонной оболочки, охватывающей фундамент с четырех сторон. Применяется при усилении столбчатых фундаментов.

Совместная работа элементов уширения подошвы с усиливаемым фундаментом обеспечивается:

- устройством бетонных шпонок, выступов в углублениях существующего фундамента или несущих конструкций здания;

- устройством анкеров, заделанных в теле существующего фундамента;

- устройством сквозной арматуры;

- сваркой арматуры элементов уширения с оголенной арматурой усиливаемого фундамента;

- при помощи специальных опорных элементов: подкосов, разгружающих металлических или железобетонных балок.

Для обеспечения прочного сцепления между новым и старым бетоном поверхность существующего фундамента очищают от грунта, старой гидроизоляции, химических веществ, а также от рыхлого раствора, бетона, промывают и просушивают, выполняют насечку поверхности контакта.

Устройство наращивания с выступами, заходящими в горизонтально пробитые штрабы стены (рис. 17.1, а), рекомендуется применять при толщине стен не менее 510 мми при удовлетворительном их состоянии. Выступы наращивания заходят в стену на глубину не менее 120 мм. Допускается вдоль стены выступы делать прерывистыми. Длина одного выступа должна быть не менее 500 мм, разрыва – не более 500 мм.

Рис. 17.1. Уширение подошвы ленточного фундамента наращиванием с выступами: а – с применением анкеров, б – заведением под подошву фундамента, в – с применением сквозных анкеров, г – с одновременным инъецированием фундамента: 1 – существующий фундамент, 2 – наращивание с выступами, 3 – анкеры, 4 – подготовка, 5 – инъекционные трубки

Усиление ленточного фундамента может производиться железобетонным наращиванием с выступами в двух уровнях, (рис. 17.1, б). Выступы нижнего уровня подводят под частично разобранную подошву фундамента. Такое конструктивное решение применяют при низкой прочности материала фундамента, наличии значительных дефектов и повреждений.

Для обеспечения совместной работы усиливаемого фундамента и элементов усиления применяют арматурные стержни, устанавливаемые в сквозные отверстия в теле фундамента и стен (сквозные анкеры) (рис. 17.1, в), анкеры или дюбели из стержневой арматуры диаметром 12…20 мм. Анкеры заделывают в фундаменте цементным раствором на глубину не менее 150 мм. Дюбели с закаленным острым концом забивают в швы между камнями кладки на глубину не менее 100 мм.

Одновременно вместе с усилением фундамента может производиться его инъецирование. В этом случае вместо анкеров в отверстия, пробитые на глубину не менее 1/2 ширины фундамента, устанавливают инъекционные трубки (рис. 17.1, г), которые выводят за пределы опалубки. Инъецирование производят после схватывания бетона наращивания.

При усилении фундаментов уширением, основание дополнительных элементов должно быть подготовлено путем втрамбовывания щебня или гравия на глубину 50…60 мм. При наличии в основании слабофильтрующих водонасыщенных грунтов предусматривают песчано-гравийную подготовку толщиной не менее 100 мм.

Дополнительные элементы устраиваются из тяжелого бетона класса не ниже условного класса бетона усиливаемого фундамента и не ниже рекомендуемого [8] в зависимости от условий эксплуатации.

Для усиления столбчатого фундамента может применяться железобетонная обойма, подводимая под элементы перекрытия подвала (рис. 17.2, а).

Рис. 17.2. Уширение подошвы столбчатого фундамента железобетонными обоймами: а – с упором в элемент перекрытия подвала; б – с приваркой к арматуре фундамента: 1 – существующий фундамент; 2 – обойма; 3 – подготовка

Совместная работа железобетонной обоймы с усиливаемым фундаментом обеспечивается путем приварки арматуры обоймы к частично оголенной арматуре фундамента (рис. 17.2, б). Верхняя грань обоймы выводится выше обреза фундамента не менее чем на ширину сечения столба и не менее чем на 5∆, где ∆ – толщина слоя обоймы, примыкающего к столбу. Кроме того, грани столба делаются шероховатыми путем насечки поверхности.

Примыкание обоймы к столбчатому фундаменту может производиться путем объединения в единый пространственный каркас арматуры обоймы с оголенной арматурой подошвы фундамента и подколонной его части (рис. 17.3). При этом арматура подколонной части оголяется по углам фундамента.

Рис. 17.3. Уширение подошвы фундамента под колонну: 1 – существующий фундамент; 2 – наращивание части фундамента; 3 – щебеночно-песчаная подготовка; 4 – сварка

Обеспечение совместной работы при усилении ленточных фундаментов наращиванием может быть выполнено с помощью продольных металлических балок (рис. 17.4, а). Такой способ обеспечения совместной работы рекомендуется использовать при отсутствии значительных поверхностных разрушений. Стальные балки в виде швеллеров стягивают болтами, установленными с шагом 500…750 мм. К полкам балок крепят плоские металлические зубья шириной не менее 50 мм, толщиной 10 мм, с шагом 250 мм. Зубья заводят в предварительно очищенные от раствора швы кладки. Глубина заделки зуба в стене принимается в зависимости от состояния кладки и должна быть не менее 30 мм.

Одностороннее наращивание с упорными элементами в виде подкосов (рис. 17.4, б) применяют для усиления ленточных фундаментов кирпичных стен толщиной не менее 250 мм при значительном увеличении нагрузки на фундамент, изменении эксцентриситета приложения нагрузки, выправлении кренов. Стальные подкосы устанавливают в заранее подготовленных углублениях с шагом 1,5…2 м. Глубина заделки подкосов принимается не менее 120 мм.

Рис. 17.4. Уширение подошвы ленточного фундамента: а – двухсторонним наращиванием с опорными элементами в виде продольных балок; б – односторонним наращиванием с подкосами: 1 – существующий фундамент; 2 – наращивание; 3 – продольные металлические балки; 4 – подготовка, 5 – стяжной болт;

6 – плоские металлические зубья; 7 – анкер, 8 – стальной подкос; 9 – бетон

Наращивание с обеспечением совместной работы с существующим фундаментом при помощи поперечных балок (рис. 17.5) применяют в случае значительного увеличения опорной площади (более 400 мм с каждой стороны). Балки изготавливают из прокатных профилей, площадь поперечного сечения которого определяется расчетом.

Опорные балки устанавливают с тем же шагом, что и подкосы при одностороннем наращивании, и замоноличивают мелкозернистым бетоном.

В случае если вылет свободной части наращивания превышает (где – высота наращивания), в уровне подошвы фундамента устанавливают поперечную арматуру, заанкеренную в фундаменте. Если шаг балок в продольном направлении превышает , то наращивание армируется в продольном направлении в верхней зоне.

При усилении столбчатых фундаментов под кирпичные столбы поперечные балки устанавливают в горизонтальных штрабах и стягивают болтами. Балки выполняют перекрестными из двух пар швеллеров, сваренных между собой. При устройстве элементов уширения ослабленную зону кирпичных столбов омоноличивают на высоту не менее 250 мм от края ослабления.

Рис. 17.5. Двухстороннее уширение с поперечными балками: 1 – существующий фундамент; 2 – наращивание, 3 – стальная балка; 4 – подготовка; 5 – мелкозернистый бетон, 6 – поперечная арматура, заанкеренная в теле фундамента, 7 – продольная арматура

Крепление поперечной балки к железобетонной колонне выполняют путем ее приварки к оголенной арматуре колонны (рис. 17.6), аналогично опорным хомутам (см. тему 12). Наращиваемые части фундамента при бетонировании выводят выше ослабленной зоны колонны не менее чем на величину, равную большей стороне поперечного сечения колонны.

Рис. 17.6. Уширение подошвы столбчатого фундамента с применением поперечных балок: 1 – арматура колонны; 2 – элементы уширения;

3 – опорные балки из швеллеров; 4 – коротыши; 5 – подготовка

При усилении ленточных фундаментов в качестве поперечных балок могут использоваться железобетонные балки. Ширина балки назначается не менее 200 мм, высота в зоне заделки балки в стене не менее 300 мм.

По длине ленточного фундамента наращивание может быть выполнено переменного сечения (рис. 17.7). В этом случае подошва наращивания дополнительно армируется сварными сетками.

Рис. 17.7. Уширение фундамента с применением поперечных железобетонных балок: а – поперечный разрез; б – вид сбоку: 1 – существующий фундамент; 2 – элементы уширения; 3 – железобетонная балка; 4 – подготовка

17.3. Усиление фундаментов уширением подошвы с обжатием основания

Уширение фундаментов сборными элементами (банкетами) выполняют с предварительным обжатием грунта под подошвой наращиваемых частей фундамента. Предварительное обжатие грунтов позволяет наиболее полно использовать прочностные свойства основания, включить в работу дополнительные элементы сразу после проведения усиления. При предварительном обжатии выбираются деформации, связанные с деформациями опорных балок, обжатием контактного слоя грунта.

Усилие предварительного обжатия создают гидравлическими домкратами, опирающимися в поперечные балки, или при помощи клиньев. Усилие предварительного обжатия также может создаваться путем поворота сборного элемента уширения вокруг его нижней грани.

Клинья рекомендуется применять для предварительного обжатия слабо сжимаемых грунтов, модуль деформации которых превышает 15 МПа. Угол наклона клина a принимается не более 10°.

Расклинивание производится при помощи домкратов или специальных струбцин. По окончании обжатия грунтов клинья сваривают между собой и производят заполнение зазора между фундаментом и элементами уширения мелкозернистым бетоном (рис. 17.8).

Рис. 17.8. Уширение подошвы фундамента железобетонными банкетами с предварительным обжатием грунта: 1 – существующий фундамент, 2 – банкеты до обжатия, 3 – банкеты после обжатия, 4 – клинья, 5 – опорная балка,

6 – мелкозернистый бетон замоноличивания

Гидравлические домкраты применяют для обжатия песчаных, а также неводонасыщенных ( ) пылевато-глинистых сильно сжимаемых грунтов.

Домкраты устанавливают либо непосредственно между элементом уширения и поперечной балкой, либо с применением специальных упоров (рис. 17.9). Давление обжатия контролируют по манометру, включенному в гидравлическую цепь домкрата.

При использовании других силовых приспособлений момент достижения требуемого давления обжатия может быть определен по величине осадки блока, обжимающего грунт

, (17.1)

где – величина контрольной осадки наращиваемых частей; – требуемое давление обжатия; – ширина подошвы наращиваемого блока; – осредненный модуль деформации в пределах сжимаемой толщи.

Обжатие грунтов производят одновременно с двух сторон фундамента. После достижения требуемого усилия обжатия банкеты фиксируют при помощи металлических вставок, соединяемых сваркой к опорной балке. Зазоры между банкетами и фундаментом заполняют мелкозернистым бетоном.

Рис. 17.9. Уширение подошвы фундамента с предварительным обжатием грунтов гидравлическими домкратами: 1 – существующий фундамент, 2 – банкеты, 3 – опорная балка, 4 – домкрат, 5 – мелкозернистый бетон замоноличивания,

6 – щебеночно-песчаная подготовка, 7 – инвентарный упор, 8 – штамп

При уширении железобетонными сборными элементами, обжимающими грунты основания при их повороте, домкраты устанавливают горизонтально и упирают непосредственно в фундамент либо в стену здания (рис. 17.10). В нижней части сборные элементы связаны анкерным стержнем, пропущенным через существующий фундамент. Количество анкеров принимается не менее двух на один сборный элемент. Элементы уширения разводят домкратами в стороны от фундамента, при этом по подошве блока развивается давление обжатия. Поворот банкет рекомендуется производить одновременно с двух сторон фундамента. При повороте контролируют величину отклонения верхнего ребра сборного элемента от фундамента. После достижения значения, соответствующего положению, при котором среднее давление под сборным элементом равно среднему давлению под подошвой усиливаемого фундамента, зазор между сборными элементами и фундаментом надежно расклинивают и заполняют бетоном.

Для обжатия грунтов оснований могут использоваться плоские гидравлические домкраты. Домкраты изготавливаются из двух тонких стальных листов толщиной 1…3 мм, соединенных между собой контурным валиком диаметром 20…80 мм (рис. 17.11).

Рис. 17.10. Уширение подошвы фундамента с предварительным обжатием грунтов за счет их поворота вокруг нижнего ребра сборного элемента: а – стадия обжатия; б – схема усилий: 1 – существующий фундамент; 2 – сборные элементы; 3 – домкраты; 4 – мелкозернистый бетон; 5 – анкерный стержень; 6 – щебеночно-песчаная подготовка

Рис. 17.11. Предварительное обжатие грунтов плоскими домкратами: 1 – существующий фундамент; 2 – наращивание; 3 – плоские домкраты;

4 – щебеночно-песчаная подготовка

Установку домкратов производят на уплотненную щебеночно-песчаную подготовку до бетонирования элементов уширения. После набора бетоном прочности не ниже 75 % проектной в полость домкрата нагнетают под давлением твердеющие растворы (эпоксидные смолы, цементный раствор). Давление обжатия контролируют по манометру, установленному на устройстве нагнетания твердеющего раствора.

17.4. Расчет основания фундаментов, усиленных уширением подошвы

Расчет основания фундаментов, усиленных уширением подошвы, производится по второй группе предельных состояний (по деформациям основания). Расчет осадок основания методами, предусматривающими ограничение давления по подошве фундамента расчетным сопротивлением, производится с учетом:

- частичной разгрузки фундамента в ходе реконструкции;

- неравномерной эпюры контактных давлений под подошвами старой и новой частей фундамента.

Значение эпюры контактных напряжений под подошвой усиленного фундамента определяют от полной нагрузки, ожидаемой после реконструкции, с учетом начального давления под старой частью фундамента, действующего в период реконструкции.

Допускается значения контактных давлений определять суммированием эпюры начального давления фундамента до уширения и эпюры давлений от дополнительной нагрузки на основание после уширения, построенной в предположении о линейном характере ее изменения. Дополнительная нагрузка в этом случае определяется по фактическим прочностным свойствам грунта. При этом учитывают:

- изменение свойств грунта основания, обжатого длительно действующей нагрузкой в период эксплуатации здания (повышающим коэффициентом к расчетному сопротивлению );

- увеличение расчетного сопротивления под подошвой усиливаемого фундамента за счет боковой пригрузки от уширяемых элементов, изменяющих условия деформирования грунта основания под усиливаемым фундаментом.

Учет благоприятного влияния боковой пригрузки от дополнительных элементов на величину расчетного сопротивления основания усиливаемого фундамента производят путем введения повышающего коэффициента к расчетному сопротивлению грунта в подошве с учетом его длительного обжатия

. (17.2)

Коэффициент принимается по табл. 17.1 в зависимости от свойств грунта и соотношения ширины дополнительных элементов к ширине усиливаемого фундамента .

Таблица 17.1

Ширина дополнительных частей, Для песков (кроме рыхлых) и пылевато-глинистых грунтов при коэффициенте пористости и консистенции
; ; ;
1,0 1,0 1,0
1,3 1,2 1,1

Примечания:

1. Промежуточные значения принимаются по интерполяции.

2. Коэффициент , если уширение производится с одной стороны ленточного фундамента или с трех и менее сторон столбчатого фундамента.

Давление под подошвой реконструируемого фундамента ограничивается условиями:

- среднее давление под подошвой дополнительных частей фундамента должно быть меньше расчетного сопротивления грунта в естественном состоянии

; (17.3)

- максимальное краевое давление под подошвой дополнительных частей фундамента должно быть меньше

; (17.4)

- среднее давление под подошвой усиливаемого фундамента после реконструкции должно быть меньше расчетного сопротивления

; (17.5)

- максимальное давление под подошвой усиливаемого фундамента должно быть не более

. (17.6)

Площадь наращиваемых частей фундамента определяется из выражения

, (17.7)

где – расчетная нагрузка на фундамент после реконструкции с учетом собственного веса и грунта на его обрезах (среднее взвешенное значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах допускается принимать ); – расчетная нагрузка на фундамент в период реконструкции с учетом собственного веса и грунта на его обрезах; – расчетное сопротивление грунта под подошвой усиливаемого фундамента; – площадь подошвы фундамента до усиления.

Площадь дополнительных частей фундамента, устраиваемых с предварительным обжатием грунтов, определяется из условия, что при обжатии происходит выравнивание давления под подошвами старой и новой частей фундамента:

, (17.8)

где – приведенное расчетное сопротивление грунта под подошвой усиленного фундамента

. (17.9)

Давление обжатия, при котором происходит выравнивание контактных давлений под подошвами старой и новой частей фундамента, равно

. (17.10)

17.5. Усиление фундаментов увеличением их глубины заложения

Увеличение глубины заложения с подводкой нового фундамента применяется при недостаточной несущей способности и высокой деформативности верхних слоев основания при возможности промерзания грунтов под подошвой фундамента.

Подводка новых фундаментов (рис. 17.12) осуществляется захватками шириной 2…2,5 м. Предварительно несущие конструкции вывешивают на металлических балках либо на распорках, рассчитанных на усилия, возникающие от действия нагрузок в период реконструкции. Балки и распорки опирают на бетонные или деревянные подставки (тумбы).

Рис. 17.12. Увеличение глубины заложения с подводкой нового фундамента:

1 – новый монолитный фундамент; 2 – опорная поперечная балка; 3 – продольная металлическая балка; 4 – распорки; 5 – гидроизоляция стен;

6 – подготовка; 7 – связующий слой фундамента

Производство работ по откопке траншей для замены фундамента разрешается производить лишь после крепления стенок выемок инвентарным ограждением. Ограждение стенок траншей раскрепляют одноразовыми распорками, омоноличиваемыми вместе с устройством нового фундамента, горизонтальными растяжками, заанкериваемыми за пределами призмы обрушения откоса, защемлением в нижележащей толще грунта (шпунтовая стенка).

Ограждения должны быть рассчитаны на активное давление со стороны грунта с учетом пригрузки бровки траншеи опорными элементами временных креплений стены.

Включение нового фундамента в совместную работу с несущей стеной производится путем подклинивания, инъецирования раствором, зачеканкой жесткой бетонной смесью. Для этого верх фундамента при бетонировании не доводят до нижней грани стены на 100…150 мм при подклинивании, 10…120 мм при зачеканке бетонной смесью и 30…50 мм при инъецировании раствором.

Расклинивание производится после того, как бетон фундамента наберет не менее 50 % проектной прочности. По длине фундамента клинья располагают на расстоянии 0,5…0,7 м друг от друга. Для предохранения гидроизоляции, устраиваемой между фундаментом и стеной, от разрывов или смещения нижний клин опирается в металлическую подкладку с уголком, удерживающим ее от перемещений при раскалывании. По окончании расклинивания клинья сваривают друг с другом, щель между стеной и фундаментом заполняется жесткой бетонной смесью класса не менее класса бетона фундамента.

При увеличении глубины заложения и подводке нового фундамента под колонну применяют стальные подкосы (рис. 17.13). Для упора подкосов на колонне устраивают железобетонный хомут. В нижней части подкосы связывают между собой стальными тяжами, при натяжении которых подкосы включаются в работу.

Рис. 17.13. Заглубление фундамента под колонну:1 – монолитный фундамент, 2 – опорный хомут, 3 – подкосы, 4 – затяжка, 5 – сварные стыки арматуры

Сопряжение колонны и нового фундамента выполняют путем приварки арматуры фундамента к оголенной арматуре колонны.

Предыдущая234567891011121314151617Следующая

Дата добавления: 2016-01-20; просмотров: 7817; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

helpiks.org

Усиление фундаментов путем уширения подошвы

коврики резиновые противоскользящие

Усиление фундаментов путем уширения подошвы предполагает увеличение опорной площади существующего фундамента за счет присоединения к его боковым граням дополнительных железобетонных или бетонных элементов. При уширении подошвы происходит перераспределение нагрузки на большей поверхности основания, что дает возможность повысить нагрузку на фундамент, снизить осадку, уменьшить вероятность потери несущей способности основания. Уширение подошвы также применяется для выравнивания эпюры контактных давлений, стабилизации крена фундамента.

Не рекомендуется производить увеличение площади подошвы фундамента на слабых, структурно-неустойчивых и водонасыщенных грунтах, а также при высоком уровне грунтовых вод.

Уширение подошвы фундамента осуществляют: при одно- и двухстороннем уширении - наращиванием, с трех и четырех сторон фундамента - при помощи железобетонных рубашек или обойм.

Наращивание для усиления ленточных фундаментов представляет собой железобетонные или бетонные, сборные (банкеты) или монолитные элементы, примыкающие к боковой грани фундамента. Наращивание устраивают вдоль всей длины фундамента либо под наиболее загруженными участками. Ширина подошвы наращивания принимается не менее 200 мм, отношение ширины наращивания к высоте не менее 1/5.

Обойма представляет собой конструктивный элемент усиления фундамента в виде монолитной железобетонной оболочки, охватывающей фундамент с четырех сторон. Применяется при усилении столбчатых фундаментов.

Совместная работа элементов уширения подошвы с усиливаемым фундаментом обеспечивается:

— устройством бетонных шпонок, выступов в углублениях существующего фундамента или несущих конструкций здания;

— устройством анкеров, заделанных в теле существующего фундамента;

— устройством сквозной арматуры;

— сваркой арматуры элементов уширения с оголенной арматурой усиливаемого фундамента;

— при помощи специальных опорных элементов: подкосов, разгружающих металлических или железобетонных балок.

Для обеспечения прочного сцепления между новым и старым бетоном поверхность существующего фундамента очищают от грунта, старой гидроизоляции, химических веществ, а также от рыхлого раствора, бетона, промывают и просушивают, выполняют насечку поверхности контакта. Устройство наращивания с выступами, заходящими в горизонтально пробитые штрабы стены (рис. 17.1, а), рекомендуется применять при толщине стен не менее 510 мм и при удовлетворительном их состоянии. Выступы наращивания заходят в стену на глубину не менее 120 мм. Допускается вдоль стены выступы делать прерывистыми. Длина одного выступа должна быть не менее 500 мм, разрыва - не более 500 мм.

Усиление ленточного фундамента может производиться железобетонным наращиванием с выступами в двух уровнях, (рис. 17.1, б). Выступы нижнего уровня подводят под частично разобранную подошву фундамента. Такое конструктивное решение применяют при низкой прочности материала фундамента, наличии значительных дефектов и повреждений.

Для обеспечения совместной работы усиливаемого фундамента и элементов усиления применяют арматурные стержни, устанавливаемые в сквозные отверстия в теле фундамента и стен (сквозные анкеры) (рис. 17.1, в), анкеры или дюбели из стержневой арматуры диаметром 12.20 мм. Анкеры заделывают в фундаменте цементным раствором на глубину не менее 150 мм. Дюбели с закаленным острым концом забивают в швы между камнями кладки на глубину не менее 100 мм.

Одновременно вместе с усилением фундамента может производиться его инъецирование. В этом случае вместо анкеров в отверстия, пробитые на глубину не менее 1/2 ширины фундамента, устанавливают инъекционные трубки (рис. 17.1, г), которые выводят за пределы опалубки. Инъецирование производят после схватывания бетона наращивания.

При усилении фундаментов уширением, основание дополнительных элементов должно быть подготовлено путем втрамбовывания щебня или гравия на глубину 50.60 мм. При наличии в основании слабофильтрующих водонасыщенных грунтов предусматривают песчано-гравийную подготовку толщиной не менее 100 мм.

Дополнительные элементы устраиваются из тяжелого бетона класса не ниже условного класса бетона усиливаемого фундамента и не ниже рекомендуемого [8] в зависимости от условий эксплуатации.

Для усиления столбчатого фундамента может применяться железобетонная обойма, подводимая под элементы перекрытия подвала (рис. 17.2, а).

Обеспечение совместной работы при усилении ленточных фундаментов наращиванием может быть выполнено с помощью продольных металлических балок (рис. 17.4, а). Такой способ обеспечения совместной работы рекомендуется использовать при отсутствии значительных поверхностных разрушений. Стальные балки в виде швеллеров стягивают болтами, установленными с шагом 500.750 мм. К полкам балок крепят плоские металлические зубья шириной не менее 50 мм, толщиной 10 мм, с шагом 250 мм. Зубья заводят в предварительно очищенные от раствора швы кладки. Глубина заделки зуба в стене принимается в зависимости от состояния кладки и должна быть не менее 30 мм.

Наращивание с обеспечением совместной работы с существующим фундаментом при помощи поперечных балок (рис. 17.5) применяют в случае значительного увеличения опорной площади (более 400 мм с каждой стороны). Балки изготавливают из прокатных профилей, площадь поперечного сечения которого определяется расчетом.

Опорные балки устанавливают с тем же шагом, что и подкосы при одностороннем наращивании, и замоноличивают мелкозернистым бетоном.

В случае если вылет свободной части наращивания превышает 0,9 h (где h - высота наращивания), в уровне подошвы фундамента устанавливают поперечную арматуру, заанкеренную в фундаменте. Если шаг балок в продольном направлении превышает 2h, то наращивание армируется в продольном направлении в верхней зоне.

При усилении столбчатых фундаментов под кирпичные столбы поперечные балки устанавливают в горизонтальных штрабах и стягивают болтами. Балки выполняют перекрестными из двух пар швеллеров, сваренных между собой. При устройстве элементов уширения ослабленную зону кирпичных столбов омоноличивают на высоту не менее 250 мм от края ослабления.

Крепление поперечной балки к железобетонной колонне выполняют путем ее приварки к оголенной арматуре колонны (рис. 17.6), аналогично опорным хомутам (см. тему 12). Наращиваемые части фундамента при бетонировании выводят выше ослабленной зоны колонны не менее чем на величину, равную большей стороне поперечного сечения колонны.

При усилении ленточных фундаментов в качестве поперечных балок могут использоваться железобетонные балки. Ширина балки назначается не менее 200 мм, высота в зоне заделки балки в стене не менее 300 мм.

По длине ленточного фундамента наращивание может быть выполнено переменного сечения (рис. 17.7). В этом случае подошва наращивания дополнительно армируется сварными сетками.

alyos.ru

Увеличение несущей способности фундаментов путем их уширения

Уширение фундаментов может осуществляться путем увеличения размеров их подошвы (рис. 2).

Рис. 2 Уширение фундаментов: 1 — разгрузочная балка; 2 — горизонтальная связь;

3 — бетон

При проведении этих работ учитывают водонасыщенность грунтов (уровень грунтовых вод на уровне подошвы фундамента) и необходимость пригрузки фунта на отметке подошвы с целью локализации выпирания фунта из-под фундамента. Перед началом работ проводятся следующие мероприятия: кровля очищается от мусора, а в зимнее время и от снега; прекращается действие подвесного транспорта для снятия временных нагрузок на колонны усиливаемых фундаментов. Зона производства работ ограждается инвентарными щитами.

Последовательность работ по уширению фундаментов в сухих грунтах без пригрузки следующая: сначала отрывается грунт со всех сторон фундамента до отметки подошвы, при этом крутизна откосов принимается предельно допустимой для данного вида грунта. При необходимости устанавливается вертикальное крепление стенок котлована, ширина котлована с одной стороны на уровне подошвы — до 1 м. После отрывки котлована до проектной отметки производятся очистка и насечка боковых граней фундамента (со скосом внутрь), втрамбовывание щебня в грунт, монтаж арматуры и щитовой опалубки, бетонирование. Если из-за грунтовых условий требуется пригрузка грунта близ подошвы фундамента, то работы выполняются последовательно с поочередной разбивкой. Для уширения ленточных фундаментов стены делят на захватки длиной 2—3 м. Отрывку выполняют через одну захватку. Промежуточные захватки отрывают после завершения работ и обратной засыпки с уплотнением фунта ранее отрытых участков стен.

Открытую боковую поверхность старого фундамента очищают и промывают водой. Затем пробивают отверстия для анкерных болтов и поперечных балок, а также штробы для опорных гребней. Анкерные болты и поперечные балки заделывают на цементном растворе, после чего грунты в полосе нового основания уплотняют, втрамбовывая щебень. Затем устанавливают опалубку, арматуру и бетонируют новые части фундамента.

Стены следует укрепить постановкой металлических разгрузочных балок, а фундамент симметрично обнажить и сделать в нем горизонтальные связи. Фундамент уширяют бутовой кладкой или бетонированием. Грунт под уширенной частью конструкции уплотняют (рис. 3).

Рис. 3 Уширение и углубление фундамента: 1 — горизонтальная штраба; 2 — разгрузочная балка; 3 — подкоп

Работы выполняются в следующей последовательности: в стенах необходимо устроить горизонтальные штрабы и установить в них разгрузочные балки; фундамент обнажить и выполнить подкоп на расчетную глубину, предусмотрев временное крепление висячего фундамента; уложить каркас и забетонировать подушку фундамента (рис. 4).

Рис. 5 Бетонирование с забивкой штырей:

1 — металлическая балка; 2 — металлические штыри;

3 — обетонирование

В фундаментах сборного типа нередко происходит разрушение швов. Восстановление таких фундаментов может быть осуществлено методом смолизации, цементами или цементными растворами (рис. 6).

Этот метод позволяет производить работы без остановки оборудования и вводить фундамент в эксплуатацию спустя сутки после окончания ремонта, так как применяемые синтетические смолы сравнительно быстро отвердевают. В качестве основного компонента может использоваться эпоксидная смола ЭД-5, к которой добавляют минеральный наполнитель (маршаллит, молотый кварцевый песок и т.д.) и отвердитель. Приготовленный состав инъецируют с помощью гидравлического насоса внутрь трещин.

Рис. 6 Цементация расслоенной кладки фундамента: I—щебеночная подготовка; 2 — дефектные места; 3 — инъектор

Минимальная толщина уширения фундамента 15 см. Под рубашку (рис. 7, 8) укладывают щебеночный слой толщиной 7—8 см с уплотнением. Далее пробивают сквозные отверстия и борозды, в которые устанавливают арматурные сетки и отдельные стержни. Между собой арматурные элементы закрепляют электродуговой сваркой или вязкой проволокой. После установки опалубки конструкции бетонируют.

Участки грунта под уширение фундамента с добавлением 100 мм уплотняют трамбованием слоем щебня на глубину 7—8 см. В фундаменте пробивают углубление под шпонки и отверстия под анкерные стержни. Монтаж готовых плит-обойм выполняют механизмами с последующей их стяжкой анкерными болтами до обеспечения в них проектного натяжения.

Рис. 7 Устройство железобетонной обоймы (рубашки):

1 — щебеночный слой; 2 — арматурные сетки; 3 — анкерные болты;

4 — опалубка; 5 — бетон

Рис. 8 Уширение подошвы:

1 — железобетонная обойма; 2 —шпонка; 3 —отверстие; 4 —анкерные стержни

Бутовые фундаменты с расслоениями, но при сохранившейся конфигурации восстанавливают в следующем порядке: пробуривают отверстия на расстоянии 50-100 см; промывают скважину водой до полного ее осветления; в фундамент заглубляют инъ-екторы, которые располагают в шахматном порядке с шагом 50—100 см; под давлением нагнетают раствор состава 1 : 1…1 : 3; цементацию заканчивают при прекращении поглощения раствора. Расход раствора составляет 25-30% от объема закрепляемого фундамента.

Замену фундаментов проводят участками длиной не менее 1,5 м, одновременно могут проводиться работы с шагом на участках через 4,5 м. На соседнем участке работы возобновляются не ранее 4 дней после окончания работ на предыдущем участке. В стены с обеих сторон заводят стальные балки двутаврового или швеллерного типа. Стыки балок сваривают металлическими накладками и стягивают в поперечном направлении болтами диаметром 25 мм. Между их горизонтальными поверхностями сохраняется зазор не менее 20 мм, который затем зачеканивается жирным раствором на расширяющемся цементе (рис. 9).

Рис. 9 Замена каменных и бетонных фундаментов: 1 — стена; 2 — балка; 3 — болты 025 мм; 4 — шурф

Замену разрушенного фундамента можно выполнить вывешиванием колонн здания с помощью рычажной установки (рис. 10).

Рис. 10 Вывешивание колонн здания с помощью рычажной

установки: 1 — вывешиваемая колонна (металлическая); 2 — заменяемый фундамент;

3 — составная балка-рычаг для вывешивания; 4 — набивные сваи,

устраиваемые рядом с набиваемым фундаментом; 5 — гидравлические

домкраты; 6 — упорные металлические балки, привариваемые к колонне;

7 — груз из сборных элементов; 8 — анкерные болты; 9 — металлические

подкладки; 10 — опора для груза из сборных элементов

Замену деревянных стульев каменными или деревянными антисептированными (рис. 11) выполняют в такой последовательности: здание вывешивают домкратами с поддержкой подкосами и стойками; снимают цокольную доску и разбирают деревянный цоколь или заборки между стульями; по обеим сторонам на расстоянии 2—2,5 м от сгнившего стула устанавливают под нижний венец домкраты; удаляют сгнившие деревянные стулья; отрывают котлован под каменный столб и возводят фундамент: для кладки применяют бутовый камень или хорошо обожженный кирпич М 75 на растворе М 100. Между верхней поверхностью фундамента и нижним венцом оставляют 5—6 см. По верху кладки устраивают цементную стяжку и гидроизоляцию, а затем, обернув доску, заклинивают ею оставленный зазор. Окладной венец антисептируют, по цоколю пришивают доску, обитую сталью; удаляют домкраты.

Рис. 11 Замена деревянных стульев каменными или деревянными:

1 — сливной лист по 25-миллиметровой доске, обитый сталью;

2 — Г-образная плита цоколя

3. УСИЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ СВАЙ

Усиление существующего фундамента осуществляется путем устройства свай по его контуру с целью увеличения несущей способности. Цельные сваи могут применяться, когда габариты здания позволяют разместить сваебойную технику и исключено повреждение окружающих конструкций. Широко применяются буронабивные (рис. 12), пневмонабивные, буроинъекционные сваи, которые могут просверливаться через существующий фундамент, используемый как ростверк (рис. 13).

Усиление каменных и бетонных фундаментов выполняется так: пробуривают скважины и устраивают буронабивные сваи, которые соединяют ростверком.

Рис. 12 Усиление каменных и бетонных фундаментов:

1 — буронабивные сваи; 2 — ростверк; 3 — гидравлический домкрат;

4 — подставка; 5 — отверстие; 6 — бетон; 7 — существующий фундамент;

8 — штраба

Рис. 13 Усиление фундамента корневыми сваями: 1 — существующий фундамент; 2 — корневые сваи

Рис. 14 Схема усиления фундамента буроинъекционными сваями: а — бурение скважин; б — установка арматуры и инъецирование мелкозернистой бетонной смеси;

в — устройство железобетонного ростверка;

1 — стена здания; 2 — буровой станок СБА-500; 3 — скважина;

4 — арматурный выпуск для соединения сваи с ростверком; 5 — инъектор;

6 — пневматическая инъекционная установка; 7 — буроинъекционные

сваи; 8 — железобетонный ростверк

Буроинъекционные сваи, представляющие собой разновидность буронабивных свай, имеют сравнительно небольшой диаметр (50—250 мм) и большую длину (до 40 м). При устройстве таких свай пластичную мелкозернистую бетонную смесь инъецируют под давлением в скважину с предварительно установленной арматурой. После заполнения скважины бетонной смесью устье ее тампонируют и опрессовывают, создавая избыточное давление сжатым воздухом или растворонасосом. Скважины для свай бурят станками вращательного бурения СБА-500, которые работают без вибрации и ударов, в том числе можно выполнять бурение через тело существующих фундаментов. Применение буроинъекционных свай особенно эффективно при производстве работ в стесненных условиях действующего предприятия, когда трудно или невозможно использовать машины и оборудование больших габаритов (рис. 14).

Более совершенными являются пневмонабивные сваи, применяемые в сложных гидрогеологических условиях. После нагружения обсадной трубы в верхней части ее прикрепляют шлюзовой аппарат, который включают в сеть воздухопровода. Откачивают остатки воды и приступают к бетонированию сваи пластичной бетонной смесью с осадкой конуса 12—16 см через шлюзовой аппарат давлением 0,15—0,3 МПа (1,5—3,0 атм).

При достаточных размерах рабочих площадок и наличии съемного бурового (шнекового) оборудования к одноковшовым экскаваторам наиболее эффективно применение буронабивных свай с уширенной пятой (образуемой с помощью специального шарнирного устройства ножевого типа, устанавливаемого на конце буровой штанги и раскрывающегося во время ее вращения).

Простенки и перемычки относятся к наиболее нагруженным участкам стен и поэтому часто подвергаются усилению.

Традиционно для усиления простенков используют стальные и железобетонные обоймы, хотя в некоторых случаях целесообразно оштукатуривание по сетке или обкладывание кирпичом.

При небольших вертикальных и наклонных трещинах простенки усиливают арматурными сетками из проволоки диаметром 3 - 5 мм с ячейкой 100 × 100 мм (табл. 4.4, п. 1). Сетки сваривают, образуя замкнутый контур. Для лучшего прилегания сетки к стене используют штыри (гвозди) длиной 100 - 150 мм, забиваемые в швы кладки. На усиленный простенок наносят торкрет-бетон или слой штукатурки толщиной 15 - 20 мм.

При больших вертикальных трещинах простенок усиливают стальной обоймой (табл. 4.4, п. 2), которую монтируют по предварительно оштукатуренной и выровненной поверхности простенка. Обойма представляет собой конструкцию из продольных уголков × 50 (45 × 45) мм и приваренных к ним планок из стальной полосы × 5 мм с шагом 300 - 500 мм. При этом шаг планок не должен превышать наименьшего размера простенка. Чтобы создать предварительное напряжение в обойме и улучшить ее совместную работу с кирпичной кладкой, планки перед приваркой иногда нагревают до температуры 150 - 200°С.

Однако такой способ преднапряжения обоймы достаточно трудоемок и сложен в исполнении, поэтому редко применяется. Более технологично преднапряжение, которое достигается с помощью раствора, приготовленного на напрягающем (расширяющемся) цементе и нагнетаемого в зазор между уголками и кирпичной кладкой.

Простенки, имеющие сложную конфигурацию и поверхностные повреждения, усиливают с помощью железобетонной обоймы (табл. 4.4, п. 3). Обойму изготавливают из бетона класса В15-В20 и армируют пространственным каркасом, состоящим из продольных и поперечных стержней. Толщину железобетонной обоймы и площадь сечения продольной арматуры определяют расчетом.

Таблица 4.4

Способы усиления (замены) простенка

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Оштукатуривание по сетке Гвозди l = 100-150
Сетка из проволоки, кл.Вр1 ø3-5 мм; ячейка 100 × 100
Цементно-песчаный раствор M100; δ = 15-20
Стальная обойма Уголок 50 × 50 × 5
Планки 50 × 5 с шагом 300-500
Железобетонная обойма Продольная арматура кл.АII, AIII ø6-12
Поперечная арматура кл.АI ø6-8
Бетон кл. В15-В20 δ = 40-60
Замена простенка Стойки ø150-200
Доки δ = 30-40
Доски δ = 50-60
Деревянные клинья
Новый простенок

В проекте усиления простенков большой длины (когда их длина в два и более раз превышает толщину) необходимо предусматривать постановку дополнительных связей, пропускаемых через кладку простенка.

При значительных разрушениях каменной кладки бывает целесообразной замена простенка на новый. Перекладывают (заменяют) простенок после предварительной разгрузки. С этой целью в смежные с простенком оконные проемы устанавливают деревянные стойки, которые для обеспечения жесткости и устойчивости расшивают досками. Нагрузку от перемычек на стойки передают через деревянные клинья, забиваемые враспор со стойкой (табл. 4.4, п.4). После устройства простенка зазор между новой и старой кладкой зачеканивают жестким раствором.

Важно отметить, что материалы для кладки нового простенка и ремонта стены должны иметь аналогичные физико-механические характеристики. Это позволяет исключить неравномерные деформации стены и возможное перенапряжение простенка.

Повреждение перемычек над дверными и оконными проемами обычно наблюдается в старых зданиях, имеющих большой физический износ, и характеризуется появлением вертикальных трещин и выпадением отдельных камней кладки.

Перемычки усиливают стальными уголками (швеллерами) или железобетонными балочками, устанавливаемыми в предварительно устроенные гнезда (табл. 4.5). Уголки усиления объединяют при сварке горизонтальными пластинами, а швеллеры – пластинами

или болтами. Нагрузку от перемычки, воспринимаемую стальными элементами, передают на стены посредством подвески из полосовой стали или через стальные балочки уголкового или швеллерного профиля, заложенные в пробитые в стене отверстия.

При удовлетворительном состоянии каменной кладки нагрузку элементов усиления на стену передают без вспомогательных балочек (табл. 4.5, п. 3).

После монтажа элементов усиления все пробитые в стене отверстия зачеканивают мелкозернистым бетоном класса В15-В20, приготовленным на безусадочном цементе.

Обобщая рассмотренные выше методы восстановления эксплуатационных качеств простенков и перемычек, следует указать на индивидуальность подхода к усилению в каждом конкретном случае. При этом предпочтение следует отдавать такому методу, при котором эффект усиления достигается при минимальном расходе материалов и малой трудоемкости восстановительных работ.

Таблица 4.5

Усиление перемычек

№ п/п Вид усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Усиление уголками └100 × 100 × 8
Планка 40 × 4
└100 × 100 × 8
Раствор M100
Усиление уголками с подвеской └100 × 100 × 8
Планка 40 × 4
Подвеска 50 × 6(8)
Тяж ø20...30
Усиление швеллерами [ №12
Болт ø12
Усиление железобетонными балками Монолитная железобетонная балка (перемычка)
Анкера ø10 с шагом 200

Усиление стен в зоне местного сжатия

Местное сжатие (смятие) возникает в том случае, когда нагрузка от элементов перекрытия (балок, плит) передается только на часть сечения стены.

При малой площади опирания конструкции или при отсутствии распределительных устройств сжимающие напряжения часто превышают величину расчетного сопротивления кладки на смятие, в результате чего происходит ее разрушение. Причиной резкого увеличения сжимающих напряжений может явиться большая подвижка элементов перекрытий, вызванная значительными деформациями здания от просадки грунта основания или в результате оползня.

Характерными признаками разрушения при смятии являются короткие трещины и раздробление отдельных камней в зоне передачи нагрузки.

Усиление кладки при смятии, как правило, осуществляется в результате:

  • - увеличения площади опирания конструкции с помощью металлических или железобетонных стоек, усилие от которых передается на стену вне зоны разрушения;
  • - передачи нагрузки от конструкции на стойку, врезанную в стену или пилястру и опирающуюся на фундамент;
  • - увеличения площади опирания конструкций на стену посредством стального пояса, закрепленного в зоне разрушения кладки;
  • - устройства под концом балки (фермы) распределительной железобетонной подушки.

Некоторые конструктивные решения, используемые при усилении (разгрузке) стены в зоне местного смятия, представлены в табл. 4.6.

При устройстве распределительной подушки стену разгружают, подводя временную опору под балку. Затем разрушенную часть кладки высотой 2 - 3 ряда удаляют, на ее месте устанавливают железобетонную подушку, армированную пространственным каркасом или сетками. Временные опоры убирают при достижении бетоном требуемой прочности.

Для предотвращения внезапного обрушения элементов перекрытия в результате больших прогрессирующих деформациях здания бывает целесообразно отказаться от превентивного усиления зоны смятия и использовать страховочное заанкеривание элементов непосредственно в несущих стенах. Это оправдано в том случае, когда отсутствуют признаки смятия кладки, но не исключена возможность их скорого появления. Способы заанкеривания конструкций в зоне местного смятия кладки представлены в табл. 4.7.

Таблица 4.6

Усиление (разгрузка) стены в зоне местного смятия

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элемент усиления
№ поз. Материал, размеры
Усиление короткими стойками Балка покрытия
Стойка усиления
Стальной пояс [ 18...20
Болт ø12...16
Зона смятия
Усиление врезной стойкой Балка покрытия
Врезнная в стену железобетонная стойка
Зона смятия
Усиление поясом Плиты покрытия
Стальной пояс [ 18...20
Болт ø12...16
Зона смятия

Таблица 4.7

Заанкеривание конструкций в зоне местного смятия

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Заанкеривание балок Анкерный стержень ø20...25
Арматура балки
Швеллер [ 12...14
Балка перекрытия
Заанкеривание пустотных плит Анкерный стержень ø20...25
Болт ø20
Пластина 120 × 8
Швеллер [ 12...14
Пустотная плита
Бетон кл.В25
Заанкеривание ребристых плит Анкерный стержень ø20...25
Болт ø20
Швеллер [ 20
Швеллер [ 12...14
Ребристая плита
Бетон кл.В25

Заанкеривание осуществляют посредством анкерных тяжей, пропущенных через стену и приваренных к продольной арматуре конструкции или стальной распределительной пластине. Работы по заанкериванию балок обычно включают: пробивку в стене отверстий, установку анкерующих устройств и включение их в работу, замоноличивание отверстия в стене жестким раствором. Разгрузка балок в этом случае не производится.

Процесс заанкеривания пустотных плит, как правило, более трудоемкий и выполняется в следующем порядке:

  • - просверливают отверстия в стене;
  • - разгружают плиту;
  • - разбивают верхнюю полку над пустотами и вставляют анкерующие устройства;
  • - заполняют пустоты бетоном;
  • - монтируют остальные элементы усиления, натягивая их с помощью гаек, после набора бетоном проектной прочности;
  • - заделывают отверстия в стене жестким раствором.

Последовательность работ по заанкериванию ребристой плиты в основном состоит из аналогичных операций за исключением тех, которые связаны с усилением пустот.

Следует отметить, что способы усиления стен в зоне смятия не ограничиваются вышеприведенными и могут быть существенно расширены применительно к конкретным условиям (опирание перемычек, балконных плит и пр.).

Усиление стен в зоне локальных трещин

Трещины в стенах разделяют на локальные и магистральные. Подобное деление условно, однако существуют некоторые ориентиры, уточняющие эти понятия. Так, к локальным обычно относят трещины, имеющие небольшую протяженность и ширину раскрытия. Они обычно появляются в зонах местной перегрузки стен в углах, у мест сопряжения продольных стен с поперечными, в перегородках и т.п.

Усиливают стены с локальными трещинами с помощью стальных накладок, воспринимающих растягивающие напряжения в кладке (табл. 4.8).

Так, при появлении трещин в углах здания усиление производят накладками из швеллера, уголка или полосовой стали. Накладки размещают на внутренней и наружной поверхностях стены и соединяют с помощью болтов, проходящих через заранее просверленные отверстия. Длину накладок назначают в пределах 1,5 - 3 м в зависимости от вида и степени разрушения.

Таблица 4.8

Усиление стен в зоне локальных трещин

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Усиление угла накладками Накладка [ 10... 14 l = 1500...3000
Болт ø14...18
Усиление зоны отрыва поперечной стены стяжными болтами Стяжные болты ø20
Продольные накладки [ 12...16
Поперечные накладки [12...16
Анкерные балочки └100 × 8

Усиление зоны сопряжения продольной и поперечной стен при отрыве последней осуществляют болтами и накладками. Болты располагают по высоте стены с интервалом 0,8 - 1,5 м. Усилие сжатия от болтов передают на наружную стену через продольные накладки, а на внутреннюю - через анкерные балочки, закладываемые в отверстия, пробитые в стене и заделанные мелкозернистым бетоном. Для увеличения жесткости сопряжения продольные накладки соединяют при сварке поперечными элементами: швеллерами или уголками. Шаг поперечных элементов принимают таким же, как и стяжных болтов.

Следует отметить, что при разработке проекта усиления стен в зоне локальных трещин требуется особая тщательность, а также подробный анализ причин трещинообразования. Известны случаи, когда в результате прогрессирующих деформаций здания локальные трещины перерастали в магистральные большой протяженности и ширины раскрытия. Кроме того, существует возможность появления трещин той же направленности, что и первоначальная, но располагающихся за пределами локального усиления.

Из-за сложности расчетной схемы стены с локальной трещиной конструкцию усиления обычно не рассчитывают, а принимают в соответствии с рекомендациями, основанными на практическом опыте. Проектное решение считается удовлетворительным, если принятые размеры усиливающих элементов примерно равнопрочны и возможность дальнейшего роста трещин исключается.

Усиление стен и остова здания при магистральных трещинах и значительных деформациях

Магистральные трещины характерны тем, что распространяются на всю высоту стены, разделяя ее на отдельные части. Причиной образования таких трещин обычно является неравномерная осадка фундаментов или большие температурные деформации здания. С образованием магистральных трещин коробка здания как бы разделяется на отдельные блоки, деформируемые самостоятельно при силовых и температурных воздействиях. Если трещины образуются в углах здания, то возможна потеря устойчивости или отрыв торцевой стены.

Традиционным способом усиления стен при потере устойчивости является устройство кирпичных или железобетонных контрфорсов, которые устанавливают на всю высоту стены или часть ее. Под контрфорсы устраивают отдельные фундаменты, проверяемые расчетом на прочность, скольжение и опрокидывание.

При значительных деформациях здания и наличии магистральных трещин для усиления стен применяют металлические напряженные пояса, устанавливаемые на уровне междуэтажных перекрытий. Способы усиления стен при магистральных трещинах представлены в табл. 4.9.

Практика показывает, что металлическим поясом (бандажом) можно усиливать как отдельные стены, так и коробку здания в целом.

В первом случае пояс состоит из стальных тяжей круглого профиля, располагаемых на внутренней и наружной поверхностях стены, и опорных балок швеллерного или коробчатого типов. Натяжение пояса производят гайками в торце стены.

Во втором случае пояс состоит из тяжей и уголков, однако тяжи преимущественно располагают на наружной поверхности стен. Натяжение пояса осуществляют с помощью стальных муфт с правой и левой резьбой, размещаемых в средней части тяжей. Усилие натяжения пояса в обоих случаях контролируют по показаниям динамометрического ключа, а при отсутствии его - по внешним признакам. При нормальном натяжении тяжи не провисают и при легком ударе молотка издают звук высокого тона.

Нужно отметить, что в процессе эксплуатации усилие в поясах непостоянно и изменяется при колебаниях температуры внешней среды. Для стабилизации усилий натяжения пояса автором разработаны стабилизирующие устройства, конструкция и методика расчета которых рассмотрены в третьей главе.

Для сохранения облика фасадов, если это позволяет толщина стен, элементы пояса укладывают в заблаговременно устроенные штрабы сечением 70 × 80 мм, которые после монтажа и натяжения пояса заделывают кирпичом и оштукатуривают.

Расчет сечения поясов, как показывает опыт, - достаточно сложная инженерная задача, правильное решение которой зависит от целого ряда параметров, среди которых геологические характеристики грунта основания, вид магистральной трещины, прочностные характеристики каменной кладки и пр. В практических расчетах усилие, по которому устанавливают площадь поперечного сечения тяжей, обычно определяют по приближенной формуле

N = 0,2Rsqlδ

где Rsq - расчетное сопротивление кладки на срез по неперевязанному шву;

l, δ - соответственно длина и толщина стены; 0,2 - эмпирический (понижающий) коэффициент. Таблица 4.9

Усиление стен при магистральных трещинах

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Усиление контрфорсами Железобетонный контрфорс δ = 300...500
Усиление поясом отдельной стены Тяж ø20...30
Накладка [ 12...16
Бетон кл.В25
Усиление поясом коробки здания Тяж ø20...30
Стяжная муфта ø20...30
Накладка └ 100 × 8 (└ 140 × 10)

Усиление деревянных конструкций необходи­мо при: изменении начального технологического режима эксплу­атации; значительном возрастании нагрузки от оборудования и материалов; превышение несущей способности конструкций; до­пущении серьезных ошибок при проектировании, в результате которых несущая способность конструкций оказалась понижен­ной; недоброкачественных конструкциях, когда была применена древесина пониженной прочности с недопустимыми пороками или соединения выполнены с нарушением технологии и опасными дефектами; эксплуатации конструкций в ненормальных условиях; значительных перегрузках, увлажнении, механических поврежде­ниях, загнивании, приведших к снижению их несущей способ­ности.

Составление проекта усиления является первым этапом работ по усилению конструкций. Его выполняют на основании данных дефектных ведомостей, составленных в процессе осмотра - об­следования конструкций, сопровождаемых их точными обмерами. Прочность древесины усиливаемых конструкций должна быть оп­ределена путем испытаний стандартных образцов, вырезанных из ненагруженных частей конструкций. Обычно достаточно про­вести простейшие испытания образцов на сжатие вдоль волокон. Проект усиления должен учитывать все особенности эксплуата­ции конструкций, содержать рабочие чертежи деталей усиления и указания по производству работ. В проекте должны быть указания по антисептированию древесины конструкций и реко­мендации по их эксплуатации, а также предусмотрены мероприя­тия по технике безопасности.

Разгрузка конструкцийявляется первым необходимым этапом производства работ по усилению. Разгрузку производят в большинстве случаев путем подпирания или вывешивания конструкций временными стойками из бревен или брусьев, при помощи клиньев (рис. 1) или домкратов, на которые передается вся нагрузка, действующая на конструкцию, включая их собственную массу. При подпирании конструкции поднимаются до такого положения, когда их прогиб исчезает.

Рис. 1. Вывешивание деревянных конструкций:

а-вывешмвание; б-узлы крепления; 1-конструкция; 2-стойки; 3-поперечина; 4-бобышка; 5-гвозди; 6-клинья.

При усилении опорных частей цельных балокможно ограни­читься одиночными стойками, подведенными под балки близ их опор. При усилении составных балок, ферм, арок и рам они должны быть подперты рядом стоек. Количество и размеры се­чений стоек зависят от пролета и нагрузки на конструкции и определяются по расчету.

Фермы, арки и рамырекомендуется подпирать стойками двой­ного сечения с ветвями, располагаемыми по обе стороны конст­рукций, в фермах близ узлов верхнего пояса. Стойки чаще уста­навливают на парные, горизонтально положенные, острые широ­кие клинья из твердой древесины, встречная забивка которых позволяет поднимать стойки вместе с конструкциями. При необ­ходимости подъема конструкций на значительную высоту приме­няют винтовые домкраты.

В тех случаях, когда покрытие имеет слой тяжелого утепли­теля, например шлака, который по проекту усиления должен быть заменен на более легкий, следует произвести снятие утеп­лителя до начала усиления конструкций. После окончания работ по усилению стойки убирают, причем снятие с них нагрузок должно производиться постепенно, без рывков.

Усиление балочных покрытий и перекрытийв случае их пере­грузки, когда они не имеют никаких дефектов, наиболее целе­сообразно произвести путем уменьшения действующих на них нагрузок. Для этого можно поставить дополнительные балки рядом или в промежутке между существующими. Такой же эф­фект дает замена утеплителя или засыпки на более легкие.

Рис. 2. Усиление деревянных балок:

а-усиление концов брусчатых балок; б-усиление клеедеревянных балок; 1-балки; 2-болты; 3-нижний протез; 4-верхний протез; 5-гвозди; 6-строительная фанера; 7-перекрестные доски.

Усиление опорных частей прогонов и балок, опертых на на­ружные стены и пораженных гниением, производят следующим образом (рис. 2, а). После подпирания балки близ опоры пораженный гниением конец отрезают и сжигают. Удаленный конец балки заменяют новым металлическим или деревянным, называемым иногда протезом. Металлический протез состоит из отрезков стального швеллера или двух уголков, которые прикре­пляются к концу балки двумя болтами, а между металлом и дре­весиной прокладывается слой гидроизоляции.

Усиление составных балок(рис. 2,6). Наиболее часто встречается такой дефект составных балок, как недостаточное количество или неудовлетворительное качество соединений, не обеспечивающее совместную работу элементов балок. В балках на податливых соединениях может быть поставлено недостаточ­ное количество гвоздей, дубовых пластинок или может произойти скалывание древесины шпонок или колодок. В клееных балках может иметь место недостаточная прочность клееных соединений или имеются недопустимые непроклейки.

Усиление дощато-гвоздевых балокпосле их вывешивания производят путем дополнительной забивки гвоздей.

Усиление брусчатых и дощатоклееных балокпосле их подпи­рания производят с помощью накладок. С обеих сторон к балке по всей длине прибивают гвоздями полосы водостойкой фанеры толщиной не менее 10 мм. Такие гвозди не должны попадать в щели между брусьями или досками, поэтому забивать их следует по шаблону.

Усиление нижних поясов ферм. Нижние деревянные пояса ферм чаще других стержней нуждаются в усилении. Они явля­ются самыми ответственными растянутыми элементами конструк­ций. Однако в практике строительства их иногда изготовляют из древесины несоответствующей категории качества с недопус­тимыми пороками. В этом случае они требуют обязательного усиления - местного или общего. Местное усиление применяют в тех случаях, когда недопустимые дефекты концентрируются в отдельных точках пояса. Усиление в этом случае производят путем установки в этих точках дощатых накладок на болтах (рис. 3, а). Площадь сечения накладок принимают не меньше чем площадь сечения усиливаемого элемента. В некоторых слу­чаях для уменьшения податливости соединения применяются на­тяжные стыки из отдельных дощатых накладок на болтах, стя­нутых стальными тяжами с гайкой и уголковыми траверсами (рис. 3,6).

Рис. 3. Усиление растянутого элемента:

а-дощатыми накладками; б-стальными тяжами; 1-элементы; 2-накладки; 3-болты; 4-тяжи; 5-уголки.

О

Рис. 4. Усиление деревянных ферм:

Предыдущая1234567891011121314Следующая

Дата добавления: 2017-01-29; просмотров: 1919; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

helpiks.org

Повышение прочности и уширение фундамента

При реконструкции здания, когда существенно возрастают нагрузки на фундамент, а также когда в результате неравномерных осадок появляются трещины в здании и фундаменте, рекомендуется усилять фундамент выполнением обойм из бетона или железобетона.

В старом фундаменте устраивают штрабы бурят шпуры, цилиндрическое отверстие Æдо 7,5м и глубиной до 5м, получаемая в результате бурения, в которые устанавливают закладные детали (балки, арматуру), обеспечивающие совместную работу старых фундаментов и обойм. Кроме того, в обоймах увеличивают арматуру, рассчитанную на обеспечение прочности стен в продольном направлении. Этим способом достигается также развитие опорной площади фундаментов, снижается давление на основание, а, следовательно, уменьшается осадки зданий.

Для обеспечения совместной работы обоймы и фундамента обойму выполняют в траншеях. В отверстие, просверленные перфораторами или пробитые в старом фундаменте, вставляют стяжки. Сцепление бетона с кладкой обуславливается неровной боковой поверхностью кладки, очищенной и продутой сжатым воздухом.

На рисунке показано усиление фундамента с одновременным увеличением опорной площади выполнением обоймы.

Увеличение площади подошвы кирпичного или бетонного фундамента

1 – железобетонная обойма; 2 – шпонки; 3 – продольная арматура;

4 – существующий ослабленный фундамент; 5 – щебень втрамбованный в грунт; 6 – стяжки.

Если требуется расширить фундамент с обжатием основания под полосами расширения или выправить фундамент и стену, то рекомендуется следующая технология: в траншеях устраивают из сборных блоков или из монолитного бетона банкетки на утрамбованной щебеночной подготовке; пробивают отверстия сквозь фундамент и штрабы вдоль фундамента; устанавливаютв отверстия металлические балки; вдоль фундамента бетонируют железобетонные балки или устраивают металлические; домкратами обжимают основание банкетками и, если требуется, выравнивают фундамент и стену; между домкратами устраивают бетонное заполнение; вынимают домкраты и омоноличивают конструкцию.

1 – существующий фундамент; 2 – бетонная банкетка; 3 – продольная железобетонная балка;

4 – поперечная металлическая балка; 5 – домкрат; 6 – щебень, втрамбованный в грунт;

7 – бетонное заполнение.

Пример увеличения опорной площади отдельно стоящего железобетонногофундамента.

1 - существующий фундамент; 2 – арматура существующего фундамента;

3 – новая арматура; 4 – новый бетон; 5 – поверхности вырубки существующего фундамента

При наличии в геологическом разрезе основания прочного слоя, пригодного для опирания на него свай, в проектах усиления фундаментов следует рассматривать вариант подведения свай под существующие фундаменты.

1 – свая; 2 – ростверк; 3 – домкрат, удаляемый перед обетонированием; 4 – подставки;

5 – балка; 6 – обетонирование; 7 – существующий фундамент; 8 – штрабы.

Подведение под фундамент буронабивных свай

Подведение свай вблизи стены чрезвычайно затрудняет работу. Для выполнения буронабивных свай необходимо, чтобы минимальное расстояние от свай до стены составляло не менее 2,5м.

При этом поперечные балки получаются громоздкими, что осложняет их монтаж и вызывает большие расходы металла. Кроме того, бурение крупных скважин сопровождается сотрясением, а часто и увлажнением грунта, что может повлечь дополнительные осадки здания под нагрузкой.

Внутри здания работы еще более осложняются из-за стесненности пространства и недопустимости нарушения технологических процессов, поэтому приходится применять также конструкции усиления, в которых стена подвешивается на консольные балки, и часть буронабивных свай работает на увеличенную нагрузку по сравнению с нагрузкой на существующие фундаменты.

Зачастую забивка свай и бурение недопустимы по грунтовым условиям, по состоянию здания или по требованиям, исключающим шумы и вибрации. В этом случае применяются вдавливаемые сваи.

Расположение свай может быть ближе к стене и даже под существующим фундаментом. Для этого надо сначала укрепить фундамент, а иногда и укрепить и стену, затем, отрывая последовательно шурфы под фундаментом (на 1,8–2м глубже их подошвы), подводить и вдавливать в грунт отрезки металлических труб, свариваемых одна с другой и заполняемых бетоном. Вдавливание производится домкратом. Иногда такие сваи вдавливают на глубину 25м. Преимуществом этих свай является возможность определить их несущую способность в процессе производства работ.

Устройство буронабивных и вдавливаемых свай требует соединения этих свай со старым фундаментом, что выполняется либо с помощью металлических конструкций, вдавливаемых (вставляемых)в проемы и штрабы фундамента, либо с помощью железобетонных обойм.

В последнее время начинают применяться для укрепления фундаментов буроинъекционные сваи, называемые корневидными.

Для устройства этих свай нет необходимости выполнять большие земляные работы, пробивать вручную проемы и штрабы в старых фундаментах, зачищать боковую поверхность для сцепления нового бетона с материалом старого фундамента, расходовать стальной прокат.

С поверхности земли и с уровня пола первого этажа или подвала бурят вертикально и наклонно через существующий фундамент скважины до опирания на прочный грунт. Диаметр скважины обычно100–250мм.

Усиление фундаментов корневидными сваями:

а – висячими; б – усиление фундамента сваями-стойками

1 – буроинъекционные (корневидные) сваи;

2 – фундамент; 3 – слабый грунт; 4 – прочный грунт.

Этот вид укрепления фундаментов наиболее индустриален. Корневидные сваи особенно целесообразно применять для усиления старых фундаментов при реконструкции здания с увеличением нагрузок на фундамент, а также при опасности нарушения естественного основания глубокими выемками или подземными выработками около здания.

В отличие от буронабивных свай, корневидные сваи бурят с помощью станков с малыми габаритами и массой, не нарушающими фундамент и грунт основания.

Основные этапы обследования фундаментов зданий и сооружений:

  1. Обследование оснований и фундаментов эксплуатационных зданий;

  2. Сбор нагрузок;

  3. Анализ причин деформации стен и фундаментов;

  4. Проектирование новых, и реконструкция и усиления существующих фундаментов;

  5. Производство работ при устройстве фундаментов в стесненных условиях для реконструируемых зданий;

  6. Технико-экономическая оценка способов усиления оснований и фундаментов;

  7. Техника безопасности при выполнении работ.

Исходные данные включают в себя следующее:

- материалы, обследования здания или сооружения и, в частности, фундаментов;

- инженерно-геологические и топографические материалы по площадке;

- общие чертежи существующего здания;

- исполнительные чертежи фундаментов;

- данные о нагрузках на фундаменты (исходя из нормативных документов);

- материалы геодезических наблюдений;

- намечаемые решения по реконструкции надфундаментной части здания;

- данные о предельных деформациях фундаментов (исходя из эксплуатационных условий и требований).

№3

studfiles.net

Увеличение несущей способности фундаментов путем их уширения

Уширение фундаментов может осуществляться путем увеличения размеров их подошвы (рис. 2).

Рис. 2 Уширение фундаментов: 1 — разгрузочная балка; 2 — горизонтальная связь;

3 — бетон

При проведении этих работ учитывают водонасыщенность грунтов (уровень грунтовых вод на уровне подошвы фундамента) и необходимость пригрузки фунта на отметке подошвы с целью локализации выпирания фунта из-под фундамента. Перед началом работ проводятся следующие мероприятия: кровля очищается от мусора, а в зимнее время и от снега; прекращается действие подвесного транспорта для снятия временных нагрузок на колонны усиливаемых фундаментов. Зона производства работ ограждается инвентарными щитами.

Последовательность работ по уширению фундаментов в сухих грунтах без пригрузки следующая: сначала отрывается грунт со всех сторон фундамента до отметки подошвы, при этом крутизна откосов принимается предельно допустимой для данного вида грунта. При необходимости устанавливается вертикальное крепление стенок котлована, ширина котлована с одной стороны на уровне подошвы — до 1 м. После отрывки котлована до проектной отметки производятся очистка и насечка боковых граней фундамента (со скосом внутрь), втрамбовывание щебня в грунт, монтаж арматуры и щитовой опалубки, бетонирование. Если из-за грунтовых условий требуется пригрузка грунта близ подошвы фундамента, то работы выполняются последовательно с поочередной разбивкой. Для уширения ленточных фундаментов стены делят на захватки длиной 2—3 м. Отрывку выполняют через одну захватку. Промежуточные захватки отрывают после завершения работ и обратной засыпки с уплотнением фунта ранее отрытых участков стен.

Открытую боковую поверхность старого фундамента очищают и промывают водой. Затем пробивают отверстия для анкерных болтов и поперечных балок, а также штробы для опорных гребней. Анкерные болты и поперечные балки заделывают на цементном растворе, после чего грунты в полосе нового основания уплотняют, втрамбовывая щебень. Затем устанавливают опалубку, арматуру и бетонируют новые части фундамента.

Стены следует укрепить постановкой металлических разгрузочных балок, а фундамент симметрично обнажить и сделать в нем горизонтальные связи. Фундамент уширяют бутовой кладкой или бетонированием. Грунт под уширенной частью конструкции уплотняют (рис. 3).

Рис. 3 Уширение и углубление фундамента: 1 — горизонтальная штраба; 2 — разгрузочная балка; 3 — подкоп

Работы выполняются в следующей последовательности: в стенах необходимо устроить горизонтальные штрабы и установить в них разгрузочные балки; фундамент обнажить и выполнить подкоп на расчетную глубину, предусмотрев временное крепление висячего фундамента; уложить каркас и забетонировать подушку фундамента (рис. 4).

Рис. 5 Бетонирование с забивкой штырей:

1 — металлическая балка; 2 — металлические штыри;

3 — обетонирование

В фундаментах сборного типа нередко происходит разрушение швов. Восстановление таких фундаментов может быть осуществлено методом смолизации, цементами или цементными растворами (рис. 6).

Этот метод позволяет производить работы без остановки оборудования и вводить фундамент в эксплуатацию спустя сутки после окончания ремонта, так как применяемые синтетические смолы сравнительно быстро отвердевают. В качестве основного компонента может использоваться эпоксидная смола ЭД-5, к которой добавляют минеральный наполнитель (маршаллит, молотый кварцевый песок и т.д.) и отвердитель. Приготовленный состав инъецируют с помощью гидравлического насоса внутрь трещин.

Рис. 6 Цементация расслоенной кладки фундамента: I—щебеночная подготовка; 2 — дефектные места; 3 — инъектор

Минимальная толщина уширения фундамента 15 см. Под рубашку (рис. 7, 8) укладывают щебеночный слой толщиной 7—8 см с уплотнением. Далее пробивают сквозные отверстия и борозды, в которые устанавливают арматурные сетки и отдельные стержни. Между собой арматурные элементы закрепляют электродуговой сваркой или вязкой проволокой. После установки опалубки конструкции бетонируют.

Участки грунта под уширение фундамента с добавлением 100 мм уплотняют трамбованием слоем щебня на глубину 7—8 см. В фундаменте пробивают углубление под шпонки и отверстия под анкерные стержни. Монтаж готовых плит-обойм выполняют механизмами с последующей их стяжкой анкерными болтами до обеспечения в них проектного натяжения.

Рис. 7 Устройство железобетонной обоймы (рубашки):

1 — щебеночный слой; 2 — арматурные сетки; 3 — анкерные болты;

4 — опалубка; 5 — бетон

Рис. 8 Уширение подошвы:

1 — железобетонная обойма; 2 —шпонка; 3 —отверстие; 4 —анкерные стержни

Бутовые фундаменты с расслоениями, но при сохранившейся конфигурации восстанавливают в следующем порядке: пробуривают отверстия на расстоянии 50-100 см; промывают скважину водой до полного ее осветления; в фундамент заглубляют инъ-екторы, которые располагают в шахматном порядке с шагом 50—100 см; под давлением нагнетают раствор состава 1 : 1…1 : 3; цементацию заканчивают при прекращении поглощения раствора. Расход раствора составляет 25-30% от объема закрепляемого фундамента.

Замену фундаментов проводят участками длиной не менее 1,5 м, одновременно могут проводиться работы с шагом на участках через 4,5 м. На соседнем участке работы возобновляются не ранее 4 дней после окончания работ на предыдущем участке. В стены с обеих сторон заводят стальные балки двутаврового или швеллерного типа. Стыки балок сваривают металлическими накладками и стягивают в поперечном направлении болтами диаметром 25 мм. Между их горизонтальными поверхностями сохраняется зазор не менее 20 мм, который затем зачеканивается жирным раствором на расширяющемся цементе (рис. 9).

Рис. 9 Замена каменных и бетонных фундаментов: 1 — стена; 2 — балка; 3 — болты 025 мм; 4 — шурф

Замену разрушенного фундамента можно выполнить вывешиванием колонн здания с помощью рычажной установки (рис. 10).

Рис. 10 Вывешивание колонн здания с помощью рычажной

установки: 1 — вывешиваемая колонна (металлическая); 2 — заменяемый фундамент;

3 — составная балка-рычаг для вывешивания; 4 — набивные сваи,

устраиваемые рядом с набиваемым фундаментом; 5 — гидравлические

домкраты; 6 — упорные металлические балки, привариваемые к колонне;

7 — груз из сборных элементов; 8 — анкерные болты; 9 — металлические

подкладки; 10 — опора для груза из сборных элементов

Замену деревянных стульев каменными или деревянными антисептированными (рис. 11) выполняют в такой последовательности: здание вывешивают домкратами с поддержкой подкосами и стойками; снимают цокольную доску и разбирают деревянный цоколь или заборки между стульями; по обеим сторонам на расстоянии 2—2,5 м от сгнившего стула устанавливают под нижний венец домкраты; удаляют сгнившие деревянные стулья; отрывают котлован под каменный столб и возводят фундамент: для кладки применяют бутовый камень или хорошо обожженный кирпич М 75 на растворе М 100. Между верхней поверхностью фундамента и нижним венцом оставляют 5—6 см. По верху кладки устраивают цементную стяжку и гидроизоляцию, а затем, обернув доску, заклинивают ею оставленный зазор. Окладной венец антисептируют, по цоколю пришивают доску, обитую сталью; удаляют домкраты.

Рис. 11 Замена деревянных стульев каменными или деревянными:

1 — сливной лист по 25-миллиметровой доске, обитый сталью;

2 — Г-образная плита цоколя

3. УСИЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ СВАЙ

Усиление существующего фундамента осуществляется путем устройства свай по его контуру с целью увеличения несущей способности. Цельные сваи могут применяться, когда габариты здания позволяют разместить сваебойную технику и исключено повреждение окружающих конструкций. Широко применяются буронабивные (рис. 12), пневмонабивные, буроинъекционные сваи, которые могут просверливаться через существующий фундамент, используемый как ростверк (рис. 13).

Усиление каменных и бетонных фундаментов выполняется так: пробуривают скважины и устраивают буронабивные сваи, которые соединяют ростверком.

Рис. 12 Усиление каменных и бетонных фундаментов:

1 — буронабивные сваи; 2 — ростверк; 3 — гидравлический домкрат;

4 — подставка; 5 — отверстие; 6 — бетон; 7 — существующий фундамент;

8 — штраба

Рис. 13 Усиление фундамента корневыми сваями: 1 — существующий фундамент; 2 — корневые сваи

Рис. 14 Схема усиления фундамента буроинъекционными сваями: а — бурение скважин; б — установка арматуры и инъецирование мелкозернистой бетонной смеси;

в — устройство железобетонного ростверка;

1 — стена здания; 2 — буровой станок СБА-500; 3 — скважина;

4 — арматурный выпуск для соединения сваи с ростверком; 5 — инъектор;

6 — пневматическая инъекционная установка; 7 — буроинъекционные

сваи; 8 — железобетонный ростверк

Буроинъекционные сваи, представляющие собой разновидность буронабивных свай, имеют сравнительно небольшой диаметр (50—250 мм) и большую длину (до 40 м). При устройстве таких свай пластичную мелкозернистую бетонную смесь инъецируют под давлением в скважину с предварительно установленной арматурой. После заполнения скважины бетонной смесью устье ее тампонируют и опрессовывают, создавая избыточное давление сжатым воздухом или растворонасосом. Скважины для свай бурят станками вращательного бурения СБА-500, которые работают без вибрации и ударов, в том числе можно выполнять бурение через тело существующих фундаментов. Применение буроинъекционных свай особенно эффективно при производстве работ в стесненных условиях действующего предприятия, когда трудно или невозможно использовать машины и оборудование больших габаритов (рис. 14).

Более совершенными являются пневмонабивные сваи, применяемые в сложных гидрогеологических условиях. После нагружения обсадной трубы в верхней части ее прикрепляют шлюзовой аппарат, который включают в сеть воздухопровода. Откачивают остатки воды и приступают к бетонированию сваи пластичной бетонной смесью с осадкой конуса 12—16 см через шлюзовой аппарат давлением 0,15—0,3 МПа (1,5—3,0 атм).

При достаточных размерах рабочих площадок и наличии съемного бурового (шнекового) оборудования к одноковшовым экскаваторам наиболее эффективно применение буронабивных свай с уширенной пятой (образуемой с помощью специального шарнирного устройства ножевого типа, устанавливаемого на конце буровой штанги и раскрывающегося во время ее вращения).

Простенки и перемычки относятся к наиболее нагруженным участкам стен и поэтому часто подвергаются усилению.

Традиционно для усиления простенков используют стальные и железобетонные обоймы, хотя в некоторых случаях целесообразно оштукатуривание по сетке или обкладывание кирпичом.

При небольших вертикальных и наклонных трещинах простенки усиливают арматурными сетками из проволоки диаметром 3 - 5 мм с ячейкой 100 × 100 мм (табл. 4.4, п. 1). Сетки сваривают, образуя замкнутый контур. Для лучшего прилегания сетки к стене используют штыри (гвозди) длиной 100 - 150 мм, забиваемые в швы кладки. На усиленный простенок наносят торкрет-бетон или слой штукатурки толщиной 15 - 20 мм.

При больших вертикальных трещинах простенок усиливают стальной обоймой (табл. 4.4, п. 2), которую монтируют по предварительно оштукатуренной и выровненной поверхности простенка. Обойма представляет собой конструкцию из продольных уголков × 50 (45 × 45) мм и приваренных к ним планок из стальной полосы × 5 мм с шагом 300 - 500 мм. При этом шаг планок не должен превышать наименьшего размера простенка. Чтобы создать предварительное напряжение в обойме и улучшить ее совместную работу с кирпичной кладкой, планки перед приваркой иногда нагревают до температуры 150 - 200°С.

Однако такой способ преднапряжения обоймы достаточно трудоемок и сложен в исполнении, поэтому редко применяется. Более технологично преднапряжение, которое достигается с помощью раствора, приготовленного на напрягающем (расширяющемся) цементе и нагнетаемого в зазор между уголками и кирпичной кладкой.

Простенки, имеющие сложную конфигурацию и поверхностные повреждения, усиливают с помощью железобетонной обоймы (табл. 4.4, п. 3). Обойму изготавливают из бетона класса В15-В20 и армируют пространственным каркасом, состоящим из продольных и поперечных стержней. Толщину железобетонной обоймы и площадь сечения продольной арматуры определяют расчетом.

Таблица 4.4

Способы усиления (замены) простенка

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Оштукатуривание по сетке Гвозди l = 100-150
Сетка из проволоки, кл.Вр1 ø3-5 мм; ячейка 100 × 100
Цементно-песчаный раствор M100; δ = 15-20
Стальная обойма Уголок 50 × 50 × 5
Планки 50 × 5 с шагом 300-500
Железобетонная обойма Продольная арматура кл.АII, AIII ø6-12
Поперечная арматура кл.АI ø6-8
Бетон кл. В15-В20 δ = 40-60
Замена простенка Стойки ø150-200
Доки δ = 30-40
Доски δ = 50-60
Деревянные клинья
Новый простенок

В проекте усиления простенков большой длины (когда их длина в два и более раз превышает толщину) необходимо предусматривать постановку дополнительных связей, пропускаемых через кладку простенка.

При значительных разрушениях каменной кладки бывает целесообразной замена простенка на новый. Перекладывают (заменяют) простенок после предварительной разгрузки. С этой целью в смежные с простенком оконные проемы устанавливают деревянные стойки, которые для обеспечения жесткости и устойчивости расшивают досками. Нагрузку от перемычек на стойки передают через деревянные клинья, забиваемые враспор со стойкой (табл. 4.4, п.4). После устройства простенка зазор между новой и старой кладкой зачеканивают жестким раствором.

Важно отметить, что материалы для кладки нового простенка и ремонта стены должны иметь аналогичные физико-механические характеристики. Это позволяет исключить неравномерные деформации стены и возможное перенапряжение простенка.

Повреждение перемычек над дверными и оконными проемами обычно наблюдается в старых зданиях, имеющих большой физический износ, и характеризуется появлением вертикальных трещин и выпадением отдельных камней кладки.

Перемычки усиливают стальными уголками (швеллерами) или железобетонными балочками, устанавливаемыми в предварительно устроенные гнезда (табл. 4.5). Уголки усиления объединяют при сварке горизонтальными пластинами, а швеллеры – пластинами

или болтами. Нагрузку от перемычки, воспринимаемую стальными элементами, передают на стены посредством подвески из полосовой стали или через стальные балочки уголкового или швеллерного профиля, заложенные в пробитые в стене отверстия.

При удовлетворительном состоянии каменной кладки нагрузку элементов усиления на стену передают без вспомогательных балочек (табл. 4.5, п. 3).

После монтажа элементов усиления все пробитые в стене отверстия зачеканивают мелкозернистым бетоном класса В15-В20, приготовленным на безусадочном цементе.

Обобщая рассмотренные выше методы восстановления эксплуатационных качеств простенков и перемычек, следует указать на индивидуальность подхода к усилению в каждом конкретном случае. При этом предпочтение следует отдавать такому методу, при котором эффект усиления достигается при минимальном расходе материалов и малой трудоемкости восстановительных работ.

Таблица 4.5

Усиление перемычек

№ п/п Вид усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Усиление уголками └100 × 100 × 8
Планка 40 × 4
└100 × 100 × 8
Раствор M100
Усиление уголками с подвеской └100 × 100 × 8
Планка 40 × 4
Подвеска 50 × 6(8)
Тяж ø20...30
Усиление швеллерами [ №12
Болт ø12
Усиление железобетонными балками Монолитная железобетонная балка (перемычка)
Анкера ø10 с шагом 200

Усиление стен в зоне местного сжатия

Местное сжатие (смятие) возникает в том случае, когда нагрузка от элементов перекрытия (балок, плит) передается только на часть сечения стены.

При малой площади опирания конструкции или при отсутствии распределительных устройств сжимающие напряжения часто превышают величину расчетного сопротивления кладки на смятие, в результате чего происходит ее разрушение. Причиной резкого увеличения сжимающих напряжений может явиться большая подвижка элементов перекрытий, вызванная значительными деформациями здания от просадки грунта основания или в результате оползня.

Характерными признаками разрушения при смятии являются короткие трещины и раздробление отдельных камней в зоне передачи нагрузки.

Усиление кладки при смятии, как правило, осуществляется в результате:

  • - увеличения площади опирания конструкции с помощью металлических или железобетонных стоек, усилие от которых передается на стену вне зоны разрушения;
  • - передачи нагрузки от конструкции на стойку, врезанную в стену или пилястру и опирающуюся на фундамент;
  • - увеличения площади опирания конструкций на стену посредством стального пояса, закрепленного в зоне разрушения кладки;
  • - устройства под концом балки (фермы) распределительной железобетонной подушки.

Некоторые конструктивные решения, используемые при усилении (разгрузке) стены в зоне местного смятия, представлены в табл. 4.6.

При устройстве распределительной подушки стену разгружают, подводя временную опору под балку. Затем разрушенную часть кладки высотой 2 - 3 ряда удаляют, на ее месте устанавливают железобетонную подушку, армированную пространственным каркасом или сетками. Временные опоры убирают при достижении бетоном требуемой прочности.

Для предотвращения внезапного обрушения элементов перекрытия в результате больших прогрессирующих деформациях здания бывает целесообразно отказаться от превентивного усиления зоны смятия и использовать страховочное заанкеривание элементов непосредственно в несущих стенах. Это оправдано в том случае, когда отсутствуют признаки смятия кладки, но не исключена возможность их скорого появления. Способы заанкеривания конструкций в зоне местного смятия кладки представлены в табл. 4.7.

Таблица 4.6

Усиление (разгрузка) стены в зоне местного смятия

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элемент усиления
№ поз. Материал, размеры
Усиление короткими стойками Балка покрытия
Стойка усиления
Стальной пояс [ 18...20
Болт ø12...16
Зона смятия
Усиление врезной стойкой Балка покрытия
Врезнная в стену железобетонная стойка
Зона смятия
Усиление поясом Плиты покрытия
Стальной пояс [ 18...20
Болт ø12...16
Зона смятия

Таблица 4.7

Заанкеривание конструкций в зоне местного смятия

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Заанкеривание балок Анкерный стержень ø20...25
Арматура балки
Швеллер [ 12...14
Балка перекрытия
Заанкеривание пустотных плит Анкерный стержень ø20...25
Болт ø20
Пластина 120 × 8
Швеллер [ 12...14
Пустотная плита
Бетон кл.В25
Заанкеривание ребристых плит Анкерный стержень ø20...25
Болт ø20
Швеллер [ 20
Швеллер [ 12...14
Ребристая плита
Бетон кл.В25

Заанкеривание осуществляют посредством анкерных тяжей, пропущенных через стену и приваренных к продольной арматуре конструкции или стальной распределительной пластине. Работы по заанкериванию балок обычно включают: пробивку в стене отверстий, установку анкерующих устройств и включение их в работу, замоноличивание отверстия в стене жестким раствором. Разгрузка балок в этом случае не производится.

Процесс заанкеривания пустотных плит, как правило, более трудоемкий и выполняется в следующем порядке:

  • - просверливают отверстия в стене;
  • - разгружают плиту;
  • - разбивают верхнюю полку над пустотами и вставляют анкерующие устройства;
  • - заполняют пустоты бетоном;
  • - монтируют остальные элементы усиления, натягивая их с помощью гаек, после набора бетоном проектной прочности;
  • - заделывают отверстия в стене жестким раствором.

Последовательность работ по заанкериванию ребристой плиты в основном состоит из аналогичных операций за исключением тех, которые связаны с усилением пустот.

Следует отметить, что способы усиления стен в зоне смятия не ограничиваются вышеприведенными и могут быть существенно расширены применительно к конкретным условиям (опирание перемычек, балконных плит и пр.).

Усиление стен в зоне локальных трещин

Трещины в стенах разделяют на локальные и магистральные. Подобное деление условно, однако существуют некоторые ориентиры, уточняющие эти понятия. Так, к локальным обычно относят трещины, имеющие небольшую протяженность и ширину раскрытия. Они обычно появляются в зонах местной перегрузки стен в углах, у мест сопряжения продольных стен с поперечными, в перегородках и т.п.

Усиливают стены с локальными трещинами с помощью стальных накладок, воспринимающих растягивающие напряжения в кладке (табл. 4.8).

Так, при появлении трещин в углах здания усиление производят накладками из швеллера, уголка или полосовой стали. Накладки размещают на внутренней и наружной поверхностях стены и соединяют с помощью болтов, проходящих через заранее просверленные отверстия. Длину накладок назначают в пределах 1,5 - 3 м в зависимости от вида и степени разрушения.

Таблица 4.8

Усиление стен в зоне локальных трещин

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Усиление угла накладками Накладка [ 10... 14 l = 1500...3000
Болт ø14...18
Усиление зоны отрыва поперечной стены стяжными болтами Стяжные болты ø20
Продольные накладки [ 12...16
Поперечные накладки [12...16
Анкерные балочки └100 × 8

Усиление зоны сопряжения продольной и поперечной стен при отрыве последней осуществляют болтами и накладками. Болты располагают по высоте стены с интервалом 0,8 - 1,5 м. Усилие сжатия от болтов передают на наружную стену через продольные накладки, а на внутреннюю - через анкерные балочки, закладываемые в отверстия, пробитые в стене и заделанные мелкозернистым бетоном. Для увеличения жесткости сопряжения продольные накладки соединяют при сварке поперечными элементами: швеллерами или уголками. Шаг поперечных элементов принимают таким же, как и стяжных болтов.

Следует отметить, что при разработке проекта усиления стен в зоне локальных трещин требуется особая тщательность, а также подробный анализ причин трещинообразования. Известны случаи, когда в результате прогрессирующих деформаций здания локальные трещины перерастали в магистральные большой протяженности и ширины раскрытия. Кроме того, существует возможность появления трещин той же направленности, что и первоначальная, но располагающихся за пределами локального усиления.

Из-за сложности расчетной схемы стены с локальной трещиной конструкцию усиления обычно не рассчитывают, а принимают в соответствии с рекомендациями, основанными на практическом опыте. Проектное решение считается удовлетворительным, если принятые размеры усиливающих элементов примерно равнопрочны и возможность дальнейшего роста трещин исключается.

Усиление стен и остова здания при магистральных трещинах и значительных деформациях

Магистральные трещины характерны тем, что распространяются на всю высоту стены, разделяя ее на отдельные части. Причиной образования таких трещин обычно является неравномерная осадка фундаментов или большие температурные деформации здания. С образованием магистральных трещин коробка здания как бы разделяется на отдельные блоки, деформируемые самостоятельно при силовых и температурных воздействиях. Если трещины образуются в углах здания, то возможна потеря устойчивости или отрыв торцевой стены.

Традиционным способом усиления стен при потере устойчивости является устройство кирпичных или железобетонных контрфорсов, которые устанавливают на всю высоту стены или часть ее. Под контрфорсы устраивают отдельные фундаменты, проверяемые расчетом на прочность, скольжение и опрокидывание.

При значительных деформациях здания и наличии магистральных трещин для усиления стен применяют металлические напряженные пояса, устанавливаемые на уровне междуэтажных перекрытий. Способы усиления стен при магистральных трещинах представлены в табл. 4.9.

Практика показывает, что металлическим поясом (бандажом) можно усиливать как отдельные стены, так и коробку здания в целом.

В первом случае пояс состоит из стальных тяжей круглого профиля, располагаемых на внутренней и наружной поверхностях стены, и опорных балок швеллерного или коробчатого типов. Натяжение пояса производят гайками в торце стены.

Во втором случае пояс состоит из тяжей и уголков, однако тяжи преимущественно располагают на наружной поверхности стен. Натяжение пояса осуществляют с помощью стальных муфт с правой и левой резьбой, размещаемых в средней части тяжей. Усилие натяжения пояса в обоих случаях контролируют по показаниям динамометрического ключа, а при отсутствии его - по внешним признакам. При нормальном натяжении тяжи не провисают и при легком ударе молотка издают звук высокого тона.

Нужно отметить, что в процессе эксплуатации усилие в поясах непостоянно и изменяется при колебаниях температуры внешней среды. Для стабилизации усилий натяжения пояса автором разработаны стабилизирующие устройства, конструкция и методика расчета которых рассмотрены в третьей главе.

Для сохранения облика фасадов, если это позволяет толщина стен, элементы пояса укладывают в заблаговременно устроенные штрабы сечением 70 × 80 мм, которые после монтажа и натяжения пояса заделывают кирпичом и оштукатуривают.

Расчет сечения поясов, как показывает опыт, - достаточно сложная инженерная задача, правильное решение которой зависит от целого ряда параметров, среди которых геологические характеристики грунта основания, вид магистральной трещины, прочностные характеристики каменной кладки и пр. В практических расчетах усилие, по которому устанавливают площадь поперечного сечения тяжей, обычно определяют по приближенной формуле

N = 0,2Rsqlδ

где Rsq - расчетное сопротивление кладки на срез по неперевязанному шву;

l, δ - соответственно длина и толщина стены; 0,2 - эмпирический (понижающий) коэффициент. Таблица 4.9

Усиление стен при магистральных трещинах

№ п/п Способ усиления. Эскиз усиления Элементы усиления
№ поз. Материал, размеры
Усиление контрфорсами Железобетонный контрфорс δ = 300...500
Усиление поясом отдельной стены Тяж ø20...30
Накладка [ 12...16
Бетон кл.В25
Усиление поясом коробки здания Тяж ø20...30
Стяжная муфта ø20...30
Накладка └ 100 × 8 (└ 140 × 10)

Усиление деревянных конструкций необходи­мо при: изменении начального технологического режима эксплу­атации; значительном возрастании нагрузки от оборудования и материалов; превышение несущей способности конструкций; до­пущении серьезных ошибок при проектировании, в результате которых несущая способность конструкций оказалась понижен­ной; недоброкачественных конструкциях, когда была применена древесина пониженной прочности с недопустимыми пороками или соединения выполнены с нарушением технологии и опасными дефектами; эксплуатации конструкций в ненормальных условиях; значительных перегрузках, увлажнении, механических поврежде­ниях, загнивании, приведших к снижению их несущей способ­ности.

Составление проекта усиления является первым этапом работ по усилению конструкций. Его выполняют на основании данных дефектных ведомостей, составленных в процессе осмотра - об­следования конструкций, сопровождаемых их точными обмерами. Прочность древесины усиливаемых конструкций должна быть оп­ределена путем испытаний стандартных образцов, вырезанных из ненагруженных частей конструкций. Обычно достаточно про­вести простейшие испытания образцов на сжатие вдоль волокон. Проект усиления должен учитывать все особенности эксплуата­ции конструкций, содержать рабочие чертежи деталей усиления и указания по производству работ. В проекте должны быть указания по антисептированию древесины конструкций и реко­мендации по их эксплуатации, а также предусмотрены мероприя­тия по технике безопасности.

Разгрузка конструкцийявляется первым необходимым этапом производства работ по усилению. Разгрузку производят в большинстве случаев путем подпирания или вывешивания конструкций временными стойками из бревен или брусьев, при помощи клиньев (рис. 1) или домкратов, на которые передается вся нагрузка, действующая на конструкцию, включая их собственную массу. При подпирании конструкции поднимаются до такого положения, когда их прогиб исчезает.

Рис. 1. Вывешивание деревянных конструкций:

а-вывешмвание; б-узлы крепления; 1-конструкция; 2-стойки; 3-поперечина; 4-бобышка; 5-гвозди; 6-клинья.

При усилении опорных частей цельных балокможно ограни­читься одиночными стойками, подведенными под балки близ их опор. При усилении составных балок, ферм, арок и рам они должны быть подперты рядом стоек. Количество и размеры се­чений стоек зависят от пролета и нагрузки на конструкции и определяются по расчету.

Фермы, арки и рамырекомендуется подпирать стойками двой­ного сечения с ветвями, располагаемыми по обе стороны конст­рукций, в фермах близ узлов верхнего пояса. Стойки чаще уста­навливают на парные, горизонтально положенные, острые широ­кие клинья из твердой древесины, встречная забивка которых позволяет поднимать стойки вместе с конструкциями. При необ­ходимости подъема конструкций на значительную высоту приме­няют винтовые домкраты.

В тех случаях, когда покрытие имеет слой тяжелого утепли­теля, например шлака, который по проекту усиления должен быть заменен на более легкий, следует произвести снятие утеп­лителя до начала усиления конструкций. После окончания работ по усилению стойки убирают, причем снятие с них нагрузок должно производиться постепенно, без рывков.

Усиление балочных покрытий и перекрытийв случае их пере­грузки, когда они не имеют никаких дефектов, наиболее целе­сообразно произвести путем уменьшения действующих на них нагрузок. Для этого можно поставить дополнительные балки рядом или в промежутке между существующими. Такой же эф­фект дает замена утеплителя или засыпки на более легкие.

Рис. 2. Усиление деревянных балок:

а-усиление концов брусчатых балок; б-усиление клеедеревянных балок; 1-балки; 2-болты; 3-нижний протез; 4-верхний протез; 5-гвозди; 6-строительная фанера; 7-перекрестные доски.

Усиление опорных частей прогонов и балок, опертых на на­ружные стены и пораженных гниением, производят следующим образом (рис. 2, а). После подпирания балки близ опоры пораженный гниением конец отрезают и сжигают. Удаленный конец балки заменяют новым металлическим или деревянным, называемым иногда протезом. Металлический протез состоит из отрезков стального швеллера или двух уголков, которые прикре­пляются к концу балки двумя болтами, а между металлом и дре­весиной прокладывается слой гидроизоляции.

Усиление составных балок(рис. 2,6). Наиболее часто встречается такой дефект составных балок, как недостаточное количество или неудовлетворительное качество соединений, не обеспечивающее совместную работу элементов балок. В балках на податливых соединениях может быть поставлено недостаточ­ное количество гвоздей, дубовых пластинок или может произойти скалывание древесины шпонок или колодок. В клееных балках может иметь место недостаточная прочность клееных соединений или имеются недопустимые непроклейки.

Усиление дощато-гвоздевых балокпосле их вывешивания производят путем дополнительной забивки гвоздей.

Усиление брусчатых и дощатоклееных балокпосле их подпи­рания производят с помощью накладок. С обеих сторон к балке по всей длине прибивают гвоздями полосы водостойкой фанеры толщиной не менее 10 мм. Такие гвозди не должны попадать в щели между брусьями или досками, поэтому забивать их следует по шаблону.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Усиление фундаментов уширением подошвы с обжатием основания

Уширение фундаментов сборными элементами (банкетами) выполняют с предварительным обжатием грунта под подошвой наращиваемых частей фундамента. Предварительное обжатие грунтов позволяет наиболее полно использовать прочностные свойства основания, включить в работу дополнительные элементы сразу после проведения усиления. При предварительном обжатии выбираются деформации, связанные с деформациями опорных балок, обжатием контактного слоя грунта.

Усилие предварительного обжатия создают гидравлическими домкратами, опирающимися в поперечные балки, или при помощи клиньев. Усилие предварительного обжатия также может создаваться путем поворота сборного элемента уширения вокруг его нижней грани.

Клинья рекомендуется применять для предварительного обжатия слабо сжимаемых грунтов, модуль деформации которых превышает 15 МПа. Угол наклона клина а принимается не более 10°.

Расклинивание производится при помощи домкратов или специальных струбцин. По окончании обжатия грунтов клинья сваривают между собой и производят заполнение зазора между фундаментом и элементами уширения мелкозернистым бетоном (рис. 17.8).

Гидравлические домкраты применяют для обжатия песчаных, а также неводонасыщенных (Sr 0,8) пылевато-глинистых сильно сжимаемых грунтов.

Домкраты устанавливают либо непосредственно между элементом уширения и поперечной балкой, либо с применением специальных упоров (рис. 17.9). Давление обжатия контролируют по манометру, включенному в гидравлическую цепь домкрата.

При использовании других силовых приспособлений момент достижения требуемого давления обжатия может быть определен по величине осадки блока, обжимающего грунт

Обжатие грунтов производят одновременно с двух сторон фундамента. После достижения требуемого усилия обжатия банкеты фиксируют при помощи металлических вставок, соединяемых сваркой к опорной балке. Зазоры между банкетами и фундаментом заполняют мелкозернистым бетоном.

При уширении железобетонными сборными элементами, обжимающими грунты основания при их повороте, домкраты устанавливают горизонтально и упирают непосредственно в фундамент либо в стену здания (рис. 17.10). В нижней части сборные элементы связаны анкерным стержнем, пропущенным через существующий фундамент. Количество анкеров принимается не менее двух на один сборный элемент. Элементы уширения разводят домкратами в стороны от фундамента, при этом по подошве блока развивается давление обжатия. Поворот банкет рекомендуется производить одновременно с двух сторон фундамента. При повороте контролируют величину отклонения верхнего ребра сборного элемента от фундамента. После достижения значения, соответствующего положению, при котором среднее давление под сборным элементом равно среднему давлению под подошвой усиливаемого фундамента, зазор между сборными элементами и фундаментом надежно расклинивают и заполняют бетоном.

Для обжатия грунтов оснований могут использоваться плоские гидравлические домкраты. Домкраты изготавливаются из двух тонких стальных листов толщиной 1.3 мм, соединенных между собой контурным валиком диаметром 20.80 мм (рис. 17.11).

Установку домкратов производят на уплотненную щебеночно-песчаную подготовку до бетонирования элементов уширения. После набора бетоном прочности не ниже 75 % проектной в полость домкрата нагнетают под давлением твердеющие растворы (эпоксидные смолы, цементный раствор). Давление обжатия контролируют по манометру, установленному на устройстве нагнетания твердеющего раствора.

alyos.ru


Смотрите также