1
(9 , о & м :
3 % 7
^ 23
^
А.И.Мартемьянов
ВОССТАНОВЛЕНИЕ
СООРУЖЕНИЙ
В СЕЙСМИЧЕСКИХ
РАЙОНАХ
"ч4-
М оек
С т р о й издат
1990
^ з^
I
Б Б К 3 8 .6 8 3
М 29
У Д К 6 9 .0 5 9 .2 2 :5 5 0 .3 4 8 .4 3 6
Печатается по решению секции литературы по строительным
конструкциям.
Рецензент — д-р техн. наук, проф. А .М . Ч и с т я к о в (ЦНИИСК
им.В.А. Кучеренко).
Редактор —Л . И . К р угл о в а
М 29
Мартемьянов А.И.
Восстановление сооружений в сейсмических
районах. — М.: Стройиздат, 1990. — 264 с..: ил.
КВЫ 5-274-01297-3
И злож ены особенности восстановления и усиления зданий и
сооруж ений, повреж денны х зем летрясениям и , вкл ю чая органи­
зацию и м етоду обследования. Даны м етоды расчета к о н с т р у к ­
ций усиления с числовы м и примерам и. П роанализированы причины
повреж дений зданий, их элем ен тов и оснований под ними, приведе­
ны способы устранения этих повреж дений. Выделены м ето д и к а
техни ко-эконом ич еской оценки восстановительны х работ и в опросы
восстановления п ам ятн и к ов архитектуры .
Д ля инженерно-технических р а ботн и к ов проектн ы х организа­
ций.
3308000000 — 357
м ......................................К Б -26-23-1989
0 4 7 ( 0 1 ) — 90
ББК 33 6 8 3
ISBN 5-274-01297-3
© А .И . Мартемьянов, 1990
ПРЕДИСЛОВИЕ
Анализ последствий землетрясений показывает, что разрушения и тяж е­
лые повреждения конструкций зданий могут быть вызваны землетрясениями
сравнительно малой энергии -- магнитудой М = 4 ...4 ,5 при небольших эпи­
централ ьных расстояниях от застроенных территорий. По данным, приведен­
ным в работе К. Касахара [24], ежегодно на земном шаре происходит более
6200 землетрясений М ^ 4. Хотя большая часть землетрясений возникает вне
зон постоянного проживания людей, ущерб от сейсмической активности Зем ­
ли, наносимый человечеству, ежегодно исчисляется сотнями млн долларов.
В большинстве стран мира, территория которых подвергается сейсмиче­
ским воздействиям, строительство зданий и сооружений осуществляется с уче­
том сейсмической опасности по нормам и правилам, которые постоянно со­
вершенствуются по мере накопления новых данных о характере колебаний
грунта и элементов сооружений при землетрясениях, о работе строительных
конструкций при динамических воздействиях. Уже то обстоятельство, что в
различных странах периодически пересматриваются нормы и правила строи­
тельства в сейсмических районах (а в этих случаях, как правило, повышают­
ся требования к прочности и надежности конструкций зданий), предполагает
существование в какой-то определенный период времени зданий и сооруже­
ний, сейсмостойкость которых не соответствует современным требованиям,
т.е. зданий, построенных по устаревшим нормам и правилам. Во многих сейс­
мически активных регионах мира эксплуатируется значительное количество
зданий старой постройки, возведенных без какого-либо антисейсмического
усиления. Это еще более усугубляется тем, что нередко не соблюдаются усло­
вия эксплуатации объектов, в частности, происходит замачивание оснований
зданий, особенно в районах с неблагоприятными грунтами, чтр, в свою оче­
редь., ведет к снижению сейсмостойкости зданий и сооружений. Кроме того, в
условиях, когда активно осуществляются реконструкция и техническое пере­
вооружение действующих предприятий, оснащение их современным, зачастую
дорогостоящим оборудованием и технологическими линиями, возникает за­
дача целесообразности их размещения в существующих зданиях и сооружени­
ях, которые также достигли определенного физического износа и имеют раз­
личную степень сейсмовооруженности. С учетом этих трудностей приходится
подходить к оценке сейсмической опасности существующих зданий и соору­
жений.
Можно привести многочисленные примеры строительства несейсмостой­
ких, малопрочных зданий, особенно ’’самостроев”, разрушающихся при зем ­
летрясении. Происходит это из-за несоответствия проявления сейсмических
воздействий прогнозируемым, неудовлетворительного, зачастую низкого каче­
ства строительства, строительных изделий и материалов, несоответствия за­
проектированных мер сейсмостойкости современным требованиям, отсутствия
необходимых рекомендаций применительно к застройке особо опасных терри­
торий и строительству особо ответственных зданий и сооружений.
Излагаемая здесь проблема перекликается с вновь возникшей проблемой
усиления неповрежденных зданий и сооружений в связи с изменением их рас­
четной сейсмичности, установленной на основе дополнительных данных сейс­
мологов, геологов и других уж е после ввода объекта в эксплуатацию.
Нередко отсутствие необходимой антисейсмической защиты зданий обус­
ловлено увеличением затрат на возведение объектов в сейсмических районах
по сравнению с затратами на возведение аналогичных объектов в несейсмиче­
ских районах. Известно, что дополнительные затраты на антисейсмическую
защиту зданий составляют 3...12% их стоимости в зависимости от уровня рас­
четного сейсмического воздействия. Понятно, что уменьшать стоимость строи­
3
тельства, исключая элементы антисейсмической защиты зданий в сейсмоопасных районах, недопустимо из-за снижения уровня их сейсмостойкости. Кроме
того, нередко это оказывается и экономически нецелесообразным из-за увели­
чения затрат на ремонтно-восстановительные работы при эксплуатации зда­
ний в условиях часто возникающих землетрясений.
Изложенные трудности приходится преодолевать как при реконструкции
сооружений в сейсмических районах, так и при восстановлении зданий, по­
врежденных землетрясениями, или при усилении оснований под ними. Соче­
тание реконструкции действующих предприятий с их восстановлением после
разрушительных землетрясений — особенность, характерная для строительст­
ва в настоящее время.
Как известно, реконструкция предприятий включает в себя такж е строи­
тельство новых корпусов взамен сносимых и других дополнительных объек­
тов. Предлагаемая книга ограничивается рассмотрением только вопросов, воз­
никающих при реконструкции в результате изменения объемно-планировоч­
ных и конструктивных решений, а также замены оборудования, расширения
отдельных зданий и сооружений.
Сроки обновления производственных технологических линий короче сро­
ка службы сооружения, что приводит в неоднократной их замене и проведе­
нию реконструкции и технического перевооружения, как правило, вне увяз­
ки со сроками проведения ремонтно-восстановительных работ. Вместе с тем
известно, что огромное количество промышленных зданий в сейсмических
районах было построено и ныне эксплуатируется без учета норм строительст­
ва в сейсмических районах и не отвечает современным требованиям сейсмо­
стойкого строительства. Это в любой момент может привести к их разруше­
нию, включая и возможные человеческие жертвы.
Наглядной иллюстрацией сложившегося положения является разрушение
первой очереди коврового комбината после Кайраккумского землетрясения в
1985 г. и многих предприятий при Спитакском землетрясении. Следует ска­
зать, что большая часть территорий, подверженных сильным сейсмическим
воздействиям, имеет неблагоприятные инженерно-геологические условия для
массового строительства, что еще более затрудняет решение проблемы восста­
новления и реконструкции сооружений, размещенных в этих районах.
Общие требования к реконструируемым и восстанавливаемым объектам,
включая объекты, спроектированные без учета сейсмических воздействий, из­
ложенные в работе, по возможности подкреплены комплексом мер, предус­
матривающих все стадии работ по завершению строительства объектов, от
сбора исходных данных, обоснования и выбора решений, организации и тех­
нологии их воплощения до оценки контроля завершенного сооружения. П ри­
веденные решения, как правило, прошли экспериментальную или производ­
ственную проверку, в которой участвовали ведущие научно-исследовательские
институты страны, что частично нашло отражение в различных республикан­
ских и ведомственных рекомендациях.
Г Л А В А 1. ОСОБЕННОСТИ Р Е К О Н С Т РУ К Ц И И
И ВО С С Т А Н О В Л Е Н И Я О БЪ ЕКТО В
В СЕЙ С М И Ч ЕС К И Х Р А Й О Н А Х
1.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕКОНСТРУКЦИИ
СООРУЖЕНИЙ
Реконструкция и техническое перевооружение действую ­
щ их предприятий в настоящее время являются одним из ос­
новных направлений технической политики. Средства, выде­
ляемые на реконструкцию, обеспечивают наиболее эффектив­
ное использование капитальных вложений и окупаются в
среднем в 3 раза быстрее, чем при строительстве новых пред­
приятий.
Доказано, что реконструкция требует меньше капиталь­
ных вложений на единицу производственной мощности, ус­
коряет обновление основных фондов, содействует быстрейше­
му внедрению достижений научно-технического прогресса.
Стоимость квадратного метра введенных производственных
площ адей на объектах реконструкции как минимум на 20%
меньше, чем при новом строительстве. Рост объемов капи­
тальных вложений на реконструкцию и техническое перевоо­
ружение в общем объеме капитальных вложений на промыш ­
ленное строительство с учетом оборудования, не входящего в
сметы строек, возрастет с 38,5 в 1985 до 50,5% в 1990 г. Зн а­
чительная доля и х , почти четвертая часть, приходится на
высокосейсмические районы. Сложность ж е задачи состоит в
том, что объемно-планировочные и конструктивные решения
многих действую щ их предприятий не отвечают современным
требованиям сейсмостойкости, а установка в них нового обо­
рудования зачастую выдвигает их в число особо ответствен­
ных зданий и сооружений, т.е. требования к ним не только
сохраняются, но и повышаются (расчетная сейсмичность уве­
личивается на 1 балл).
Проблемы реконструкции сооружений в сейсмических
районах выходят за пределы задач, решаемых при восстанов­
лении объектов после землетрясений, хотя многие из способов
усиления отдельных элементов и сооружений в целом одни и
те же. Реконструкция сооружений в отличие от восстановле­
ния после землетрясений позволяет осуществить плановое
выполнение всех работ - - о т изысканий и разработки проект­
ной документации до заверш ения строительных работ в сро­
ки, которые определяются интересами действующего произ­
водства, номинальной продолжительностью остановки пред­
приятия. Поэтому и требования ко всем этапам проведения
работ по реконструкции, начиная от сбора исходных матери­
алов и обследования объекта и до их завершения, должны
предъявляться более высокие с учетом проведения реконст­
5
рукции предприятий с использованием самой прогрессивной
техники и технологии, обеспечивающей повышение эффек­
тивности производства.
И злож им последовательность проведения работ по рекон­
струкции сооружений в сейсмических районах. Для выполне­
ния строительной части проекта реконструкции необходимы
следующ ие исходные данные:
результаты инженерно-геологических изысканий, вклю­
чая прочностные и деформативные характеристики грунтов в
основании фундаментов (угол внутреннего трения, удельное
сцепление, плотность грунта, коэффициент пористости, число
пластичности, консистенция, модуль деформации, уровень
грунтовых вод, возможность подтапливания оснований и
др.), а также сведения об аварийных деформациях основа­
ния и и х причинах — рабочие чертежи с нанесенными на
них дефектами и отступлениями от проекта, полученными
при обследовании сооружения, например по методике, приве­
денной в [34];
срок эксплуатации сооружений, степень физического и з­
носа и фактические физико-механические характеристики
изделий и материалов основных несущ их конструкций;
изменения в технологическом режиме реконструируемого
сооружения по сравнению с ранее принятым и характеризую ­
щ им влажность, агрессивность, температуру и др.;
изменения в объектно-планировочном решении реконст­
руируемого сооружения, включая места приложения допол­
нительных нагрузок от нового оборудования, увеличение га­
баритов помещений и др.
Особое внимание должно быть обращено на наличие сво­
бодных площ адей, так как в условиях реконструкции требу­
ется выполнять специфические работы, многие из которых
проводятся в стесненных условиях, ограничивающих исполь­
зование распространенных средств механизации [27, 46, 68].
Под реконструкцией действующих предприятий понимает­
ся переустройство существующих объектов основного, подсоб­
ного и обслуживающего назначения, как правило, без рас­
ширения имеющихся зданий и сооружений основного назна­
чения. При реконструкции действующих предприятий допу­
скается:
расширение отдельных зданий и сооружений основного,
подсобного и обслуживающего назначения в случаях, если
новое более совершенное по техническим показателям обору­
дование не может быть размещено в существующих зданиях;
строительство новых объектов подсобного и обслуживаю­
щего назначения в целях ликвидации диспропорций;
строительство новых объектов взамен ликвидируемых и
на той ж е территории, если дальнейшая эксплуатация сноси­
мых по техническим и экономическим условиям нецелесооб­
разна.
6
Строительство новых объектов, предусматриваемых ком п­
лексным проектом на реконструкцию предприятия, осущ ест­
вляется в соответствии с существующими нормами и прави­
лами для вновь возводимых зданий и сооружений и в этой
работе не рассматривается. Как правило, реконструкция пре­
дусматривает увеличение производственных
мощностей,
улучш ение качества и изменение номенклатуры продукции в
основном без увеличения численности работающих при одно­
временном улучш ении условий их труда и охраны окруж аю ­
щей среды.
Под техническим перевооружением действующих предпри­
ятий понимается комплекс мероприятий по повышению тех­
нико-экономического уровня отдельных производств путем
его механизации и автоматизации, замены устаревшего и
физически изношенного оборудования более производи­
тельным.
При техническом перевооружении действующих предпри­
ятий предусматривается установка на сущ ествующ их произ­
водственных площадях нового оборудования и маш ин. Д опу­
скается расширение существующих производительных зд а­
ний и сооружений применительно к размерам нового обору­
дования, а также расширение действующих предприятий или
возведение новых объектов подсобного и обслуживающего на­
значения. Допускается также частичная перестройка, т.е.
усиление несущ их конструкций, замена перекрытий, измене­
ние планировки существующих зданий и сооружений и дру­
гое, причем объем затрат на нее не должен превышать 10%
всех затрат, предусмотренных на техническое перевооруже­
ние. Техническое перевооружение действующих предприятий
осуществляется по проектам на отдельные объекты.
Под расширением действующих предприятий понимается
увеличение площадей существующих отдельных объектов ос­
новного, подсобного и обслуживающего назначения на терри­
тории действующих предприятий или примыкающ их к ним
площ адках для создания дополнительных мощностей. При
расширении действующего предприятия увеличение его про­
изводственной мощности должно осуществляться в более ко­
роткие сроки и при меньш их удельных затратах по сравне­
нию с возведением аналогичных новых объектов.
Под поддержанием мощностей действующих предприятий
понимается: текущая замена оборудования и машин по исте­
чении сроков их службы; капитальный ремонт зданий и соо­
ружений; усиление отдельных элементов или в целом зданий
и сооружений, связанное с поддержанием достигнутого уров­
ня действующих мощностей, не входящ их в состав проектов
технического перевооружения и реконструкции предприятий.
Таким образом, далее рассматриваются строительные ре­
ш ения, направленные на реконструкцию, техническое пере­
7
вооружение, расширение и поддержание мощностей действу­
ющ их предприятий.
Методика обследования зданий и сооружений, подлежа­
щих реконструкции. При реконструкции состав и объемы
предпроектных работ выходят за рамки обычно выполняе­
мых при восстановлении зданий после землетрясений. При
этом оцениваются: техническое состояние конструкций зд а ­
ний, оборудования, коммуникаций для решений о возможно­
сти их использования в ходе и после реконструкции путем
усиления, замены, модернизации или ремонта; возможность
использования для реконструкции материалов от разборки
зданий и сооружений; основные технические и технологиче­
ские реш ения, намечаемые к осуществлению в ходе реконст­
рукции.
Особенности обследования зданий и сооружений при рекон­
ст рукции. Техническое состояние конструкций зданий можно
оценивать в последовательности, изложенной применительно
к зданиям, подлежащим восстановлению. Наряду с изучени­
ем исполнительной строительной и эксплуатационной техни­
ческой документации предусматривается визуальный осмотр
конструкции и оборудования, который включает в себя: нане­
сение на чертежи мест дефектов и отклонений от проектной
документации с изменением и указанием размеров; вскрытие
при необходимости конструкции, разборку оборудования, вы­
пиливание образцов бетона, кусков арматуры, стали, участ­
ков кирпичной (каменной) кладки и др. с последующим ис­
пытанием и х в лабораторных условиях; снятие характери­
стик приборами неразруш ающих методов контроля.
Обследование строительных конструкций представляет со­
бой трудоемкий и опасный вид работ, вызванный как необхо­
димостью обеспечения доступа к каждому обследуемому эле­
менту, так и длительной работой исполнителей на высоте.
Деформации, полученные конструкциями при эксплуатации,
измеряют с помощью различного типа индикаторов, прогибомеров, динамометров, используя геодезические и фотограм­
метрические методы* а также приборы и оборудование, пере­
численные в п. 5.
Н а несущую способность конструкций влияет характер ее
разруш ения (пластический или хрупкий). Пластическое раз­
руш ение характеризуется тем, что разрушению конструкции
предшествуют значительные ее прогибы и раскрытие тре­
щин; непригодность конструкции к эксплуатации может
быть установлена визуально. При хрупком разруш ении появ­
ляются трещины и прогибы с незначительным их развитием
непосредственно перед разрушением; последнее наступает
внезапно и визуальная оценка аварийного состояния конст­
рукции затруднительна. Поэтому применительно к усиливае­
мым конструкциям из различных материалов оценка их не­
сущ ей способности в некоторых случаях может быть опреде­
лена по внешним признакам.
Для бетонных и железобетонных конструкций насторажи­
вающими являются: нормальные и наклонные трещины, а
также продольные в сжатой зоне железобетонных элементов с
раскрытием более нормативных значений; прогибы конструк­
ций, превышающие 1 /5 0 ...1 /1 0 0 пролета, при наличии в рас­
тянутой зоне трещин с раскрытием свыше 0 ,5 ... 1 мм или
признаков разруш ения бетона в сжатой зоне конструкции;
признаки воздействия высоких температур, например изм е­
нение цвета бетона, глухой звук и отслоение бетона при про­
стукивании, мелкая сетка трещин на поверхности бетона;
коррозия бетона и арматуры.
Для стальных конструкций опасны: выгибы в плоскости
большего момента инерции сечения, превышающие 1/100
пролета; выгиб в плоскости меньшего момента инерции сече­
ния более 0,4 ширины полки или более 4 см; пробоины в
средней части стенки размером более 0,3 ее высоты или более
10 см; пробоины в полках более 1,5 см, вмятины в стенках,
которые превышают две ее толщины, и в полках, превыш аю­
щ их одну толщину стенки; для ферм -- выгибы растянутых
элементов, превышающие 1/100 длины, и сжатых — 1/200
длины элемента, ослабление растянутых элементов пробоина­
ми и надрывами свыше 15% сечения, сжатых — 30% сечения
и вмятин свыше 1,5 толщины; для сварных соединений -- д е­
фекты, выходящие за пределы нормативных требований, н а­
личие зазора меж ду свариваемыми элементами в соединени­
ях с угловыми швами, превышающего установленные ГОС­
Том отступления от размеров сварных швов, заданны х черте­
жом, в сторону уменьшения; коррозия стали.
Для каменных конструкций: появление трещин в кладке
(вертикальных, наклонных и др.), в том числе пересекающих
кирпичи; расслоение кладки, включая сдвиг отдельных кир­
пичей относительно раствора; коррозия и растрескивание
кирпича (камня). Для деревянных конструкций: трещины в
дереве, ослабление мест соединения; гниение дерева. Для
комбинаций конструкций из различных материалов — тре­
щины в местах их сопряжений и даже частичные сдвиги о д ­
них конструкций относительно других.
Для упорядочения и выработки единообразия учета п о­
вреждений, которые предстоит устранить при реконструкции,
необходима классификация конструкций по степени повреж­
дений, несущ ей способности и эксплуатационным свойствам.
Например можно воспользоваться классификацией, предло­
женной Н И И Ж Б и харьковским Промстройниипроектом для
железобетонных конструкций, согласно которой установлены
четыре следующ их состояния конструкций:
состояние 1 — нормальное. Усилия в элементах и сечени­
ях не превышают допустимых по расчету. Дефекты и по9
Таблица
О ценка
зем л е­
трясения
1 .1 . К лассиф икация повреждений стальны х конструкци й
Х арактери стика повреж дения
М ероприятия по восстан ов ­
лению
Слабое
Не снижающее несущ ей способности
кон стр у к ц и и : вм яти н ы , небольш ие
пробоины , местны е и скривлен ия и т.д.
Д оп ускается рем он т не п рои з­
водить. В некоторы х случаях
повреж дения ком пенси рую тся
п ри варкой элем ентов усиления
без за гр у зк и элем ента и без его
дем онтаж а
Среднее
Снижающее несущ ую способность к о н ­
струкци й, но не сопровож даю щ ееся п о­
терей несущ ей способности основны х
эл е м ен то в : разры в второстепенны х
элем ентов по всем у сечению или их ис­
кривлен ии на больш ой длине, пробои­
н ы , м естны е искривл ен ия основны х
элем ен тов, воздействие тем пературы
д о 900°С и т.д.
К онструкции ремонтирую т на
м есте, без дем онтаж а к о н с т ­
рукц и и , но и с р а згр у зк о й в
необходи м ы х случаях. При в р е ­
м енном восстановлении — уста­
н о в к а дополнительны х стоек,
расп о р о к , упоров и т.д.
Сильное
С опровож даю щ ееся полной потерей
несущ ей способности конструкц и й при
эксплуатационны х н а гр у з к а х : разруш е­
ние у зл о в и соединений; разры в по в с е ­
м у сечению или искривлен ие на боль­
ш ой длине основны х элем ен тов; в о з­
действие тем пературы свы ш е 900°С
и т.д.
Ремонт конструкц и й с р а згр у з­
к о й и дем онтаж ом или установ­
к о й врем енны х к реп лени й или
опор. Временное восстан овл е­
ние осущ ествляется изм енени­
ем кон структи вн ой схем ы
здания
Полное
Разруш ение отдельны х конструкц и й
и частей здания
К онструкции подлеж ат зам ене
вреждения, препятствующие нормальной эксплуатации или
снижаю щ ие несущую способность или долговечность, от­
сутствуют;состояние 2 — удовлетворительное. По несущей способно­
сти и условиям эксплуатации соответствует состоянию 1.
Имеются дефекты и повреждения, которые могут снизить
долговечность конструкции. Необходимы мероприятия по за­
щите конструкции;
состояние 3 — непригодное к нормальной эксплуатации.
Конструкция перегружена или имеются дефекты и поврежде­
ния, указывающие на снижение ее несущей способности, од­
нако на основании поверочных расчетов и анализа дефектов
и повреждений можно гарантировать ее сохранность на пери­
од усиления. В некоторых случаях возможна разгрузка, ус­
тановка страховочных опор и принятие других мер без­
опасности;
состояние 4 — аварийное. То же, что и при состоянии 3,
однако на основании поверочных расчетов и анализа дефек­
тов и повреждений нельзя гарантировать сохранность конст­
рукций на период усиления, особенно, если возможен хруп10
кий характер разруш ения. Необходима немедленная разгруз­
ка, вывод людей и з зоны возможного обрушения, устройство
страховочных опор, ограждений и других мер безопасности.
Многочисленные данные натурных обследований зач а­
стую позволяют количественно оценить влияние степени п о­
вреждений или износа на расчетные параметры, определяю ­
щ ие несущую способность сечений и элементов конструкций.
Для единообразного представления данных натурных обсле­
дований целесообразно воспользоваться предложенными Н ИИ Ж Б и харьковским Промстройниипроектом типовыми фор­
мами и бланками, которые позволяют накапливать, хранить
и анализировать поступающие сведения с помощью ЭВМ. П о­
рядок заполнения типовых бланков и форм приведен в при­
ложении.
Для стальных конструкций классификация повреждений,
предложенная ЦНИИпроектстальконструцией, также содер­
жит четыре степени оценки и приведена в табл. 1.1.
Более подробно аварии строительных конструкций рас­
смотрены в работах, посвященных этой проблеме [73, 80].
1.2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВОССТАНОВЛЕНИЮ
И УСИЛЕНИЮ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ,
ПОВРЕЖДЕННЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ
Решение задачи ликвидации последствий землетрясений
в минимально возможные сроки включает в себя как перс­
пективные мероприятия, учитывающие развитие города, по­
селка, предприятия в будущ ем, так и внеочередные, направ­
ленные на безотлагательное обеспечение жизнедеятельности
района, подвергшегося землетрясению. Учитывая совокуп­
ность таких факторов, как производственный потенциал и
продукция, поставляемая этим предприятиям для других
районов, социально-политическое значение пострадавшего ре­
гиона, необходимо принимать меры к развертыванию нового
строительства, постоянному или временному усилению зд а ­
ний и сооружений. Этот подход диктуется необходимостью
сочетать разумную надежность с минимальными затратами
на ликвидацию ущерба, нанесенного землетрясением.
Организация обследования зданий и сооружений при вос­
становлении. Качественное выполнение проектов восстановле­
ния возможно при условии исчерпывающих сведений о т е х ­
ническом состоянии объекта в целом и его отдельных строи­
тельных конструкций. Единственным источником исчерпы­
вающей информации о техническом состоянии и несущей
способности строительных конструкций могут быть материа­
лы обследований, выполненных квалифицированными специ­
алистами в области строительства, причем до разработки про­
ектов восстановления. Принятие проектных решений без д о ­
11
стоверных и полных сведений о фактическом состоянии стро­
ительных конструкций в одних случаях может существенно
завысить объемы капитальных вложений, а в других приве­
сти к аварии в процессе эксплуатации и даже при выполне­
нии работ по восстановлению здания или сооружения.
Сбор и систематизации сведений о дефектах, обнаруж ен­
ных при обследовании, являются не только необходимым ис­
ходным материалом для решения вопроса и разработки мер
по восстановлению объекта, но и позволяют, обобщив и х, до­
вести до широкого круга специалистов. Общие положения
инструктивной литературы [42, 43, 45, 62] предусматривают
проведение обследований специализированными организаци­
ями лишь в необходимых случаях, подразумевая при этом,
что последнее определяет служба эксплуатации и содер­
жания зданий и сооружений. При ликвидации последствий
землетрясений указанные рекомендации практически не­
выполнимы.
Первые попытки создания в СССР единой методики обсле­
дования зданий после землетрясений относятся к семидеся­
тым годам [34], когда к участию в обследовании стали при­
влекаться экспедиции научно-исследовательских и проект­
ных институтов из различных регионов страны. Единая ме­
тодика позволяет устранить разноречивые подходы в оценке
интенсивности проявления землетрясений по результатам
макросейсмического анализа, оценке ущерба, а также целесо­
образности необходимого уровня восстановления (усиления)
поврежденных сооружений.
Высокая сейсмическая активность, отмечающаяся в по­
следнее десятилетие, требует совершенствования методики об­
следования последствий землетрясений и шкалы сейсмиче­
ской интенсивности [19, 29, 66]. Так, в 1980 г. разработаны
Методические рекомендации по инженерному анализу по­
следствий землетрясений [37], но и наличие этой методики не
позволило в некоторых случаях избежать разночтений в
оценке повреждений, хотя и резко их сократило. С учетом
предложений по совершенствованию этой методики примени­
тельно к зданиям и сооружениям, подлежащ им восстановле­
нию, следует проводить работы по обследованию в следую ­
щем объеме и порядке.
Оперативное обследование должно охватывать все здания
и сооружения, находящиеся в зоне разрушений и поврежде­
ний, путем визуального осмотра и ’опроса жителей или объез­
да населенных пунктов со слабо выраженным воздействием
землетрясения. Наряду с предварительным определением об­
щего причиненного ущерба, выделением зон с различной сте­
пенью повреждений, оценкой проявления интенсивности зем ­
летрясений по макросейсмическим признакам и подробным
обследованием представленных типов зданий и сооружений в
зонах высокой интенсивности сейсмического воздействия,
12
главным в оперативном обследовании является одно из следу­
ю щ их решений: объект остается в эксплуатации; объект п од­
лежит детальному обследованию; объект подлежит сносу.
Первое из этих решений не исключает неотложного про­
ведения текущего ремонта; второе -- возможность перевода
объекта в первую и третью группы решений и предусматри­
вает принятие в необходимых случаях экстренных противоаварийных мер и установку различных датчиков (маяков), а
также отселение жителей или выведение работающих во вре­
менные помещения; третье -- отселение жителей или перевод
работающих в другие постоянные помещения.
Наиболее трудоемкой частью, требующей одновременного
привлечения большого количества инженерно-технических
работников, является детальное обследование объектов [67].
При этом одновременное, массовое обследование позволяет
выделить первоочередные объекты, подлежащ ие восстановле­
нию с учетом их социально-экономической ответственности, а
также необходимые трудовые и материальные затраты на
восстановление.
Острота этой проблемы обусловлена, с одной стороны, н е ­
обходимостью в возможно сжатые сроки уменьшить ущ ерб,
причиненный землетрясением, а с другой, избежать дополни­
тельных затрат, которые резко возрастают в поврежденных
зданиях в результате как ускоренного их старения из-за афтершоков, так и вследствие неизбежного растаскивания впол­
не пригодных для последующей эксплуатации элементов зд а ­
ния и оборудования (оконные переплеты, дверные полотна,
дощ атые полы, элементы сантехники и д р .)..
Детальное обследование зданий и сооружений предусмат­
ривает:
1)
проведение наружного и внутреннего осмотра, фикса­
цию , а в необходимых случаях и замер деформаций в узл ах,
сопряжениях и теле элементов зданий и сооружений.
Учитывая трудоемкость, а зачастую опасность осмотра п о­
врежденных конструкций, добиться требуемого качества об­
мерных работ ручными способами практически невозможно.
Совершенствуя технологию обследования, следует стремиться:
к повышению производительности труда при фиксации п о­
вреждений; к сведению к минимуму объема работ на высоте,
в том числе в опасных условиях; к сокращению времени ра­
боты в действующем объекте; к обеспечению требуемой точ­
ности замеров труднодоступных конструкций, особенно слож ­
ных очертаний.
Успешному реш ению этой задачи должно способствовать
широкое применение фотограмметических методов измерений
[36], которые используются, например, при замерах памят­
ников старины.
Фоторегистрация с использованием любительской фотока­
меры и масштабного кольца позволяет достоверно отразить
13
состояние элементов конструкций, а также определять их
геометрические размеры непосредственно по фотоснимку. Фо­
торегистрацией с достаточной точностью определяются разме­
ры элементов и их соединений, места их повреждений и т.п.
Использование фотоснимков в составе материалов обследова­
ния заменяет графическое исполнение узлов в обмерных чер­
теж ах, что улучшает качество проектной документации и
значительно сокращает трудозатраты на ее исполнение. Ш и­
рокое внедрение фотограмметрических методов измерений
при обследовании сооружений имеет некоторые преимущест­
ва при определении координат большого количества точек,
как, например, в зданиях сложной объемно-планировочной
формы и при обследовании недоступных конструкций;
2) фиксацию остаточных деформаций в несущ их элемен­
тах зданий и их сопряжений, включая отклонения от проек­
тных. Для этого наряду с фотограмметрическими методами
для измерения отклонений используются и методы инженер­
ной геодезии, построенные на принципах угловых линейных
засечек, тригонометрического нивелирования, створных и з­
мерений и т.п. Применительно в замерам вертикально распо­
ложенны х элементов сооружений ленинградским отделением
ЦНИИпроектстальконструкЦия разработана и широко ис­
пользуется схема опорного треугольника, позволяющая зам е­
рять конструкции, расположенные в зонах, недоступных для
прямых измерений.
Остаточные деформации следует измерять не только с по­
мощью рулеток, обычных и угломерных линеек, транспорти­
ров, отвесов, специальных луп, микроскопов, ш тангенцирку­
лей, что требует непосредственного доступа к повреждению,
но и использовать другие приспособления, облегчающие об­
следование. Для измерения толщин в интервале 0...50 мм
труднодоступных элементов может применяться дистанцион­
ный толщиномер. Он позволяет вести измерения на расстоя­
нии до 6 м от исполнителя.
Измеритель экцентриситета позволяет быстро и удобно
определять эксцентриситет, например кранового рельса отно­
сительно подкрановой балки. Фотографирование высоко (до
6 м) расположенных элементов конструкций обеспечивает те­
лескопический фотоштатив. Кроме этого, может применяться
оснастка, обеспечивающая безопасность и удобство работы на
конструкции;
3) методика определения остаточных деформаций и проса­
док оснований и фундаментов будет изложена в п. 1.3. Следу­
ет только иметь в виду, что промежуток времени от приня­
тия реш ения о восстановлении (усилении) объекта и до его
реализации зачастую бывает продолжителен, так как требует
определенной подготовки, что вызывает необходимость в на­
блюдении за нарастанием деформаций инструментальным
14
или визуальным методом и в некоторых случаях соответству­
ющей корректировки выбора конструктивного решения, при­
нимаемого по восстановлению или усилению;
4) измерение динамических характеристик объектов по
мере накопления ими дополнительных деформаций в услови­
ях часто повторяющихся афтершоков.
Регистрация динамических характеристик осуществляет­
ся с помощью передвижной инженерно-сейсмической станции
на объектах, где ожидается наиболее интенсивное нарастание
деформаций. В качестве источника возбуждения могут быть
использованы микросейсмические, импульсивные и вибраци­
онные возбуждения, а также непосредственно афтершоки
землетрясений. Работа идет по схеме, предусмотренной мето­
дом многократного исследования колебаний сооружений —
МИКС, путем записи свободных колебаний при возбуждении
их в продольном и поперечном направлениях здания и при
его кручении вибродатчиками типа ВЭГИК с регистрацией
на осциллографе, после этого она обрабатывается в соответст­
вии с руководством [641.
Импульсивное возбуждение осуществляется с помощью
оттяжки здания тросом с последующим мгновенным сбросом
приложенного усилия. Мгновенный сброс происходит при от­
рыве специальной тарировочной вставки, которая соединяет
силовую установку с тросом, прикрепленным к зданию. Та­
рированные вставки могут быть изготовлены из арматурной
стали диаметром 8...10 мм класса А1 в виде восьмерок (дли­
ной 300...400 мм с двумя петлями по концам, диаметром око­
ло 100 мм). В качестве силовой установки могут быть исполь­
зованы
грузовые
автомобили,
развивающие
усилие
0 ,2 ...0 ,4 кН, необходимое для обрыва вставок, при котором
влияние микросейсмических колебаний грунта исключается
вследствие загрубления соответствующих измерительных ка­
налов. Вибрационное возбуждение осуществляется передвиж­
ными вибрационными машинами с доведением конструкций
зданий до исчерпания несущей и деформационной способно­
сти (наступление предельных состояний).
Изменение динамических характеристик (периодов и
форм собственных колебаний, характеристик затухания) зда­
ний и сооружений с учетом характера и степени их повреж­
дений при землетрясении и инженерно-геологических усло­
вий площадки строительства позволяет, в частности, контро­
лировать изменение жесткости объекта по мере выполнения
восстановительных мероприятий. Примеры, иллюстрирую­
щие этот метод, приведены в [33];
5) определение физико-механических характеристик ос­
новных несущ их конструкций, которое необходимо для оцен­
ки их прочностных свойств.
Ф изико-механические свойства поврежденных объектов
изучают применительно к материалам, из которых выполне-
15
Рис. 1.1. Испытание кладки на нормальное сцепление
1 — траверса; 2 — рама; 3 — тяги; 4 — домкрат; 5 — динамо­
метр; 6 — захваты
ны несущ ие конструкции, отдавая предпочтение неразруш а­
ющим методам. В зданиях со стенами из кирпича, мелких
блоков и местных строительных материалов следует опреде­
лять нормальное сцепление кладки по неперевязанным
швам, прочность отдельных простенков и перемычек на сж а­
тие и сцепление, прочность образцов раствора, взятых из
кладки. Для этого, в частности, могут быть использованы
приборы и приспособления для выявления нормального сцеп­
ления раствора с кирпичом [34, 74], представленные на
рис. 1.1, которые нашли применение при обследовании по­
следствий землетрясений.
В крупнопанельных, крупноблочных и объемно-блочных
зданиях, а также железобетонных каркасных и зданиях со
стенами из монолитного бетона определяются следующие ха­
рактеристики: класс бетона, размещение продольной и попе­
речной арматуры и ее класс в несущ их железобетонных кон­
струкциях 10...15. Фактическая прочность бетона определяет­
ся с помощью механических приборов, основанных на изм е­
рении отпечатков, типа эталонного молотка Н И И Мосстроя,
пружинного прибора ХПС, маятникового прибора Д П Г-4, мо­
лотка Кашкарова, ударных приборов ПМ -2, И П Б-10 УЦ,
скалывающего устройства УРС-2 и приборов, основанных на
принципе отскока, а также с помощью ультразвуковых при­
боров ГСП УК-14П, ’’Бетон-12”, -УФ-10П, основанных на и з­
мерении скорости распространении в бетоне ультразвука [23].
Средняя прочность бетона при испытании вычисляется по
фактически полученным данным — для каждого исследуемо­
го элемента конструкции отдельно или при достаточной одно­
родности — для группы однотипных конструкций. Не следует
определять среднюю прочность бетона в конструкциях, имею­
щ их при внешнем осмотре на наружной поверхности и в скот
лах различную структуру бетона. За расчетную прочность бе­
тона на сжатие можно принимать величину, вычисленную по
средней прочности с коэффициентом 0,7. Армирование несу­
щ их конструкций устанавливается вскрытием защ итного
слоя бетона и замером продольной и поперечной арматуры
штангенциркулем и линейкой, а также магнитным методом
^ с помощью прибора ИЗС-10Н или прибора ’’искателя арматуры” харьковского Промстройниипроекта. В допустимых слу>лчаях образцы арматуры и элементов стальных конструкций
вырезаются газопламенной горелкой и испытываются на
стандартных разрывных маш инах.
Определение расчетного сопротивления арматуры усиливаемых конструкций производится испытанием образцов, вы­
резанных из этих конструкций. Класс стали устанавливается
на основании результатов испытаний вырезанных образцов
по соответствию полученных значений предела текучести,
временного сопротивления и относительного удлинения при
разрыве браковочному минимуму в соответствии в табл. 1.2
или по результатам химического анализа.
При аварийном состоянии конструкций для ориентиро­
вочных расчетов по рекомендациям Н И И Ж Б и харьковского
Промстройниипроекта разрешается принимать пределы теку­
чести
стали:
для
арматуры
класса
А-1
196 МПа
(2000 кгс/см2); для арматуры класса А -П — 294 МПа
(3000 кгс/см2); для арматуры класса А -Ш — 392 МПа
(4000 кгс/см 2). Для арматурной стали старых железобетон­
ных конструкций предел текучести принимается 186 МПа
(1900 кгс/см2). Ж есткая арматура из прокатных профилей
учитывается в расчетах как сталь класса А-1 или на основа­
нии результатов испытаний образцов.
В зданиях из металлического каркаса натурные испыта­
ния обычно выполняют методом пробной нагрузки, который
из-за некоторых недостатков ограничивает его применение. В
последние годы в ленинградском отделении ЦНИИПроектстальконструкция разработан и применяется вибрационный
метод определения усилий, действующих в элементах нагру­
женных строительных металлоконсзааздсшнггтэснованный на
Г Тг аашшк .Г ооббл .л &
б ;я«а !
!
о ктя брь
“ I
Таблица
1 .2 . Характеристика сталей
А рм атурн ая сталь
К ласс
Предел те­
кучести,
МПа (к гс /
/см )
Временное
сопротивление
при р а зр ы в е ,
МПа (к гс /см )
Д иаметр
О тноси­
мм
тельное
удлинение
при р а зр ы ­
ве, %
С терж невая го р яч еката­
ная г л а д к а я кр у гл а я
Стержнев а>; г о р я ч е к а ­
таная периодического
проф и ля
А-1
235(2400)
312(3800)
25
6...40
294(3000)
392(4000)
588(6000)
784(8000)
588(6000)
784(8000)
980(10 000)
5 3 9 (5 5 0 0 )
—
490(5000)
588(6000)
882(9000)
1029(10 500)
882(9000)
980(10 000)
1176(12 000)
5 8 8 (6 0 0 0 )
5 3 9 -4 4 1
(5 5 0 0 -4 5 0 0 )
1 8 6 2 -1 3 7 2
(19 0 0 0 14 000)
1 7 6 4 -1 2 7 4
(18 000 13 000)
1 8 6 2 -1 4 7 0
(19 000 15 000)
1 6 6 6 -1 5 1 9
(17 000 15 500)
19
14
10...40
6...40
10...32
10...18
10...25
10...25
10...25
6...40
3...8
А-И
А-Ш
А-1У
А-У
С терж невая, терм ически Ат-1У
упрочненная периодичес Ат-У
Ат-У1
к о го п роф и ля
Стерж невая, упрочнен­ А-Шв
ная в ы т я ж к о й , периоди­ В-1
ческого п роф и ля
А рм атурн ая п р о в о л о к а В-Н
гл а д к а я хол однотянутая
А рм атурн ая п р о в о л о к а Вр-И
периоди ческого п роф и­
ля, сем ип роволочны е
арм атурны е п ряд и , к а ­ К-7
наты
М ногопрядны е канаты
без органи ческого сер­
дечника
К-19
6
7
8
7
6
6
~
4
3...8
4
3...8
4
15
4
14
функциональной зависимости между собственной частотой и
усилием. Разработаны также способы экспериментального оп­
ределения параметров, характеризующ их жесткости упругого
защ емления. Применение вибрационного метода определения
усилий было осуществлено на образцах, стержнях большемас­
ш табных моделей стальной фермы и на натурных конструк­
циях пролетных строений;
6) оценку общего состояния здания и сооружения, их от­
дельных частей, распределение остаточных деформаций в
плане и по высоте. На основании этих материалов после их
обработки [30, 31] (см.п. 3.3) оценивается: возможность вос­
становления объекта или усиления; необходимый уровень
восстановления; технико-экономическая целесообразность;
7) выбор способа восстановления или усиления с учетом
его технологичности и имеющихся в наличии оборудования и
квалифицированных кадров. Поскольку два первых фактора
будут рассмотрены в гл. 4 и 5, то здесь следует только обра­
тить внимание на важность подготовки квалифицированных
кадров строителей.
Накопленный опыт показывает, что дефекты проектиро­
18
вания в значительной мере являются результатом ош ибок,
допущ енны х при проектировании вследствие недостаточных
знаний норм, основного курса строительной м еханики, ф и зи ­
ко-механических свойств материалов, методов выполнения
строительно-монтажных работ, неправильного учета конкрет­
ных условий работы строительных конструкций при эксплуа­
тации зданий и сооружений. В условиях же усиления (восста­
новления) конструкций и реконструкции сооружений пере­
численные ошибки и недостатки усугубляются тем, что не­
возможно с необходимой точностью обследовать сооружение
или конструкцию, определить физико-механические свойства
материала, вид и степень коррозии.
Устранение дефектов, допущ енных при строительстве, и
выполнение мероприятий по усилению конструкций требует
специальной подготовки и навыков в оценке требований к
качеству строительных материалов и конструкций, способам
производства работ при усилении конструкций, выявлению и
недопущ ению случаев замены строительных материалов и
конструкций, предусмотренных проектом, на материалы и
конструкции низш его качества или несоответствующие усло­
виям эксплуатации. Персонал служб эксплуатации и содер­
жания зданий и сооружений должен обязательно проходить
технический минимум, поскольку их роль в обеспечении дол­
говечности усиленных, восстановленных и подвергшихся ре­
конструкции сооружений, весьма велика.
1.3. О БЩ И Е Т Р Е Б О В А Н И Я К У СИ ЛЕН И Ю ОСНОВАНИЙ
И Ф У Н Д А М Е Н Т О В П О Д СО О РУЖ ЕН И ЕМ
Дефекты в основаниях или фундаментной части зданий,
проявившиеся при эксплуатации, особенно опасны в сейсми­
ческих районах. Так, ослабление основания, как показывает
опыт обследования последствий землетрясений, резко сниж а­
ет сейсмостойкость зданий, а зачастую, например в Ниигате,
приводит опрокидыванию здания. Необходимость проведения
работ по усилению оснований и фундаментов связана с уве­
личением нагрузок на фундаменты или устройством новых
подземных сооружений рядом со старыми фундаментами в
результате работ по реконструкции [1].
В результате землетрясений в конструкциях возникают
деформации, особенно при строительстве в сложных инженер­
но-геологических условиях (лессовые просадочные грунты,
торфы, пески-плавуны, набухающие грунты и др.), усугубля­
емые ошибками, допущ енными при изысканиях, неправиль­
ной эксплуатацией зданий и сооружений, а также влиянием
агрессивных вод. Значения характеристик грунтов основания
должны вычисляться по результатам непосредственного опре­
деления для каждого усиливаемого фундамента.
19
Методика обследования оснований и фундаментов, опреде­
ление остаточных деформаций. Как уж е отмечалось, проекту
восстановления, усиления или ремонта здания и сооруже­
ния, в том числе в условиях реконструкции, должны предш е­
ствовать выявление причин, вызвавших в них деформации,
количественная и качественная их оценка и применительно
к основаниям и фундаментам роль и значение их как состав­
ной, взаимосвязанной части всего здания. Такой подход по­
зволяет в некоторых случаях, например при неравномерной
осадке основания, отказаться от закрепления и уплотнения
основания или усиления фундамента, ограничиваясь только
восстановлением стен.
Объемы работ по обследованию оснований и фундаментов
зависят от размеров и назначения здания, наличия и количе­
ства признаков происхождения деформации, степени изучен­
ности грунтов. Возможны следующие способы обследования
оснований и фундаментов.
Уст ройство шурфов. Шурфы для обследования отрывают
вблизи несущ их стен, в которых обнаружены деформации в
результате неравномерных осадок и других признаков. Р а з­
мер сторон шурфа 1_1,5 м. По мере отрывки ш урфа берут
пробы грунта и фундамента, уточняют размеры фундамента
и крепят стенки шурфа в слабых грунтах сплошной обш ив­
кой, в других отдельными распорами. Граничные уровни
различных слоев грунта и грунтовых вод фиксируют отмет­
ками. Ш ирину подошвы фундамента определяют подкопом
под фундамент, который устраивают из шурфа. По оконча­
нии работ шурфы засыпают и предусматривают меры, не до­
пускаю щ ие попадания в них поверхностных вод. При отрытии шурфы фундамента подвергаются тщательному обследо­
ванию. По характеру деформаций устанавливают причины
потери несущ ей способности и намечают способы усиления
фундаментов.
При определении несущей способности фундаментов их
испытания могут быть упрощены: на месте простукивают
фундаменты молотком, делают попытки выломать отдельные
камни ломом, пробивают шлямбуром. При постукивании мо­
лотком прочные фундаменты дают чистый звук высокого то­
на, у слабых фундаментов звук глухой, более низкого тона.
Если отдельные камни легко выламываются, то прочность
фундамента низкая. При пробивке шлямбуром определяется
прочность в толще фундаментов. При слабых фундаментах
ш лямбур идет легко, отдельные камни фундамента при этом
сдвигаются или образуются трещины, расходящиеся от места
пробивки в стороны.
В лабораторных условиях испытывается прочность от­
дельных камней, из которых сложены фундаменты, и рас­
твор, или испытывают целые образцы, вырезанные из тела
фундамента без наруш ения прочности растворных швов.
20
Б ур ен и е. Для бурения скважин глубиной до 2 м применя­
ют забивной щуп -- металлический стержень 2,5 м с выступа­
ми, при извлечении которого на выступах остается грунт.
Для бурения скважин на глубину до 30 м применяются буры
из наголовника, наконечников и штанг, состоящ их из от­
дельных трубчатых звеньев диаметром 19...25 мм и длиной
1 _1,5 м. В зависимости от вида грунта в качестве наконеч­
ника используются ’’лож ки”, ’’желонки”, пирамидальные и
коронные буры.
В результате лабораторных исследований грунта устанав­
ливают: геологические разрезы, мощность напластований,
уровень грунтовых вод; физико-механические свойства осно
ваний и фундаментов; характеристику и свойства грунтовых
вод. При обследовании уточняют размеры фундаментов и тем
самым получают необходимый исходный материал для пове­
рочных расчетов.
О пределение н есущ ей способност и осн о ва н и й в н а т у р н ы х
у с л о в и я х с помощ ью ш т а м п а . Ш тамп применяют квадратной
формы площадью 0,5 м2 из металла, железобетона или дере­
ва. Перед испытанием его устанавливают посередине отрыто­
го шурфа на расстоянии от стенок не менее 0,7 м. В буровых
скважинах их минимальный диаметр 32,5 см, а площадь
ш тампа 600 см2. Для слабых грунтов первая нагрузка состав­
ляет 10 Н на 1 см2 площ ади штампа с последующим 25% -м
увеличением, которое для каждой партии добавляется равно­
мерно в течение 2 ч. Для прочных грунтов первоначальная
нагрузка принимается в 3 раза больше с нарастанием на по­
следую щ их ступенях 20% . М ежду ступенями замеряется ве­
личина осадки, которая определяется до тех пор, пока рост ее
практически прекратится (не превышает 0,1 мм за 2 ч или
1 мм за 20 ч).
Разруш ение грунта характеризуется либо появлением ви­
димы х на глаз трещин, холмиков от выпирания, либо дл и ­
тельной осадкой практически без увеличения нагрузки и со­
ответствует временному сопротивлению. Допускаемое напря­
ж ение принимается с 8... 10-кратным запасом прочности.
Установка контрольных маяков на капитальных стенах
или в местах примыкания перегородок к стенам. Маяки пред­
ставляют собой простейшие датчики в виде алебастровой н а­
кладки, установленной перпендикулярно направлению тре­
щин и надежно закрепленной по обеим сторонам трещин.
Маяки устанавливают вдоль трещин в местах, где можно на­
блюдать за их поведением на расстоянии 2 ...3 м один от дру­
гого. Длина маяка 2 5 ...30 см, каждый конец плотно соединен
со стеной на протяжении не менее 10 см, толщ ина 3 ...5 и
ш ирина 6 ...8 см.
Для определения величины нарастания деформации одно­
временно с устройством маяков на трещину ставят простей­
ш ие рычажные указатели в виде шарнирно закрепляемой де21
Рис. 1.2. Прибор для определения осадки здания
1 — шарнир; 2 — стрелка; 3 — шкала
ревянной или металлической стрелки длиной 0,5 ... 1 м. Стрел­
ка шарнирно закрепляется на двух краях трещины, а ее сво­
бодный конец помещается над нулевой точкой мерной ш ка­
лы (рис. 1.2). Для измерения фактических величин, например
осадки стены, необходимо проводить нивелировку.
Г Л А В А 2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ И ПРИЧИНЫ
ПОВРЕЖДЕНИЯ ОСНОВАНИЙ, ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ
И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Следует иметь в виду, что любые деформации и поврежде­
ния ведут к снижению несущей способности и эксплуатаци­
онных свойств зданий и сооружений. Дефекты и поврежде­
ния возникают вследствие: ошибок проектирования, включая
изыскания; дефектов изготовления, т.е. наруш ений, получен­
ных при изготовлении на заводах и предприятиях; дефектов
транспортирования и складирования; дефектов монтажа и
подготовки оснований, т.е. нарушений при выполнении работ
непосредственно на строительной площадке; повреждений от
непредвиденных эксплуатационных и особых, в том числе
сейсмических, воздействий.
Ошибки проектирования возникают из-за несоблюдения
требований нормативных документов; несовершенства дейст­
вовавших в период проектирования документов; принятия
расчетных схем, в том числе упрощенных, не учитывающих
действительную работу конструкций; неправильного учета
нагрузок, действующих на конструкции; принятия несовер­
ш енны х конструктивных решений; недооценки степени аг­
22
рессивного воздействия среды и выбора неудовлетворитель­
ных защ итных покрытий.
Применительно к основаниям и фундаментам к основным
ошибкам, допускаемым при изыканиях, относятся: недоста­
точное определение состава и однородности грунтов; отсутст­
вие сведений о местных ослаблениях грунта; неподтверждение данных об уровне грунтовых вод. Отдельные или не­
сколько из указанных причин часто приводят к потере зда­
нием и сооружением пространственной жесткости или устой­
чивости, к нарушению связей между несущими конструкция­
ми, а каждая из ошибок -- к повреждению или разруш ению
отдельных несущ их элементов.
Основными причинами деф ект ов и зго т о влени я являются:
применение некачественных или не соответствующих тре­
буемым параметрам составляющих бетона и раствора — це­
мента, щебня, песка, воды, различных добавок, а также ма­
рок стали, арматуры, камня;
нарушение технологии приготовления бетонной смеси и
раствора -- неправильное дозирование составляющих, особен­
но в отношении цемента и воды, плохое перемешивание сме­
си; расслоение бетонной смеси и утечка цементного молока
после транспортировки бетона на большое расстояние неприс­
пособленным для этого транспортом;
нарушение технологии режима пропарки, увлажнения бе­
тона или его укрытия в жаркое время года и прогрева или
укрытия при отрицательных температурах, вымывание це­
ментного молока и т.п.;
замена стали арматуры в бетоне другими по классу или
марке, не снижающими несущей способности, но влияющими
на свариваемость, хрупкость, хладоломкость или коррозион­
ную стойкость, а также применение пораженной коррозией
стали и арматуры, некондиционного камня и кирпича;
нарушение в технологии изготовления, особенно предва­
рительно напряженных железобетонных конструкций;
несоответствие размеров и недостаточная жесткость опа­
лубок и форм при изготовлении панелей, блоков, плит,
балок;
нарушение в нанесении защ итных покрытий.
Применительно к материалам несущих конструкций мож­
но выделить следующие характерные дефекты, влияющие на
их несущую способность, долговечность и эксплуатационные
свойства.
Основные дефекты, характ ерны е для ж елезобетонных
конст рукций, следующие: трещины в бетоне: нормальные и
наклонные к продольной оси элемента по всей высоте сече­
ния или части его, продольные в местах изменения сечений
элементов, продольные в зоне анкеровки стержней, в том
числе предварительно напрягаемых, различного направления
в средней части сечения от температурных воздействий; от­
23
слоение защитного слоя бетона, чаще в растянутой зоне, не­
редко с обнажением стержней и нарушением сцепления арма­
туры с бетоном; раковины, сколы, каверны как в растяну­
той, так и в сжатой зонах, в местах анкеровки напрягаемой
арматуры, под закладными деталями; наруш ение сцепления
арматуры с бетоном, часто с поражением арматуры коррозией;наруш ение сцепления нового бетона с ранее уложенны м,
коррозия бетона с изменением его цвета, выкрошиванием,
ш елуш ением, замасливанием; повреждение в арматуре и за ­
кладных деталях, включая полное разруш ение растянутых
стержней, в поперечной и конструктивной арматуре; смещ е­
ние арматуры от проектного положения, включая искривле­
ние стержней и перекосы соединительных элементов; несоот­
ветствие сечения арматуры с площадью, размещ ением и
классом стали, включая предел текучести, временное сопро­
тивление, относительное удлинение, ударную вязкость и х и ­
мический состав; несоблюдение конструктивных требований
и виде устройства крюков на концах гладких стержней, до­
статочной глубины анкеровки закладных деталей и нахлест­
ки рабочих стержней, установки поперечной арматуры и дру­
гих анкерных устройств на концах предварительно напрягае­
мых элементов; нарушения при выполнении сварных соеди­
нений в виде прожогов, наплывов, непроваров, неполномерности шва, а также смещения и перелома свариваемых стер­
ж ней в стыке; повреждения противокоррозионных покрытий
в виде трещин, пузырей, отслоений из-за отклонения толщ и­
ны от требуемой или замены состава; отклонение размеров и
формы элементов от требуемых, в том числе их искривление.
Нередко перечисленные дефекты и повреждения вызыва­
ются не одной, а несколькими причинами. Так, причинами
образования трещин в конструкции вследствие недостаточной
несущ ей способности или трещиностойкости являются приме­
нение загрязненного щебня и песка, недостаточно активного
цемента, малого его количества, большого водоцементного от­
нош ения, плохого перемешивания и уплотнения смеси, зам о­
раживание бетона в раннем возрасте и вымывание цементно­
го молока, а также отклонение от требуемых в характеристи­
ках бетона по прочности на сжатие и растяжение, морозо­
стойкость, водонепроницаемость, несоответствие вяжущ его и
заполнителей. Преждевременное раскрытие трещин наступа­
ет и в результате несоответствия характеристик арматурной
стали и недостаточного натяжения предварительно напрягае­
мой арматуры.
Перечисленные, а также отклонения в размерах и фор­
ме элементов приводят к повышенным прогибам и переме­
щ ениям.
Причиной возникновения трещин в арматуре и сварных
ш вах, вплоть до разруш ения, особенно в элементах, работаю­
щ их на динамические воздействия и при отрицательных тем­
24
пературах, является применение арматуры, которая имеет бо­
лее низкие механические свойства и обладает повышенной
хрупкостью и плохой свариваемостью. Образование наклон­
ных трещин происходит в результате нарушения сцепления
арматуры с бетоном в зоне анкеровки, установки в опорной
зоне поперечной арматуры большого сечения с соответствую­
щим увеличением ее шага, возрастания шага стержней попе­
речной арматуры, расположения отгибов продольной армату­
ры в непроектных местах, уменьшения длины анкеровки
растянутой арматуры; чрезмерной податливости анкерных
устройств предварительно напряженных конструкций.
Раздавливание бетона наблюдается вследствие примене­
ния бетона пониженной прочности, чрезмерного натяжения
арматуры, в том числе на бетон, не набравший необходимой
прочности. Концентрация арматуры и дефекты анкеровки
приводят к снижению трещиностойкости конструкций. П ри­
менение бетонной смеси, обладающей повышенной усадкой,
вызывает усадочные трещины, что усугубляется отсутствием
укрытия или увлажнения бетона в жаркое время года.
При отсутствии надлежащего уплотнения жесткой, неудобоукладываемой бетонной смеси происходит зависание бетона
на арматуре и в местах изменения сечения, что способствует
возникновению трещин. Коррозия арматуры приводит к то­
му, что продукты ее, увеличиваясь в объеме, распирают бетон
с образованием трещин вдоль стержней арматуры.
О сновны е деф ект ы, ха р а к т е р н ы е д л я м е т а л л и ч е с к и х к о н ­
ст р укц и й , следующие: местные вмятины, искривления, про­
боины, разрывы; трещины в сварных швах составных конст­
рукций; повреждения отдельных элементов сквозных конст­
рукций; повреждения значительного количества элементов
сквозных конструкций; искривления элементов сквозных
конструкций.
К наиболее характерным основны м деф ект ам к а м е н н ы х
(к и р п и ч н ы х ) к о н ст р укц и й относятся: появление трещ ин и
разруш ение междуоконных простенков; возникновение тре­
щин и разруш ение перемычек над оконными, дверными и
другими проемами; образование трещин и разруш ение значи­
тельных участков стен; появление трещин в местах примы­
кания одна к другой капитальных стен; отклонение стен от
вертикали, вследствие наклона всей стены или выпучивания
ее отдельных участков; появление трещин в местах опор ба­
лок перекрытия и самих перекрытий.
Дефекты при транспортировании и складировании в ос­
новном возникают в результате: динамических воздействий;
случайных механических воздействий от ударов подвижным
транспортом, о землю и о другие конструкции; транспортиро­
вания и складирования конструкций в нерабочем положении,
включая непроектное расположение прокладок и фиксирую­
щ их устройств.
25
Дефекты при монтаже возникают при: строповке конст­
рукций в не предусмотренных проектом местах или примене­
нии не предусмотренных проектом строповочных приспособ­
лений; перегрузке конструкций строительными материалами
и оборудованием при монтаже; механических повреждениях
монтажными механизмами и грузами; пробивке в конструкци­
ях непроектных отверстий, гнезд или борозд; нарушении
технологии производства сварочных работ, режима сварки,
способа сварки, несоответствии марки применяемых электро­
дов; нарушении технологии устройства стыковых соедине­
ний, а при производстве бетонных и каменных работ — от­
сутствии увлажнения или укрытия в летнее время и прогреве
в зимнее; нарушении последовательности постановки связей
и временных креплений; недостаточном контроле при произ­
водстве геодезических работ.
Как и в случае дефектов, полученных конструкциями в
процессе изготовления, при монтаже отдельные или совокуп­
ность причин могут привести к соответствующим поврежде­
ниям. Так, применение не предусмотренных проектом мон­
тажных траверс вызывает появление неучтенных сжимаю ­
щ их усилий, которые, особенно при малом угле наклона
строп к продольной оси конструкции в свою очередь приво­
дят к образованию трещин. К таким последствиям приводит
и перегрузка покрытий строительными материалами и обору­
дованием, что влечет за собой образование трещин в растяну­
тых элементах.
Пробивка отверстий, борозд, гнезд уменьшает сжатую
часть сечения изгибаемых и внецентренно сжатых элементов,
снижая тем самым несущую способность и трещияостойкость
конструкции. Нарушение технологии сварки нередко приво­
дит к разрушению сварных швов и последующему образова­
нию трещин. Нарушение последовательности монтажа эле­
ментов, несвоевременная постановка связей могут привести к
возникновению в конструкциях усилий, превышающих рас­
четные, и образованию трещин, например, при строповке ре­
шетчатых конструкций не в узлах, а в панелях, или когда
элементы, работающие на стадии эксплуатации на сжатие
или изгиб, вынуждены на стадии монтажа работать на
растяжение.
Перенапряжение в отдельных элементах может возник­
нуть из-за нарушения технологии монтажа, например в ко­
лоннах при монтаже поперечных рам каркаса многоэтажного
здания без постановки продольных связей (распорок) между
рамами.
Вследствие недостаточного геодезического контроля может
сместиться центровка и тем самым уменьшится глубина опирания одной конструкции на другую, в результате образуют­
ся скалывающие трещины. Отсутствие ухода за кладкой и
26
бетоном в жаркое время года приводит к потере монолитно­
сти в кладке, а также к усадке бетона, включая стыки.
Дефекты в основаниях и фундаментах, вызывающие де­
формации в зданиях. Можно выделить следующие наиболее
характерные виды деформаций: прогиб здания; выгиб здания
вверх; неравномерный или равномерный перекос части зд а ­
ния; наклон или крен всего здания или его части. Эти дефор­
мации сопровождаются повреждениями стен.
Причинами этих деформаций, как правило, являются в
случае прогиба здания одной высоты и единой конструктив­
ной схемы — неравномерная сжимаемость грунта, если мо­
дуль деформации его в средней части меньше, чем у торцов,
или резкое снижение прочности под влиянием влаги при
практически однородном, маловлажном лессовом грунте в ос­
новании. При прогибе здания трещины сосредоточиваются в
области фундамента с расширением к его подошве и затуха­
нием к уровню подоконников и перемычек.
Более опасным по сравнению с прогибом является выгиб
здания вверх, при котором трещины раскрываются интенсив­
нее. Причиной выгиба может быть замачивание лессовых
грунтов или оттаивание мерзлых грунтов под торцами зд а­
ния. Трещины сосредотачиваются в верхней части стен (кар­
низной), и возможны потеря пространственных связей и раз­
лом здания. Это может происходить в результате перегрузки
глухих торцовых стен, которые оказываются как бы подве­
шенными к ослабленным продольным стенам.
Неравномерный перекос в результате ослабления или поте­
ри устойчивости основания, например одной из продольных
стен, вызывает как бы скручивание здания. Как неравномер­
ные, так и равномерные перекосы части здания возникают
вследствие неравномерного давления на грунт по длине зд а­
ния или его естественной неоднородности, а также чрезмер­
ного давления на грунт, приводящего к осадке части здания,
в том числе из-за неправильной эксплуатации. Для перекоса
характерны наклонные в сторону оседания трещины с одина­
ковым раскрытием по всей высоте здания, включая ф унда­
мент. Трещины эти являются результатом действия перезывающих сил.
Наклон или крен всего здания характерны для высоких
зданий, увеличивая влияние опрокидывающего момента и тем
самым способствуя нарастанию крена. Одна из причин кре­
на -- влияние горных выработок. Обстоятельством, усугубля­
ющим возникновение указанны х дефектов, является влияние
динамических воздействий от оборудования и особенно сейс­
мических сил.
К основным деформациям в теле фундамента относятся:
просадки и поперечные трещины; расслоение в продольном
направлении; выпадение отдельных камней или участка;
разруш ение материалов, особенно поверхностного слоя, под­
27
верженного воздействию агрессивной среды; повреждения в
местах сопряжения свай с ростверком, в результате непра­
вильной забивки свай или соединения их с ростверком; по­
вреждения деревянных свай в связи с изменением уровня
грунтовых вод и свай других типов в результате проходки
вблизи здания тоннелей, устройства подземных сооружений,
коррозии или механических повреждений.
Сведения об авариях фундаментов подробнее излож е­
ны в [1].
Повреждения от эксплуатационных воздействий, получен­
ные конструкцией в результате нарушения условий нормаль­
ной эксплуатации сооружения или технологического оборудо­
вания, вызваны чаще всего влиянием агрессивной среды, и з­
менением температурно-влажностного режима, действием по­
вышенных температур, деформациями основания под ф унда­
ментом и другими непредвиденными силовыми воздействия­
ми в виде: перегрузки конструкции, складирования материа­
лов, наруш ения режима работы технологического оборудова­
ния, повышенных динамических нагрузок; влияния агрес­
сивной среды и температурно-влажностного режима вследст­
вие повышенного выделения газов, паров, пыли, попадания
кислот, щелочей, масел и наруш ений в эксплуатации зданий
и з-за неисправности кровли, инженерных коммуникаций и
др.; деформаций основания, вызванных изменением их ф и зи­
ко-механических характеристик в результате замачивания
просадочных оснований технологическими, атмосферными
и грунтовыми водами, пучения оснований, перегрузки ф ун­
дамента.
Повреждения от сейсмических воздействий рассмотрены в
гл. 6. Сведения о повреждениях зданий при эксплуатации
приведены в [60].
Г Л А В А 3. СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Необходимость в усилении здания и сооружения в целом
вызвана, как правило, результатом землетрясений и других
стихийны х воздействий или значительных изменений в осно­
вании, проявившихся в виде осадок, трещин и других дефор­
маций на земной поверхности.
Классификация способов усиления несущей способности
конструкций и элементов. Способы усиления несущ ей способ­
ности конструкций можно разделить на три группы. П ер­
вая — возведение новых заменяю щ их или разгруж аю щ их
конструкций; вторая — восстановление конструкций, несу­
щ ая способность которых снизилась в процессе эксплуатации;
28
третья -- повышение несущей способности конструкций, н а­
ходящ ихся в эксплуатации, имея в виду передачу на них до­
полнительных нагрузок. Первая группа предусматривает ли ­
бо полную замену конструкций новыми, либо частичную за ­
мену с использованием способов усиления (восстановления),
разработанных для второй и третьей групп. Вторая группа
включает в себя устранение повреждений, не внося изм ене­
ний в схему работы конструкции. К третьей группе относится
усиление конструкций либо способами, которые не вносят
принципиальных изменений в работу конструкций, в том
числе используемых и для второй группы, либо введением
дополнительных элементов, которые в корне изменяют схему
работы конструкции (промежуточные опоры, связи и т.п.).
При выборе способа усиления необходимо учитывать: м и­
нимальные сроки остановки действующ его производства или
эксплуатаций зданий: суммарную продолжительность работ,
включая возможность передачи на усиленные конструкции
рабочей нагрузки; минимальную трудоемкость работ и ква­
лификацию рабочей силы; технологичность работ по усиле­
нию с учетом требований производства (ограничения по за ­
пыленности, сварке и др.) и техники безопасности; макси­
мальное использование имеющ ихся в наличии материалов,
изделий, механизмов; экономию средств и основных матери­
альных ресурсов (стали, цемента и др.); надежность и долго­
вечность решений по усилению с учетом условий объекта и
среды: агрессивности, пожароопасности, сейсмоопасности.
Выбор способов усиления. Усиление конструкций первой
группы способов, имея в виду их полное разгружение, целе­
сообразно применять при разгрузке небольших участков кон­
струкций, например перекрытий, или при значительной по­
тере конструкцией несущей способности, которую практиче­
ски нельзя восстановить, так как по технологическим сообра­
ж ениям не допускается уменьш ение габаритов производст­
венных помещений.
Существующие конструкции заменяются новыми, воспри­
нимающими на себя всю полезную нагрузку в тех случаях,
когда несущая способность существующих конструкций со­
ставляет менее 50% или когда несущ ие конструкции подверг­
лись коррозии (бетона, стали), и дальнейший процесс при­
остановить невозможно. Частичное разгружение элементов
конструкций, например, при разгрузке плит перекрытий вто­
ростепенных балок, главных балок, ригелей, подкрановых
балок и т.п. применяется в случае, когда с разгружаемой
конструкции необходимо снять только часть полезной нагруз­
ки. Характерной особенностью этих конструкций является
обеспечение совместной их работы и восприятие нагрузок
конструкциями как разгружаемой, так и разгружающ ей про­
порционально их жесткостям.
Как правило, к первой группе усиления принадлежат и з­
29
гибаемые элементы. Способы усиления первой группы, на­
пример при постановке промежуточных жестких и упругих
опор, зачастую приводят к изменению расчетной схемы кон­
струкции и требуют проверки расчетом, что подробнее рас­
сматривается в гл. 6.
Ко второй группе усиления могут быть отнесены способы
усиления, вызванные необходимостью восстановления соору­
жения или конструкции, в связи с их отказом в период экс­
плуатации (потеря устойчивости отдельных его элементов,
появление трещин, повышение деформативности) или необхо­
димостью продления срока эксплуатации сооружения, напри­
мер при коррозии отдельных элементов. Область применения
второй группы способов усиления охватывает элементы кон­
струкций, выполненные из различных материалов (железобе­
тон, сталь, камень, дерево), а также фундаменты и основания
под зданиями и сооружениями.
Третья группа способов усиления связана с необходимо­
стью увеличения несущей способности конструкций в связи с
возрастанием на них технологических нагрузок или необхо­
димостью усиления сооружения в целом, что для случая стро­
ительства в высокосейсмических районах подробно рассмат­
ривается в гл. б. При этом особое внимание уделяется обеспе­
чению пространственной работы всего здания или сооруже­
ния, надежной связи между элементами здания и повышен­
ной несущей способностью самих элементов, что и определяет
область их применения.
Оценка необходимой степени усиления (восстановления)
зданий и сооружений. В последнее время, особенно примени­
тельно к ликвидации последствий землетрясений, выдвинуты
различные предложения, направленные на определение м и­
нимального уровня затрат на усиление зданий и сооружений
при обеспечении достаточной их надежности. В работах
Л .В. Канторовича,
В.И . Кейлис-Борока,
И .Л . Нерсесова,
Я.М. Айзенберга,
В.А. Ржевского,
А .И . Мартемьянова,
А.И . Неймана и других в качестве основного критерия был
принят уровень минимизации целевой функции полных за­
трат на антисейсмическое усиление и восстановление повреж­
денных зданий. Появились и другие предложения, в частно­
сти, по величине остаточных деформаций и их взаимосвязи с
относительными затратами на ремонтно-восстановительные
работы [30].
Решение о целесообразности восстановления объектов мо­
жет быть принято на основе аналитической оценки и техни­
ческого состояния деформированного объекта с учетом факти­
ческого состояния конструкций, срока службы и соответствия
объекта действующим нормативным документам, в том числе
в части размещения современных технологических линий,
для которых предназначен объект; обоснования экономиче-
30
Рис. 3.1. Оценка экономической целесообразности
восстановления или усиления объекта
ской целесообразности проведения ремонтно-восстановитель­
ных работ.
Все части зданий с конструкциями, для которых харак­
терна потеря устойчивости, т.е. остаточные деформации в
них представляют опасность, и они, как правило, не могут
быть использованы для эксплуатации, подлежат частичной
или полной разборке или сносу. К числу таких остаточных
деформаций относятся: полное смещение перекрытия с одной
из опорных площадок при опирании по трем или четырем
сторонам; отклонение вертикальных несущ их конструкций
более чем на 1/6 ширины элементов; значительные перекосы
всего сооружения.
В случае сноса необходимо установление порядка и спосо­
ба разборки поврежденных конструкций и частей зданий, а
при необходимости и отключение от здания инженерных се­
тей. Решая вопрос о сносе, необходимо учитывать опасность
дальнейшего распространения разруш ений, в том числе при
афтершоках, а также возможность повреждения соседних
зданий и загромождения проездов и дорог.
31
При оценке экономической целесообразности дальнейшего
использования поврежденных зданий для примера может
быть рекомендована последовательность, представленная на
схеме (рис. 3.1). Эта схема предусматривает:
определение целесообразности сохранения поврежденного
здания. В частности, можно приять, что если остаточная сто­
имость объекта без учета затрат на его возможную разборку
($), составляет менее 50% затрат на восстановление здания
(Х0), то его целесообразно снести1. Реш ение о сносе должно
приниматься с учетом месторасположения объекта, его отда­
ленности от баз строительной индустрии и жизненной необ­
ходимости ( ^ 1 ) ; соответствия объемно-планировочного реш е­
ния здания современным технологическим (функциональ­
ным) процессам, для которых оно предназначено (/^< 1). Зна­
чения коэффициентов £ и г] для районов возможных земле­
трясений могут назначаться заблаговременно;
в случае если объект целесообразно сохранить, определяет­
ся необходимая степень его усиления. Располагая величиной
затрат на восстановление здания до первоначального состоя­
ния Х 0, Следует сопоставить ее с размером оптимальных за­
трат на усиление здания сверх первоначального состояния X,
которая при положительном ее значении может определяться
по формуле
, №*+ Д V . М
2
(3,1)
2 В а 0 (8)
у—6
где ум ~ коэффициент приведения разновременных затрат к единому вре­
мени соответствует остаточному сроку службы здания, т.е. разности между
расчетным сроком и сроком экспуатации; К -- коэффициент, характеризую­
щий качество работ и степень физического износа здания; К > 1; ЯдСя), а ^ (в ) - коэффициенты, рассчитываемые в соответствии с аналитическим описанием
среднестатистических затрат на восстановление для зданий различных конст­
руктивных схем и различной вооруженности; В 8 -- сотрясаемость района, под­
вергшегося землетрясению.
При отрицательном значении величина X принимается
равной нулю.
Сопоставляя эти данные, можно принять, что достаточно
ограничиться восстановлением объекта до первоначального
1 По предложениям Казпромстройниипроекта усиление (восстановление)
целесообразно, когда сумма затрат на реконструкцию и потери, вследствие со­
кращения прибыли производства, не превышает затраты на строительство но­
вого здания. В случае экономической нецелесообразности усиления для ис­
пользования здания по назначению анализируется возможность использова­
ния его в качестве подсобно-вспомогательного объекта. И только при нецеле­
сообразности такого решения здание предлагается сносить.
32
состояния, если дополнительные затраты на усиление превы­
шают затраты на восстановление1. Объект подлежит усиле­
нию до стадии, соответствующей последним требованиям
норм или условиям реконструкции, т.е. выше уровня, пре­
дусмотренного первоначальным проектом, если дополнитель­
ные затраты на усиление меньше затрат на его восстановле­
ние до первоначального состояния.
3 .1 . У С И Л Е Н И Е Н Е С У Щ И Х К О Н С Т РУ К Ц И Й И ЭЛ ЕМ ЕН ТО В
В числе изложенны х способов усиления рассматриваются
решения, разработанные и экспериментально проверенные
ведущ ими институтами страны: Н И И Ж Б , ЦНИИСК, Н ИИОСП, Ц Н И И промзданий, ЦНИИпроектстальконструкцией,
НИИСК, харьковским и донецким Промстройниипроектами,
казахским Промстройниипроектом, Таш ЗНИИЭП, ТбилЗНИИЭп, КиевНИКТИ, ДальНИИС и другими, а также в работах
[35, 39, 48, 70, 82...84, 89...92].
Способы усиления элементов удобнее рассматривать при­
менительно к материалу конструкции.
Железобетонные изгибаемые конструкции (балки, ригели,
подкрановые балки, плиты, перекрытия и покрытия) усили­
вают следующими достаточно проверенными способами. При
наращивании усиливаемую конструкцию увеличивают по вы­
соте или ш ирине (снизу, с боков и сверху усиливаемого эле­
мента). Особенностью этого способа является воспринятие ка­
сательных напряжений, действующих в плоскости контакта
старого бетона с новым, специальной дополнительной армату­
рой, привариваемой к арматуре усиливаемой конструкции.
Усиление существующей конструкции, т.е. увеличение ее
несущей способности наращиванием приводит к совместной
работе усиливаемой конструкции и конструкции усиления,
включая их в работу пропорционально жесткостям. Н аращ и­
вание применяется для усиления железобетонных конструк­
ций как монолитных (рис. 3.2), так и сборных (рис. 3.3). А р­
матурные стержни применяются 10 мм и более.
Усиление изгибаемых элементов взамен наращивания
обоймами допускается только в случае их значительного по­
вреждения, например при коррозии арматуры, поскольку
усиление изгибаемых элементов принимается в зависимости
от защитного слоя и диаметра продольной и поперечной ар­
матуры и обычно не превышает 100 мм. Пр усилении моно­
литного ребристого перекрытия обоймой в плите перекрытия
1
По данным Айарса, Рохаса и Кристобо, в некоторых странах принято
считать целесообразным осуществлять ремонт конструкций, если его сто­
имость не превышает 50% расходов по ее замене в крупных общественных
зданиях и менее 30% в небольших жилых зданиях. Причем стоимость ремон­
та жилых домов не должна превышать 80% остаточной стоимости строения.
422— 3
33
«заа
1н|
|П! 1и1
ъ М
Рис. 3.2. Усиление балки монолитного перекрытия односторонним наращ и­
ванием
а -- наращивание коротышами; б — то ж е, соединительными элементами; 1 усиливаемая балка; 2 — арматура усиливаемой балки; 3 -• дополнительная ра­
бочая арматура; 4 — коротыши; 5 — соединительные элементы на сварке
Узел А
1
Рис. 3.3. Усиление сборной балки покрытия односторонним на­
ращ иванием снизу
1 — усиливаемая балка; 2 — арматура; 3 — дополнительная ар­
матура; 4 — соединительные элементы; 5 — обетонка
/-/
- , —х£
' / / Х«1
1'"
С'
1
-----■“ !
\
+
-----------------------
¿Г/¿ 4
к
/
-
Л '1 ^ 7
'У
(V
1
2
7^
'¿ф г
<.
1
/'/■
Рис. 3.4. Варианты усиления монолитных плит перекрытия
а — с помощью обоймы; б — наращиванием сверху; 1 — разгружаемая плита;
2 — дополнительная армированная плита; 3 — дополнительное металлическое
ребро; 4 — рубашка усиления
необходимо пробивать отверстия для пропуска хомутов и под­
ачи бетонной смеси при бетонировании. Зачастую при устрой­
стве обойм для балок одновременно производится и набетонирование плиты сверху (рис. 3.4, а).
Конструктивное решение в виде рубашки в отличие от
обоймы представляет собой не замкнутую с одной 'стороны
обетонку (см. рис. 3.4, а), в данном случае с подведением под
плиту монолитного перекрытия дополнительного металличе­
ского ребра. Рубаш ки применяют в тех же случаях, что и
обоймы, но лишь тогда, когда отсутствует возможность охва­
тить усиливаемый элемент с четырех сторон.
Рубаш ки чащ е применяют при усилении монолитных ба­
лок ребристых перекрытий. В этом случае хомуты выводятся
через плиту и заанкериваются с помощью продольных арма­
турных стержней. При усилении рубашкой только повреж­
денны х участков усиливаемых элементов ее необходимо заве­
сти на неповрежденные части не менее: длины анкеровки
продольной арматуры рубашки; пяти толщин стенок рубаш ­
ки; ширины грани или диаметра усиливаемого элемента и
500 мм. При усилении рубашками применяется арматура д и ­
аметром 8 мм и более для продольных стержней и диаметром
б мм — для хомутов.
На рис. 3.5 и 3.6 приведены в сопоставлении способы уси­
ления сборных и монолитных конструкций путем наращ ива­
ния и с помощью рубашки. Инох’да для повышения несущ ей
способности усиливаемых элементов наращиванием достаточ­
но лишь увеличить количество основной продольной армату­
ры. Для этого защ итный слой снимают на глубину не менее
чем на 0,5 диаметра и приваркой через коротыши из армату35
2- 2
4
3
1
1-Г
Рис. 3.5. Усиление сборных балок покрытия
а — односторонним наращиванием сверху; б — рубашкой; 2 — усиливаемая
балка; 2 — плита покрытия; 3 - соединительные элементы на сварке; 4 — ар­
матура балки; 5 — дополнительная арматура
ры длиной 50...200 мм наращивают дополнительную армату­
ру. В растянутой зоне коротыши ставят через 200...1000 мм,
в сжатой -- на расстоянии не более 500 мм или 20 продольной
арматуры усиления. Арматура усиления покрывается цемент­
ной ш тукатуркой или торкретированием.
В случае значительного наращивания сечения рекоменду­
ется применять специально приваренные соединительные эле­
менты, например 7 на рис. 3.2 или 6 на рис. 3.3. При разры­
ве арматурных стержней в изгибаемых элементах их реко­
мендуется восстанавливать приваркой предварительно напря­
ж енны х накладок (рис. 3.7). Эта операция требует предвари­
тельного укрепления конструкции с помощью временных
опор. Приварка дополнительной арматуры допускается толь36
Рис. 3.6. Усиление сборных и монолитных балок
а — наращиванием снизу и сверху; б -- рубашкой с дополнитель­
ной плитой; 1 — усиливаемая балка; 2 — плита; 3 — арматура бал­
ки; 4 — арматура усиления; 5 — бетон усиления
Узел Л
+
2
5
1
Рис. 3.7. Наращивание на сварке при разрыве арматуры
1 — усиливаемая балка; 2 — арматура балки; 3 — накладки из арматурных
стержней; 4 — дополнительные хомуты; 5 — обетонка
а)
l-l
б)
8)
Рис. 3.8. Ж есткие разгружающие конструкции
а — усиление полуподкосами; б — усиление сборной
предварительно напряженной рамой; в — усиление
ригеля рамы жесткими полуподкосами; 1 — ж елезо­
бетонные подкосы усиления; 2 — распорка, прива­
ренная с двух сторон; 3 — прокладка из стального
листа; 4 — прокладка из стального листа на смазке;
5 — оголовок; 6 — затяжка в уровне пола; 7 — ж еле­
зобетонная рама усиления; 8 - затяжка; 9 — про­
кладка; 1 0 — упоры для домкрата; 7 1 — перекрытие;
1 2 — домкраты; 2 3 - - стойка рамы; / 4 - клинья
ко их стали классов A -I, A-II, A-III к существующей армату­
ре тех же классов.
Эффективным и достаточно простым способом усиления
изгибаемых конструкций является установка дополнитель­
ных жестких опор в виде подкосов (рис. 3.8) или вертикаль­
ных элементов (рис. 3.9). Однако эти решения ограничивают­
ся условиями технологического процесса, который не позво­
ляет стеснения габаритов производственных помещений.
Поскольку при выполнении жестких опор на самостоя­
тельных фундаментах полностью избежать осадки опоры
весьма затруднительно, то во всех случаях желательно уста­
навливать их на существующие фундаменты (рис. 3.8, в), ес38
Рис. 3.9. Усиление дополнитель­
ной жесткой опорой (подведен­
ная металлическая стойка)
1 - усиливаемая конструкция;
2 — отдельный фундамент под
дополнительную опору; 3 — ме­
таллическая стойка; 4 -- элемен­
ты крепления
ли даж е при этом необходимо их усилить. В этих случаях
жесткие дополнительные опоры выполняют в виде порталов
или в виде подкосов. Элементы усиления жестких опор могут
выполняться как железобетонными, так и металлическими.
В случае если подкосы усиления (рис. 3.8, а и 3.8, б) вы­
полняются металлическими, в ниж них узлах усиливающей
системы накладные металлические детали соединяют сваркой
с арматурой существующих усиливаемых конструкций. П о­
сле подведения подкосов для их плотного прилегания в верх­
нем узле производится расклинка с помощью клиновидных
прокладок.
При выполнении жестких опор в виде подведенных стоек
при самостоятельных фундаментах (см. рис. 3.9) следует осо­
бое внимание уделять уменьшению осадки этих фундаментов,
для чего необходимо осуществлять предварительное обжатие
грунта под подошвой. В случае если усиливаемая конструк­
ция не может быть предварительно разгружена, установка
дополнительных жестких опор должна сопровождаться пред­
варительным
поднятием
усиливаемой
конструкции
(см. рис. 3.8, б).
Подъем усиливаемой конструкции производится различ­
ными способами в зависимости от конструкции дополнитель­
ных опор и конструкций усиливаемых элементов. При усиле­
нии сборно-шарнирной рамы, которая собирается на месте из
отдельных элементов, шарниры в узлах и упругие прокладки
между усиливаемым ригелем и рамой усиления обеспечивают
возникновение двух одинаковых по величине разгружающ их
сил, приложенных снизу вверх (см. рис. 3.8, б). Раму напря­
гают подъемом ее стоек домкратами, после чего в зазор м еж ­
ду стойками рамы и существующей опорой укладывают спе­
циальные металлические прокладки, а домкраты снимают.
При усилении ригелей предварительно напряженными
39
Узел А
Узел В
Рис. 3.10. Усиление дополнительной упругой опорой (треугольная
ферма с прокладкой)
1 — усиливаемая балка; 2 — треугольная ферма; 3 — прокладка; 4 —
опора фермы; 5 — фиксирующий болт;6' - отверстия, заделываемые
асфальтом
сборными железобетонными полураскосами (см. рис. 3.8, а)
подъем усиливаемого ригеля производят горизонтально рас­
положенным в верхнем узле домкратом. Для облегчения пе­
ремещения распираемых полураскосов в зазор м еж ду усили­
ваемым ригелем и полураскосами закладывают металличе­
ские коротыши из круглой арматурной стали. После подъема
усиливаемой конструкции полураскосы соединяют один с
другим распоркой из профильного металла на сварке, а
домкрат снимают. Во избежание перегрузки колонн снизу
полураскосы понизу связывают специальной металличе­
ской затяжкой.
40
Рис. 3.11. Усиление дополни­
тельной
упругой
опорой
(предварительно
напряжен­
ные тяжи)
1 — усиливаемый ригель; 2 —
предварительно напряженный
тяж; 3 - металлическая обой­
ма; 4 - сварные швы; 5 - на­
тяжная гайка; 6 — отверстия,
заделываемые асфальтом; 7 —
натяжная муфта
Кроме жестких дополнительных опор для усиления изги­
баемых элементов применяют упругие дополнительные опо­
ры, которые в меньшей мере стесняют габариты производст­
венных помещ ений. Дополнительные упругие опоры создаю т­
ся обычно с помощью металлических ферм, закрепляемых на
тех ж е опорах, на которые опирается усиливаемая конструк­
ция. Упругая опора для усиливаемого элемента создается
прокладкой между ним и конструкцией усиления (рис. 3.10),
обладает меньшей жесткостью, чем усиливаемый железобе­
тонный элемент. В многоэтажных зданиях при необходимо­
сти усиления ригеля одного из этажей, когда несущ ие конст­
рукции вышележащего этажа имеют достаточный запас
прочности, могут быть применены предварительно напряж ен­
ные подвески (рис. 3.11).
Податливость опор этого типа происходит вследствие их
продольной деформации. Реактивная разгружающая сила со­
здается предварительным напряжением тяжей вначале н а­
тяжными гайками, а окончательно -- натяжными муфтами.
Н агрузки от тяжей воспринимаются рамой верхнего яруса,
к стойкам которых закрепляют тяжи, приваривая их к пред­
варительно устраиваемым металлическим обоймам из листо­
вой стали.
Для уменьш ения изгибающ их моментов в элементах мно­
гопролетной многоярусной рамы могут быть применены кре­
стовые предварительно напряженные связи из гибких метал­
лических тяжей (рис. 3.12). Напряжение таких связей осущ е­
ствляют стяжными муфтами или применением термического
способа. Анкеровку выполняют с помощью специальных ан­
керных хомутов из листового металла, закрепленных на ко­
лоннах. Указанные связи допускается устанавливать по вы­
соте одной и той же рамы только в разных пролетах. Для
этих ж е целей может быть использовано усиление железобе­
тонными раскосами с предварительно напряженными затяж41
Рис. 3.12. Усиление рамы предвари­
тельно напряженными крестовыми
связями
1 — усиливаемые элементы рамы; 2 —
металлическая обойма; 3 — предвари­
тельно напряженные тяжи; 4 — свар­
ные швы; 5 — натяжная муфта
Рис. 3.13. Усиление рамы ж елезо­
бетонным раскосом с предвари­
тельно напряженными тяжами
1 — элементы усиливаемой рамы;
2 — опорная накладка; 3 — предва­
рительно напряженные тяжи; 4 —
железобетонный раскос; 5 — ме­
таллическая обойма
ками (рис. 3.13), когда после установки раскоса гибкие м е­
таллические т я ж и . напрягаются термическим способом с обе­
их сторон раскоса и элемент усиления воспринимает как
сжимающ ие, так и растягивающие усилия.
Для усиления изгибаемых элементов многопролетных зд а­
ний можно воспользоваться следующими решениями. Так,
при усилении балок покрытия на промежуточных опорах ус­
траивают выносные, поры (рис. 3.14). Для усиления изгибае­
мых элементов принимают также двухконсольные разгруж а­
ющие кронштейны, устанавливаемые на промежуточных
опорах (рис. 3.15, 3.16).
При усилении сборных балок покрытия ветви кронш тей­
нов представляют собой треугольные фермы. Н иж ний их пояс
обычно выполняют из равнобокого уголка, а верхний пояс и
решетка могут быть выполнены как из одинарных уголков,
так и их круглых арматурных стержней (рис. 3.15).
Высота кронштейнов принимается равной высоте надопорной части усиливаемых балок, а длина консольных час­
тей кронштейнов — 1 /4 ...1 /6 пролета усиливаемых балок.
При небольшой длине консольных частей можно вообще от­
казаться от элементов решетки. Опорные элементы кронш ­
тейна могут быть либо из вертикального металлического лис42
14
2-2
ч. У
л
' ■'
/>
Рис. 3.14. Усиление сборных балок покрытия выносными опорами
1 — усиливаемая балка; 2 - опора; 3 - двухконсольные металлические балки;
4 — столик выносной опоры; 5 — соединительный стержень
Рис. 3.15. Усиление сборных балок покрытия предварительно
напряженными разгружающими кронштейнами
1 -- усиливаемая балка; 2 — уголки нижнего пояса кронштейна;
3 — тяжи кронштейна; 4
колонна; 5 -- натяжные болты; 6 -связи по нижнему поясу; 7 -- оголовник; 8 — плиты покрытия
та толщиной 20...30 мм и высотой 300...400 мм, приваривае­
мого снизу к распределительной горизонтальной проклад­
ке,либо в виде седлообразных накладок, устанавливаемых
сверху на балки и связанных между собой сваркой.
Конструкция опорного устройства зависит от способа на­
тяжения. При натяжении болтами она представляет собой
жесткую пластину, пропускаемую под низом усиливаемой
балки и закрепляемую на болтах к ветвям кронштейна
(см. рис. 3.15). При натяжении домкратом с натяжным уст­
ройством контроль натяжения осуществляют по манометру
домкрата. После натяжения, как правило, укладывают фик43
9
Рис. 3.16. Усиление второстепенных балок предварительно
напряженными разгружающими кронштейнами
1 — усиливаем ая балка; 2 — уго лк и ни ж него пояса к р о н ш ­
т ей н а; 3 — т я ж и к р о н ш т е й н а ; 4 — со ед и н и т ел ь н ы е п л а н к и ;
5 — п р о к л а д к а , у с т а н а в л и в а е м а я п осл е н а п р я ж е н и я к р о н ш ­
т ей н а; 6 — п о д веска; 7 — с т ы к т я ж е й ; 8 — п р о к л а д к а ; 9 —
о п о р н ы е н а к л а д к и ; 1 0 — о т в е р с ти я , за д е л ы в а ем ы е а с ф а л ь ­
т о м ; 1 1 — н а б е то н к а
сирующие прокладки. Н а промежуточных опорах может при­
ниматься конструкция кронштейнов, собираемая из двух от­
дельных частей (см. рис. 3.16). После их установки верхние
растянутые пояса сваривают над опорой накладками. По
нижнему поясу создают связи для общей устойчивости н и ж ­
него пояса с помощью специальных опорных накладок. При
наруш ениях анкеровки вынос продольной арматуры опоры
или кронш тейна должен приниматься на расстоянии не ме­
нее 40 диаметров стержневой арматуры от опорного листа
балки.
В тех случаях, когда возникает необходимость в проведе­
нии
работ по усилению без снятия временной нагрузки,
можно воспользоваться решением, предусматривающим уста­
новку дополнительной предварительно напряженной армату­
ры. В качестве дополнительной напряженной арматуры мо44
/
Рис. 3.17. Усиление балки дополнительной предварительно напря­
женной арматурой
1 — усиливаемая балка; 2 — арматура балки; 3 — дополнительная
предварительно напряженная арматура; 4 — коротыш
Рис. 3.18. Усиление сборной балки покрытия шпренгелем
1 — усиливаемая балка; 2 — шпренгель; 3 - анкерное устрой­
ство; 4 — опорный швеллер; 5 — пакет металлических про­
кладок
жет использоваться горизонтальная, шпренгельная или их
сочетание.
Если анкерные устройства невозможно разместить по тор­
цам балок, их приваривают в приопорной зоне в местах, где
напряжения в арматуре усиливаемой балки невелики
(рис. 3.17). В этом случае натяжение производят термиче­
ским способом. Для исключения провисания под действием
собственного веса стержни усиления закрепляют с помощью
временных подвесок. После нагрева стержня свободный его
конец также приваривают. При усилении шпренгельной ар­
матурой ее натяжение осуществляют механическим способом,
т.е. завинчиванием натяжных винтов или кладкой в зазор
пакета большего количества прокладок (рис. 3.18).
45
Рис. 3.19. Усиление балки дополнительной предварительно на­
пряженной арматурой (горизонтальные затяжки)
1 — усиливаемая балка; 2 — горизонтальные затяжки; 3 — уголок
анкера; 4 — вертикальные стержни анкера; 5 -- натяжной болт;
6 — шайба; 7 — отверстие, заделываемое после установки анкера
Как при варианте горизонтального натяжения дополни­
тельной арматуры, так и шпренгельном или комбинирован­
ном можно создать напряжение в них путем взаимного стя­
гивания двух или четырех стержней специальными стяж ны ­
ми болтами (рис. 3.19, 3.20, 3.21). Стяжные болты имеют
вид хомута с двумя нарезными концами и общей шайбой.
Натяжение производится одновременным подтягиванием га­
ек на обоих концах хомутов. Натяжение взаимным стягива­
нием не требует значительных усилий, поскольку напряж е­
ния в стяжных болтах, выполняющих роль хомутов, в 7...10
раз меньше напряжений в стягиваемых дополнительных
стержнях.
Достоинство этого способа напряжения наряду с простотой
состоит в создании равномерных усилий во всех стягиваемых
стержнях в результате саморегулирования. Круглые стержни
дополнительной арматуры обычно принимают диаметром
18...40 мм. Восприятие поперечных сил при усилении изгиба­
емых элементов в основном производят увеличением площ а­
ди сечения поперечной и наклонной арматуры.
Менее трудоемким способом является усиление вертикаль­
ными накладными хомутами (рис. 3.22). Для этого предва­
рительно пробивают отверстия в перекрытии с обеих сторон
балки, подкладывают прокладки из уголков и по ним накла­
дывают хомуты, которые имеют концы с нарезкой. Н а эти
46
Рис. 3.20. Усиление балки дополнительной предварительно напряж ен­
ной арматурой (шпренгельные затяжки)
1 — усиливаемая балка; 2 — шпренгельные затяжки; 3 - подкладка; 4 коротыш; 5 — натяжной болт; 6' - шайба; 7 - швеллер анкера; 8 - от­
верстие, заделываемое после установки анкера
Рис. 3.21. Усиление балки дополнительной предварительно напря­
женной арматурой (комбинированные затяжки)
1 - усиливаемая балка; 2 - горизонтальные затяжки; 3 - ширенгельные затяжки; 4 - подкладка; 5 — коротыши; 6 - уголок анкера го­
ризонтальных натяжек; 7 — вертикальные анкерные стержни; 8 —
натяжной болт; 9 - шайба; 1 0 - швеллер анкера шпренгельных затя­
жек; 11 — отверстие, заделываемое после установки анкера
47
1-1
Рис. 3.22. Усиление балок на воспринятие поперечных сил вертикальными
накладными хомутами
1 — усиливаемая балка; 2 — накладные хомуты из арматурной стали; 3 — про­
кладка; 4 - гайка; 5 - нижние прокладки из уголков
концы надевается подкладка из полосовой стали и закручи­
ваются гайки. При притягивании хомутов гайки следует за ­
кручивать одновременно на двух концах. Вариант усиления с
вертикальными хомутами — усиление с помощью предвари­
тельно напряженных хомутов (рис. 3.23).
Конструкция предварительно напряженных хомутов со­
стоит: из верхних крепежных уголков, подвешиваемых к
плите перекрытия на болтах, ниж них крепежных уголков,
соединенных планками на сварке; четного количества хом у­
тов и стяжных болтов с шайбами-захватами. После закрепле­
ния хомутов снизу и сверху предварительное напряжение
создается взаимным стягиванием кажды х двух рядом распо­
ложенных стержней стяжными болтами. Стягивание стерж­
ней производится одновременно с обеих сторон усиливае­
мой балки.
При усилении балок наклонными накладными хомутами
(рис. 3.24) вместо подкладок из полосовой стали используют
подкладки из уголков, которые приваривают к нижней про­
дольной арматуре с помощью коротышей. После притягива­
ния хомутов восстанавливают защитный слой.
Ребра сборных плит покрытия усиливают постановкой
вертикальных накладных хомутов, которые объединяют вме­
сте оба ребра (рис. 3.25). При усилении многопустотных плит
с круглыми и овальными отверстиями можно использовать
пустоты. Для этого на приопорных участках плит (1 /4 проле­
та) сверху прорубают отверстия, в которые устанавливают до­
полнительные арматурные каркасы (рис. 3.26), и пустоты бе­
тонируют пластичным бетоном на мелком заполнителе с уст­
ройством дополнительной плиты (рис. 3.26, б) или без ее уст­
ройства. Для восприятия одновременно поперечной силы и
изгибающего момента плиты армируют на всю длину.
48
Рис. 3.23. Усиление балки на воспринятие поперечных сил предварительно
напряженными хомутами
1 - усиливаемая балка; 2 — крепежный болт; 3 — подкладка; 4 -- соединитель­
ные планки; 5 -- накладки из уголков; 6 -- предварительно напряженные х о ­
муты; 7 — стяжной болт; 8 — шайба-захват
Узел А
У зел Б
Рис. 3.24. Усиление балки е а воспринятие поперечных сил накладными хо ­
мутами
1 — усиливаемая балка; 2 — коротыш; 3 —арматура балки; 4 — наклонные на­
кладные хомуты; 5 — опорный уголок; 6 — гайки; 7 — отверстие, заделывае­
мое после установки хомутов
При усилении многопустотных плит на крайних опорах
для предотвращения их сдвига каркасы устанавливают так,
чтобы они заходили на опору. Затем устанавливают каркасы
по торцам плит, которые после бетонирования создают балкуобвязку, при необходимости по периметру всех стен. На про­
межуточных опорах в пустоты примыкающих торцами плит
устанавливают общие каркасы.
Недостаточная площадь опирания ребристых сборных
плит может быть компенсирована устройством на промежу­
точных опорах металлических связей, взаимосоединяющих
ребра плит смежных пролетов (рис. 3.27, а), а на крайних —
422— 4
49
6)
=*, |>=
1
1
1
4
1
к
Рис. 3.25. Усиление ребер сборных плит
а — бетонированием шва между плитами; б - установкой хомутов; 1 ■
- усиливаемая плита; 2 — усиление в шве; 3 ■хомуты; 4 - прокладки
из уголков; 5 — ребро плиты
Рис. 3.26. Усиление многопустотных сборных плит
а — вскрытие сверху с установкой каркаса и бетонированием пустот;
б — то ж е, но с устройством дополнительной железобетонной плиты
поверху; 1 — опора; 2 — усиливаемая плита; 3 — арматура усиления;
4 — бетон усиления
удлинением опорных частей ребер (рис. 3.27, б). При необхо­
димости короткие консоли колонн могут быть усилены уста­
новкой дополнительных предварительно напряженных на­
клонных или горизонтальных тяжей или хомутов (рис. 3.28).
Тяжи крепятся к консоли металлическими крепежными эле­
ментами и напрягаются завинчиванием гаек.
Усиление капителей безбалочных перекрытий наряду с
устройством железобетонных рубашек может осуществляться
установкой металлических предварительно напряженных
пространственных
шпренгелей
(рис. 3.29).
Конструкция
шпренгеля состоит из нижней уголковой обвязки, опираю50
ач
5
3
Рис. 3.27. Усиление сборных ребристых плит при недостаточной пло­
щ ади опирания
а — на средних опорах; б — на крайних опорах; 1 — опора; 2 — усиливае­
мая плита; 3 - металлические балки усиления; 4 — поперечная травер­
са; 5 -- уголки анкера; 6 — болты анкера
щейся на опорную железобетонную обойму; верхней уголко­
вой обвязки, охватывающей усиливаемую капитель по пери­
метру, и четырех подкосов, соединяющ их обвязки между со­
бой. Забетонированная опорная обойма на колонне и смонти­
рованная на ней нижняя обвязка с приваренными подкосами
соединяются сваркой с нагретой верхней обвязкой, которая
при остывании укорачивается и создает предварительное об­
жатие в подкосах. Размеры опорных обойм, температуру на­
грева верхней обвязки следует определять исходя из нагруз­
ки, которую должно воспринять усиление. Расчетные усилия
в элементах пространственного шпренгеля следует вычислять
как в пространственной статически определимой ферме на
действие заданной нагрузки.
Усиление плит, опертых на контуру, наряду с набетонкой
осуществляют постановкой пространственных предварительно
напряженных металлических шпренгелей, подводимых снизу
под усиливаемую плиту и подвешиваемых в углах к несу51
Рис. 3.28. Усиление коротких консолей предварительно напря­
женными тяжами
а — тяжами; б — хомутами; 1 - усиливаемая консоль; 2 - опор­
ные элементы; 3 — накладные упоры из листового металла; 4 —
предварительно напряженный тяж; 5 — гайки; 6 — накладные
упоры из швеллеров; 7 — горизонтальный окаймляющий уголок;
8 — предварительно напряженные хомуты; 9 — верхний и нижний
упоры; 1 0 - стяжной болт
Рис. 3.29. Усиление капители безбалочного перекрытия предварительно
напряженным шпренгелем
1 - колонна; 2 — капитель; 3 — плита
безбалочного перекрытия; 4 — ж еле­
зобетонная опорная обойма; 5 — верх­
няя обвязка шпренгеля; 6 — подко­
сы; 7 — ниж няя обвязка шпренгеля
52
Рис. 3.30. Усиление сборной плиты, опертой по контуру, пространст­
венным шпренгелем
1 — усиливаемая плита; 2 — элемент несущего контура; 3 — пространст­
венный шпренгель; 4 — верхний пояс; 5 — нижний пояс; 6 — пром еж у­
точные стойки; 7 -- центральная стойка; 8 -- болты для подвески шпренгеля; 9 — передаточные траверсы
^
Ч
Г11
г
1
1
г
1
■■ Ч /
и—
и—
—ь—1
■1
т J
V/
/
г*-------------------------- 1
■V
V
1~ -
■
1—
.1
П-
,
\
Рис. 3.31. Усиление подкрановых балок
1 — опора; 2 — усиливаемая балка; 3 — двухконсольная подпружная балка; 4 — столик выносной опоры; 5 — швеллеры
обоймы
щим элементам контура четырьмя болтами и четырьмя пе­
редаточными траверсами. Ш пренгели устанавливают в двух
взаимно перпендикулярных плоскостях по диагоналям пли­
ты на одном уровне (рис. 3.30).
Верхние пояса шпренгеля плотно притянуты к нижней
поверхности усиливаемой плиты, что позволяет включить их
в совместную работу при предварительном напряжении ниж ­
них поясов термомеханическим способом. Все работы по мон­
тажу и предварительному напряжению можно производить
без разгрузки усиливаемой плиты.
Подкрановые балки усиливают двумя способами -- метал­
лической обоймой и выносными металлическими опорами
(рис. 3.31) или металлической обоймой и шпренгелем, анало­
гично варианту комбинированного усиления, приведенного
53
Рис. 3.32. Усиление креплений подкрановой балки в колонне
1 — п о д к р а н о в а я б а л к а ; 2 — к о л о н н а ; 3, 4 - за к л а д н ы е д е та л и к о л о н н ы ; 5 —
за к л а д н ы е д е тал и п о д к р а н о в о й б а л к и ; 6 — п л а с т и н а к р е п л е н и я ; 7 — обо й м а
к о л о н н ы ; 8 — п р у ж и н н а я ш ай б а; 9 — ребро ж ес тк о с ти о б ой м ы к о л о н н ы ; 1 0 —
т я ж ; 11 — с о ед и н и тел ь н а я п л а н к а ; 12 — п о д к л а д к и и з у г о л к о в
на рис. 3.21. Усиление креплений подкрановых балок к ко­
лоннам осуществляется пластинами, соединяемыми на сварке
к закладным деталям колонны.
Закладные детали на колонне могут закрепляться ли­
бо металлическими хомутами на пружинных шайбах
(рис. 3.32, а),
либо
устройством
металлических
обойм
(рис. 3.32, б).
Железобетонные сжатые и внецентренно сжатые конструк­
ции (колонны, стойки) так же, как изгибаемые конструкции,
усиливают несколькими достаточно проверенными способами.
Одним из распространенных способов усиления сжатых эле­
ментов являются обоймы. Особенность обойм состоит в охвате
усиливаемого элемента с четырех сторон.
Для усиления колонн применяются обоймы нескольких
типов. Во-первых, обоймы с обычной продольной и попереч­
ной арматурой без связи арматуры обоймы с арматурой уси­
ливаемой колонны. Толщина обоймы обычно не превышает
300 мм. Диаметр продольной арматуры обоймы принимается
не менее 16 мм для сжатых и 12 мм для растянутых стерж­
ней, а хомутов не менее 6 мм с шагом не более 15 диаметров
продольной арматуры, не более трехкратной толщины обой­
мы и не более 200 мм. В местах концентрации напряжений
шаг хомутов уменьшается в 2 раза. Длина обоймы на по­
врежденном участке должна превышать его размеры не менее
чем на пять толщин обоймы, не менее ширины большей гра­
ни колонны и не менее 400 мм.
Обойма колонны другого типа, обладающая повышенной
несущей способностью при сжатии, выполняется с попереч54
Рис. 3.33. Способы усиления железобетонных колонн
а —металлическая обойма; б -- двусторонняя распорка в пери­
од монтажа; в -- распорка в напряженном состоянии; 1 — уси­
ливаемая колонна; 2 — стойка-уголок; 3 -- соединительные
планки обоймы; 4 — прокладка, приваренная к арматуре ко­
лонны и стойки; 5 — распорка-уголок; 6 -- натяжной монтаж­
ный болт; 7 -- соединительные планки-распорки; 8 — крепеж ­
ный монтажный болт; .9 — вырез в боковой полке уголка в ме­
сте их перегиба при монтаже; 1 0 — планка для натяжных бол­
тов в месте перегиба распорок; 11 — соединительные планки,
скрепляющие распорки; 1 2 - упорные уголки
ной арматурой в виде спиральной обмотки из проволоки. В
этом случае спирали в плане должны быть круглыми, рассто­
яние между витками спирали должны быть не менее 40 мм,
не более 1/5 диаметра сечения ядра обоймы, охваченного спи­
ралью, и не более 100 мм, спирали должны охватывать всю
рабочую продольную арматуру.
Помимо железобетонных обойм для усиления колонн мо­
гут применяться металлические обоймы из профильного и
листового металла (рис. 3.33, а). Металлические обоймы со­
стоят из стоек уголкового профиля, соединительных планок и
опорных подкладок из листового металла. При устройстве
металлических обойм необходимо обеспечить плотное примы­
кание металлических стоек к граням усиливаемой колонны и
их вертикальность.
Для повышения усиления металлической обоймой пояса
вокруг колонн, образованные соединительными планками,
предварительно напрягают. Н апряжение осуществляют на­
гревом соединительных планок с двух противоположных гра­
ней до температуры 100°С и приваркой к стойкам в нагретом
состоянии второго свободного конца (один конец приварива­
ется заранее). По мере остывания нагретых соединительных
Рис. 3.34. Усиление колонны од­
носторонним наращиванием
1 — усиливаемая колонна; 2 — од­
ностороннее наращивание; 3 -- ар­
матура колонны; 4 — добавочная
рабочая арматура; 5 — соедини­
тельные стержни на сварке
планок усиливаемая колонна подвергается обжатию металли­
ческими поясами. Применение металлических обойм позво­
ляет не уменьшать габариты производственных помещений.
Вариант усиления центрально и внецентренно сжатых ко­
лонн под нагрузкой устройством предварительно напряж ен­
ных двухсторонних металлических распорок аналогичен и з­
ложенному. Конструкция распорок (рис. 3.33, б, в) состоит из
уголков, связанных между собой приваренными соединитель­
ными планками из листового металла. Вверху и внизу угол­
ки соединены планками, с помощью которых распорка пере­
дает нагрузки на упорные уголки. Последние непосредствен­
но примыкают к усиливаемым колоннам.
Упорные планки распорок выполняют из полосовой или
листовой стали толщиной 15 мм и более и должны выступать
за грани уголков распорок на 100... 120 мм. Распорки имеют
перегиб в середине высоты из-за выреза в боковых полках
уголков. Предварительное напряжение создается закручива­
нием гаек натяжных болтов и приданием тем самым уголкам
распорок вертикального положения (см. рис. 3.33, в). После
выпрямления двухсторонних распорок их соединяют привар­
кой планок по свободным боковым граням. Реж е, но встреча­
ется при усилении колонн способ одностороннего наращ ива­
ния. Если необходимо значительное наращивание сечения, то
56
применяют специально приваренные соединительные элемен­
ты (рис. 3.34).
В случае когда элементы, на которые опираются разгру­
жаю щ ие конструкции, не обладают необходимой несущей
способностью, или когда необходимо создать опоры для уста­
новки разгружаю щ их конструкций, на колоннах устраивают
опорные хомуты либо железобетонные, либо металлические с
последующим обетонированием. Перед устройством опорных
хомутов арматура колонн и ригелей обнажается.
Опорные хомуты из бетона выполняют на мелком щебне
или гравии пластичной консистенции с осадкой конуса
10 см, причем хомуты должны возвышаться над нижней по­
верхностью ригелей на 10... 15 см для заполнения пространст­
ва под ригелями бетоном под некоторым давлением.
Металлические опорные хомуты, как правило, выполня­
ют из швеллеров, которые привариваются к угловым стерж­
ням арматуры колонн и ригелей. Перед приваркой швеллеры
соединяются между собой стяжными болтами. После выпол­
нения сварочных работ по контуру устанавливают конструк­
тивную арматуру и опорный хомут обетонируют.
При усилении железобетонных ферм встречается необхо­
димость как в усилении отдельных элементов (стоек, раско­
сов, поясов), так и узлов. Усиление узлов ферм может прово­
диться с помощью металлических предварительно напряж ен­
ных затяжек (рис. 3.35), которые состоят из верхних и н и ж ­
них прокладок из уголков, соединенных планками, и затя­
ж ек между ними, имеющ их понизу резьбу. Предварительное
напряжение создается закручиванием гаек, но может быть
обеспечено сопособом взаимного стягивания хомутов, анало­
гично показанному на рис. 3.23.
При усилении растянутых элементов решетки ферм при­
меняют наружные затяж ки (рис. 3.36), крепление которых в
узлах осуществляют либо приваркой к фасонкам, закреплен­
ным болтами и хомутами, либо приваркой к уголкам, притя­
нутым анкерными болтами к поясу фермы. Затяжки натяги­
вают закручиванием гаек.
При значительном повреждении сжатых и растянутых
поясов ферм рекомендуется их замена или сквозное усиление
обоих поясов (рис. 3.37). Причем элементы сжатого пояса
усиливают металлическими обоймами из профильного и лис­
тового металла, а ниж ние растянутые пояса -- предваритель­
но напряженными затяж ками, анкеровка которых осуществ­
ляется на опорных узлах в торцах ферм с закреплением в
промежуточных узлах специальными хомутами-фиксаторами
на сварке.
Здания с металлическим каркасом или из металлических
элементов. Поврежденная в колоннах, рамах, фермах и бал­
ках, как правило, устраняются: установкой рядом располо57
1-1
Ч
Г77777777. -.ггг.’.'.-ггЛ
V
\
Г
2-2
Рис. 3.35. У силение средних и опорны х узлов ф ерм
1 — усиливаемый элемент; 2 — прокладки из уголков; 3 — опорные уголки;
4 — предварительно напряженные затяжки; 5 — соединительные планки
ж енны х аналогичных конструкций, разгружающ их повреж­
денную; усилением поврежденного элемента за счет дополне­
ния его элементами из того ж е металла, прикрепленными с
помощью сварки болтов, заклепок; установкой в случае их
отсутствия диагональных связей между стропильными фер­
мами как по вертикальной, так и двум горизонтальным пло­
скостям; полной заменой отдельных связей аналогичным.
Перекрытия
покрытия, состоящие из стальных балок и
арок, кроме того, могут быть усилены связями, удерж ива­
ющими балки в горизонтальном положении в каждом проле­
те арки.
Применительно к расчетной схеме здания при усилении
58
Рис. 3.36. Усиление элементов ферм
1 — сжатый пояс; 2 -- предварительно напряженные затяжки; 3 ■■ элементы
анкерных устройств
5
Рис. 3.37. Усиление поясов ферм
1 — усиливаемая ферма; 2 — плиты покрытия; 3 - металлическая обойма; 4 предварительно напряженные затяжки; 5 — анкерное устройство на опорном
узле; 6 — ребро жесткости
металлоконструкций [40] следует выделить два направления - способы усиления без изменения расчетной схемы и способы
усиления, которые изменяют расчетную схему. Первое на­
правление предусматривает увеличение сечений элементов,
дублирование сущ ествующ их конструкций, замену существу­
ю щ их конструкций аналогичными новыми. Во всех случаях
площади стыковых накладок или профилей должны быть
больше или равны площадям выравненных или погнутых
участков профилей.
59
а)
1 -1
1Я
»__ «л
ж
л___
Т
1
п г п
н
1*
г
----------■“
н
6)
\
П
2-2
ПИгт!
г
Д. X.* А---------
1 -1
л гч
----------
>т
к
В)
1 -1
дни
}
2Т
~2
к
2-2
---
г )
■-Д—
¿¿ТГл А
X X X XЛ
Л
X
х.
1 -1
к
ш
*7
Рис. 3.38. И справлени е погнутостей
а — в уголках накладками со стороны обушка; б — в пар­
ных уголках; в — в элементах фермы; г — в стенке балки
деревянными брусьями
При повреждении в виде местных вмятин, искривлений,
пробоин, разрывов и т.д. следует: выполнить правку местных
искривлений и вмятин; исправить местную погнутость жест­
ким элементом (рис. 3.38,а--в); усилить деревянными брусья60
1±_
т г
1
к
1-1
Г
г)
А Л И *_X К «
К/
"' Л
л.кл Ж.Х.Л_*Д‘
?Т
2-г
\-Х Л1*-т
"Тг
Ь
г* ч гг г г т~ уН
~ \
Рис. 3.39. И спр авл ени е вы р в ан н ы х (пробиты х) участков
а — в стене швеллера; б — в верхней полке двухтавра; в —
в полке уголка; г — в нижнем поясе и стенке двухтавра
ми (в случае невозможности правки, рис. 3.38, г); приварить
ребра или накладки, чтобы компенсировать уменьш ение пло­
щ ади сечения или наруш ение работы конструкции (рис. 3.39,
3.40); сделать вставку в месте разрыва (рис. 3.41); заменить
искривленный элемент новым (рис. 3.42). Для составных
и
7
2-2
1
Ь. .■ • ..А.
■
____ _ ____; ___ _ —-'.Х
V
“
П овернут о
Рис. 3.40. Усиление вмятины в стенке балки у опоры
сварных балок допускается изменять их конструктивную схе­
му устройством подкосов или шпренгелей (рис. 3.43, а, б).
При наличии трещин с сварных швах составных конст­
рукций поврежденный участок вырубается и накладывается
новый шов. Если вырубка затруднительна, то поврежденный
шов допускается усиливать приваркой листовых подкосов к
соединяемым элементам (рис. 3.43, в). При восстановлении
отдельных растянутых элементов сквозных конструкций, на­
пример, ферм покрытия, решетчатых колонн, связей допу­
скается приваривание круглых стержней (рис. 3.44, а -в).
При искривлении отдельного элемента фермы по всей длине
усиление осуществляется вставкой с сохранением первона­
чального сечения элемента или введением дополнительных
раскосов и стоек (шпренгелей) для уменьшения его гибкости
(рис. 3.44, г).
При значительном количестве повреждений в решетке
фермы допускается установка по всей длине фермы или на ее
части параллельной решетки, воспринимающей необходимую
часть нагрузки (рис. 3.45, а). Увеличение жесткости искрив­
ленных стержней сквозных конструкций в случаях, когда не­
обходимость усиления стержней вызвана потерей устойчиво­
сти, производится креплением к ним деревянных брусьев или
бревен (рис. 3.45, б).
Восстановление поврежденных колонн и стоек, помимо
62
а)
1-1
[~ 7
и
6)
2-2
L
,- 1
n J L . ii
1-1
к -2
в)
ЯГ*-------------- ЦУГЬ_*_х_х_х.*_х_х5£_
к= = = 3
3 р" '5° <_^ ,г~х~^с‘$ Р” ■
_______ 1С_
1*7
-V
----- -5?5?—Я-*
и*
1
2-2
---------_а!
Рис. 3.41. Усиление установкой вставок в месте разрыва
а
-- у г о л к о в ;
б
— ш веллеров;
в —
двухтавров
способов, указанны х выше, осуществляется: установкой до­
полнительной стойки для передачи крановой нагрузки
(рис. 3.46, б)\ бетонированием внутреннего пространства меж ­
ду ветвями колонн (рис. 3.46, а). Деформированную колонну
можно также усилить постановкой соединительной решетки.
При восстановлении конструкций предусматривается при­
менение сварных конструкций. В необходимых случаях допу63
Рис. 3.42. Замена поврежденных участков
косов
пояса
и р ас­
скается использование болтовых соединений, а также замена
заклепочных соединений высокопрочными или обычными
болтами. Сварку элементов предусматривают с учетом мероп­
риятий по подготовке восстанавливаемых конструкций к сва­
рочным работам (зачистка, выравнивание краев разрыва эле­
мента и т.д.).
*
Марку стали новых элементов усиления, заменяю щ их по­
врежденные участки, принимают по марке стали восстанав­
ливаемой конструкции. Тип электродов, а также расчетные
сопротивления сварных швов должны соответствовать мар­
кам стали свариваемых элементов. Практически можно счи­
тать, что металл поврежденных стальных конструкций, не
имеющ их значительных деформаций, пережогов, трещ ин,
надрывов и других внешних дефектов, сохраняет свои каче­
ства и, следовательно, может быть использован без снижения
расчетных сопротивлений (допускаемых напряжений).
В деформируемых элементах стальных конструкций от
воздействия высоких температур (при пожаре) происходят
структурные изменения в металле, ухудш аю щ ие его м ехани­
ческие свойства. При температуре свыше 1400°С происходит
к
'Т
в)
Трещина
\
1 ) ) )Т--Н >•*)
*
Засверлить
/
^ ^^
^
1
-------- -V----------------Рис. 3.43. Усиление балки
а — подкосами; б — шпренгелем;
кладками
I I
1
У
Н акладки
\
в — усиление
сварного шва на­
пережог стали. Стальные конструкции, получившие нагрев
свыше 1400°С, не пригодны для дальнейшего использования.
При восстановлении разрушенных и поврежденных кро­
вель покрытий с использованием стального профилированно­
го настила и железобетонных плит предпочтение следует от­
давать применению стального профилированного настила, об­
ладающего небольшой массой, что особенно важно как при
монтаже, так и при использовании его в сейсмических райо­
нах. При повреждении или разрушении профилированного
настила замену его следует производить отдельными листа­
ми. Допускается использование стальных листов, получен­
ных от разборки.
Второе направление усиления металлоконструкций, т.е. с
изменением расчетных схем, предусматривает:
постановку дополнительных опор балочных или рамных
систем. В этом случае в решетчатых системах могут меняться
знаки усилий в некоторых элементах и для нормальной рабо­
ты сооружений необходима компенсация нерасчетных осадок
или просадок фундаментов упругими системами и контроль
за состоянием этих конструкций;
устройство шпренгельных систем. Такие системы позволя­
ют эффективно использовать несущую способность существу­
ю щ их и новых элементов. Во многих случаях элементы уси-
Узел Б
Узел Л
Повернуто
2 -2
Повернуто
:
1 и
в-~— ^P
H
Рие. 3.45. Усиление металлических ферм
а — устройство дополнительной (параллельной) решетки; б — усиление про­
гнутого раскоса фермы брусьями для увеличения устойчивости
б )Л
||
I
'I
1
ш
С 1-1
/
I
Л’
-гт-1
ч У
1-1
Ш /А и
Рис. 3.46. Усиление колонн
а — усиление деформированной колонны бетонирова­
нием; б — усиление погнутой крановой колонны до­
полнительной стойкой
ления можно монтировать с минимальными ограничениями
и перерывами технологического процесса. Однако примене­
ние шпренгелей не исключает необходимости усиления от­
дельных элементов;
изменение опорных сопряжений однородных конструкций
68
созданием неразрезности. Для этих целей соединяют пояса,
вводят надопорные шпренгели, ломаные затяжки;
регулирование напряжений введением предварительно н а­
пряженных конструкций как для отдельных элементов -- ба­
лок ферм, листовых конструкций, так и для сооружений в
целом, (например, усиление балок с помощью затяж ки вдоль
нижнего пояса). Для сжатия конструкций регулирование уси­
лий применяется при усилении стоек предварительно изогну­
тыми (искривленными) элементами с последующим их вы­
прямлением;
соединение конструкций электросваркой, в результате к о­
торой происходит нагрев и снижение несущей способности
металла и одновременно перераспределение усилий как по се­
чению, так и между элементами конструкций; в решетчатых
конструкциях при усилении швов наплавкой — до 20% , в се­
чениях при продольных ш в а х -- до 15%, при поперечных
швах -- более 40% . Для этого случая требования и особенно­
сти производства работ изложены в Руководстве [63];
соединения на высокоопорных болтах, которые в резуль­
тате стягивания пакетов создают плавную передачу усилий и
обеспечивают эффективное включение в работу соединяемых
элементов.
Подъем м ет аллических колонн производится наращ ивани­
ем анкерных болтов с большим участком по длине, где име­
ется нарезка, и на эти болты наворачиваются гайки. Метал­
лический башмак изготовляется в соответствии с формой и
размерами основного сечения металлической колонны. Затем
металлическая колонна поднимается на заданную высоту, а
под нее в зазор между домкратами устанавливается металли­
ческий башмак.
Если осадка фундамента в основании металлической ко­
лонны стабилизировалась, то металлический башмак включа­
ется как арматурный элемент в тело нового фундамента. Ес­
ли осадка фундамента в основании металлической колонны
не стабилизировалась, то подводится новый плитный или
столбчатый фундамент. В этом случае вместо металлического
башмака устанавливается металлическая траверса с домкра­
тами под краями. Домкраты устанавливаются на временные
опоры, площадь которых определяется в зависимости от на­
грузки на колонну и свойств грунтов основания опор.
К числу наиболее характерных типов металлоконструк­
ций, с усилением которых приходится сталкиваться, относят­
ся следующие: транспорт ные галереи при ликвидации опирания их на другие сооружения, в том числе по двум концам
постановкой дополнительных опор; соответствующее усиле­
ние опор, в которых обнаруживается недостаточная несущая
способность поясов, а раскосы назначены без учета обжатия;
усиление пролетных строений и опорных зон ферм; подкрано­
вые конст рукции при устранении в них трещ ин, особенно на
69
участках примыкания стенки к верхнему поясу; лист овы е
конст рукции типа газопроводов и сосудов при усилении их
устройством бандажей, вторых кожухов, дополнительных ре­
бер и шпренгелей.
Усиление стен из обожженного кирпича. Конструкции из
кирпичной кладки усиливают для воспринятия возможных
повышенных горизонтальных или вертикальных нагрузок,
для устранения повреждений кладки или для повышения ка­
тегории кладки по сопротивляемости сейсмическим воздейст­
виям, когда она не отвечает требованиям действующ их норм.
Повышение категории кладки по сопротивляемости сейсми­
ческим воздействиям может быть получено в результате за ­
мены (перекладки) участков стен на растворах со следую щ и­
ми полимерными добавками в цементные растворы: латекса
сополимера винилиденхлорида с винихлоридом ВХ ВД-65 ПЦ,
бутадиенстирольного латекса СКС-65 ГП-Б, дисперсии поливинилацетата ПВА, бутадиенстиролакрилонитрильного ла­
текса БСНК [58]. В случае применения этих добавок при за­
мене сильно поврежденных стен допускается устройство об­
легченных кладок с эффективным утеплителем, применение
пустотелого кирпича, в т.ч. по ГОСТ 530-80 и др.
Наиболее широкое распространение получили следующие
способы усиления конструкции из кирпичной кладки: уста­
новка арматурных стенок в слое торкрет-штукатурки или бе­
тона для больших участков стен; устройство железобетонных
обойм для отдельных простенков, перемычечных поясов и
столбов; установка стальных элементов для отдельных про­
стенков, перемычечных поясов и столбов; инъецирование тре­
щ ин полимеррастворами или цементация как отдельных уча­
стков, так и стен в целом.
Усиление стен арматурными сетками в слое торкрет-шту­
катурки (бетона) (рис. 3.47) применяют либо для повышения
категории кирпичной кладки по сопротивляемости сейсмиче­
ским воздействиям, либо для увеличения прочности кладки,
в основном для воспринятия главных растягивающих напря­
ж ений. Для установки арматурных сеток горизонтальные и
вертикальные швы расчищаются на глубину 15 мм, и в сте­
нах сверлятся отверстия под анкеры, с помощью которых за­
крепляют сетки, и по ним торкретируют стены.
При установке сеток с двух сторон стены их связывают
меж ду собой Z-образными анкерами, пропущенными сквозь
стену в специально просверленных отверстиях. Анкеры уста­
навливают в шахматном порядке не более 600 мм. Для Z-об­
разных анкеров применяют арматуру класса А -I диаметром
не менее 6 мм. Расстояния от края сетки до трещины долж ­
ны быть не менее 500 мм, а при прохождении трещины вбли­
зи пересечения стен сетки заводят и на неповрежденные сте­
ны на длину не менее 1000 мм (рис. 3.47, б).
При наличии трещин в местах опирания перемычек кро70
Узел/I
Рис. 3.47. У силение стен торкрет-бетоном
а — схема расстановки анкеров для крепления сеток; б -• при наличии тре­
щин вблизи угла; в — при наличии трещин в местах опирания перемычек; 1 - потолок; 2 — анкеры о 6 м м ; 3 — гвозди 0 5,5 мм ¿ = 1 5 0 мм; 4 — цемент­
ный раствор; 5 — хомуты о 10 мм через 200 мм; 6 - сетка
71
а)
У зел А
1-1
б)
2-2
Узел Л
150*50*5
Сил =^Омн
8щ=&мм
150*50*5
-50*5
1Ш^Омм
8ш=6мм
Рис. 3.48. Усиление кладки простенков
а — арматурными стенками в слое торкрет-бетона; б — стальными обой­
мами
72
ме сеток проемы усиливают установкой дополнительных кар­
касов из арматурных стержней диаметром не менее 14 мм и
хомутов 10 мм, расположенных с шагом не более 200 мм.
Каркасы устанавливают по периметру проема (рис. 3.47, в).
Толщину слоя торкрет-бетона или торкрет-раствора при­
нимают по расчету, но не менее 30 мм. Усиление кладки по
сопротивляемости сейсмическим воздействиям осуществляют
также с помощью арматурных меток из стержней диаметром
не менее 3 мм, установленных с шагом 200 мм в слое торк­
рет-бетона толщиной 30...40 мм. Усиление кирпичной кладки
железобетонной обоймой выполняют, как правило, при ее ра­
боте на изгиб и внецентренное сжатие.
Ж елезобетонные обоймы (рис. 3.48, а) выполняют из бето­
на класса не ниже В12,5 и армируют каркасами или верти­
кальными стержнями при расстоянии между хомутами не бо­
лее 150 мм. При длине усиливаемого участка, превышающей
в 2 раза толщ ину стены, через кладку пропускают дополни­
тельные поперечные стержни, расстояние между которыми не
должно превышать двух толщин стен или 1 м по длине и
0,75 м по высоте.
У силение элем ент ов кирпичны х и кам енны х зданий. К их
числу отнесены антисейсмические пояса, узлы опирания не­
сущ их элементов перекрытий и покрытий, перемычки, пере­
городки, дымовые и вентиляционные трубы, лестницы, бал­
коны и веранды, козырьки над входом, карнизы, фронтоны,
парапеты, детали прокладки проводов и труб через стены и
перекрытия.
А нт исейсм ические пояса. Усиление стен при горизонталь­
ных трещ инах в уровне железобетонных поясов и незначи­
тельных сдвигов поясов производят следующим способом. С
местах трещин кладку очищают от ш тукатурки на расстоя­
нии 30 см от трещины, а швы на глубину 1...1,5 см и промы­
вают водой. К забитым в стену и железобетонный пояс к дю ­
белям на расстоянии 1 см от стены крепят сетки и з проволо­
ки с1 = 5 мм и ячейками 150x150 мм. Дюбеля забивают в
ш ахматном порядке с шагом 50 см. Очищенную поверхность
тщательно увлажняют и затем торкретируют слоем 3 ...4 см.
В случае отсутствия анкеровки балок перекрытия после
расчистки ш тукатурки необходимо предусмотреть установку
крепежных деталей, пристрелянных к стене двумя дюбелями
по оси балки (рис 3.49, а). Крепление в балке осуществляют
двумя ерш ами.
В случае необходимости усиления антисейсмических поя­
сов в местах их ослабления в результате коррозии, брака или
разрыва оголяют арматуру пояса и приваривают к ней допол­
нительные стержни с последующим бетонированием. В мес­
тах примыкания стен пояса усиливают аналогично приведен­
ным на рис. 3.49, но стержни приваривают к оголенной ар­
матуре пояса.
73
В случае устройства железобетонных антисейсмических
поясов при усилении многоэтажных зданий с деревянными
перекрытиями, сохраняя изложенный выше порядок произ­
водства работ, дополняют его установкой опалубки, арматур­
ного каркаса и бетонированием элементов пояса, охватываю­
щ их кладку (рис. 3.49, б). Если деревянные балки не задела­
ны в кладку стен, то необходимо обеспечить их анкеровку к
поясу.
В случае устройства металлических антисейсмических по­
ясов при усилении многоэтажных зданий с деревянными пе­
рекрытиями предусматривается порядок производства работ,
аналогичный устройству железобетонных антисейсмических
поясов: разбирают потолок на ширину 1 м по периметру всех
стен, отбивают ш тукатурку с обеих сторон стены в местах ус­
тановки швеллеров и пробивают отверстия на уровне низа
балки для пропуска полосы 50x5 мм длиной по месту.
В пробитые отверстия вставляют полосы и между ними
заводят швеллер. К швеллеру с наружной стороны привари­
вают полосы. Затем устанавливают крепежные элементы из
полосы 50x5 мм по оси балок перекрытия, производят обжа­
тие стены швеллерами, соединяемыми между собой полоса­
ми, которые приваривают швами толщиной 6 мм к балками
74
УзелА
Рис. 3.49. Анкеровка балок
а — уси л ен и е стен п р и сдвиге и о т р ы в е ан ти се й с м и ч е ск о го п о яса; б — устр о й ­
ство ж ел езо б ето н н о го а н ти се й с м и ч е ск о го п ояса; в - устройство м е т а л л и ч е с к о ­
го а н ти се й с м и ч е ск о го п о яса
75
перекрытий (рис. 3.49, в) и пришивают ершами крепежные
элементы. Пробитые отверстия бетонируют.
В местах пересечений стен швеллеры снизу и сверху сва­
ривают треугольными косынками толщиной 10 мм с размера­
ми боковых сторон 25 см. Сварка производится прерывистым
швом. Общая длина должна быть не менее 150 мм с одной
стороны. Для усиления связи антисейсмических поясов с
кладкой либо устанавливают вертикальные арматурные сет­
ки, которые связывают с кладкой и поясом с последующим
торкретированием, либо специальными
армированными
шпонками из цементного или полимерного раствора.
Места опирания сборных железобетонных элементов —
прогонов, балок, ферм, перемычек усиливают устройством
под сборные элементы железобетонной подуш ки. Для этого
нагрузка от прогона передается на временные стойки, кладка
в месте опирания разбирается с устройством штрабы
(рис. 3.50, а). Затем поверхность кладки очищают и промы­
вают, устанавливают опалубку, пространственный арматур­
ный каркас из трех рядов стержней диаметром 12... 16 мм и
укладывают бетон. Временные стойки снимают после того,
как бетон наберет необходимую прочность.
Перемычки. Кирпичные клинчатые перемычки укрепляют
при наличии трещин только в перемычке и при отсутствии
повреждений в вышележащей кладке. Для этого расчищают
горизонтальный шов перемычки с одной стороны на глубину
до 7 см. В расчищенный шов укладывают уголок размером
75 х 75 х 8 мм на цементном растворе так, чтобы меж ду
уголком и перемычкой, а также между уголком и стеной от­
сутствовал зазор. Н а расстоянии 37 см с обеих сторон проема
пробивают отверстия. Низ отверстий находится на уровне
76
Рис. 3.50. Усиление
а — мест опирания прогона; б — кирпичной клинчатой перемычки и
проема; в — железобетонной перемычки; 1 -- железобетонная обойма;
2 — хомут; 3 --¿_50х5
77
верха проема. Затем расчищают горизонтальный шов у низа
перемычки с другой стороны и укладывают второй уголок. В
отверстия, пробитые по краям проема, устанавливают обрез­
ки уголков и сваривают их с основными (рис. 3.50, б).
Отверстия зачеканивают жестким бетоном на безусадочном
цементе.
По краям проема и в средине к нижней стороне уголков
приваривают полосы размером 50 х 6 мм. Длина сварных
швов 1Ш = 50 мм и высота Лш = 6 мм. При арочных и
стрельчатых перемычках над проемом усиление их произво­
дят торкретированием по сетке, аналогично описанному при
усилении кирпичных стен.
При усилении железобетонных перемычек, имеющ их тре­
щины с раскрытием в растянутой зоне до 4 мм, по всей дли­
не перемычки с обеих сторон кладку очищают от ш тукатур­
ки. Затем расчищают нижние горизонтальные швы в преде­
лах опор перемычек с двух сторон на глубину до 6 см. Про­
рубают отверстия в швах между перемычкой и вышележа­
щей кладкой. В расчищенные швы укладывают уголки раз­
мером 50 х 50 х 5 на цементном растворе. В отверстия, про­
битые над перемычкой, укладывают полосовое железо
50 х 5 мм.
Уголки
сваривают
швами
(/ш = 50 мм,
Лш = 6 мм) с горизонтальными полосами накладками разме­
ром 50 х 5 мм (рис. 3.50, в). При сдвиге перемычки опор­
ные участки и плоскость примыкания к кладке инъецируют.
При значительном разрушении перемычки и надперемычечной кладки кладку целесообразно разобрать и заменить
перемычку.
Перемычки из стальных проектных профилей устраивают
при необходимости усиления перемычек, имею щ их недоста­
точную прочность или получивших повреждения в растяну­
той зоне. Конструктивно усиление решают в виде горизон­
тальных стальных элементов из уголков или швеллеров,
устанавливаемых на усиливаемом участке в специальные
штрабы с двух сторон стены. Между собой элементы уси­
ления стягивают болтами. Стальные элементы ош тукату­
ривают.
Перегородки. В случае когда нарушена или отсутствует
связь каркасной перегородки с железобетонной балкой пере­
крытия, конструкция усиления предусматривает постановку
по верху перегородки в местах стоек каркаса специальных
фиксирующих деталей. Детали имеют зигзагообразную фор­
му, плотно охватывают железобетонную балку на глубину
5 см и выполняются из стальных полос сечением 50 х 6 мм.
К каркасу перегородки детали крепят стяжными болтами
с1 = 8 мм. Установке деталей должна предшествовать отбивка
ш тукатурки на высоту 30 см по всей длине верхней части
каркасной перегородки.
78
Д л и н о й доЗм
Д л и н о й Зм и долее
Г
*
а)
Д л ин ой доЗм
Длиной З м и долее
нл
1---1--- ----1----I—^ у
1 1 1 [ I
11 ,11 ,11 , 1 1 11 *
I,Г 1 1 К
1 1 1 1 1 *
РТ
и з
в)
,
3-3
71
К 1 1 _Л 1ц *
Г> I I 1 :
к. 1 1
I >
V
Т ГГ Г 1 | У
V, \
Г.:-.г 1 П
^
и,
2-2
У/У,
Р и с . 3 .5 1 . К р е п л е н и е п ерего р о д о к к с т е н а м и д е р ев я н н о м у п е р е к р ы т и ю
а — с п о м о щ ью м ет а л л и ч е с к и х у го л к о в ; б - г - с п о м о щ ью д е р е в я н н ы х б р у с ь­
ев; 1 — з а к р е п ы ; 2 - дю беля; 3 - брусок 6 0 x 6 0 м м по всей д л и н е п е р его р о д ­
к и ; 4 - б а л к и п е р е к р ы т и я ; 5 - п е р его р о д к а
В случае когда нарушена связь перегородки со стенами
при деревянном перекрытии, усиление осуществляют уста­
новкой с обеих сторон и по верху перегородки металлических
уголков размером 50 х 50 х5, которые скрепляют с перекры­
тием дюбелями (рис. 3.51, а). По вертикали перегородки кре­
пят к стенам закрепами. Если длина перегородки до 3 м, то
она крепится только закрепами к стенам.
При нарушении связи перегородки со стенами допускает­
ся усиление в случае, если длина перегородки более 3 м, п у­
тем укладки деревянных брусков сечением 60 х 60 мм, кото­
рые скрепляют с нею и перекрытием гвоздями I = 100 м
(рис. 3.51, б). По вертикали, как и предыдущем случае, пере­
городка крепится в стенам закрепами, причем если длина их
до 3 м, то достаточно крепить только закрепами. Бруски ок­
рашивают масляной краской.
В случае нарушения связи перегородки из плит типа диф ­
ферент со стенами без потери ими устойчивости вначале сле­
дует производить временное крепление перегородки. Затем
разбирают плинтусы поверху и понизу с обеих сторон перего­
родки, устанавливают горизонтальные бруски сечением
60 х 60 мм, которые крепят гвоздями I = 100 мм между собой
и к деревянному перекрытию. В тех случая, когда длина пе­
регородки превышает 3 м, дополнительно устанавливают бру­
ски в вертикальном направлении (рис. 3.51, в). После закреп­
ления перегородок временные крепления снимают. Если ж е
перегородка потеряла устойчивость, то ее разбирают и вновь
выкладывают.
79
Усиление гипсопрокатных и гипсолитовых перегородок
выполняют устройством армированных растворных слоев. В
качестве арматуры можно использовать ш тукатурную сетку.
Усиление узлов крепления гипсопрокатных и гипсолитовых
перегородок к каркасу выполняют, как и в преды дущ их слу­
чаях, устройством обрамляющих поясов из уголков или дере­
вянных брусков по конуру перегородки с последующим креп­
лением уголков или брусков к каркасу.
Ды мовы е и вент иляционны е трубы. В случае растрескива­
ния или частичного обрушения труб их кладку разбирают.
Затем проверяют исправность дымовых каналов и разделок.
Обнаруженные дефекты устраняют.
Кладку дымовой трубы выполняют на растворе марки 25.
По углам устанавливают вертикальный каркас из уголков
размером 75 х 6, скрепленный горизонтальными и диаго­
нальными накладками из полосового ж елеза 60 х 6 и таких
ж е вертикальных элементов по ширине стояка (рис. 3.52).
Для стен из кирпича, ракушечника и известняка возможно
усиление стоков и торкретбетоном по арматурной сетке при
толщине слоя 40...60 мм (рис. 3.53, а).
В случае полного обрушения труб и х кладку также разби­
рают и проверяют состояние дымовых каналов и разделок.
Обнаруженные дефекты устраняют. Н а расчищенное основа­
ние устанавливают асбестоцементные безнапорные трубы: на
дымоход сечением 12 х 12 см — одну трубу (1 = 150 мм, на
дымоход сечением 25 х 12 — две трубы (рис. 3.53, б). Трубы
на уровне стропильных ног соединяют схваткой из полосово­
го ж елеза 50 х 5 мм на болтах (1 — 12... 14 мм. На перекры­
тии для придания устойчивости трубам выполняют железобе­
тонную обойму высотой 30 см. Места прохода труб через
кровлю тщательно заделывают.
Лест ницы. При наличии трещин в косоурах -- на опорах
и в пролете и трещин в плите марша для восстановления эле­
ментов перед началом работ снимают необходимое количество
ступеней. В случае бетонных лестниц отбивают защитный
слой бетона и обнажают арматуру. Отрезки арматуры
й = 12 мм из стали класса А-1, изготовляемые по месту, при­
варивают к рабочей арматуре и в заранее просверленные от­
верстия диаметром 10 мм устанавливают хомуты, а затем
проводят обетонирование. Продольные и поперечные трещи­
ны в плитах маршей и площ адках лестничных клеток расчи­
щают, промывают водой и инъецируют. Д лина сварных швов
50 и высота 6 мм.
После снятия необходимого количества ступеней для уси< _ _______________________________________________
Р и с. 3 .5 2 . У с и л ен и е к и р п и ч н ы х д ы м о в ы х и в е н т и л я ц и о н н ы х труб
а - п р и I < 1 8 0 0 м м ; б - п р и I > 1 8 0 0 м м ; 1 - у г о л к и 75 х 6; 2 3 0 0 х 6; 3 -- п олоса 6 0 х 6; 4 — п олоса 6 0-х 6 ; 5 -- т я ж д и а м е тр о м 16
422— 6
полоса
81
у
Н
ОУ
I
/
у*
К
Я1} /
11
1| I!
! |
1
1
1
1
|
■
г
1
£
|
Узел Л
Рис. 3.53. У силение ды м овы х и вен ти л яц и о н н ы х кан ал о в
а — усиление каналов в кирпичных стенах; б — устройство асбестоцементных
дымовых стояков; 1 — места крепления сетки анкерами; 2 —места крепления
сетки гвоздями; 3 — сетка с ячейкой 150x150; 4 — анкер; 5 — бетон; 6 — гвоз­
ди 0 100 мм
ления косоуров на опорах и в пролете заготовляют швеллеры
длиной по месту с минимальным расстоянием до концов тре­
щины 25 см. Затем устанавливают обоймы из швеллеров, ко­
торые обжимают и сваривают накладками из полосового ж е­
леза 50 х 5 мм (не менее 3 ш т.), на элемент крепления. Н иже
82
Рис. 3.54. К онструкц ия лестни ц
а - сборния ж е л е зо б е то н н а я ; о — м е т а л л и ч е с к а я , н а р у ж н а я ; в - м ес т а о п и ран и я н а к л а д к у ; 1 - у г о л о к 9 0 x 8 ; 2 - у го л о к 6 5 х 6 ; 3 - ш в е л л е р N 16; 4 —
полоса 2 3 0 х 10; 5 - п ол оса 140 х 6; 6 - п р о к л а д к а 6 x 8 0 x 1 6 0 через 5 0 0 м м
по в ы со те; 7 — с т е р ж е н ь д и ам етр о м 10 м м ; 8 — с е т к а д и ам е тр о м 6 м м
приводятся варианты усиления сборных железобетонных
(рис. 3.54, а) и металлических лестниц (рис. 3.54, б). В слу­
чае разрушения лестниц в местах опирания бетонных эле­
ментов на кладку их усиление производят расчисткой дефор­
мированной кладки, установкой подпорок и затем разборкой
поврежденной кладки. Образовавшийся проем тщательно
очищают от остатков раствора. Поверхность очищенной клад­
ки промывают водой под напором. Устанавливают опалубку
до верха бетонируемого участка и укладывают бетон с по­
слойным уплотнением. Арматурные сетки из стержней диа­
метром 5...6 мм укладывают с шагом по высоте 100 мм
(рис. 3.54, в).
Опалубку снимают не ранее чем через семь суток со дня
окончания бетонирования. Временное усиление разбирают
после достижения бетоном не менее 70% -й проектной
прочности.
83
а)
Д 1 Ш ------- 1
\
/Г
1
\
1Э 0*5Б4
11
<
\
-М л1
■
■
1
уЛ
■
-------1
------*
В)
|ю
Рис. 3.55. Варианты усиления б алконов
а, д - из ж елезобетон ны х плит; 6 - по деревян ны м б а л к ам ; в - по м еталлической
раме; г - по м еталли ческим б а л к ам ; 1 - ш веллер по толщ ине плиты ; 2 - св а р к а;
3 - ограж дение; 4 - цементны й раствор; 5 - бетонирование; 6 - у г о л о к 9 0 х
х56х8; 7 - стерж ни д и ам етром 18; 8 - ж елезобетон ная плита; 9 — болт диа­
м етром 16; 1 0 - ш веллер по ш ирине б ал к и ; 11 - пластина 100x120; 12 - панель
п ерек ры тая
84
Б а лк о н ы и веранды. В зданиях из кирпича, ракуш ечника,
известняка или постелистого бутового камня балконы выпол­
няют из железобетонных плит по деревянным или металли­
ческим балкам. На рис. 3.55 и 3.56 приведены варианты уси­
ления балконов. С помощью арматурных тяжей — при ж ел е­
зобетонных плитах балкона и деревянных балках перекры­
тия (рис. 3.55, а), а также при многопустотном настиле
(рис. 3.56, д), швеллерами — при деревянных балках балкона
и тяжами и швеллерами — при металлических балках балко­
на (рис. 3.56, в, г). В случае необходимости балкон может
быть заменен приставной монолитной железобетонной веран­
дой (рис. 3.57).
У силение карниза или замена его новой конструкцией вы­
полняется укладкой на всю толщ ину стены железобетонной
плиты с выносом в наружную сторону и анкеровки плиты,
узла сопряжения мауэрлата и стропильных балок к поясу,
обвязке или к перекрытию (рис. 3.59), а усиление карнизов
показано на рис. 3.58.
В осст ановление разруш енного фронтона.
В случае н а­
клонных, горизонтальных трещин или частичного обруш е­
ния фронтонов кладку независимо от степени ее повреждения
рекомендуется разобрать. Исключением является фронтон в
виде железобетонного каркаса. Фронтон при восстановлении
можно выполнять в виде деревянного каркаса (рис. 3.60),
ниж ний лежень которого крепиться с помощью металличе­
ских анкеров в стену. Стойки каркаса соединяют с лежнем
металлическими уголками и ерш ами. Облицовку или обш ив­
ку по каркасу можно выполнять из легких листовых ма­
териалов.
В осст ановление разруш енны х парапетов. Наличие на­
клонных, горизонтальных трещин или частичное обруш ение
парапетов требуют независимо от степени их повреждения
полной разборки. Восстановление можно выполнять в виде
деревянного каркаса с обшивкой. В качестве обшивки могут
быть использованы волнистые асбестоцеметные листы. К реп­
ление каркаса осуществляется аналогично реш ению, изло­
женному при восстановлении фронтона. Парапеты из кирпи­
ча можно усиливать арматурными сетками в слое торк­
рет-бетона.
П овы ш ение надеж ности ком м уникационны х труб и прово­
док элект роосвещ ения в местах прохода их через перекрытия
и стеньг производится постановкой гильз из кровельной стали
с зачеканкой раствором, устройством замка из мятой глины
или постановкой резиновых колец, а для электропроводок в
местах сопряжения или пересечения металлических труб с
проводами — применением металлических или резиновых ру­
кавов (рис. 3.61).
Усиление деревянных элементов зданий. К их числу в
первую очередь относятся элементы деревянного каркаса
85
(стойки и ригели), перекрытий (балки, и настил), покрытий
(фермы и стропила), стен (рубленые и сборно-щитовые). Все
перечисленные элементы соединяются либо устройством наге­
лей, шпонок, шипов из дерева твердых пород, соединений ”в
полдерева” , ”в чаш ку”, ”в лапу”, врубок типа ’’сковородня”
и других, либо с помощью металлических накладок, в том
числе зубчатых, хомутов, болтов, скоб, гвоздей и т.п.
Дерево обладает более высокой прочностью относительно
плотности, чем большинство других строительных материа­
лов, и поэтому является хорошим материалом при восстано­
вительных работах, особенно в сейсмических районах. Одна­
ко массивные стены могут создавать высокую поперечную на­
грузку на каркас. Для деревянных элементов наиболее ха­
рактерны разрушения в месте соединения стойки и ригеля
из-за значительного выреза (рис. 3.62, б), в узлах, вследствие
86
Рис. 3.56. Детали усиления балконов
отсутствия диагональных связей (рис. 3.62, в) в местах соеди­
нения стен с фундаментом, в результате скольжения всего
здания и отсутствия анкерных болтов (рис. 3.63, а), при раз­
рыве нижнего пояса стропильной фермы (рис. 3.63, б).
Ликвидацию повреждений или усиление деревянных эле­
ментов осуществляют наращиванием дополнительных дере­
вянных или металлических элементов в местах ослабления
или повышенной деформативности в узлах соединений. В
случае если трещины или расколы находятся в непосредст­
венной близости в зоне стыка, могут использоваться стяж ­
ные болты или скобы в качестве усиливающих элементов
при условии, что соединения находятся в постоянно сжатом
состоянии.
Обвязка стальными обручами может использоваться для
заж има растрескавшегося элемента в месте соединения. Ще87
6.90
ли, влияющие на сопротивление сдвигу, могут быть отремон­
тированы с помощью эпоксидного клея. С открытых поверх­
ностей должен быть удален всякий посторонний материал,
препятствующий сцеплению эпоксидной смолы с древесиной,
причем это вариант неэффективен, если в древесине наблюда­
лись значительные колебания влажности. Огнейстойкость
элементов и конструкций, отремонтированных с помощью
эпоксидной смолы, оценивается в соответствии с требования­
ми строительных норм, так как первоначальные пределы мо­
гут быть уменьшены при ремонте или усилении. В некото­
рых случаях можно использовать штыри для увеличения
прочности на сдвиг отдельных элементов при условии, что
поперечное сечение (разделенное трещинами) сопоставимо
с размерами штырей и соответствует требуемому шагу м еж ­
ду ними.
Уменьшение сечения часто вызывает перенапряжение как
растянутых, так и изогнутых элементов при растяжении, па­
раллельном волокну. Это перенапряжение можно устранить
88
Рис. 3.58. Варианты усиления козырьков над входом
1 — стяжка из цементного раствора; 2 — гнезда, пробитые в стене; 3 — стена
стержнями с локализованным предварительным напряж ени­
ем. Там, где это позволяют условия, поперечное сечение рас­
тянутых элементов может быть увеличено прибиванием гвоз­
дей или приклеиванием накладок, используя пустото-порозаполняющий клей для наружного применения. Предваритель­
ное напряжение может быть применено вместо увеличения
поперечного сечения, используя соединения на обеих сторо­
нах элемента для стрежневой или канатной анкеровки. В н е­
которых случаях применяются стальные уголки, швеллеры,
стержни или канаты для передачи всей нагрузки.
При любом из этих методов стальные элементы могут по­
требовать проверки на огнестойкость во избежание перевода в
более низкую категорию. Поперечное сечение элементов, ра­
ботающих на изгиб, наращивается также склеиванием, как и
для растянутых элементов. Короткие колонны можно ремон89
Рис. 3.59. Варианты усиления карнизов
а — вариант 1; б — вариант 2; в — вариант 3; 1 — антисейсмический двусторон­
ний железобетонный пояс; 2 — цементный раствор; 3 - тяж из полосы; 4 —
балка; 5 -- закладная деталь; 6 — тяж с? 18; 7 — П-образный хомут; 8 -- ш вел­
лер; 9 - сварка; 1 0 -- перекрытие; 1 1 — монтажные петли
тировать с помощью затяжных болтов или скоб. Несущ ая
способность средних или длинных колонн может быть увели­
чена уменьшением гибкости элемента в результате создания
колонны с распорками и с дополнительным элементом.
Во многих старых сооружениях деревянные диафрагмы
выполнены из прямо положенных досок, прибитых парами
гвоздей, которые не соответствуют допустимым срезывающим
____________________________ ____ _______________ ►
Рис. 3.61. Детали прокладки трубопроводов
а — для сухих грунтов; б - для мокрых грунтов; в — узел пересечения стен
трубами; г — узел пересечения проводов электроосвещения; 1 — заделка рас­
твором; 2 — отрезок стальной трубы; 3 - мятая глина; 4 - просмоленный
войлок; 5 — кирпичная стенка; 6 — гидроизоляция; 7 - стена здания; 8 — ре­
зиновые кольца; 9 — гильза из кровельной стали; 1 0 — перекрытие; 11 — м е­
таллический рукав; 1 2 — 'груба; 1 3 — электропровод; 1 4 — распределительная
коробка
90
ЧзелА
Чзел5
Рис. 3.00. Усиление фронтона
а)
»
По
100
200 25
6)
в)
91
усилиям. В этом случае возникает необходимость в диаго­
нально расположенной обшивке из фанеры для передачи на
нее всего расчетного усилия сдвига. Фанеру можно уклады ­
вать лицевым волокном под углом 40° к направлению досок.
Важно, чтобы все края фанерных листов примыкали к гвоз­
димой поверхности и не совпадали с первоначальными дощ а­
тыми диафрагмами. Горизонтальная система связей ж естко­
сти может быть использована как основной элемент распреде­
ления поперечного усилия наряду с уж е имеющейся деревян­
ной обшивкой, предназначенной для воспринятия только соб­
ственного веса.
Для примера приведем варианты усиления узлов деревян­
ных ферм и балок деревянного перекрытия. В случае появле­
ния трещин и сколов в верхнем поясе деревянных ферм по­
врежденное место стягивают болтами й — 12 мм. Затем уста­
навливают деревянные накладки, равные по ш ирине укреп­
ляемому поясу, которые прибивают гвоздями и стягивают
через просверленные отверстия болтами й = 12 мм. Под
все болтовые соединения устанавливают квадратные ш ай­
бы $ = 5 мм.
При частичном разрыве нижнего пояса усиление произво­
дят аналогично описанному случаю или заменяют элемент.
Усиление при скалывании и опорном узле нижнего пояса де­
ревянных ферм и выпадении подкоса при скалывании в вер­
хнем поясе выполняют установкой в двух сторон сколотого
опорного узла нижнего пояса фермы накладок площадью по­
перечного сечения, равновеликой площади сечения нижнего
пояса фермы. Н акладки крепят нагелями и болтами, пло­
щадь которых принимают по расчету. На торце опорного у з­
ла устанавливают обрезок швеллера. Через заранее просвер­
ленные отверстия в швеллере пропускают хомуты с диамет­
ром, определяемым расчетом, которые охватывают накладки
(рис. 3.62, а).
Возможен случай, когда расколотый верхний пояс и вы­
павший подкос укрепляют накладками из швеллеров N 8,
стягиваемых болтами с1 = 12 мм. Болты пропускают в зара­
нее просверленные отверстия (рис. 3.64, б). В случае горизон­
тального смещения деревянных балок перекрытия предусмат­
ривается следующий порядок производства восстановитель­
ных работ: снимают плинтусы, пробивают отверстия между
верхом балки и кирпичной кладкой для пропуска полос
50 х 5 см. В пробитые отверстия устанавливают полосы с
просверленными отверстиями для крепления к балкам с по­
мощью костылей (рис. 3.64, в).
<
__________________________________________________
Рис. 3.62. Разрушение деревянных стоек
а — в м есте с о ед и н е н и я п о л у р а ск о с а и с т о й к и ; б — в м есте с о ед и н е н и я б а л к и
со с т о й к о й всл едстви е зн а ч и т е л ь н о г о в ы р е за ; в — в у зл а х с о п р я ж е н и я
93
Рис. 3.63. Разрушение деревянных элементов
а — вследствие недостаточной связи стены с фундаментом; б —
вследствие разрыва нижнего пояса фермы; 1 —' стена или ко­
лонна; 2 - разрыв связи и стропил; 3 - обрушение фермы; 4 - разлом или трещина; 5 - движение грунта при земле­
трясении
94
Усиление балок деревянного перекрытия, концы которых
пришли в негодность ввиду значительного срока эксплуата­
ции, осуществляют наращиванием конца балки в результате
устройства с обеих сторон деревянных накладок того же сече­
ния, что и балка. В промежуток между накладками вставля­
ют доску, к которой накладки крепят гвоздями. Д лина на­
кладок 1...2 м. С балкой накладки соединяют нагелями и
болтами. Этому методу усиления балок должна предшество­
вать установка временных опор для воспринятия нагру­
зок от перекрытия. Концы балок (накладок) перед уста­
новкой в гнезда оборачивают толем, а затем жестко соединя­
ют с балкой.
Элементы деревянного каркаса при восстановлении и уси­
лении следует рассматривать с двух сторон. Во-первых, это
несущая конструкция, которая, как и другие, может быть
повреждена и требовать усиления, во-вторых, это эффектив­
ный элемент усиления, особенно зданий со стенами из сырцо­
вого кирпича, а также глинобитными и глинолитными стена­
ми. В этом случае устанавливают две деревянные стойки и с
обеих сторон стены (под карнизом) обвязки из досок или
балок.
Обвязки из досок укладывают плотно примыкающи­
ми к стенке и соединяют между собой стяжными болтами
(1 = 12 мм. По длине стены стяжные болты располагают от
внутренней грани стены на расстоянии 14, 64 и 164 см. Об­
вязки в углах крепят с помощью полосовой стали 50 х 4 мм,
запускаемой вдоль обвязки на расстояние 1 м от внутренней
грани стены. Полосовую сталь наряду со стяжными болтами
крепят с обеих сторон наружной обвязки дюбелями 1 = 30 см,
расположенными через 20 см.
Деревянные стойки должны плотно примыкать к стене и
обвязке, для чего в стойке необходимо устраивать врубки в
местах примыкания к цоколю, обвязке и карнизу. Стойки
жестко крепятся в самостоятельные бетонные фундаменты че­
рез металлические косынки из швеллеров, заделываемых на
глубине 40 см и соединенных со стойками стяжными болтами
<1 = 12 мм.
Стеновые каркасы, состоящие из нижних брусьев, стоек и
обвязок, должны иметь диагональные связи жесткости или
обшивки с тем, чтобы каркасы (рамы) могли работать как
несущие стены. Если обшивок нет, то стойки сечением
4 х 9 см должны быть присоединены к прилегающим стой­
кам горизонтальными ригелями на высоте не менее 150 см
(рис. 3.65, а).
Минимальные размеры связей жесткости составляют
2 x 6 см, Связь жесткости по обоим концам и посередине кре­
пится к элементам каркаса гвоздями (не менее двух штук),
имеющими минимальную длину 5 см.
95
—
4
!]
^ Ф --1
!:
1¡1©-1=^ ¡1
1,1 141. »1. -г--|—*---А---й---- й---*—1
^
1
' '±
-5 0 x 5
1
Ж
II
^
,_п1
1
1-1
-5 0 x 5
ж
Рис. 3.64. Усиление деревянных конструкций
а - в месте сопряжения верхнего пояса и подкоса; б — деревян­
ных ферм в опорном узле нижнего пояса; в — в местах примыка­
ния торцов балок
Максимальные расстояния между стойками сечением
40 х 90 мм в конструкции каркасных стен, например по
стандартам И ндии, рекомендуется принимать согласно при­
веденным в табл. 3.1.
96
Рис. 3.65. Деревянный каркас
а ■■ к а р к а с ; б — с в язь к а р к а с а с ф у н д ам ен то м ; 1 — м е т а л л и ч е с к а я н а к л а д к а ;
2 — о б в я зк а ; 3 - с в язь ж ес тк о с ти ; 4 — с т о й к а ; 5 — п р о м е ж у т о ч н ы й брус; 6 —
н и ж н и й брус; 7 — а н к е р н ы е бол ты н а р а сс то ян и и не более 2 0 0 см
Вариант крепления нижней обвязки к фундаменту приве­
ден на рис. 3.65, б. Детали усиления элементов стропил, мау­
эрлата и деревянного антисейсмического пояса приведены на
рис. 3.60, б.
Повышение жесткости деревянного перекрытия осуществ­
ляется либо с помощью пришиваемого поверху деревянного
настила, уложенного перпендикулярно, или под углом 45°,
либо с использованием варианта, применяемого в некоторых
странах (рис. 3.66, а), когда обетонированная (<? = 4 см)
стальная сетка, укладываемая по верху перекрытия, крепит­
ся к нему и к стене специальными анкерами.
Таблица
3 .1 . Расстояние м еж ду стойкам и
Группа древесины по м одулю уп ругос­ Более 12 600 9800...12 600 5600...9800
ти Е , МПа
Одноэтаж ны е здания или первы й этаж
двухэтаж н ого здания, см :
наруж ная стена
100
внутренняя стена
100
Нижний (подвальны й) этаж д вухэтаж ­
ного здани я, см:
наруж ная стена
50
внутренняя стена
50
422— 7
■
100
80
100
80
50
40
50
40
97
Рис. 3.66. Детали усиления элементов здания
а — повышение жесткости перекрытия и обеспечение его связи со сте­
ной; б — усиление антисейсмических поясов, мауэрлатов и их связи с
перекрытиями; 1 — бетон; 2 — арматурная сетка 0 4 с ячейкой
15x15 см; 3 — стальные анкеры, зацементированные в просверленные
отверстия; 4 — гвозди; 5 — деревянная балка; 6 — имеющаяся плита;
7 — металлический угольник; 8 - бруски 6x6 см; 9 - накладки жест­
кости из досок толщиной 4 см
Здания со стенами из сырцового кирпича, глинобитными
и глинолитными. К числу конструктивных элементов, кото­
рые подлежат восстановлению, относятся стены, щипцовые
стены и трубы. Наиболее характерные их повреждения: вер­
тикальные трещины в несущ их стенах, в углах и пересечени­
ях стен; горизонтальные трещины в уровне подоконников,
часто пересекающие все простенки вдоль одной или несколь­
ких стен; отрыв продольных стен от поперечных и значи­
тельное смещение опорных элементов перекрытий; обруш е­
ние фронтонов, карнизов, а иногда стен; разруш ение дымо­
ходов и вентиляционных каналов в стенах и индивидуаль­
ных печных отопительных приборах. Хотя здания, выпол­
ненные из этих материалов, имеют явные преимущества с
98
точки зрения стоимости, эстетики, акустики и теплоизоля­
ции, а также низкого потребления энергии, вместе с тем они
имеют и такие недостатки, как непрочность при действии
сейсмических сил и воздействии воды.
Основные причины разрушения конструкций зданий из
необожженной глины: недостаточная длина перемычек;
слишком большие дверные и оконные проемы; оконные про­
емы, расположенные слишком близко к углам здания; слиш ­
ком высокие и протяженные стены; отсутствие фундамента и
нижнего пояса (цоколя) стены; высота зданий в два этаж а и
более; тяжелая черепичная или глиняная крыша; отсутствие
горизонтального армирования; глинобитная смесь (саман)
плохого качества -- без соломы и плохо промешанная; верти­
кальные швы без раствора; недостаточное сцепление в углах
в сплошных вертикальных швах.
Ремонт стен из этих материалов, построенных на слабом
грунте без соответствующего фундамента, или на фундаменте
из блоков плохого качества, нецелесообразен. Если ж е ремонт
показан, то он состоит в уменьшении высоты стены, облегче­
нии кровли, замене коротких перемычек. К тому ж е здания
из этих материалов часто строятся методом ’’самостроя” без
какого-либо технического обоснования, документации или
контроля. Поэтому нередко возникает альтернативность ре­
шения — исправлять прежние ош ибки и восстанавливать зд а ­
ние, поврежденное землетрясением, либо дешевле построить
новое здание.
Наиболее часто встречаются трещины перемычек, кото­
рые начинаются от углов дверей или окон. Возможная при­
чина этого — слабость перемычки ввиду чрезмерного размера
пролета, малое опирание перемычки, так как она должна за ­
водиться на 60 см в каждую сторону от проема, значитель­
ные нагрузки на глиняную кладку, находящуюся над пере­
мычкой, большой размер оконных и дверных проемов, пре­
вышающий максимально допустимый 1,2 м, отсутствие необ­
ходимого усиления перемычки. В этом случае ремонт заклю ­
чается в снятии нагрузки с перемычки, замене или уменьш е­
нии дверных и оконных коробок. Ж елательно уменьшить
высоту стен с тем, чтобы их высота не превышала в 8 раз их
толщину. Каждая стена должна быть усилена деревянными
рамками из продольных размером 10 х 10 см и перекрестных
элементов, заполненных глиной (рис. 3.67, а). Высоту глино­
битных и тому подобных зданий следует ограничивать толь­
ко одним этажом плюс чердак.
Расстояние между двумя последовательно стоящими сте­
нами не должно превышать толщину стены { более чем в 10
раз и быть не больше, чем 64г2/Ь , где Л — высота стены. В
других случаях стены должны быть усилены промежуточны­
ми вертикальными контрфорсами (рис. 3.67, б). Высота стена
99
б;
Мин 30 см
Р и с . 3 .6 7
а — д е р е в я н н ы е п р о к л а д к и в стен ах; б - у с и л ен и е стен к о н т р ф о р с а м и ; / — п о ­
п е р е ч н а я стен а; 2 - р асс то ян и е м е ж д у к о н т р ф о р с а м и I > 10£ и I > -6 4 ? /Л ; 3 —
верти кальн ая пи лястра; 4 — контрф орс
не должна превышать ее толщ ину более чем в 8 раз. Расстоя­
ние между наружными углом и оконным или дверным про­
емом должно быть не менее 1,2 м. Ш ирина всех проемов в
стене не должна превышать 30...40% общей стены в зависи­
мости от сейсмической зоны.
При восстановлении зданий со стенами из местных нео­
божженны х материалов необходимо особое внимание уделять
их совместимости. Следует иметь в виду, что как и при обыч­
100
ном строительстве различные материалы, применяемые при
ремонте, не должны способствовать возникновению взаимной
химической реакции и иметь резко отличающиеся деформа­
ционные характеристики. Качество одного из материалов
ухудш ается, если материалы обладают различной гибкостью,
температурными коэффициентами, влагостойкостью и други­
ми различными характеристиками. В этом случае, естествен­
но, уменьшается срок его службы. При планировании ремон­
та учитывается тот факт, что на стыки будут влиять растяги­
вающие силы, поэтому для противодействия им и передачи
их применяются различные анкерные соединения.
Несовместимость может проявляться при использовании
самых разнообразных материалов, например, различных
классов цемента, марок растворов или заполнителей, когда
соседние элементы отличаются структурой поверхности или
когда температура нового бетона значительно отличается от
температуры старого. Но эти качества особенно опасны в гли­
нобитных и тому подобных зданиях, где элементы из глин
’’улучш ены” покрытием из цементного раствора, или ж е ког­
да применяются слабые элементы в конструкциях, работаю­
щ их на растяжение. Поэтому для усиления стен из местных
необожженных материалов устраивают, как уж е отмечалось,
промежуточные стены или их части в виде контрфорсов из
тех ж е материалов или с применением дерева.
В случае полного отрыва наружной стены от внутренней
поперечной для восстановления желательно объединить в
единую систему наружную стену с другой, параллельно рас­
положенной через перекрытие. Для этого обеспечивают связь
внутренних стоек усиления и балок перекрытия с помощью
строительных скоб (I = 10 мм, длиной 25 см.
Основным элементом крепления является деревянный
каркас с наружной стороны из стоек сечением 18x6 см, сое­
диненны х поперечинами и раскосами из досок 10x4 см
(рис. 3.68, а). В обоих внутренних углах устанавливаются
под углом по две доски сечением 18x6 см, на одну из кото­
рых опирается вдоль поперечной стены обвязка и з досок
18x5 см длиной 2 м.
При аналогичных повреждениях в местах примыкания
продольных стен к поперечным и расстоянии меж ду ними до
5 м обвязки следует выполнять неразрезными на всю длину
поперечной стены. Обвязку укладывают в уровне прогона, на
который опирают балки перекрытия. Обвязки соединяются
стяжными болтами с? = 12 мм, располагаемыми через 40 мм
по длине.
Каркас с наружной стороны и внутренние стойки соеди­
няются меж ду собой фасонными элементами из полосовой
стали 50x5 мм и стяжными болтами (I = 12 мм, располагае­
мыми через 1 м по высоте. Каркас и стойки схватывают сте­
ки
В)
Рис. 3.68. Усиления:
а - при отры ве в м естах прим ы каний стен; б - в м естах ранее залож енны х про­
е м о в ; 1 - отверстия ди ам етром 13 м м ; 2 - отверстия ди ам етром 5 м м ; 3 - пол о­
совая сталь 50x5 м м ; 4 - доски разм ером 10x4 см ; 5 — строительная ско б а диа­
м етром 10 м м ; 6 - к л а д к а и з обож ж енного кирпича; 7 - проем
ну от подошвы фундамента до ее верха, причем на участке
ниже уровня пола — с помощью металлических элементов,
являющихся продолжением стоек, и жестко с ними соединен­
ных стяжных болтов.
В случае образования сквозной трещины во внутренней
стене при условии, что соединение с наружной стеной на н а­
рушено, усиление ее может быть решено заключением стены
как бы в ’’обойму” из досок. Для этого с обеих сторон стены с
опиранием на лаги устанавливают стойки из досок сечением
18x5 см на расстоянии около 1 м одна от другой. В них вре­
зают ”в полдерева” доски того ж е сечения, расположенные
перпендикулярно трещине. К балкам перекрытия и лагам до­
ски крепят гвоздями и болтами с1 — 12 мм с помощью метал­
лических полос сечением 50x3 мм, а к стенам — с помощью
стяжных болтов с? = 12 мм.
В случае когда кладка из сырцового кирпича ранее зало­
женного проема полностью или частично выдвинулась из
плоскости стены, ее восстанавливают перевязкой кладки про­
ема и стены. Перевязка ’’замок” выполняется на глубину
13 см через 50 см по высоте (рис. 3.68, б). Проем закладыва­
ется обожженным кирпичом. Если поврежден щипец, запол­
ненный кладкой из сырцового кирпича, хаотически направ­
ленными трещинами, то необходимо заменить заполнение из
сырцового кирпича на плоские или волнистые асбестоцеметные листы по деревянному каркасу.
3 .2 . У С И Л ЕН И Е Ф У Н Д А М Е Н Т О В 1
Фундаменты для сооружений изготовляют из различных
материалов: дерева, бутового камня, кирпича, бетона и ж еле­
зобетона. Металлические конструкции применяют очень ре­
дко для временных сооружений. Усилению фундаментов по­
священ ряд работ [2, 25, 79].
Деревянные фундаменты и деревянные сваи. Применяют­
ся они только для малоэтажных зданий и в основном в лес­
ных районах. Деревянные фундаменты в виде стульев и сваи
успеш но используются в районах распространения вечной
мерзлоты и для подводных сооружений. Основной недостаток
деревянных фундаментов состоит в гниении древесины, осо­
бенно при температуре более 10°С при влажности менее 70%.
Поэтому при понижении уровня грунтовых вод наблюдает­
ся быстрое гниение деревянных свай и деревянных фунда­
ментов.
Срок службы деревянных фундаментов зависит от породы
дерева, диаметра бревен, степени защ ищ енности дерева,
1 В к л ю ч а я ф у н д ам е н т ы под зд ан и я , с п р о е к т и р о в а н н ы е без у ч е т а
ческих воздействий.
сейсми­
103
фильтрационных свойств окружающего грунта и т.п. Дере­
вянные конструкции, тщательно защ ищ енные от биологиче­
ских воздействий, прекрасно эксплуатируются десятки лет.
При обнаружении дефектов в деревянных фундаментах
возможны либо замена отдельных пораженных элементов на
новые, либо очистка деревянных элементов от гнили в слу­
чае, если глубина поражения невелика и прочность остав­
шейся ненарушенной части достаточна для воспринятия рас­
четных усилий. Заменять деревянный стул следует в том слу­
чае, если он сгнил на половину своего прежнего диаметра. На
место сгнивших деревянных стульев можно ставить новые де­
ревянные или каменные столбы. Целесообразно заменять
сгнившие деревянные стулья каменными столбами на извест­
ковом и известково-цементном растворах. Основанием камен­
ных стульев должны служить грунты с ненаруш енной струк­
турой при глубине заложения более 70 см.
В плане каменные стулья могут быть квадратными, пря­
моугольными и крестообразными с размерами 4 0 ...7 0 см. К а­
менные стулья крестообразного сечения применяются под
взаимно пересекающимися стенами. При слабых грунтах ос­
нование каменных стульев можно расширить книзу, создав
уступы или наклонные поверхности боковых граней. Глубина
заложения нового стула зависит от грунтовых условий, но
она должна быть не менее 0,7 м от поверхности земли.
При необходимости усиления фундаментов из деревянных
свай в результате гниения дерева при понижении (постоян­
ном или сезонном) уровня грунтовых вод обычно отрывают
шурфы до постоянного уровня грунтовых вод и механически
удаляют прогнившие части, после чего их заменяют другими
деревянными элементами. Всю отремонтированную часть де­
ревянной сваи выше уровня грунтовых вод покрывают спе­
циальными битумными или каменноугольными смоляными
обмазками, препятствующими дальнейшему гниению дерева.
Чащ е всего усиление деревянных свай, после очистки от
продуктов гниения, производится заключением их в бетон­
ную или железобетонную обойму. В этом случае после отрыв­
ки траншеи или шурфов до уровня грунтовых вод устанавли­
вается деревянная или металлическая опалубка вдоль всего
ряда деревянных свай или вокруг всего куста из деревянных
свай и выполняется бетонирование. В случае если концы де­
ревянных свай сгнили полностью выше уровня грунтовых
вод, то отрывка траншей производится захватками длиной
2...3 м, а обнаженные элементы фундаментных конструкций
вывешиваются домкратами и делается бетонирование рост­
верка до верха сохранивш ихся частей деревянных свай. При
этом арматура, устанавливается на месте концов сгнивших
деревянных свай, соединяется с оставшейся деревянной сваей
гвоздями или штырями.
104
При разрушении деревянного ростверка он заменяется бе­
тонными частями с вывешиванием домкратами последова­
тельно каждого участка ростверка. При сохранении части
бревен в деревянном ростверке удаляют сгнившие части и
усиливают его деревянными брусьями, металлическими эле­
ментами или заключением в бетонную или железобетонную
обойму.
Бутовые фундаменты. Дефекты бутовых фундаментов в
основном проявляются в снижении прочности раствора и в
разруш ении отдельных камней, если применяются мергели­
стый или известняковый камни. При воздействии агрессив­
ных вод в таких камнях появляются каверны и раковины. В
старых зданиях большинство бутовых фундаментов имеют
прямоугольное сечение, реже -- форму трапеции. В боль­
шинстве случае возникают трещины в углах фундамент­
ных конструкций, которые разбивают фундаменты на отдель­
ные части.
Если камни в некоторых местах бутовых фундаментов
свободно выбираются, хотя боковые стенки остаются верти­
кальными, а раствор между камнями потерял прочность,
считается, что износ таких фундаментов составляет 60% . В
этом случае для усиления часто устраивается железобетонная
обойма, при этом до бетонирования выбираются расшатанные
камни и удаляются разрушенный бетон и раствор. П од влия­
нием различных условий растворы, на которых выложены
фундаменты, иногда теряют свою прочность и превращаются
в легко разрушаемый материал, напоминающий пористые
песчаные грунты. При этом после отрывки котлована верти­
кальные стенки бутового фундамента часто теряют устойчи­
вость, а раствор между камнями практически отсутствует, в
связи с чем камни из тела бутового фундамента свободно вы­
бираются. Износ такого фундамента превышает 80%.
Для упрочнения бутовых фундаментов с износом более
80% как столбчатых, так и ленточных, в них обычно нагне­
тают цементный раствор консистенции 1:1... 1:10 (цемент:вода) с тем, чтобы восстановить прочность и качество раствора.
Для этого либо вдоль поверхностей бутового фундамента ус­
танавливают железобетонную обойму и сквозь нее устанавли­
вают металлические трубки для цементации, либо в камен­
ном фундаменте пробивают или пробуривают отверстия для
инъектора.
Фундаменты, выполненные из слабого камня, часто раз­
рушаются, в некоторых случаях приходят в полную негод­
ность, когда стены еще пригодны для эксплуатации. В этих
случаях могут применяться следующ ие варианты усиления:
при незначительных повреждениях кладки в ленточные
фундаменты в ш ахматном порядке через 0,5 м закладывают­
ся анкерные штыри, на выпуске которых навешивается ар105
а)
6)
л г и
в
Р ис. 3.69. Усиление каменных фундаментов
а - усиление кладки устройством железобетонной
обоймы; б — усиление фундамента дополнительными
столбами; 1 — анкерный штырь; 2 — железобетонная
рубашка; 3 — арматурная сетка; 4 — плиты; 5 — сбор­
ные квадратные стаканы; 6 — бетон; 7 — ригель; 8 —
подбетонка
матурная сетка и по ней устраивается железобетонная ’’ру­
башка” методом торкретирования, набрызгом или укладкой
бетона в опалубку (рис. 3.69, о). Поверхность бетона покры­
вается битумной или другой изоляцией, а выкопанные п азу­
хи засыпаются грунтом;
если в отдельных местах фундамента кладка утратила не­
сущую способность, то для восстановления можно не зам е­
нять ее новой, а усилить столбами (рис. 3.69, б). Для этого на
плиты укладываются сборные квадратные стаканы, которые
заполняются бетоном и перекрываются ригелями с подбетонкой для плотного заполнения зазора между кладкой и вновь
возведенными конструкциями фундамента. Малоповрежденная часть фундаментов при необходимости усиливается ж еле­
зобетонной ’’рубашкой”; при полном разрушении ленточного
фундамента он либо заменяется новым, либо усиливается,
как в предыдущем случае, столбами, но с укладкой по риге­
лям железобетонных рандбалок.
При бутовых фундаментах, кладка которых выполнена
недоброкачественно или подверглась разруш ающему дейст­
вию агрессивной среды, наиболее опасно появление трещ ин в
ниж них ступенях фундамента. Для устранения их влияния,
а также в тех случаях, когда в связи с реконструкцией или
при возрастании нагрузки на бутовый фундамент необходимо
увеличить площадь его подошвы, производится либо подвод­
ка железобетонного фундамента, либо пробивка штраб и от­
верстий в нижней части бутового фундамента и установка в
них арматуры или стальных профилей с последующим це­
ментированием пробитых штраб и отверстий раствором мар106
Рис. 3.70. Усиление фундамента наращиванием
1 — усиливаемый фундамент; 2 — наращивание; 3 -- поперечные балки усиле­
ния; 4 — металлические коротыши; 5 — плиты уширения; 6 — арматура уси­
ливаемого фундамента; 7 — арматура наращивания; 8 — столбик; 9 ■- клинья
ки 100 и более. Грунт под новые участки фундамента уплот­
няется втрамбовыванием в него щебня последовательными
слоями толщиной 5 ...1 0 см.
Для расширения площади подошвы столбчатого фунда­
мента необходимо, чтобы ранее уложенная в фундамент ар­
матура (рис. 3.70, а) была достаточной для возросш их разме­
ров фундамента, что требует изменения высоты фундамента
Л^ до
и тем самым увеличения плеча внутренней пары.
Для этого в существующем фундаменте 1 обнажаются концы
рабочей арматуры б и к ним привариваются стержни уш ире­
ния фундамента, устанавливается арматура 7 и укладывается
новый бетон 2.
При необходимости значительного увеличения нагрузки
на отдельно расположенные столбчатые бутовые фундаменты
возможно объединение их в ленточные. Чтобы давление от
стен лучше передавалось на новые фундаменты, можно при­
менять поперечники из металлических балок (рис. 3.71), ус­
танавливаемые в стену на расстоянии 2...3 м. Вдоль боковых
поверхностей бутовых фундаментов можно устанавливать ж е­
лезобетонные обоймы, а для закладки арматуры в двух уров­
нях в бутовых столбчатых фундаментах пробивают штрабы и
отверстия. Ж елезобетонные вставки и обоймы изготовляются
из бетона марки 150 и более. В агрессивных средах применя­
ются сульфатостойкие цементы, а поверхности фундаментов
покрываются стеклохолстом на битуме или другими антикор­
розионными обмазками.
Наиболее сложно усиление фундаментов в углах и пересе­
чениях. Поэтому местное усиление следует проектировать вне
углов и пересечений, на наиболее нагруженных прямых уча­
стках. При усилении часть нагрузки на грунт под сущ еству­
ющим фундаментом снимается и передается на плиты уш и107
❖
4
Рис. 3.71. Усиление существующих фундаментов
увеличением площади их основания
1 — заклинка; 2 — поперечник; 3 — новая кладка; 4 - уплотненный грунт
рения с таким расчетом, чтобы давление на грунт везде стало
примерно одинаковым. Ребристая плита должна заделывать­
ся по контуру в штрабы и опираться на стены.
В случае значительного увеличения нагрузки на ленточ­
ные фундаменты и невозможности подводки фундаментов изза высокого уровня грунтовых вод или наличия подземны х
технологических трубопроводов возможно объединение лен­
точных фундаментов в плиту. Для этого промежутки м еж ду
ленточными фундаментами заполняются бетоном марки 150
и более с армированными сетками из круглой стали или ме­
таллическим прокатом.
Если образуются многочисленные трещины из-за неравно­
мерных осадок ленточного бутового фундамента, то усиление
можно осуществить укладкой в штрабы на уровне низа и
верха с обеих сторон бутового фундамента по всей длине
швеллеров или двутавров, которые соединяются м еж ду собой
болтами через 1,5...3 м по длине. Затем бетонируют штрабы с
металлическими балками, а сверху создают железобетонную
обойму. Если вместо бутовых ленточные фундаменты выпол­
нены из кирпича или малопрочного ракуш ечника, то разру­
шенные кирпичи или камни из ракуш ечника следует зам е­
нить на целые, а также заменить слой раствора, который от­
делился от соседней кирпичной кладки, на более прочный.
При этом необходимо уложить стержни арматуры через тричетыре ряда кирпичей по высоте или через два-три ряда кам­
ней-ракуш ечников, а затем по аналогии с усилением ленточ­
ного бутового фундамента установить металлические балки в
штрабы кирпичной кладки в двух уровнях и замоноличить
штрабы цементным раствором так, чтобы минимальная тол­
щина защ итного слоя была не менее 30 мм.
108
Бетонные фундаменты без армирования применяются
обычно в виде бутобетонных, когда в качестве крупного з а ­
полнителя применяется камень — бут. Они имеют различную
форму в сечении — прямоугольную, трапецеидальную, с вы­
ступами около подошвы и др. При изменении нагрузки на
фундамент, при неравномерных осадках и коррозии возника­
ет необходимость в их усилении, а в некоторых случаях за ­
глублении и уш ирении площади подошвы.
Основными дефектами таких фундаментов являются рабо­
чие швы, образующиеся при перерывах бетонирования. В ре­
зультате возникают пустоты, расщелины и полости, зачастую
заполненные наносным грунтом. Обычно это происходит в
зимних условиях, когда при перерывах бетонирования поверх­
ности покрываются льдом или снегом. Ледяные линзы м еж ду
нижней поверхностью бетонного фундамента и грунтовым ос­
нованием иногда являются причиной образования пустот под
фундаментом и возникновения трещин в бетонном ф ундам ен­
те. Для усиления необходимо очистить пустоты и заполнить,
нагнетая в них цементный раствор или пластичный бетон.
Прочность раствора или бетона должна быть выше прочности
бетона ремонтируемой конструкции.
Ж елезобетонные фундаменты имеют различную форму и
размеры. По сравнению с другими типами фундаментов ж е ­
лезобетонные фундаментные конструкции имеют малую пло­
щадь сечения, малый объем бетона и цемента. Дефекты ж е ­
лезобетонных сборных фундаментов в основном определяются
ошибками при изготовлении в результате наруш ения режима
тепловой обработки бетона, применения пластичных смесей,
цементов, которые не обеспечивают необходимой распалубочной прочности, или ош ибками при перевозках и складирова­
нии, а также в результате неправильной подготовки основа­
ния при монтаже сборных фундаментов.
При проектировании столбчатых фундаментов могут при­
меняться следующие варианты усиления. Во-первых, устрой­
ством рубашки, когда для увеличения подошвы фундамента
обнажается арматура усиливаемого фундамента и к ней при­
вариваются рабочие стержни усиления, устанавливаемые по
граням усиливаемого фундамента (рис. 3.72, а, б). Рубаш ка
фундамента заводится на нижнюю часть колонны на величи­
ну не менее 5 толщ ин обоймы и не менее большей стороны
колонны.
Для восстановления несущей способности фундамента,
получившего повреждения за время эксплуатации при отсут­
ствии деформаций в основании и стабилизации нагрузки, д о ­
пускается арматуру в бетоне усиления устанавливать конст­
руктивно в один или два раза по периметру фундамента
(рис. 3.72, в). Толщина и высота рубашки в этом случае оп­
ределяется с учетом диаметра арматуры и величины защ ит­
ного слоя.
109
6)
гп
«
К
5 /1
Н
Г
1
1 щ
-ч
ь
Рис. 3.72. Усиление фундамента железобетонной рубашкой
а — беа усиления колонны; б — при усилении колонны обоймой; в — конст­
руктивное усиление; 1 - усиливаемый фундамент; 2 - рубашка; 3 - колонна;
4 -- обойма колонны; 5 -- арматура рубашки; 6 ■■ арматура усиливаемого фун­
дамента; 7 — бетонная подготовка; 8 - насечка
Во-вторых, наращиванием, когда соединение осуществля­
ется только в одном направлении приваркой арматуры нара­
щиваемой части к обнажаемой арматуре основного фундамен­
та (см. рис. 3.70, а). Усиление наращиванием может выпол­
няться и с помощью железобетонных балок, пропущенных в
пробитые в усиливаемом фундаменте отверстия и опираю­
щ ихся на железобетонные плиты уширения (рис. 3.70, б).
Для обеспечения прочной связи между старым и новым
бетоном как при усилении рубашками, так и наращиванием
поверхности усиливаемого фундамента следует обработать на­
сечкой, пескоструйным аппаратом, огнем, увлажнением бето­
на и обработкой его цементным тестом или применением кле­
евых композиций.
В-третьих, подводкой под фундамент новых частей, рас­
положенных рядом с существующим фундаментом. В этом
110
случае нагрузка от колонны на подводимые фундаменты п е­
редается через закрепленную на колонне металлическую
обойму и подкосы, объединенные поперечными элементами.
При подводке следует обеспечить плотное примыкание су­
ществующего фундамента к подводимому фундаменту, для
чего зазор, образованный между подводимым фундаментом и
подошвой старого фундамента, следует заполнять пластичной
бетонной смесью. Просадки и крены существующего ф унда­
мента выполняются с помощью гидродомкратов только после
набора прочности нового фундамента, достаточной для воспринятия нагрузок от собственного веса конструкции.
При увеличении площади ленточного или столбчатого ж е ­
лезобетонного фундамента путем уширения нижней ступени
фундамента необходимо учитывать, что грунты в основании
старого существующего фундамента уж е уплотнились, а под
новыми ещ е не консолидировались. В случае песчаных грун­
тов, где осадки происходят быстро во времени, участки грун­
тового основания под подошвой новых элементов ф ундамен­
тов обжимаются давлением в 2...3 раза большим, чем может
возникнуть под подошвой.
При водонасыщенных грунтах в основании для уш ирения
фундаментов устраиваются песчаные подушки толщ иной
20...50 см и производится обжатие грунтов. При лессовых
просадочных или набухающ их грунтах обжатие выполняется
с использованием металлических или железобетонных ж ест­
ких штампов, нагружаемых домкратами.
Во многих случаях требуется не только увеличить пло­
щадь подошвы фундаментов, но и сделать глубже заложение
усиливаемых фундаментов подводкой сборных или монолит­
ных железобетонных балок-стенок, столбчатых или фунда­
ментных плит. Если под фундаментом залегает песчаный
грунт, то после устройства цементной стяжки на него укла­
дывается подводимая сборная фундаментная плита или уста­
навливается каркас, опалубка и изготовляется монолитная
плита. Если в основании залегают водонасыщенные глини­
стые грунты, то грунт отрывается на 40...50 см ниже подо­
швы подводимого фундамента, а ширина траншеи на 1 м
шире подошвы фундамента, и траншея засыпается крупным
или среднезернистым песком, который уплотняется послойно
(через 10...15 см). Затем устраивается стяжка из цементного
раствора и проводятся работы, описанные выше.
Наиболее сложно усиливать бетонные и железобетонные
конструкции в углах и в местах пересечений ленточных ф ун­
даментов. Поэтому при реконструкции ленточных фундамен­
тов часто применяют контрфорсы через 2...3 м по длине с
обеих сторон ленточного фундамента.
Подводка фундамента при наличии слабых грунтов в ос­
новании или вблизи более глубоко заложенных фундаментов
осуществляется последовательно путем устройства столбчатых
111
фундаментов глубокого заложения, которые являются частью
подводимого ленточного фундамента.
Подводка, как правило, производится в зависимости от
прочности сущ ествующих фундаментных конструкций и дей ­
ствующей на фундаменты нагрузки на участке длиной
2 ...3 ,5 м. Перед отрывкой шурфа или траншеи стену и ф ун­
дамент закрепляют металлическим рамным каркасом в пре­
делах участка и поддерживают с помощью домкратов через м е­
таллические балки, после чего подводят фундамент. Так по­
следовательно подводятся один за другим элементы ленточно­
го фундамента, которые впоследствии объединяют металличе­
скими балками. При необходимости подводки фундамента в
виде плиты большой ширины для повышения ее жесткости
иногда устраивают железобетонные контрфорсы с обеих сто­
рон старого ленточного фундамента. Арматура контрфорсов
соединяется через отверстия, пробитые в стенке старого фун­
дамента. Расстояние между контрфорсами принимается в за ­
висимости от ширины подводимой плиты, ее толщины и ар­
мирования, свойств грунтов основания, действующей нагруз­
ки в пределах 2 ,5 ...4 ,5 м.
Свайные фундаменты особенно эффективны в тех геологи­
ческих условиях, когда на небольшой глубине (до 10 м) за ­
легают прочные грунты, которые могут быть надежной опо­
рой для ниж них концов свай. Свайные фундаменты для уси­
ления старых фундаментных конструкций устраиваются из
сборных железобетонных свай, набивных бетонных, буроинъ­
екционных корневидных, составных металлических, свайоболочек и т.п.
Свайные фундаменты устраивают как непосредственно
под существующими фундаментами, так и рядом в виде вы­
носных свай. Они могут быть устроены в основании больших
железобетонных плит каркасных зданий для исправления не­
равномерных по площади осадок [2]. В этом случае в ж елезо­
бетонных плитах прорубаются окна для забивки или задавливании через них железобетонных свай.' После обжатия по­
груженных свай домкратами усилием в 2 раза большим, чем
расчетная нагрузка на сваю, плита соединяется с помощью
специальных металлических траверс с домкратами, а сваи
служат опорами для подъема.
После одновременного подъема
железобетонной плиты
всеми домкратами на проектную величину полость м еж ду ее
нижней поверхностью и грунтовым основанием заполняется
пластичным бетоном. Домкраты снимаются на 14...21 дн. по­
сле того, как бетон набрал необходимую прочность. На разру­
ш енные головы забитых свай устанавливаются дополнитель­
ные арматурные каркасы для связи арматуры железобетон­
ной плиты с арматурой свай. После этого стыки тщательно
бетонируются пластичным мелкозернистым бетоном.
112
Рис. 3.73. Усиление фундамента
а — с помощью свай Mera; б — с помощью свай при разгрузке ленточ­
ного фундамента; 1 — усиливаемый фундамент; 2 — распределитель­
ный элемент; 3 — домкрат; 4 — подпорка; 5 — головной элемент; 6 —
рядовой элемент сваи; 7 — нижний элемент сваи; 8 — монолитная
свая; 9 — монолитный железобетонный ригель; 1 0 — монолитный ж е­
лезобетонный пояс; 11 — сборная железобетонная свая; 1 2 — сборный
железобетонный ригель; 1 3 — железобетонная подушка
При усилении фундаментов используются также впрессо­
ванные сваи Mera, которые устраиваются из сборных ж елезо­
бетонных составных элементов заводского изготовления
(рис. 3 .7 3 , а). Элемент сваи обычно выполняется сечением
2 5 x 2 5 или 3 0 x 3 0 см, длиной 6 0 ...8 0 см, армируется продоль­
ной рабочей арматурой и хомутами. Н ижняя часть сваи име­
ет симметричное острие, при необходимости укрепленное лис­
товой сталью толщиной 6... 10 мм. Элементы по мере погру­
жения стыкуются торцевыми гранями с помощью вертикаль­
ных штырей диаметром до 50 мм. Сваи вдавливаются поэле­
ментно гидродомкратами, используя в качестве упора подо­
шву существующего фундамента. При этом прочность сущ е­
ствующего фундамента следует проверить на продавливание
и на изгиб.
При усилении фундамента сваями Mera необходима от­
рывка котлована с оголением части подошвы фундамента, в
значит временная разгрузка существующего фундамента на
период проведения работ по задавливанию свай. Наращение
и вдавливание элементов производят до достижения сваей
расчетной несущей способности. Между оголовником сваи и
распределительной плитой устанавливаются специальные
подпорки, позволяющие передать усилие со сваи непосредст­
венно на фундамент. После извлечения домкрата зазор м еж ­
ду оголовником сваи и распределительным элементом запол­
няют бетоном. Сваи Mera могут устанавливаться как по оси
422— 8
из
фундамента в ряд, так и симметрично относительно оси в два
ряда и более.
Для повышения несущ ей способности столбчатых и лен­
точных фундаментов небольшой ширины (до 3 м) обычно
применяются выносные сваи, располагаемые за контуром
усиливаемой части. Для этого с каждой стороны столбчатого
или ленточного фундамента в один или два ряда сваи погру­
жаются под давлением, в 2 раза превышающим расчетную
нагрузку на сваю. Н агрузка передается подведением допол­
нительных балок, либо расширением ростверка.
При усилении ленточных фундаментов часть нагрузки
может быть передана на располагаемые рядом свайные опоры
посредством железобетонных ригелей, пропускаемых через
пробитые в усиливаемом фундаменте отверстия (см. 3.73, б).
Ригели опираются на железобетонный монолитный ростверк,
который устанавливается на головы выносных железобетон­
ных свай. Ш аг рам, образованный ригелями и сваями, следу­
ет принять из расчета воспринятия полной нагрузки сущ е­
ствующим фундаментом и его усилением. Вовлечение
свай в работу происходит одновременно с осадкой старого
фундамента.
Д ля обеспечения более полной передачи усилий на вынос­
ные сваи между верхом ростверка и ригелями или непосред­
ственно на головы свай устанавливают домкраты.
При опирании поперечных балок непосредственно на сваи
одновременному обжатию подлежат две симметричные сваи.
При наличии обвязки, соединяющей головы свай в продоль­
ном направлении при ленточном фундаменте, обжатие произ­
водится отдельными участками. При этом на границе участ­
ков обвязка должна иметь поперечный шов. Перед снятием
домкратов следует подклинить поперечные балки металличе­
скими клиньями (рис. 3.74, а), с помощью которых можно
поднять конструкцию и в образовавшееся пространство
установить металлические подкладки с последующим бетони­
рованием.
С целью недопущения ослабления ленточных фундамен­
тов может быть рекомендован способ усиления, при котором
в фундаментной стене пробивают отверстия для пропуска не
поперечных балок целиком, а только арматурных стержней с
последующим омоноличиванием их на участках, расположен­
ных за гранями фундамента. Отверстия в фундаменте, через
которые пропущены арматурные стержни, после установки
последних следует заполнять раствором или клеевыми со­
ставами.
При невозможности использования свайных копров для
забивки свай устраивают буронабиванием сваи, размещаемые
аналогично забивным. Скважины для набивных бетонных
свай бурят, продавливают или размывают. Буроинъекцион1 14
а)
Вариант с одиночными
сваями
Вариант с обвязкой
6)
з
Рис. 3.74. Усиление фундамента с помощью свай
1 — у с и л и в а е м ы й ф у н д ам е н т; 2 — ж ел е зо б е то н н ая свая; 3 — ж ел е зо б е то н н ы й
р и г е л ь ; 4 — с то л б и к ; 5 — к л и н ь я ; 6 — ж ел езо б ето н н ая о б в я з к а по с в а я м ; 7 —
бетон у с и л е н и я ; 8 — к о р н е в и д н ы е сваи
ные (корневидные) сваи (рис. 3.74, б) выполняют диаметром
5 0...280 мм, длиной до 50 м. Сваи армируются либо одиноч­
ными стержнями, либо сварными каркасами. При усилении
фундамента эти сваи проходят обычно через тело сущ ествую­
щего фундамента и располагаются наклонно веером или ре­
шеткой. Длина заделки свай в фундамент должна быть не
менее 10 диаметров свай.
Инъецирование скважин цементно-песчаным раствором
ведется через трубы диаметром 18...60 мм. Раствор с пласти­
фицирующими и противоусадочными добавками подается в
скважину под давлением 3 ...6 атм, что позволяет устраивать
местное уширение ствола сваи. Благодаря частичной цементизации грунта, находящегося в контакте со сваей, эти сваи
обладают высоким сопротивлением трению вдоль боковой по­
верхности. При неудовлетворительном состоянии сущ ествую­
щего фундамента и отсутствии подхода непосредственно к те­
лу фундамента буроинъекционные сваи могут устраиваться и
за образами фундамента с последующим объединением их мо­
нолитным железобетонным ростверком, на который передает­
ся нагрузка от существующего фундамента.
Если грунты основания устойчиво сохраняют вертикаль­
ные стенки, то пробуренные скважины заполняются пластич­
ным бетоном, который уплотняется в скважине глубинными
вибраторами. Если в основании залегают грунты с большим
коэффициентом фильтрации (# ф > 0,001 см/с), то необходимо
учитывать возможность вымывания цемента из тела набив­
ной сваи при движении грунтовых вод. При наличии агрес­
сивных грунтовых вод и засоленных грунтов применяются
сульфатостойкие цементы или набивные сваи выполняют в
металлических, армоцементных и полимерных трубах, остав­
ляемых в грунте. После затвердения набивных свай с по­
115
мощью домкратов производится их обжатие давлением, на
60...80% большим расчетных усилий на сваю. Обычно в верх­
нюю часть бетонных свай на глубину 0 ,8 ... 1 м закладыва­
ется арматурный каркас, который соединяется с арматурой
ростверка.
Для вовлечения в работу и передачи нагрузки на набив­
ные сваи и частично на грунты основания (особенно в тех
случаях, если несущ ая способность устроенных свай недоста­
точна для полного воспринятия передаваемых усилий) после
обжатия набивных свай грунт между ними расчищается и на
глубину 50...90 см заполняется крупнозернистым песком, ук ­
ладываемым слоями 10...15 см, уплотняемыми площ адочны­
ми вибраторами и вибротрамбовками. При необходимости по­
вышения прочности самих железобетонных свай обнажается
поврежденный участок сваи, удаляется защ итный слой бето­
на и обнажается арматура. К ней привариваются элементы
арматурного каркаса железобетонной обоймы и производится
бетонирование.
В случае разруш ения защитного слоя в результате корро­
зии бетона и арматуры пораженный участок сваи обнажают,
очищают, торкретируют и затем наносят антикоррозионные
составы — битум, каменноугольные смолы, стеклоткань на
эпоксидной или каменноугольных основах.
Повреждения (дефекты) в набивных сваях в виде пустот
устраняются пробуриванием отверстия и подачи через сква­
ж и н у с помощью инъектора цементного раствора марки 200
и более с пластификаторами под давлением 4 ...8 атм.
Восстановление прочности трубчатых свай или свай-оболочек диаметром до 1,6 м, поврежденных в результате замер­
зания воды в полости
сваи осуществляется оттаиванием
льда, откачкой воды в последующим заполнением полости
сваи цементным раствором марки 200 и более. При невоз­
можности откачать воду из полости сваи заполнение ее це­
ментным раствором производится подачей раствора в ни ж ­
нюю часть свайной полости по специальным трубам.
Увеличение прочности и восстановление целостности ж е­
лезобетонных ростверков свайных фундаментов осуществля­
ется теми ж е способами, что и восстановление ленточных ж е­
лезобетонных фундаментов.
3 .3 . У С И Л Е Н И Е О СН ОВАН ИЙ П О Д З Д А Н И Я Й С О О РУ Ж Е Н И Я
Вопросы усиления оснований непосредственно связаны с
величиной расчетной сейсмичности сооружений, возводимых
на этих участках. И зложенные выше способы усиления осно­
ваний могут привести к изменению категории грунта по сей­
смическим свойствам, что должно подтверждаться в каждом
отдельном случае специальными инженерно-геологическими
исследованиями, включая определение влажности и конси116
стенции грунта. В этом случае практическое использова­
ние полученных результатов может быть увязано с сейсмо­
стойкостью зданий и сооружений через уточнение сейс­
мичности площадки строительства в соответствии с табл.
СНиП П -7-81 [71].
Усиление оснований производится в следующ их случаях:
когда невозможно расширением фундаментов обеспечить ус­
тойчивость здания или сооружения на основании без его уси ­
ления; если осадки зданий и сооружений превышают доп у­
стимые; когда резко изменились прочностные и деформаци­
онные характеристики свойств грунтов в результате их об­
воднения за счет поднятия уровня грунтовых вод или зам а­
чивания грунтов при эксплуатации; при оттаивании вечно­
мерзлых грунтов и наличии морозного пучения грунтов; при
возведении подземных сооружений или при устройстве ф ун­
даментов ниже расположенных рядом фундаментов эксплуа­
тируемых сооружений. Выбору метода упрочения или уплот­
нения грунтов предшествуют исследования физических, д е­
формационных, прочностных, фильтрационных и реологиче­
ских свойств грунтов основания сооружения [21, 22].
Выбор метода закрепления грунтов, в результате чего зн а­
чительно повышаются характеристики прочности и деформи­
руемости грунтов, зависит от фильтрационных свойств грун­
тов, их минералогического и химического состава. Следует
выделить следующие основные методы усиления оснований:
упрочение грунтов оснований заполнением его пор другими
материалами; изменение прочностных характеристик грун­
тов термическим или электромеханическим их укреплением;
уплотнение оснований сваями и шпунтовыми стенками; пе­
редача части нагрузок на более прочные ниж ележ ащ ие грун­
ты. К числу методов упрочения грунтов оснований путем за ­
полнения его пор другими материалами относятся силикати­
зация, цементация, битум изац ия,глини заци я, смолизация.
Силикатизация. Известны для способа силикатизации -однорастворный и двухрастворный. Песчаные грунты закреп­
ляются поочередным нагнетанием в грунт двух растворов
(двухрастворный способ) -- силиката натрия (жидкое стекло)
и хлористого кальция [59, 69]. Первым нагнетается в грунт
водный раствор растворимого натриевого стекла при 50% -й
концентрации. Причем концентрация силиката натрия на­
значается в зависимости от коэффициента фильтрации песча­
ного грунта (Кф > 0,006 см/с). Для закрепления мелких и
пылеватых песков, а также для закрепления лессовых грун­
тов (Яф = 0,00001 -- 0,006 см /с) применяется однорастворный
способ силикатизации, т.е. нагнетание одного жидкого стек­
ла, которое вступает в реакцию с имеющимися с лессе солями
кальция. Однорастворный способ используется и для закреп­
ления плывунов, но с нагнетанием в грунт раствора фосфор117
Т а б л и ц а 3. 2. П рочностные характеристики грунта после
его силикатизации
Грунт
К оэф фициент
П редел прочнос­
фильтрации грун­ ти на сжатие че­
та К ф , см /с
рез 28 сут, МПа
К рупные и средние пески
0,006...0,012
0,012...0,23
0,023...0,092
3,4.„2,9
2,9...1,9
1,9... 1,5
0,4...0,5
М елкие и пы леваты е пески
0,0006...0,006
Л ессовы е грунты
0,00001...0,0023
0,6... 1,5
Л ессовы е, супесчаные и песчаные (газовая
силикатизация)
0,00011 .-0 ,0 0 2 3
2
ной кислоты малой концентрации с добавлением раствора си­
ликата натрия, серной кислоты и в некоторых случаях серно­
кислого аммония.
Для закрепления водонасыщенных мелкозернистых пес­
ков и супесей (#ф < 0,00001 см/с) применяют электросилика­
тизацию, когда инъекторы служат электродами, расположен­
ными с двух сторон фундамента на расстоянии 0 ,6 ...0 ,8 м
один от другого. В качестве отвердителя жидкого стекла до­
пускается использовать углекислый газ — метод газовой си­
ликатизации, который позволяет проводить силикатизацию
лессовых и песчаных грунтов с неограниченным содержанием
карбонатов. Основные прочностные характеристики грунта
после силикатизации приведены в табл. 3.2.
Результаты наблюдений за состоянием деформированных
зданий показали, что в течение одного месяца после силика­
тизации происходят дополнительные осадки оснований и в
стенах раскрываются трещины. Поэтому для предупреждения
обрушения конструкций зданий перед началом работ по си­
ликатизации их следует временно закреплять.
Качество работ контролируется устройством около здания
пробной силикатизации грунта в трех-четырех местах основа­
ния здания. По истечении срока твердения засиликатизированного грунта отбираются монолиты для испытания грунта
на прочность. Силикатизацию нельзя выполнять в грунтах,
пропитанных смолами или нефтяными продуктами.
Цементация. Наиболее распространена в трещиноватых
скальных, крупнообломочных породах, гравелистых, щебе­
ночных и крупнопесчаных грунтах. При цементации части­
цы грунта скрепляются цементным раствором, который в
жидком виде через инъекторы нагнетается под давлением в
поры грунта, и пористый грунт под подошвой фундамента
превращается в сплошной плотный монолит или отдельные
колонны из цементированных грунтов. Инъекторы, применя­
емые для нагнетания раствора при давлении до 7 атм, изго­
118
товляются из стальных цельнотянутых труб. Величина давле­
ния зависит от плотности грунтов и размеров его пор или
трещин. Для трещиноватых скальных и крупнообломочных
грунтов давление применяется из расчета 0,25 атм' на 1 м
заглубления,
для крупнопесчаных — 0,5 атм на кажды й
метр заглубления. Направление инъекторов может быть на­
клонным, чтобы сцементировать грунты под подошвой ф ун­
дамента.
Консистенция раствора (цемент:вода) назначается в преде­
лах 1:6...1:12 в зависимости от результатов опытных работ,
выполняемых вблизи здания, сорта и марки цемента и с уче­
том степени агрессивности грунтовых вод.
Ориентировочные прочностные характеристики грунтов
после цементации следующие:
П р е д е л п р о ч н о с ти н а с ж а ти е, М П а, д л я гр у н та :
к р у п н о зер н и ст о го п е с к а ................................................................................ 2 ...4
к р у п н о о б л о м о ч н о г о .........................................................................................3 ... 5
с к а л ь н о г о ......................................................................................................... более 5
Контроль за нагнетанием раствора осуществляют до пол­
ного насыщения каждой скважины, которое характеризуется
повышением давления на 15...25% .
Битумизация. Применяется в сухих песчаных грунтах и
трещиноватых скальных породах. Через пробуренные сква­
жины, оборудованные специальными инъекторами, обеспечи­
вающими подогрев битума в стволе скважины до 200--220°С,
он под давлением 0,8 МПа нагнетается в трещины или поло­
сти.
В
песчаных
и гравелисто-песчаных
грунтах
с
К ф = 0,012...0,12 см/с может применяться холодная битуми­
зация с добавками коагулянтов (СаС1 2 , МаС1), при возмож­
ном соприкосновении с грунтовой водой и стабилизаторов в
количестве 0,1... 1% в виде щелочи, мыла, жирных кислот,
казеина и др. Качество битумизированного основания прове­
ряется контрольным вскрытием в трех-четырех местах осно­
вания здания.
Глинизация. Применяется в трещиноватых скальных по­
родах в крупнозернистых песчаных грунтах. Осуществляется
нагнетанием в грунт бентонитовой глиняной суспензии плот­
ностью 1,2... 1,4 г/см 3 под давлением 3 МПа. Глина при ув­
лажнении набухает и противостоит силе просадки, а также
снижает водонепроницаемость скальных пород. Применение
этого метода требует особо надежного контроля за качеством
работ как в ходе глинизации, так и по окончании работ, вви­
ду резкого увлажнения грунтов оснований. При глинизации
оснований эксплуатируемых зданий такое увлажнение может
привести в неравномерным дополнительным осадкам и д е­
формациям, в том числе других, вблизи расположенных
зданий.
119
Смолизация. Применяется для закрепления песков с
Кф = 0 ,0 0 0 4 ...0 ,006 см /с. При наличии в грунтах карбонатов
более 0,1% и глинистых фракций (менее 0,005 мм) более 1%
смолизацию грунтов необходимо производить с предваритель­
ной обработкой 3—5%-м раствором соляной кислоты. Грунты,
содержащие более 5% карбонатов, закреплению смолизацией
не подлежат. Смолизацию выполняют нагнетанием гелеобра­
зующ ей смеси на основе органических соединений (типа карбамидных) или мочевиноформальдегидного полимера. Проч­
ность закрепленного грунта при сжатии 1...2 МПа. Способы
усиления оснований путем изменения их прочностных
свойств охватывают термическое и электрохимическое за­
крепление грунтов.
Термическое закрепление грунтов. Закрепление глинистых
и лессовых грунтов термическим способом производится на­
гнетанием раскаленных газов в поры закрепляемого грунта,
в результате чего происходит обжиг. Топливо (газообразное,
жидкое и сжиженные газы) сжигается в скважинах, пробу­
ренных в толще закрепляемого грунта. При проникании рас­
каленных газов в толщу лессовых грунтов его отдельные час­
тицы сплавляются и грунт становится непросадочным при
замачивании. Обжиг обычно продолжается 5 ...7 сут при тем­
пературе 600...650°С , при этом прочность закрепленного
грунта достигает 1...4 МПа. В результате обжига образуется
водостойкое прочное основание без увлажнения грунта. Н едо­
статки -- большой расход топлива, сложность бурения глубо­
ких скважин внутри здания и их тампонирования.
Электрохимический способ закрепления глинистых, или­
стых, как правило, водонасыщенных грунтов производится
пропуском через грунт, насыщенный раствором хлористого
кальция, электрических сигналов напряжением 100... 120 В.
Закрепление осуществляется с помощью трубчатых электро­
дов, погруженных в грунт, что позволяет повысить прочность
грунта до 0 ,4 ...0 ,6 МПа. Основания уплотняют сваями или
шпунтовыми стенками в тех случаях, когда невозможно сде­
лать углубление и расширение фундаментов.
Уплотняя грунты сваями, можно добиться повышения ус­
тановленного нормами расчетного сопротивления до 40% .
Грунт в результате выпирания в стороны от вдавливания
свай уплотняется. Зона уплотнения зависит от диаметра
вдавливаемых свай и структуры грунта. При этом лучшая
форма свай — коническая, диаметром вверху 30 см и внизу
20 см при длине 1...1,5 м. Внеш ний диаметр кольца, уплот­
ненного вокруг сваи грунта, равен 2 ...4 диаметрам сваи, или
6 0...120 см.
Исходя из этого расстояние между центрами
свай принимается 1 ,6 ...3,2 диаметров свай, или 50...100 см.
Это расстояние уплотняется при вдавливании первых проб­
ных свай.
120
Работы производятся отдельными участками длиной
1 ,5 ...2,5 м. Вначале отрывают шурфы, расположенные через
два-три участка, укрепляя их стенки. Затем шурфы углубля­
ют и расширяют под фундамент с одновременной установкой
опалубки под подошвой фундамента. Затем между подошвой
фундамента и грунтом устанавливают сваи, которые вдавли­
вают домкратом, расположенным между подошвой ф унда­
мента и верхним оголовником сваи. По мере вдавливания
сваи под домкратом устанавливают распорные стойки. После
вдавливания всех свай пространство между подошвой ф унда­
мента и оголовниками свай заполняют бетоном, кладкой или
другими материалами.
Усиление грунтовых оснований сущ ествующ их фундамен­
тов сооружений, расположенных на просадочных лессовых
грунтах, может производится устройством грунтовых свай,
если в основании эксплуатируемых сооружений осталась тол­
ща неуплотненных просадочных грунтов. При замачивании
этой толщи происходят просадки и в результате дополнитель­
ное нагружение свайных фундаментов в виде отрицательного
трения, и сваи погружаются в нижележащ ие грунты. При ус­
тройстве грунтовых свай в толще лессового просадочного
грунта между железобетонными сваями просадочный грунт
становится непросадочным, и процесс отрицательного трения
не происходит. Этот метод особенно эффективен в тех случа­
ях, когда под нижними концами свайных фундаментов ниже
толщи просадочных лессовых грунтов залегают малопрочные
сильносжимаемые грунты.
Усиление слабых водонасыщенных глинистых и заторфованных грунтов в основании существующих сооружений воз­
можно также путем устройства песчаных свай. Песчаные
сваи могут быть использованы и для уплотнения рыхлых пе­
сков в основании сооружений для снижения динамических
воздействий на основание, в том числе в высокосейсмических
районах.
Основания могут быть уплотнены устройством шпунтовых
стенок вокруг фундаментов, устройством стен в грунте из
сборных или монолитных железобетонных конструкций, уст­
ройством подземных стен, ограждающ их по периметру ф ун­
дамент из железобетонных свай. Этот метод наиболее часто
применяется при необходимости повысить устойчивость лен­
точных фундаментов. Для этого с обеих сторон ленточного
фундамента устраивают параллельные стены-обоймы в грун­
товом основании.
Такие подземные сооружения в виде обойм препятствуют
горизонтальному перемещению грунтов в основании ф унда­
ментов, и несущая способность используется при устройстве
подземного сооружения с отметкой заложения более низкой,
чем подошва фундамента существующего рядом здания или
121
сооружения, а также при устройстве фундаментов вновь стро­
ящ ихся сооружений в непосредственной близости с мелкозаложенными фундаментами существующих сооружений. В не­
которых случаях такие шпунтовые стены-обоймы или стена в
грунте играют также роль водозащитных преград против по­
падания грунтовых вод в котлованы вновь строящегося соо­
ружения. Глубину погружения шпунтовых стен и стен в
грунте определяют расчетом подпорных стенок.
Метод передачи нагрузок на нижележащ ие грунты ис­
пользуется в тех случаях, когда несущие грунты основания
или конструкции по его усилению оказываются недостаточно
устойчивыми и прочными. При. этом возникает необходи­
мость в передаче нагрузки, минуя слабые грунты, на проч­
ные подстилающие. Возможны варианты устройства основа­
ний на выносных сваях, располагаемых рядом с фундамен­
том или посредством опускных колодцев.
Выносные сваи располагают рядами параллельно фунда­
ментам. По верху сваи устраивают железобетонные рандбалки, на которые через поперечные балки передается нагрузка
от здания. Сваи изготовляют предварительным бурением
скважин диаметром 150...300 мм с закреплением стенок об­
садными трубами и последующим заполнением их бетоном.
При необходимости сваи могут быть армированы путем уста­
новки арматуры внутрь обсадной трубы перед бетониро­
ванием.
Применение перечисленных набивных бетонных свай по­
зволяет устраивать их неограниченной глубины и в любых
гидрогеологических условиях; конструировать по мере выпол­
нения буровых работ грунты; выполнять работы в подвалах и
первых этажах усиливаемых зданий, используя достаточно
простые приспособления.
Опускные колодцы располагаются непосредственно под
фундаментами, но они могут быть и за его пределами, как
при устройстве выносных свай. После отрытия специальных
шурфов строят опускные колодцы — каменные, бетонные или
железобетонные, которые по мере изъятия из них грунта
опускаются все ниже и ниже до заданной глубины. По мере
погружения колодца стенки его наращивают так, чтобы они
возвышались на 0 ,5 ...1 м над поверхностью земли. По окон­
чании опускных работ, когда низ колодца достигнет проч­
ных грунтов, ш ахту заполняют бутовой кладкой или тощим
бетоном, а по его верху устраивают железобетонный обвязоч­
ный пояс.
Минимальные размеры колодца определяются необходи­
мостью ведения в нем земляных работ, максимальные — рас­
четом. Колодцы погружаются под влиянием собственного веса
или дополнительной нагрузки. Для этого основание колодца
усиливают металлическими или железобетонными ножами.
122
Работы по разработке и изъятию грунта могут быть м ехани­
зированы, например подачей в ш ахту по одной металличе­
ской трубе под сильным напором воды, размывающей грунт,
по другой -- выкачиванием насосом из шахты разжиженного
грунта.
Как уж е отмечалось, характеристики многих грунтов за­
висят от их замачивания. В результате повышения уровня
грунтовых вод или нарушения в эксплуатации происходит
водонасыщение ранее маловлажных грунтов основания сущ е­
ствующих сооружений, что значительно увеличивает их сж и­
маемость и уменьшает прочность. Для некоторых грунтов
именно подъем уровня грунтовых вод является причиной де­
формации сооружений в связи с осадками фундаментов, а
иногда и потери устойчивости. В связи с этим проблема водопонижения весьма актуальна и при решении задач по усиле­
нию оснований.
Водопонижение осуществляется открытым водоотводом,
иглофильтрами, водопонижающими скважинами и специаль­
ными дренажными системами. Выбор способа водопонижения
зависит от фильтрационных свойств грунтов основания, уров­
ня и движения грунтовых вод, близости водоемов, прудов и
других источников обводнения площ адки. Одной из причин
обводнения грунтов основания зданий и сооружений являют­
ся систематические утечки воды из сетей водопровода, кана­
лизации и теплофикации.
Для борьбы с обводнением грунтов основания создаются
обводные дамбы, канавы, дренажные траншеи, противофильтрационные завесы, глубокие кольцевые дренажи и др. Сис­
темы глубокого дренажа выполняют из расчета, чтобы уро­
вень грунтовых вод после их понижения (кривая депрессии)
был бы ниже глубины сжимаемой толщи основания фунда­
мента. Нередко работы по водопонижению являются как бы
первым этапом борьбы с обводнением, после чего грунты ос­
нования закрепляют.
При эксплуатации зданий на просадочных лессовых грун­
тах большинство аварий и деформаций сооружений обуслов­
лено неравномерным замачиванием грунтов основания. На­
ряду с водопонижением уровня грунтовых вод и предотвра­
щением их дальнейшего образования иногда в грунты под­
ают воду, чтобы замачивание основания производилось рав­
номерно в пределах всего здания. Для этого устраивают глу­
бокие скважины по периметру всего сооружения, которые од­
новременно являются местом контроля за уровнем грунтовых
вод и местами организованного замачивания грунтов ос­
нования.
В районах вечной мерзлоты необходимы меры по ликви­
дации влияния сил пучения. При потере устойчивости, когда
создается опасность выдавливания грунта из-под фундамен­
123
та, повышение несущей способности грунтового основания
может быть достигнуто пригрузкой грунтового основания
вокруг фундамента. Величина пригрузки определяется расче­
том. Для усиления оснований из вечномерзлых грунтов при
их оттаивании, особенно в тех случаях, когда в вечномерз­
лых грунтах содержится большое количество льда, могут
применяться и песчаные сваи.
Г Л А В А 4. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ
СООРУЖЕНИЙ
Далее при описании технологии производства будем ис­
ходить как из способов усиления зданий, сооружений, их
элементов, оснований, фундаментов, изложенны х в преды ду­
щей главе, так и основываясь на других реш ениях, предус­
матривающих разборку зданий, временную разгрузку конст­
рукций и оснований, необходимую в процессе работ по усиле­
нию, повышение стойкости к агрессии, понижение уровня
грунтовых вод при производстве работ, восстановление гидро­
изоляции. Кроме того, работа по усилению часто проводится
в стесненных условиях, что требует применения специально­
го оборудования и методов производства работ.
Усиление оснований и фундаментов включает в себя у п ­
рочнение оснований и замену или восстановление фундамен­
тов. К восстановлению стен и других несущ их конструкций
предъявляют такие ж е требования, как и к фундаментам.
Учитывая, что для устранения повреждений в различных
конструктивных элементах используются одни и те ж е или
аналогичные реш ения, технология производства. работ из л агается применительно к ее способам, а не к элементам соору­
ж ения, оговаривая при необходимости особенности ее исполь­
зования.
Усиление оснований и конструкций нагнетанием прочных
растворов в пустоты. Технология усиления оснований и кон­
струкций нагнетанием различных прочных растворов в обра­
зовавшиеся пустоты изменяется в зависимости от применяе­
мых растворов и давления. В некоторых работах, например в
[2], изложены особенности производства работ по усилению
оснований. Так, силикат изацию или см олизацию применяют
при упрочении слабых (песчаных, лессовых) грунтов и иног­
да фундаментов. Раствор нагнетают инъекторами. В плане
инъекторы размещаются в шахматном порядке на расстоя­
нии, в 1,5 раза превышающим радиус зоны закрепления
грунта одним инъектором.
По глубине грунтовой массив закрепляется послойно. Р аз­
мер одного слоя принимается равным длине перфорирован­
124
ной части инъектора. В случае если коэффициент фильтра­
ции грунтов от поверхности к глубине возрастает, то работы
по силикатизации (смолизации) проводятся, начиная с н и ж ­
него слоя, а при уменьш ении -- с верхнего. Если коэффици­
ент фильтрации грунтов каждого слоя отличается более чем
на 30% , то закрепление начинается со слоя грунта наиболь­
ш ей проницаемости.
Если в слое песков грунтовые воды движутся со скоростью
до 1 м /сут, то раствор жидкого стекла нагнетают послойно
сверху вниз на всю глубину толщи упрочняемого грунта, а
раствор хлористого кальция для отвердения жидкого стекла
нагнетают послойно снизу вверх. Если скорость грунтовых
вод в пределах 1...3 м /сут, то раствор жидкого стекла и рас­
твор хлористого кальция нагнетают в каждый слой, а при
скорости грунтовых вод более 3 м/сут работы по закреплению
грунтов обычно выполняют в две очереди. Вначале устраива­
ют водонепроницаемый экран, одновременно нагнетая в к аж ­
дый слой через соседние инъекторы, забитые на расстоянии
15...20 см один от другого, жидкое стекло и раствор хлори­
стого кальция, а затем по очереди нагнетая растворы в к аж ­
дый слой.
Перерывы между нагнетанием раствора жидкого стекла и
раствора хлористого кальция обычно не должны быть более
1 ч и только при скорости движения грунтовых вод менее
1 м /сут, допускается перерыв до 3 ч. Оборудование, использу­
емое для нагнетания жидкого стекла, может- использоваться
и для нагнетания раствора хлористого кальция после про­
мывки горячей водой. При нагнетании растворов максималь­
ное давление в лессовых просадочных грунтах не должно
превышать 0,5 МПа, а в песках 0,3 МПа.
В процессе нагнетания количество раствора жидкого стек­
ла и раствора хлористого кальция определяют по счетчикурасходомеру. Чтобы предотвратить вытекание растворов на
поверхность, устраивают защ итный слой из незакрепленного
грунта, толщину которого обычно принимают равной двум
радиусам закрепления вокруг инъектора. И ногда для закреп­
ления грунтов в основании деформированных сооружений
инъекторы погружают в горизонтальном направлении. В
этом случае задавливание производится из одного шурфа п у­
тем веерообразного расположения инъекторов в уровне осно­
вания. Для задавливания инъекторов в качестве опоры для
домкрата используют металлическую плиту толщиной 30 мм
и размером 1,5 х 1,5 м, которая одной стороной упирается в
стенку шурфа. Контроль качества работ контролируется отбо­
ром образцов закрепленного грунта для лабораторных иссле­
дований при бурении скважин и проходке шурфов.
При бурении скважин диаметром 60... 127 мм на глубину
до 30 м перед силикатизацией осматривают скважины фона­
125
рем и зеркалом или специальным перископом. Если в стен­
ках скважины обнаруживаются трещины, то такие скваж и­
ны бракуются. При бурении скважин и погружении инъекторов обычно пользуются кондукторами, которые обеспечивают
совмещение расположения скважин и инъекторов. В качестве
инъекторов обычно применяют стальные цельнотянутые тру­
бы диаметром 25...50 мм.
При силикатизации просадочных грунтов работы прово­
дятся таким образом, чтобы просадочные грунты были за­
креплены на всю глубину залегания. При силикатизации
фундаментов поры заполняют нерастворимыми слоями сили­
ката кальция. Обычно применяется жидкое стекло с модулем
2 ,5 ...3 . В качестве отвердителя используется раствор хлори­
стого кальция плотностью 1,26...1,28 г/см 3. Скважины диа­
метром 36 мм пробуривают в шахматном порядке. Расстоя­
ние между ними изменяется в пределах 0,5...2 м в зависимо­
сти от удельного водопоглощения материала фундамента и
давления при нагнетании растворов.
В случае проведения работ по газовой силикат изации пре­
дусматривается такая последовательность. Первоначально за ­
качивают углекислый газ, а затем нагнетают раствор ж идк о­
го стекла. После нагнетания раствора инъектор промывают
горячей водой и процесс повторяется. Расход раствора
жидкого стекла производится по объему, а углекислого газа - по массе. Первоначально давление при нагнетании углекис­
лого газа в песчаные грунты принимают до 2 атм, а после
нагнетания раствора жидкого стекла соблюдаются требова­
ния, обычно применяемые при нагнетании раствора жидкого
стекла.
Методом цемент ации восстанавливают и усиливают ограждающ не конструкции, в первую очередь к&менные стены
и фундаменты. Цементация представляет собой введение под
давлением в 4 ...6 атм в кладку (фундамент) цементного моло­
ка (теста). Заполняя трещины и пустоты в кладке, молоко
(тесто) восстанавливает и даж е увеличивает по сравнению с
первоначальной связь между деформированными участками
кладки.
В зависимости от качества кладки и деформаций стен оп­
ределяется расстояние между инъекционными трубками (в
среднем не менее 2 шт. на 1 м одиночной трещины). Если
кладка имеет низкую марку раствора по сравнению с проек­
том и большие пустоты, то необходимо предусматривать уста­
новку инъекционных трубок в радиусе 35...40 см.
Соблюдается такая последовательность работ при цементизации. Вначале, если имеется штукатурка, ее отбивают вдоль
трещин на ширину 15...20 см. В кладке сверлят отверстия
й = 3 0 ...40 мм на глубину 10...15 см, в которые устанавлива­
ют трубки в. = 3 /4 дюйма, длиной 24...30 см. Трубки заделы ­
126
вают цементным раствором состава 1:3. После установки тру­
бок (инъекторов) трещины в стене заделывают цементно-пес­
чаным раствором состава 1:2 в зависимости от величины рас­
крытия трещин и качества кладки. Установленные трубки
для инъекции могут быть использованы вновь в деле через
24 ч с тем, чтобы цементный камень в шве приобрел необхо­
димую прочность. Чтобы ускорить начало инъекционных ра­
бот, в цементно-песчаный раствор для заделки швов можно
добавлять ускорители твердения.
Цементное молоко или цементно-песчаный раствор задан­
ной консистенции для лучшего заполнения трещин подается
от ниж них инъекционных трубок к верхним. При закупорке
нижней инъекционной трубки или вытекании цементного
молока из верхней трубки шланг присоединяют к следующей
по высоте трубке (по возможности без перерыва). Для этого
на шланге устанавливают переключательную вилку. Работу
выполняют последовательно с повторным возвратом к тем
трубкам, по которым цементный раствор уже нагнетался. Ц е­
ментацию через каждую трубку выполняют до тех пор, пока
вся трубка не заполнится спрессованным цементным тестом.
Инъекция считается законченной после появления цемен­
тного молока в самой верхней трубке и прекращения отсасы­
вания воды кладкой из водоцементной смеси. Продолжитель­
ность инъекции на один инъектор должна быть не более
10 мин. Через 6 ч после окончания инъекции инъекционные
трубки извлекаются.
При отсутствии агрессивной среды цементный раствор и з­
готовляют из портландцемента марки 400...600 с крупнозер­
нистым песком. Количество пылеватых и глинистых частиц
в песке должно быть менее 3%. Консистенция цементного мо­
лока назначается в зависимости от состояния кладки и раз­
меров трещин. При трещ инах 1...10 мм отношение Ц /В и з­
меняется в пределах 0 ,7 ...2 , что определяется ареометром.
Ш ирина раск р ы ти я
трещин, мм:
1 ...3
3 ...5
5 ...8
8 ...1 0
Ц/В
Плотн
0,7
1
1,5
2
1,366
1,7
1,58
1,62
При прочих равных условиях показатель консистенции
должен применяться тем меньше, чем больше всасывающая
способность кладки.
Для приготовления смеси наливают воду, в которую по­
степенно добавляют цемент, интенсивно перемешивая его. Го­
товую смесь процеживают через сито с ячейками 0,5 ...1 мм.
Смесь должна быть использована в течение 30 мин.
При необходимости проведения указанных работ в зимнее
время трещины заполняют подогретым раствором и бетоном
127
при температуре 50...60°С. После заполнения трещин в бето­
не или в растворе эти места закрывают теплозащитными ма­
териалами. В зимний период нормальное твердение бетона и
раствора в трещинах и полостях может быть обеспечено элек­
тропрогревом. Для этого можно воспользоваться теплоэлектронагревателями (ТЭН), мощность которых 1 кВт, длина
80 см. ТЭНы обычно монтируются в специальных металличе­
ских к ож ухах, изготовленных из оцинкованного ж елеза.
Последовательность проведения работ по цементации фун­
даментов предусматривает отрывку на всю глубину залож е­
ния фундаментов приямков-шурфов сечением в нижней час­
ти 1 х 1,2 м. Затем устанавливают трубки для инъекции це­
ментного раствора с выводом их на 50 см выше фундамента,
после чего цементным раствором или пластичным бетоном
заделывают обнаженные каверны, раковины и трещины в
кладке, а шурфы засыпают грунтом с послойным уплотнени­
ем. При цементировании уплотненный грунт служит экра­
ном, препятствующим вытеканию раствора из кладки усили­
ваемого фундамента. В случае очень большого расхода цемен­
тного раствора необходим перерыв в инъектировании.
Заполнение трещин цементным камнем контролируется
выборочным вскрытием. В спорных и сомнительных случаях
производят тщательный отбор монолитов из восстановленной
методом цементации кладки и их лабораторное испытание.
При обнаружении дефектов назначают повторную цемента­
цию дефектных участков.
Зачастую метод цементации при усилении конструкций
совмещают с методом торкретирования и устройством обойм
вокруг поврежденной кладки.
Устройство железобетонных обойм-оболочек. Технология
устройства железобетонных обойм-оболочек вокруг деформи­
рованного бутового или кирпичного фундамента следующая.
Отрывают траншею вдоль фундамента на глубину заложения
бутового или кирпичного фундамента длиной 2 ...6 м и ш ири­
ной 0 ,8 ...2 м. До устройства железобетонной обоймы боковую
поверхность кладки фундамента тщательно очищают от
грунта соскабливанием и продувают сжатым воздухом. До
начала устройства железобетонных обойм на уровне залож е­
ния подошвы фундамента устраивают подбетонку шириной
20 ...30 см от края фундамента. Если в основании фундамента
залегают водонасыщенные глинистые грунты, то до устройст­
ва подбетонки следует уложить дренаж из слоя песка ш ири­
ной 50 см и толщиной 10...15 см.
После устройства подбетонки цементным раствором или
мелкозернистым пластичным бетоном заполняют полости и
неровности в кладке. Для устройства бетонных и железобе­
тонных обойм применяют пластичные бетонные смеси с пре­
дельной крупностью щебня 3...10 мм или мелкозернистый бе­
тон, изготовленный на крупнозернистом песке. Желательно
128
для заполнения трещин и пустот пластичный бетон приго­
товлять на месте производства работ в бетономешалках емко­
стью 100 л.
Для того чтобы повысить прочность раствора в узк и х по­
лостях или в теле бетонной обоймы, не снимая опалубку, че­
рез 30...40 мин после укладки раствора или пластичного бе­
тона в него погружают стержни арматуры диаметром
6...20 мм через 8..Л 0 см один от другого. Укладка таких об­
резков арматуры приводит к дополнительному уплотнению
бетона. Забетонированные участки выдерживают в тепло­
влажностных условиях не менее 7 сут, а в жаркое время го­
да — не менее 14 сут. Цементация старой кирпичной или бу­
товой кладки обычно производится после окончания работ по
устройству бетонной или железобетонной оболочки.
При устройстве железобетонных обойм в тело старого уси­
ливаемого фундамента закладывают куски арматуры, к ко­
торым крепится каркас железобетонной обоймы или новых
дополнительных элементов фундаментных конструкций. При
очень тонких железобетонных обоймах они бетонируются м е­
тодом торкретирования. При совмещении инъекционных ра­
бот с торкретированием цементация осуществляется через
3 ...4 дня после торкретирования.
Торкрет-бетон представляет собой пневматическое нанесе­
ние ’’сухой” или ’’влажной” смеси. Влажная смесь требует
подачи насосом предварительно смешанного цементного рас­
твора к распыляющей насадке, откуда она сжатым воздухом
набрызгивается на поверхность; для влажной смеси необходи­
мо высокое содержание воды или специальных пластифика­
торов. Сухая смесь требует подачи предварительно смеш анно­
го цемента и песка сжатым воздухом в концу ш ланга, куда
подводится вода и смешивается с сухой смесью, после чего
раствор набрызгивается на поверхность.
При торкретировании цементный слой наносят на предва­
рительно очищенную от грунтовых частиц поверхность кон­
струкции. Для этого предварительно приготовляют смесь це­
мента и песка. В качестве вяжущего для приготовления тор­
кретной смеси применяют портландцементы марок 400 и 500.
Состав заполнителей по фракциям должен соответствовать
требованиям норм, максимальный размер крупной фракции
не должен превышать 2,5 мм. Влажность заполнителей сле­
дует принимать 5...15% в зависимости от марки цемент-пуш ­
ки. В качестве добавки для ускорения твердения раствора
при низких температурах (0...2°С) рекомендуется применение
хлористого кальция.
Влажность смеси определяют влажностью ее компонентов,
она должна быть в пределах 5...12% в зависимости от марки
применяемой цемент-пуш ки. Так как при влажности смеси
выше 8% происходит скатывание ее в шарики, что ухудш ает
перемешивание смеси в сопле и образует пробки в материаль­
422— 9
129
ном шланге, то смесь такой влажности следует использовать
не позже, чем через 2 ч после ее приготовления. Смесь лю ­
бой влажности рекомендуется использовать непосредственно
после приготовления.
Нанесенный на кирпичную поверхность торкретный слой
в 28-дневном возрасте должен обладать следующими ф изико­
механическими свойствами: класс — не ниже принятого по
проекту и не ниж е В15; сцепление с поверхностью кладки —
не ниже 0,3 МПа; сцепление с арматурой (в случае торкрети­
рования по арматурной сетке) -- не ниже 2 МПа. При нанесе­
нии торкретного слоя на бетонную или железобетонную по­
верхность сцепление его с покрываемыми поверхностями дол­
ж но быть не менее 1,5 МПа, при этом прочность торкретного
слоя должна быть не ниже прочности бетона.
Требования по водонепроницаемости к торкретным слоям,
используемым для восстановления несущей способности кир­
пичных кладок, в общ их случаях не предъявляются. При на­
несении торкрета на подземные участки кладки, где ж ела­
тельно иметь водонепроницаемые слои, рекомендуется приме­
нять расширяющиеся и безусадочные цементы марок
400...500.
Наносить торкрет на поверхность кладки следует при по­
ложительной температуре воздуха (среднесуточной не ниже
+5°С). При более низких температурах необходимо приме­
нять ускорители твердения (хлористый кальций). При темпе­
ратуре наружного воздуха минус 2°С работы по торкретиро­
ванию следует выполнять в тепляках. Запрещается наносить
торкретный слой на поверхность, имеющую отрицательную
температуру.
Торкретирование производится слоями. При помощ и тор­
крета до 15 мм наносится один слой, при толщине слоя до
20 мм — два слоя, при толщине слоя 20...60 мм — три слоя, а
при 60...100 мм — четыре слоя. Обычно в раствор добавляют
пластификаторы и другие вещества (жидкое стекло, сульфат­
но-спиртовая вода, азотно-кислый кальций, алюминат на­
трия и др.). При толщине слоя 60...100 мм возможно армиро­
вание слоев в процессе торкретирования. Максимальная тол­
щ ина покрытия, наносимого без перерыва, не должна превы­
шать 40 мм. Последующие слои следует наносить на ранее
выполненное покрытие (толщиной 40 мм) после окончания
его схватывания — не ранее чем через 5...10 ч. За рубежом
для нанесения внутреннего слоя часто применяют торкрет-бе­
тон, армированный стальными волокнами (приблизительно
5% веса свежеуложенной бетонной смеси). В этом случае пре­
дусматривается повышенное (на 20%) содержание цемента в
смеси и значительное возрастание как прочности, так и со­
противления удару.
При нанесении первого слоя сопло должно отстоять от
130
торкретируемой поверхности на 50...80 см и быть направлено
по возможности перпендикулярно к ней. Последующие слои
можно наносить с более дальнего расстояния. В начале работ,
а также после каждого перерыва регулируется подача воды в
сопло. Смесь торкрет-бетона должна иметь минимально воз­
можное водоцементное отношение и вместе с тем хорошо ло­
житься на покрываемую поверхность. Признаком правильно
уложенной торкретной массы является жирный блеск на ее
поверхности, сухие же пятна на ней указывают на недоста­
ток воды, при избытке ж е ее торкретная масса оплывает.
При торкретировании по арматуре первые слои должны быть
более пластичными, надарматурный защ итный слой бо­
лее сухим, степень пластичности регулируется подачей во­
ды в сопло.
Толщина защитного торкретного слоя должна быть не ме­
нее 10... 15 мм. Перед нанесением каждого последующего слоя
предыдущий слой следует увлажнять. Если последующий
слой наносится на предыдущий после перерыва более 48 ч
или если поверхность предыдущего слоя загрязнилась, ее сле­
дует продуть сжатым воздухом и промыть водой.
Торкретирование ведется горизонтальными полосами вы­
сотой 1,5...2 м на всю длину торкретируемой поверхности.
Торкретирование по арматуре большого диаметра (более
10 мм) необходимо выполнять со слегка наклоненным со­
плом, чтобы обеспечить заполнение пространства за стержня­
ми. При такой арматуре особенно важно следить, чтобы торк­
рет не оплывал, образуя пустоты под арматурой, необходимо
также, чтобы на стержнях не накапливался состоящий в ос­
новном из зерен песка отскок, что ухудш ает сцепление торк­
рета с арматурой. Эта смесь подается к соплу торкрет-аппара­
та по шлангу под давлением 0 ,5 ...0 ,6 МПа. В торкрет-аппа­
рат по другому шлангу подводится вода, и из аппарата ув­
лажненная смесь набрызгивается по поверхность фундамента.
Уход за торкретными слоями внутри помещений заклю ­
чается в 5 ...8-кратном смачивании их водой в течение дня.
Свеженанесенные торкретные слои должны быть защ ищ ены
от прямых солнечных лучей и ветра. Необходимо следить,
чтобы температура воздуха в помещении в период твердения
торкрета не опускалась ниже +5°С.
Уход за торкретными слоями на фасадах зданий при про­
изводстве работ в период с умеренной дневной температурой
(+20...25°С) не отличается от ухода за торкретными слоями
внутри помещений. При более высоких температурах торкре­
тированные поверхности фасадов следует укрывать брезен­
том, под которым над верхней кромкой торкретного слоя ус­
танавливают перфорированные трубки, подключенные к во­
допроводной сети.
Общее качество торкретного слоя проверяют тщательным
131
осмотром и простукиванием легким молотком. Простукива­
нием определяется сцепление торкретного покрытия с поверх­
ностью кладки. Глухой или дребезжащ ий звук указывает на
плохое сцепление или его отсутствие. Покрытие с участков,
на которых обнаружены трещины, вздутие, отслаивание,
должно быть удалено и нанесено повторно.
Толщину нанесенного торкретного слоя следует проверять
тонким шилом или проволокой, прощупывая свежий слой в
нескольких местах. На участках с недостаточной толщиной
делают пометки для нанесения дополнительных слоев. В со­
мнительных случаях сцепление торкретного слоя с кладкой
проверяют лабораторным путем. Марка торкретного слоя оп­
ределяется неразруш ающим методом не менее чем в двух ме­
стах поверхности, покрытой массой одного замеса. В некото­
рых случаях (при требуемой марке 200 и более) качество тор­
кретного слоя проверяют испытанием образцов в лаборато­
рии. Количество образцов должно быть не менее трех на каж ­
дые 150...200 м2 поверхности.
Затирку торкретного покрытия производить не рекомен­
дуется. Если затирка все ж е необходима, то под нее должен
быть нанесен дополнительный слой толщиной 5 ...7 мм, кото­
рый и затирается сразу же после нанесения (до начала схва­
тывания цемента). Дефектные участки торкретного покрытия
(отстающие слои) удаляют не раньше достижения слоем 50%й проектной прочности (через 48 ч).
Поверхность торкретного слоя, подлежащего ош тукатури­
ванию, должна быть ровной , без бугров. Все неровности дол­
жны быть срезаны мастерком не позж е чем через 30 мин по­
сле нанесения слоя. Одновременно мастерком на поверхности
слоя должны быть нанесены борозды (желательно пересекаю­
щиеся под углом 45° к горизонтали) для лучшего сцепления
ш тукатурки с торкретным слоем.
Ш тукатурные работы внутри помещений рекомендуется
начинать на следующий день после нанесения торкретного
слоя. В этом случае не потребуется специального ухода за
торкретом. Если предусматривается ш тукатурка по торкре­
ту, то она должна выполняться сложным раствором. При це­
ментно-песчаной штукатурке никаких дополнительных тре­
бований к раствору и методам производства работ не предъ­
является.
Инъецирование трещин эпоксидными полимеррастворами
осуществляется, как правило, при восстановлении бетонных
и железобетонных конструкций и кирпичной (каменной)
кладки. Метод инъецирования полимеррастворов предусмат­
ривает введение их под давлением через шайбы или штуцеры
в заранее загерметизированные трещины.
В зависимости от величины раскрытия трещины можно
разделить по категориям: первая — с раскрытием до 0,3 мм;
132
Рис. 4.1. Способы и н ъ ец и р о ван и я тр ещ и н
а , б — через шайбу или уголок; в - через штуцер; 1 — стена;
2 — трещина; 3 — шайба 50x50x5; 4 — гибкий шланг; 5 - уго­
лок 50x5 = 50 мм; 6 — штуцер; 7 -- герметизация
вторая -- 0 ,3 ... 1 мм; третья -- 1...2 мм; четвертая -- свыше
2 мм. Технология инъецирования трещ ин полимеррастворами
предусматривается в такой последовательности. Трещины и
примыкающие к ним участки ш ириной 5... 10 см до начала
ремонтных работ освобождают от обоев и ш тукатурки, очи­
щают от краски, грязи и пыли. Ж ировые пятна и следы би­
тума очищают электрощетками и смывают ацетоном. Затем с
помощью эпоксидных клеев на закрепляемые участки тре­
щ ин плоских поверхностей приклеивают металлические ш ай­
бы, а в местах сопряжений -- уголки (рис. 4.1, а, б).
В случаях невозможности устройства шайб и уголков изза неровных поверхностей или сильно изломанных кромок
вдоль трещин просверливают отверстия на глубину 60 мм для
установки штуцеров. Ш туцер обмазывают полимерраствором
на длину 40 мм и вводят с легким проворачиванием в отвер­
133
стие в бетоне с таким расчетом, чтобы перед штуцером оста­
лась полость в 10 мм (рис. 4.1, в). Перед установкой шайбы и
штуцера уголки обезжиривают ацетоном и устанавливают на
расстоянии: для первой категории трещин — 15 см; второй -20...25 см; третьей — 30 см; четвертой — 40 см.
При ш ирине раскрытия трещин более 2 мм, а также в
случае низкой прочности бетона или раскрошившихся кро­
мок герметизация трещин осуществляется заполнением полимерраствором заранее устроенного У-образного желоба ш ири­
ной 12 и глубиной 6 мм. В случае если шайба или штуцер
окажутся закупоренными полимерраствором, производится
их рассверловка или они переставляются на новое место.
После установки шайб или штуцеров приступают к герме­
тизации трещин путем покрытия эпоксидным клеем за 2 ра­
за с интервалом в 30 мин. Герметизация считается удовлетво­
рительной, если при первом нанесении клей втягивается в
трещины, а после второго на месте трещины остается сплош ­
ная пленка.
Инъецирование эпоксидными клеями или полимеррастворами целесообразно осуществлять в ночные или утренние ча­
сы, когда бетон остывает до наименьшей температуры, а тре­
щины имеют наибольшую ширину раскрытия. Инъецирова­
ние вертикальных и наклонных трещин начинают с нижней
шайбы, уголка или штуцера, а инъецирование горизонталь­
ных трещин, начиная с одной из крайних шайб.
Давление в начальный период инъецирования для тре­
щ ин первой — третьей категорий в конструкциях из тяжело­
го бетона не должно превышать 0,02...0,03 МПа, как и при
инъецировании трещин в легком бетоне, пильном известня­
ке, ракушечнике и других пористых материалах, что обеспе­
чит наибольшую зону склеивания и исключит возможность
возникновения пробок; для трещин четвертой категории —
0,03...0,05 МПа, постепенно повышая его до появления клея
или полимерраствора в расположенных выше шайбе, уголке
или штуцере.
При появлении клея или полимерраствора в вышерасположенных шайбе или штуцере последние заглушаются, после
чего нагнетание клея продолжается в течение 2 ...3 мин для
обеспечения заполнения инъекционным составом трещины
на всю глубину. После этого шайба перекрывается деревян­
ной или полиэтиленовой пробкой, а на штуцер навинчивает­
ся заглуш ка. Затем клей или полимерраствор подается через
вышерасположенные шайбы или штуцер до заполнения всей
трещины. Контроль заполнения трещин клеем или полимер­
раствором осуществляют либо по величине подаваемого дав­
ления, либо наблюдая за поступлением инъекционного соста­
ва в трещину.
Перерывы при инъецировании допускается устраивать по
1 34
Р и с. 4 .2 . У с и л ен и е к л а д к и с к о б а м к
достижении клеевой массой уровня на 5... 10 см ниж е очеред­
ной шайбы или штуцера. По окончании инъецирования че­
рез сутки молотком сбивают шайбы или уголки и подготав­
ливают их, как и инъекционное устройство, шланги и другое
оборудование, к повторному применению. В каменной кладке
при температуре не ниже 10°С и ширине раскрытия трещин
5 мм и более для заполнения их применяют полимерцементные растворы, а при необходимости скобы (рис. 4.2).
Технология производства работ по инъецированию тре­
щин полимерцементными растворами в перегородках и в
швах кладки заполнения осуществляется аналогично инъе­
цированию трещин эпоксидными клеями и полимеррастворами. Инъецирование ведется до появления полимерцементного
раствора в вышерасположенной шайбе, и в течение 3 ...5 мин
достигнутое давление поддерживается для полного заполне­
ния всех сообщающихся трещин, после чего нижняя шайба
перекрывается деревянной заглушкой, и приступают к инъе­
цированию трещины через следующую шайбу и т.д. до пол­
ного заполнения всей трещины. Шайбы отбиваются через не­
сколько часов после завершения инъецирования.
Наряду с восстановлением монолитности поврежденных
конструкций эпоксидные полимеррастворы применяют для
усиления отдельных элементов и здания в целом, обеспечи­
вая надежную связь между отдельными элементами. При
этом новые железобетонные или стальные элементы склеива­
ются с существующими элементами с помощью стеклосетки,
стеклоткани или устройства армированных шпонок, заполня­
емых полимерраствором.
Элемент усиления к существующему бетону приклеивают
в следующем порядке. После очистки и суш ки поверхности
наносят (с учетом температуры воздуха) эпоксидный клей, а
затем шпателем полимерраствор. При склеивании соединение
должно быть обжато либо инвентарными затяжками, распо­
лагаемыми через 0,8... 1 м по длине элемента усиления, либо
анкерами. В последнем случае через сутки после приклеива­
ния в необходимых местах в существующем бетоне и элемен­
те усиления высверливают отверстия.
В продутые сжатым воздухом и заполненные полимерра135
створом отверстия вводят до упора анкеры, фиксируемые в
постоянном положении в течение 3...4 ч, и при необходимо­
сти элемент стягивают хомутами. При применении стального
элемента усиления он покрывается полиэтиленовой пленкой.
По боковым поверхностям элементов, чтобы исключить выте­
кание клея, устраивают бортики из жесткого полиэтилена
толщиной 2...3 мм и высотой 10...25 мм. Отверстия при необ­
ходимости высверливают заранее. В зависимости от погодных
условий на поверхность стального элемента усиления нано­
сится эпоксидный клей.
Стеклоткань или стеклосетку приклеивают на чистую,
обеспыленную поверхность бетона. Для этого жесткой кистью
или резиновым шпателем наносят эпоксидный клей, на кото­
рый с натягом укладывают слой стеклоткани или стеклосетки. Затем на поверхность уложенной стеклоткани вновь на­
носят клей и приклеивают второй слой стеклоткани или
стеклосетки, по которому снова наносят клей, и так до полу­
чения стеклопластика с необходимым количеством слоев
стеклоткани. Основа стеклоткани должна располагаться в ра­
бочем направлении.
Стыковое соединение с наклеенной стеклотканью должно
быть защ ищ ено слоем огнестойкой ш тукатурки, которую вы­
полняют через 30...40 мин после нанесения последнего слоя
клея нанесением песка с крупностью зерен 1—1,5 мм на
поверхность клея. После закрепления клея его ош тука­
туривают.
Полимеррастворные армированные ш понки выполняют с
помощью нарезки штраб и сверления отверстий (для установ­
ки скоб, рис. 4.3). При устройстве шпонок со скобой по кон­
цам штрабы высверливают отверстия на глубину изгиба ар­
матуры. Сверление отверстий в бетоне сопровождается пода­
чей воды для охлаждения в зоне резания.
Технология заполнения штраб полимерраствором предус­
матривает установку очищенной арматуры с фиксаторами,
удерживающими ее в проектном положении. Затем штрабы
обклеивают плотной бумагой на поливинилацетатном клее.
Опалубка для заливки шпонок внутри помещ ений может
быть инвентарной, например из дерева, причем глубина
шпонки должна предусматриваться на 1 см больше расчетной
для устройства защ итной ш тукатурки. С внутренней сторо­
ны, обращенной к штрабе, деревянная опалубка покрывается
полиэтиленовой пленкой, а по периметру имеет резиновую
прокладку. Заполнение штраб и шпонок полимерраствором
производится через одно из двух отверстий, устраиваемых по
концам бумажной или деревянной опалубки с помощью во­
ронки или шприца через полиэтиленовую трубку диаметром
1 см. Штрабы, расположенные на горизонтальной поверхно­
сти полов, заливаются без устройства опалубки. После
136
//
ь
2 -2
Рис. 4.3. П оли м еррастворны е ар м и р о ван н ы е ш п онки
а -• армирование одним стрежнем; б — армирование свар­
ным каркасом; 1 — сопрягаемые в стыке панели; 2 — ш пон­
ка; 3 — арматурный стержень; 4 - арматурный каркас
снятия опалубки устраивается цементная штукатурка тол­
щиной 1 см.
Подводка свайных фундаментов включает в себя следую­
щие работы: погружение свай под сущ ествующ ие ф ундамен­
ты или выносные сваи; усиление прочности сущ ествующ их
фундаментов из конструкций, передающ их усилия от сущ ест­
вующих фундаментов на ростверки подведенных свай.
При погружении свай должны применяться методы, кото­
рые исключают разруш ение сущ ествующ их конструкций, со­
оружений и фундаментов, поэтому забивку выносных свай
можно выполнять только тяжелыми молотами в слабых грун­
137
тах при условии соответствующего усиления этих конструк­
ций. Наибольшее распространение получили методы вдавли­
вания сборных свай, завинчивание винтовых свай, устройст­
во буронабивных, корневидных, песчаных и других свай.
При устройстве свай непосредственно под столбчатым или
ленточным фундаментом в вырытый шурф-траншею устанав­
ливают
гидравлический
домкрат
с
ходом
цилиндра
8 0...120 см, который через временную металлическую опору
упирается в подошву фундамента. Для задавливания приме­
няют составные металлические (обычно трубчатые) или ж еле­
зобетонные сваи длиной элементов 50...120 см. После погру­
жения одного элемента на болтах крепится следующий и так
последовательно вся трубчатая металлическая свая погружа­
ется до проектной глубины. После погружения свая заполня­
ется литым бетоном класса В 12,5. В случае сборной состав­
ной железобетонной сваи ее элементы свинчиваются металли­
ческими стержнями диаметром 30...50 мм. Сверху свай уста­
навливается ростверк, который не доводится на 7.. 12 см до
низа существующего фундамента. После затвердения бетона в
ростверке с помощью домкратов или другим способом напря­
гается свайный подведенный фундамент, а затем зазор м еж ­
ду низом фундамента и свайным ростверком бетонируется.
При погружении выносных свай в теле существующего
фундамента пробивают отверстия для пропуска металличе­
ских балок. При большой ширине ленточного фундамента та­
кие металлические балки могут закладываться не в сквозные
отверстия, а в гнезда, глубина которых обеспечивает необхо­
димую заделку воспринятия моментов. Под консольными
балками может быть устроен железобетонный ростверк по
подведенным сваям. Для напряжения консольных балок уж е
применяют домкраты или металлические клинья.
Выше поперечных балок вдоль ленточного фундамента ус­
танавливают в штрабах продольные металлические балки
или железобетонные рандбалки, прочно соединенные с сущ е­
ствующим фундаментом. При подведении выносных свай для
столбчатых фундаментов существующую кладку фундаментов
обжимают попарно установленными в двух уровнях (один
над другим) швеллерными балками, которые выполняют
роль корсета существующего фундамента. После устройства
выносных свай под концы каждого швеллера устанавливают
гидравлические домкраты, напорные шланги которых ком­
мутируются так, чтобы от одной насосной станции нагруж е­
ние каждой сваи было одинаковым и одновременным. После
стабилизации осадки свай устраивают либо один общий рост­
верк по периметру столбчатого фундамента, либо жесткое сое­
динение между верхом каждой сваи и швеллерами.
Для увеличения прочности забивной или набивной бетон­
ной или железобетонной сваи после откопки шурфа на необ­
138
ходимую глубину производится очистка свай. После м ехани­
ческой очистки трещин их промывают струей воды, после че­
го высушивают. Зимой иногда используют продувку сжатым
воздухом или острым паром. Под воздействием пара происхо­
дит подогрев бетона, что улучшает его сцепление с укладыва­
емым цементным раствором.
Все дефекты, обнаруженные на поверхности свай (продук­
ты коррозии, пустоты, трещины), расчищаются и тщательно
затираются цементным раствором. Обычно крупные трещины
с раскрытием более 4 см заполняются пластичным бетоном, а
узкие трещины зачеканиваются цементным раствором, изго­
товленным на крупном песке.
Если необходимо увеличить прочность верхней части сваи
или увеличить закладываемую арматуру, то удаляется за ­
щитный бетонный слой, а к обнаруженной арматуре прива­
риваются мет .ллические закладные детали, соединяющиеся с
каркасом железобетонной обоймы. Арматура обоймы опреде­
ляется по расчету, а толщина должна быть не менее 12 см
для производства бетонных работ.
Технология работ по устройству песчаных свай. При упро­
чении слабых водонасыщенных глинистых грунтов и грунто­
вых свай, при упрочении маловлажных макропористых просадочных лессовых грунтов предусматривают либо бурение,
либо взрывы (для устройства грунтовых свай), либо задавливание металлической пустотелой инвентарной сваи с раскры­
вающимся башмаком, при погружении которой происходит
уплотнение грунтов. Затем в трубу засыпается песок (песча­
ные сваи) или лесс (грунтовые сваи), после чего инвентарная
свая (обсадная труба) извлекается.
При необходимости увеличения прочности деформирован­
ных деревянных свай выше уровня грунтовых вод работы
производятся по следующей технологии. Вокруг куста дере­
вянных свай на глубину, превышающую самый низкий уро­
вень грунтовых вод на 1 м, отрывается котлован, в нем уст­
раивается колодец глубиной 0 ,5 ...0 ,7 м, засыпанный песком,
из которого откачивается вода. В зависимости от состояния
деревянных свай и деревянного ростверка конструкции очи­
щаются от продуктов гниения. Ростверк усиливается установ­
кой дополнительных деревянных элементов. Усиление свай
производится на глубину ниже уровня грунтовых вод на
2 0 ...30 см. Если деревянные сваи разруш ены на большую
глубину, то вынимается грунт меж ду ними, и в сваи забива­
ются штыри или крупные гвозди, к которым крепится арма­
турный каркас. Затем устанавливаются щиты опалубки и
производится бетонирование мелкозернистым бетоном пла­
стичной консистенции с обязательным уплотнением глубин­
ными вибраторами. Деревянный ростверк также может быть
усилен железобетонными обоймами.
139
При значительном увеличении нагрузки на ленточные
свайные ростверки при реконструкции сооружений возможно
их усиление устройством под ними глубокой сплошной ’’сте­
ны в грунте”. Такая стена может быть устроена с использова­
нием сборных железобетонных элементов, устройством сопри­
касающихся одна с другой буронабивных свай.
Перекладка стен и фундаментов. Технология подводки
ленточного фундамента под существующий или замена его,
как и участков каменных стен, состоит в повторении той же
последовательности работ на малых участках.
Основные приемы подводки новых фундаментов взамен
разбираемых старых сводятся к следующему. В зависимости
от состояния фундаментов и гидрогеологических условий под­
лежащ ий замене фундамент по всей протяженности разбива­
ют на отдельные участки длиной 1...2 м и устанавливают по­
следовательный порядок выполнения работ. Затем с одной
или с двух сторон в местах, где фундаменты подлежат усиле­
нию, отрывают траншею шириной 1,2...2 м на глубину до
подошвы стены.
Направление подводки фундаментов — наиболее слабые
участки, а в отношении стен -- места, менее ослабленные
проемами. Если над фундаментами, которые предстоит пере­
ложить или усилить, расположены недостаточно прочные сте­
ны, их усиливают балками-обвязками, располагаемыми на
уровне подошвы стены. Обвязочные балки ставят в пробитые
в стенах горизонтальные штрабы, расположенные на разных
сторонах и в различных местах стены, чтобы не ослабить
пробивкой с двух сторон и без того недостаточно проч­
ные стены.
После пробивки штрабы промывают цементным молоком
и устанавливают в них металлические двухтавровые или
швеллерные балки, временно закрепляя в штрабе деревянны­
ми или металлическими клиньями. Затем пространство м еж ­
ду стенками штрабы и вертикальной стенкой балки-обвязки
заливают через специальные карманы, пробитые выше верх­
ней полки балки на расстоянии 1,5...2 м один от другого, це­
ментным раствором 1:3 или бетоном класса В12,5 на мелком
щебне. Вслед за этим полусухим цементным раствором 1:1
или 1:2 плотно заклинивают пространство между верхом ме­
таллической балки и верхней плоскостью горизонтальной
штрабы. Для предупреждения выворачивания балок-обвязок
из штрабы поверху их соединяют через специально пробитые
сквозь стену отверстия металлическими элементами, прива­
ренными с двух сторон (рис. 4.4).
В случае применения специальных металлических рам
(корсетов), через поперечные прокатные балки, опертые на
домкраты, нагрузка передается от вышерасположенных кон­
струкций участкам грунта, не подлежащ им разработке, дли­
на участка по перекладке может быть увеличена до 3,5 м.
140
120-200
¡//заводится Во Вто­
рую очередь)
Рис. 4.4. У стан овка балок-обвязок в стену
1 -- запивка бетоном или раствором; 2 - заклинивают полусухим це­
ментным раствором; 3 - поперечные металлические связи; 4 — ме­
таллические балки-рбвязки
Обычно такой металлический корсет легко собирается и раз­
бирается, так как он необходим только на период проведения
работ по подводке фундамента (стены) на участке. После
окончания работ рамный металлический корсет демонтирует­
ся и устанавливается на соседнем участке. В этом случае отрытие траншеи производится после ’’вывешивания” на дом к­
ратах участка фундамента (стены), усиленного металличе­
ской рамой.
После разборки фундамента дно траншеи засыпается
крупны или среднезернистым песком (кроме случаев, когда в
основании залегают просадочные или набухающ ие от водонасыщения грунты). При водонасыщенных глинистых грунтах
толщина песчаного слоя (подуш ки) принимается 4 0 ...5 0 см,
при песчаных, лессовых или глинистых набухаю щ их грунтах
взамен песчаной подушки устраивают подготовку из бетона
класса В 10 или из цементного раствора и на эту подготовку
устанавливают железобетонный (бетонный) сборный или м о­
нолитный фундамент. В случае наруш ения при отрывке
траншеи структуры подстилающих грунтов в грунт втрамбо­
вывается щебень на глубину 5 ...6 см и поливается цемент­
ным раствором.
При подводке фундаментов из сборных элементов или при
бетонировании подводимого монолитного фундамента верх
его не доводится до подошвы существующего фундамента
или низа стены на 10...20 см. После достижения бетоном под­
водимого фундамента прочности 10 М Па производится зап ол­
нение зазора так, чтобы обеспечить контакт меж ду старым
фундаментом и подводимым.
Высокое качество заполнения зазора достигается зачекан141
Х%ША--- ~ Т Я
шгг1т
ш
Л
Ш .у \ Щ 2.
Ш х \ 1У7777.
ш
У/А
Ш
.
Ш
\
Рис. 4.5. У силение стен частичной п ерекладкой
кой раствора ручным ударным или механизированным спосо­
бом и забивкой металлических стержней диаметром 6 ...2 4 мм
в слой раствора через 40...-50 мин после укладки в зазор. П о­
сле зачеканки в зазоры под давлением подается водоцемент­
ная смесь, для которой создается термовлажностный режим в
течение не менее 14 сут.
Подводка под столбчатые фундаменты выполняется путем
усиления вышерасположенного кирпичного столба металли­
ческой рамой. Это позволяет избежать при вывешивании
столба и фундамента неодновременного подъема углов столб­
чатого фундамента и изменения тем самым напряженного со­
стояния в кирпичном столбе. Технология дальнейш их работ
аналогична технологии подготовки фундаментов под ленточ­
ные фундаменты. Частичная перекладка стен с применением
более прочных, чем у самой стены растворов, осуществляется
для восстановления несущей способности стен в местах их по­
вреждения сетью мелких трещин или одиночными трещ ина­
ми на большую глубину кладки. При сквозных трещ инах
перекладку ведут с двух сторон стены, но так, чтобы работы
не производились одновременно на прямо противоположных
участках.
Перекладка производится на толщину полкирпича с уста­
новкой местами тычковых кирпичей для лучшей связи с ос­
тавшейся кладкой стены (рис. 4.5). Затем среднюю часть се­
чения стены, имеющую трещины, заполняют жидким цемен­
тным раствором, заливая или нагнетая его. Если разруш е­
нию подверглись значительные участки стен, восстановление
их несущей способности может быть достигнуто в результате
полной замены таких участков новой клацкой. В этом случае
обязательна установка временных креплений. После установ­
ки временных креплений старая кладка разбирается и заме
няется новой.
Устройство временных креплений предназначено для не­
142
допущ ения дальнейшего развития деформаций в основани­
ях зданий и сооружений и обеспечения безопасного ведения
работ при их усилении и восстановлении, что осуществляет­
ся снятием нагрузки с ослабленных конструкций или участ­
ков основания и передачей их другим достаточно прочным и
устойчивым. Временная частичная или полная разгрузка ос­
нований, фундаментов и конструкций зданий достигается ус­
тройством отдельных опор для передачи нагрузки от пере­
крытий здания, установкой подкосов в стенам зданий, выве­
шиванием стен поперечными балками.
Обычно для временного крепления используют длинно­
мерный лес и стальные балки, а для растяжек — стальные
канаты, проволоку большого диаметра (катанка), прокат. Ч а­
стичная разгрузка оснований, фундаментов и стен на время
работ по их усилению применяется в тех случаях, когда эти
конструкции в состоянии обеспечить надежную прочность и
устойчивость лишь от собственного веса стен и фундаментов.
Прежде чем приступить к усилению перекрытий, необхо­
димо выполнить работы по временному их креплению, чтобы
снять с них нагрузки. Временные крепления устанавливают
из деревянных брусьев или бревен с опорами на грунты или
нижележащ ие перекрытия. При установке временных креп­
лений по одному вертикальному сечению в нескольких эта­
ж ах временные опоры устраивают снизу вверх [22]. Для этого
в подвальном или первом этаже здания в местах, которые на­
мечено использовать в качестве временных оснований, разби­
рают недостаточно прочные конструкции пола и плотно ут­
рамбовывают грунт. На новом основании помещают подуш ку
из деревянных брусьев, по верхнему ряду которых укладыва­
ют опорный брус и на него устанавливают деревянные стой­
ки. По верху стоек перпендикулярно рабочему направлению
перекрытия укладывают деревянный брус, скрепляемый со
стойками скобами. Затем между стойками и нижним опор­
ным брусом забивают клинья из дерева твердой породы, что
создает распор перекрытий, и вся нагрузка от перекрытий
передается со стен на временные опоры (рис. 4.6).
После создания временных опор в нижнем этаже анало­
гичные опоры устанавливают над ними в следующем этаже и
так до верхнего этажа. Во всех этаж ах, кроме нижнего, осно­
ваниями для стоек служат брусья. Опорные конструкции рас­
полагают на расстоянии 1,5...2 м от стены, Чтобы исклю­
чить передачу нагрузки от временных опор на шурфы, уст­
раиваемые при работах по усилению оснований и фундамен­
тов. Между стойками устанавливают через один-два пролета
подкосы.
Временные крепления стен предусматривают либо уста­
новку под углом 45...60° деревянных или металлических под­
косов для малоэтажных зданий, либо их выполняют из двух
рядов деревянных лежней, расположенных с обеих сторон
143
Ч ердачное
пом ещ ение
_____ I
1
^3 7
>— т —
т
I
-
Т
Т'
*
И
£2Э____ £23.
а=кг
¡ ¿ Д
/ / // / / /У/,
Рис. 4.6. Примерная конструкция для разгрузки оснований и
фундаментов от нагрузок перекрытий
1 — металлические скобы; 2 —клинья
стены, стоек из круглого леса, устанавливаемых по лежням
на специальных подкладках из брусьев и поперечных балок,
опирающихся на внутренний и наружный ряды стоек. Стой­
ки соединяют между собой с внутренней стороны, стену рас­
чаливают канатами диаметром 12...20 мм или скруткой из
нескольких рядов проволоки диаметром 4 ...8 мм.
Работы по устройству подкосов выполняют в следующем
порядке. Вначале устраивают основания для подкосов из
двух перекрещивающихся рядов брусьев, уложенны х на уп ­
лотненное основание. На эти опоры устанавливают подкос,
упирая его в верхний брус, уложенный в горизонтальную
штрабу в стене или в отдельные для каждого подкоса гнезда.
Н из подкоса упирается в брус, уложенный поперечно верхне­
му ряду брусьев. Между брусом и низом подкоса забивают
клинья из дерева твердых пород, создавая распор и тем са­
мым передавая давление от вышележащих конструкций на
временные основания. Временная разгрузка оснований и
фундаментов вывешиванием стены на поперечные стены и з­
ложена в гл. 3.
Разборка поврежденных сооружений предусматривает лик­
видацию завалов и недопущение обвалов, а также ликвида­
цию повисших на арматуре или закладных деталях элемен­
тов перекрытий и покрытий, карнизов, лестниц, участков
стен. Стены и другие конструкции, расположенные на высоте
более 3 м, обрушивают: подвешенным грузом массой 3, 5 и
10 т шаровой или грушевидной формы; трамбовками, подтя­
гивая их на необходимую высоту и сбрасывая; бронирован­
144
ными машинами; с помощью стальных канатов, прикреплен­
ных одним концом к конструкции, другим — в трактору или
лебедке. Прочные конструкции при необходимости ослабля­
ют, рассекая их на отдельные части, например разрезают сте­
ну по вертикали и подрубают снизу. В [77] достаточно под­
робно изложен взрывной способ обрушения конструкций и
ликвидации завалов.
Защ ита восстановленных конструкций и конструкций уси­
ления от влияния агрессивной среды не имеет принципиаль­
ных отличий от защиты новых конструкций. Для предуп­
реждения коррозии бетон для железобетонных элементов уси­
ления изготовляют на цементе, устойчивом к данному виду
агрессивного воздействия, воды или солей грунта. В боль­
шинстве случаев пользуются обычным пластичным бетоном
на портландцементе, а поверхность бетона покрывают анти­
коррозионными составами в виде битумных и каменноуголь­
ных смоляных обмазок или наклейкой стеклотканых матери­
алов на эпоксидных или битумных мастиках и д р .1
Для защиты конструкций от действия агрессивных сред
очень часто применяются методы торкретирования, силика­
тизации, инъекции цементных растворов и других химиче­
ских веществ флюатирования. Процесс флюатирования пред­
ставляет собой заполнение пор конструкции нерастворимыми
солями в результате взаимодействия извести с флюатами
(фтористый силикат магния). Флюат наносят на поверхность
конструкции кистью, после предварительной окраски ее рас­
творами хлорного кальция или гидрата окиси кальция.
При защ ите поверхностей фундаментных каменных Кон­
струкций от действия агрессивных сред наиболее эффективны
торкретирование, оклейка стеклоткаными и другими гидро­
изоляционными материалами на битумной основе и на осно­
ве применения каменноугольных и эпоксидных смол. При
очень высоких степенях агрессивности среды, например, воз­
действии кислот, наличии засоленных грунтов с большим ко­
личеством легкорастворимых солей применяют облицовку
конструкции керамическими глазурованными и стеклянны­
ми плитками.
При усилении конструкций металлическими прокатными
балками их защита осуществляется антикоррозионными по
крытиями в виде каменноугольной смолы, лака ’’этиноль” и
др. Пользуясь нормативами по защ ите конструкций из раз­
личных материалов от влияния агрессивных сред в условиях
восстановления и усиления, следует придавать больше внима­
ния тщательному соблюдению всех требований антикоррози­
онной защиты.
1 Рекомендации по применению композиций на основе битума для гидро­
изоляции и антикоррозионной защ и ты .- Х арьков-Д онецк ,- 1984.
Восстановление или замена горизонтальной гидроизоля­
ции более подробно изложена в [51]. Как известно, горизон­
тальный гидроизоляционный слой располагают в цоколе зда­
ния между отметками уровня земли (отмостки) и пола перво­
го этажа, а при наличии подвала — дополнительно ниже по­
ла подвала с тем, чтобы прекратить поступление влаги от
фундаментов к стенам. Значительное распространение полу­
чили гидроизоляционные слои, укладываемые по всему пери­
метру кладки, из цементного раствора толщиной 1,5...3 см,
из асфальта толщиной 1...2 см, толя и рубероида на горячем
битуме, а также из рулонного свинца толщиной 2 ...3 м м.1
Основными повреждениями горизонтальной гидроизоляции
являются: разрыв изоляционного слоя в местах образования
трещин, вызываемых неравномерными осадками; нарушение
целостности слоя на значительном протяжении, вследствие
осадок оснований; повреждение при пробивке отверстий, об­
разования усадочных и других трещин.
Наряду с заменой или восстановлением гидроизоляцион­
ных ковров восстановление защитных свойств каменных
конструкций от увлажнения производится также нагнетани­
ем в фундаменты и стены подвалов цементного раствора,
жидкого стекла, битумных растворов или полимерных смой.
В этом случае технология производства работ по созданию го­
ризонтальной гидроизоляции предусматривает пробуривание
скважин в один или два ряда на 2/3 толщины подвальной
стены или ленточного фундамента, через которые нагнетают
различные растворы. Восстановление горизонтальной гидро­
изоляции выполняется цементным раствором на расширяю­
щемся цементе. Часто после цементации производятся еще
смолизация и силикатизация. Для смолизации обычно при­
меняют карбамидные смолы, преимуществом которых по
сравнению с другими изоляционными материалами являются
и х высокие изоляционные свойства.
Для устройства горизонтальной гидроизоляции в кирпич­
ных фундаментных конструкциях можно использовать и
электротермический способ. В этом случае в качестве изоля­
ции используется расплавленное вещество каменного матери­
ала. Плавление происходит при нагреве материала до темпе­
ратуры 1400...2000°С карборундовым электродом диаметром
25 мм, длиной 50... 120 см. До начала работ в подвальной сте­
не или в ленточном фундаменте просверливают отверстие ди ­
аметром 30 мм, в которое вставляют электрод, к концам ко­
торого подведен электрический ток. С помощью лебедки по
мере плавления каменного материала карборундовый элект­
1 Три последних способа применимы только для зданий, спроектирован­
ных без учета сейсмических воздействий, т.е. соответствующих п. 5 табл. 5
[711.
146
род со скоростью 40...60 см /ч перемещается по горизонтали.
Расплавленная Масса после перемещения электрода застыва­
ет, оставляя водонепроницаемый гидроизоляционный слой в
толще фундаментной конструкции или в подвальной стене.
Работы по восстановлению гидроизоляции поврежденных
рубероидных слоев выполняют в следующем порядке. Если
гидроизоляционный слой находится ниже уровня грунта, то
вначале отрывают шурфы шириной 0,8...1 м и глубиной на
0 ,4 ...0 ,6 м ниже расположения гидроизоляции. Затем удаля­
ют нарушенный гидроизоляционный слой и часть кладки
над ним на высоту 0 ,2 5 ...0 ,3 м, расчищают основание гидро­
изоляционного слоя и выравнивают его цементным раство­
ром. На следующие сутки по выровненному основанию укла­
дывают гидроизоляционной слой на всем протяжении и с
обязательным
перекрытием
концов
старого
слоя
на
0 ,1 5 ...0 ,2 м. Вслед за этим над ним выполняют кладку с
плотным заклиниванием полусухим цементным раствором
верхнего шва между новой и старой кладкой.
В случае если гидроизоляционный слой пришел полно­
стью в негодность, его заменяют. Для этого весь периметр су­
ществующего здания разбивают на участки длиной 1...2 м в
зависимости от прочности кладки и условий производства
работ. Если гидроизоляционный слой расположен ниже пола
первого или подвального этаж а, то в первую очередь необхо­
димо обнаружить места устройства нового слоя, проводя рабо­
ты снаружи, чтобы не нарушать конструкции пола и не ус­
ложнять эксплуатацию внутренних помещений. После этого
через один или через два участка на всю ш ирину стены про­
бивают горизонтальные штрабы высотой в три-четыре ряда
кирпичной кладки, выравнивают цементным раствором буду­
щее основание гидроизоляционного слоя, а на следующие
сутки укладывают новый гидроизоляционный слой.
Стыки должны обеспечивать полную непрерывность гид­
роизоляционного слоя путем перекрытия одного слоя другим
на длину 20...25 см. По ковру выкладывают кирпичную
кладку на цементном растворе состава 1:1 или 1:2. П ромежу­
ток между последним рядом кирпичной кладки и верхом го­
ризонтальной штрабы плотно заклинивают полусухим цемен­
тным раствором того же состава. Через два-три дня после ус­
тройства гидроизоляции на участках первой очереди в таком
ж е порядке выполняют работы на участках последующих
очередей операций.
Усиление или устройство вертикальной наружной гидро­
изоляции может быть выполнено следующим образом. Вдоль
стен подвала на глубину на 0,5 м меньше, чем глубина зало­
ж ения фундаментов, отрывают траншею, закрепляя ее стен­
ки распорками. Затем траншею углубляют отдельными уча­
стками длиной 2...3 м до подошвы фундамента. Очищают от
земли и грязи лицевую сторону стены, промывают ее цемент­
147
ным молоком и наносят выравнивающий слой цементным
раствором состава 1:2 или 1:3. После того как раствор схва­
тится, наносят слой горячего битума й наклеивают слой рубе­
роида. Затем наклеивают второй слой рубероида, а приямки
заполняют слоями по 0 ,2 ...0 ,3 м глиняным раствором и плот­
но трамбуют. В таком ж е порядке выполняют работы на уча­
стках последующих очередей.
Завершив гидроизоляцию пояса стены, приступают к уст­
ройству гидроизоляции по всей траншее. Работы ведут от­
дельными поясами снизу вверх. Вначале снимают распорки
на высоту нижнего пояса и стену подвала промазывают горя­
чим битумом по всему периметру с наклейкой первого слоя
рубероида. Этот слой вновь покрывают горячим битумом и
наклеивают второй слой. После этого приступают к засыпке
траншеи на высоту нижнего пояса. Засыпку ведут с плотным
послойным трамбованием.
После засыпки траншеи на высоту нижнего пояса в таком
ж е порядке выполняют работы на следующ их по высоте уча­
стках. Горизонтальные и вертикальные стыки каждого участ­
ка должны перекрываться на 0 ,2 ...0 ,3 м. При небольшой глу­
бине подвальных этажей и малом напоре грунтовых вод гид­
роизоляция наружной поверхности стены может быть выпол­
нена цементным раствором с последующей обмазкой горячим
битумом за два раза.
В застроенных районах иногда происходит повышение го­
ризонта грунтовых вод, вследствие засорения или разруш е­
ния дренажных систем, изменения направления или появле­
ния новых подземных потоков грунтовых вод, повышения
их уровня в связи со строительством плотин и образованием
водохранилищ. Это вызывает необходимость полной гидро­
изоляции подвала как со стороны стен, так и пола. Вначале
выполняют работы по водопонижению. Затем производят
гидроизоляционные работы по полу подвала. Для этого укла­
дывают слой бетона толщиной 0 ,1 5 ...0 ,2 м по всей площади,
за исключением водоотводных каналов и приямков. По бето­
н у укладывают изоляционный слой из асфальта или двух
слоев рубероида с промазкой горячим битумом.
По изоляционному слою укладывают защ итны й слой бе­
тона или железобетона, который предназначается для предо­
хранения изоляционного слоя от механических повреждений.
После устройства гидроизоляции по полу приступают к со­
зданию вертикальной гидроизоляции по внутренним стенам
подвала.
Меры по понижению уровня грунтовых вод необходимы
при наличии постоянного их уровня выше отметки пола под­
вала существующего здания. Основным средством является
дренаж , который представляет собой систему закрытых кана­
лов, проложенных в грунте на глубине, превышающей глуби­
148
ну защ ищ аемого подвального помещения на 0 ,3 ...0 ,5 м. Ш и­
рина каналов на дну 0 ,2 5 ...0 ,4 м, с уклоном 0 ,0 0 1 ...0 ,0 1 к
сборному каналу, который должен отводить воду в водостоки,
овраги, реки, озера.
В качестве дренирующего слоя применяют хворост, круп­
ный булыжный камень, гончарные трубы, имеющ ие водопри­
емные отверстия, расположенные по верху трубы. Д ренирую ­
щий слой укладывают по плотному дну траншеи и засыпают
на 0 ,4 ...0 ,6 м крупным песком или гравием, а остальную
часть -- обыкновенным песком. В местах выхода дренажны х
каналов в сборный канал или коллектор устраивают колодцы
с крышками. Для отвода поверхностных вод от стен здания
вокруг него делают тротуары и отмостки, которые имеют ш и ­
рину 1_1,5 м с уклоном от здания 0 ,0 2 ...0 ,0 5 . По краю тро­
туара или отмостки делают лоток, который должен иметь
продольный уклон 0 ,0 0 2 ...0 ,0 0 5 для отвода поверхностных
вод в специальные водоотводные канавы или водостоки. Тро­
туары и лотки должны иметь покрытия из асфальта, бетона
или камня, уложенного по специальной подготовке. При во­
допроницаемых грунтах подготовку укладывают по слою
жирной трамбованной глины толщиной 0,1 5 ..0 ,2 5 до.
Г Л А В А 5. С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Е М А Т Е Р И А Л Ы , И З Д Е Л И Я
И О Б О РУ Д О ВА Н И Е Д Л Я П Р О В Е Д Е Н И Я
В О С С Т А Н О В И Т Е Л Ь Н Ы Х РА БО Т
5 .1 . Т Р Е Б О В А Н И Я К О СН О ВН Ы М С Т РО И Т Е Л Ь Н Ы М
М А Т Е РИ А Л А М И И ЗД Е Л И Я М
Строительные материалы и изделия, применяемые при
восстановлении, должны обеспечивать в необходимых преде­
лах прочность, деформативность, устойчивость конструкции,
основания, сооружения, совместность работы с усиляемой
конструкцией, технологичность при производстве работ (удобоукладываемость, удобовыполняемость и др.), долговечность,
пригодность к использованию в соответствующих климатиче­
ских условиях и агрессивной среде.
К основным строительным материалам, применяемым для
восстановления (усиления) зданий и сооружений, относятся:
безусадочный и быстротвердеющий цементы; специальные бе­
тоны и растворы; эпоксидные смолы (клеи); эпоксидные рас­
творы; торкрет-бетон; стальной прокат, арматурные сетки,
арматурные стержни, стальные накладки, болты, гвоздевые
накладки и гвозди; деревянные брусья, доски, бревна, обре­
ш етка, бамбук. Кроме того, при ремонтных работах исполь­
зуются асбестовые листы, древесноволокнистые и минерало­
149
ватные плиты, пенопласты, бамбуковые маты, гипсоцемент­
ные растворы, различные отделочные материалы.
Цемент. Для усиления наращиванием, рубашками и обой­
мами применяются портландцементы марки не ниже М400:
гост
портландцем ент м арки М 4 0 0 .................................................................................. 1 0 1 7 8 —76х
бы стротвердею ш ий портландцем ент м ар о к М400< М 500 . , .
ш лакопортландцем ент м арки М 400
. . . 10 1 7 8 - 76х
.............................................................. ...
10178 —7 6 х
сульф атостойкий портландцем ент м ар ки М 400 . . ........................................ 2 2 2 6 6 -7 6
сульф атостойкий ш лакопортландцем ент м ар о к М 300, М 400 . ................. 2 2 2 6 6 -7 6
Применение быстротвердеющих цементов и добавок уско­
рителей твердения допускается при подборе составов, обеспе­
чивающих усадку не большую, чем для обычных бетонов с
естественным режимом твердения [16].
Заполнители для бетонов. В качестве заполнителей приме­
няют песок и щебень согласно следующим данным:
п е с о к .................................................................................................
щ ебень и з естественного к ам н я и гравия
ГОСТ
8725-75, 8736-77
....................................... 8269-76, 10268-80
Крупность заполнителя при уплонтнении бетонных сме­
сей вибрированием, кроме массивных элементов усиления,
назначается не более 20 мм; при нанесении смесей набрызгом — не более половины толщины бетонируемого элемента
усиления; в случае торкретирования — не более 8... 10 мм в
зависимости от используемой цемент-пушки; при подливке
мелкозернистым бетоном полостей высотой до 50 мм -- не бо­
лее 5 мм, высотой более 50 мм — до 10 мм; в густоармированных набетонках, обоймах крупность заполнителя не более
3 /4 расстояния между арматурными стержнями.
Бетоны. Удобоукладываемость бетонной смеси назначается
в зависимости от толщины бетонируемого элемента. При тол­
щ ине бетонируемого элемента до 120 мм осадка конуса при­
нимается не менее 6 ...8 см,
при толщине
элемента
120...200 мм — от 2...3 до 5...6 см, а при толщине более
200 мм и при бетонировании вибробулавой от 1 до 2...3 см.
Для этого вводят в состав бетонной смеси пластификаторы
[сульфитодрожжевая бражка (СДБ) и кремнийорганические
жидкости типа ГКЖ] или суперпластификаторы на базе
сульфированных нафталиномеламиноформальдегидных смол
марок С-3, С-4, МФАР и 10-03.
СДБ и ГКЖ вводят в количестве соответственно 0,1...0,2
и 0,05...0,1%
массы цемента, а суперпластификатор -0,2...1% . При этом наряду с удобоукладываемостью обеспечи­
вается повышение прочности бетона без увеличения расхода
150
Таблица
5. 1. Э ф ф екты в лияния д о б ав о к н а бетон
Вид доб ав ки
П оказатели
С окращ ение расхода в о д ы , %
Увеличение подвиж ности смеси с 2...4 см
Снижение расхода цемента, %
При получении бетона класса В45 расход
цемента м ар к и 600
То же, м ар к и 500
Повы ш ение водонепроницаемости, начиная
с В-4
М орозостойкость со 150...200 циклов
Э коном ический эф ф ект, р у б /м 3
пластиф икатор
супергшастификатор
8 .. . 12
До 10
5...8
625
20...35
20. „24
20...25
400
Не достигает
Д о В-6
400...425
В-12-14
До 300
0,8...1,5
>1000
8...14
цемента или при неизменной подвижности смеси и водоце­
ментного отношения -- экономия вяжущ его. Основные харак­
теристики суперпластификаторов марок С-3, МФАР, ДОФЕН
приведены в [55...57].
Действие суперпластификаторов аналгично действию пла­
стификаторов (табл. 5.1) [57].
Применение суперпластификаторов нередко не требует п е­
ред тепловлажностной обработкой увеличения времени вы­
держки изделий или введения ускорителей твердения. Введе­
ние суперпластификаторов в 1,5...2 раза уменьшает время пе­
ремешивания смеси, в 4...5 раз сокращает продолжительность
виброуплотнения.
Бетоны на основе полимерцементов, полимерцементные
растворы. В качестве основного вяжущего используют порт­
ландцемент, глиноземистый или магнезиальный цемент, а
также гипс, известь, жидкое стекло и водные дисперсии по­
лимеров (поливинилацетат, латексы, эмульсии битума, кремнийорганические полимеры, эпоксидные, карбомидные и полиаминные смолы), которые как правило вводят совместно с
водой затворения. Содержание полимера к цементу находит­
ся в пределах от 0 ,02...0,04 до 0 ,2 ...0 ,2 5 , а иногда до 0,5.
Введение поливинилацетатной дисперсии (ПВАД), латексов и водорастворимых смол существенно пластифицирует
смеси в пределах 2...3 ч. При этом заметно возрастают проч­
ность при растяжении и изгибе, стойкость к истиранию, рас­
тяжимость, трещиностойкость, водонепроницаемость. Корро­
зионная стойкость повышается в кислых средах и снижается
в нефтепродуктах.
Полимерцементные бетоны характеризуются повышенной
усадкой, в заводских условиях приходится увеличивать срок
предварительной выдержки изделий перед пропариванием.
Бетоны с добавкой ПВАД имеют пониженную морозостой­
кость, а латексов -- повышенную. Предельная термостойкость
таких бетонов ограничена температурой порядка 200...300°С.
151
Полимербетоны, полимеррастворы, эпоксидные клеи. Для
полимербетонов характерны большая химическая стойкость в
различных агрессивных средах, относительно высокие проч­
ность
№сж = 60...150 МПа),
водонепроницаемость
(15...20 ати), морозостойкость (300...500 циклов заморажива­
ния и оттаивания), а также износостойкость, диэлектриче­
ские свойства. Полимеррастворы и эпоксидные клеи, приме­
няемые для восстановления и усиления, должны иметь высо­
кую адгезионную и когезионную прочность, допускать воз­
можность регулирования вязкости, а также быть применимы
в экстремальных условиях окружающей среды.
Для приготовления полимеррастворов используют эпок­
сидные смолы, пластификаторы, манометры, отвердители,
наполнители, а также растворители и другие вспомогатель­
ные материалы. В состав эпоксидного клея входят: эпоксид­
ная смола, пластификатор, модификатор, растворитель, отвердитель и др. Полимеррастворы получают введением в
эпоксидный клей наполнителей. Наиболее широкое примене­
ние при восстановлении получили смолы: эпоксидные марок
ЭД-16, ЭД-20, ЭИС-1, ЭА; полиэфирные марок ПН-1 и ПН-3;
фурановые марок ФА, ФАМ, ФАЭД-20, ФАЗИС-ЗО, разрабо­
танные Ферганским отделением НИИпластмасс и выпускае­
мые НПО ’’Пластмасс” в Фергане.
Эпоксидные смолы обладают универсальной химической
стойкостью, прекрасной клеящей способностью, высокой
прочностью, износостойкостью, декоративностью. Однако они
дороги, дефицитны и требуют разжижения ввиду высокой
вязкости. Полиэфирные смолы находят ограниченное приме­
нение из-за их невысокой водо- и щелочестойкости, тепло­
стойкости и большой усадки.
Фурановые смолы по сравнению с эпоксидными обладают
большей химической стойкостью и теплостойкостью. П оли­
мербетоны на их основе высокопрочны, имеют повышенные
электроизоляционные характеристики, но отверждаются они
обычно кислыми отвердителями, что препятствует их сцепле­
нию с цементным бетоном, и имеют черный цвет. Поэтому
представляет интерес совмещение фурановых и эпоксидных
смол и получение на их основе смолы, приближающейся по
своим свойствам к эпоксидным и обладающей способностью
прочного сцепления с цементным бетоном, в том числе с бето­
ном, который находится в водонасыщенном состоянии.
Хрупкость эпоксидных клеев устраняется введением в
них пластификаторов, например дибутилфталата, полиэфира
МГФ-9, тиокола. При необходимости снижения вязкости
эпоксидных смол в них вводят растворители, например, аце­
тон, толуол, ксилол в количестве не более 10% массы смолы,
или модификаторы, например, сламор, полиэфир ТГМ-3, по­
листирол порошкообразный.
152
Таблица
5. 2. Состав эп ок си д н ы х клеев
Содерж ание ком п он ен тов, ч по м ассе
К ом поненты кл ея
З З З З Т У 1 ‘- 1 6
И П 1 1 * :1 9
:
С вязую щ ее:
эпоксидная см ола
м ар к и ЭД-16
то ж е, м ар к и ЭД-20
эпоксидны й ко м п а у н д
м ар к и КЭА-2
т о ж е , К-153
П ластиф икатор:
дибути лф толат
полиэфир м ар к и
МГФ-9
О твердитель:
полиэтилен-полиамин
ПЭПА
УП-0633М
аминоф енольны й м арки АФ-2
100
—
100
-
—
-
—
-
100
—
—
—
100
-
100
—
—
—
1 0 0 —
_
_
_
20
—
20
—
10
15
-
—
_
_
—
20
—
20
—
-
18
—
-
_
—
20
15
22
—
—
—
—
25
—
—
100
-
100
—
130
—
—
—
—
20
—
20
—
—
40
15
30
—
* Растворитель - ацетон, 10 ч.
** П оливинилацетатная эм ульсия 10...15 ч
Отверждение эпоксидных клеев и полимеррастворов в теп­
лое время года при Ь > 15°С производится полиэтиленополиамином (ПЭПА), УП-0633М или комбинированным отвердителем -- полиэтиленполиамином с триэтаноламином (ТЭА), а в
зимнее время (при * ^ 15°С) с помощью аминофенольного отвердителя АФ-2 или полиэтиленполиамином. Повышение
вязкости и снижение текучести клея достигаются введением
в него поливинилацетатного клея, а жизнеспособности —
кремнийорганической гидрофобизирующей жидкости марок
ГКЖ -10, ГКЖ -11. Составы работ в зависимости от их назна­
чения приведены в многочисленных книгах и рекомендациях
[18, 32, 33, 52...54, 57], постоянно уточняются по мере их по­
ведения в процессе эксплуатации после ремонтно-восстанови­
тельных работ и появления новых клеевых компонентов. Н е­
которые из рекомендуемых составов приведены в табл. 5.2.
5 .2 . ОГНЕСТОЙКО СТЬ С Т ЕН , ЗА Д Е Л А Н Н Ы Х
ЭП О КСИДН ОЙ СМ ОЛОЙ
Основные сомнения, связанные с ограничением широкого
применения эпоксидных смол, обычно вызываются отсутст­
вием данных, характеризую щ их их огнестойкость. Вместе с
тем еще в 1979 г. в лаборатории строительных конструкций
Калифорнийского университета (Лонг-Бич, США) И. П ленни­
ком и М. Фемом были проведены испытания стен, заделан153
Рис. 5.1. Методика нарастания огне­
вого воздействия
1 -- по м етодол оги и а м е р и к а н с к о г о об­
щ ес тв а и с п ы т а н и я м ат е р и ал о в ; 2 — по
м ето д у п р о ф . Б . Б р е сл е р а
В рем я, час
ных эпоксидной смолой и работающих на сдвиг, огневой н а­
грузкой.
Испытанию подверглись образцы под огневым воздействи­
ем, отождествляющим два различных вида строительных по­
жаров (рис. 5.1) — по методологии американского общества
испытания материалов, предусматривающей двухчасовое ис­
пытание с непрерывным нарастанием температуры без отра­
ж ения явлений охлаждения и при кратковременном высоко­
интенсивном испытании огнем по методике, предложенной
проф. Б. Бреслером, согласно которой пожар отличается пи­
ковым 15-минутным нагревом, быстрым падением темпера­
тур и последующим медленным охлаждением до комнатной.
В качестве образцов принимались образцы стен из бетона
класса В 22,5, которые через 7 сут после изготовления разла­
мывались под углом 45°, моделируя тем самым реальную по­
верхность растрескивания бетонных стен. Принятый наклон
трещ ин, ввиду того, что сжимающая сила при испытании
прикладывалась вертикально, обеспечивал максимальные
срезывающие напряжения в заделанной эпоксидом трещине.
Разруш енны е пополам образцы бетонной стены выдержива­
лись до инъекции эпоксидом минимальнее до 90 сут. Растре­
скавшиеся образцы выдерживались в лабораторных услови­
я х , т.е. при температуре 21°С и 50% -й относительной влаж­
ности воздуха. По окончании периода выдержки в образцы
впрыскивалась эпоксидная смола.
Образцы стен имели толщину 15, 20, 25 см, которые ха154
Таблица
5 .3 . М еханические свойства эп окси д н ы х связую щ их
П оказатели
В язкость, с Пуаз
Прочность на сжатие при тем пературе 21°С , МПа
Прочность на растяжение при тем пературе 21°С ,
МПа
Ж изнеспособность, мин
Тем пература тепловог о к оробл ен и я, °С
Т ем пература перехода прочности. °С
Связую щ ие в язк о с ти
малой
вы со ко й
300. ..80
840. ..120
50. ..84
12 000...17 000
91...113
45...55
20. ..40
50. ..60
105 ..115
20...40
40...57
104...11 8
рактеризовали глубину трещин, так как последние проходи­
ли по всей толщине стены. Ш ирина (толщина) трещин при­
нималась 1,2; 2,5 и 6,2 мм. Использовались шесть различных
эпоксидных связую щ их, которые являлись эпоксидными тер­
мореактивными смолами, полученными из промежуточных
продуктов нефтепереработки. В эпоксидные связующ ие ни
до, ни после инъекции связующего в трещины наполнители
не вводились.
Связующие были разбиты на две группы — малой вязко­
сти (четыре связующ их); высокой вязкости (два связую щ их).
Характеристики их представлены в табл. 5.3.
Эпоксидные смолы смешивались с отвердителями и впры­
скивались под давлением 7 атм в трещины, которые были за ­
деланы усиленной пластмассовой лентой и залиты ш тукатур­
ным гипсом. После отвердения эпоксидного связующего за ­
делка удалялась.
В процессе огневого испытания образцы не подвергались
какой-либо внешней нагрузке. Однако по окончании огневого
воздействия, образцы испытывались на сжатие для определе­
ния прочности в нагретом состоянии и остаточной прочности.
Данные об испытании в нагретом состоянии относятся к исп­
равленным эпоксидным образцам, подвергавшимся нагрузке
сжатием немедленно после огневого воздействия. Оценка ос­
таточной прочности относится к отремонтированным эпокси­
дами образцам бетона, которым дали остыть в лабораторных
условиях (температура 21°С, относительная влажность возду­
ха 50%) в течение 7 сут, после чего они были испытаны на
сжатие. Как показали испытания, остаточная прочность
стен, отремонтированных эпоксидами и работающих на
сдвиг, оказалась значительно выше прочности в нагретом со­
стоянии.
В качестве огнезащ итных покрытий, которые уменьшили
бы глубину выгорания эпоксида и повысили прочность при
нагреве и остаточную прочность, применялись штукатурный
гипс, тонкие неогранические покрытия поверхности, тонкие
органические покрытия поверхностей. Толщина ш тукатурно­
155
го гипса была 1 дюйм (25,4 мм), опорный слой с песчаным
наполнением 22 мм, слой тонкого покрытия 3 мм. Покрытие
выдерживалось до огневого испытания не менее 30 сут. И с­
пользовался также слой ш тукатурки толщиной 10 мм, чтобы
определить минимальную толщину покрытия, способную эф­
фективно уменьшить глубину прогара эпоксидного покрытия.
Неорганические покрытия поверхности наносились на
подвергавшиеся огневому воздействию образцы толщиной 1,2
и 2,5 мм. Эти неорганические покрытия состояли из смеси
одной объемной части силиката натрия и одной объемной ча­
сти портландцемента. Неорганическое покрытие наносилось
мастерком и выдерживалось до огневого воздействия не
менее 7 сут. Результаты огневого испытания свидетельству­
ют о неэффективности тонких неорганических покрытий та­
кого типа.
Органические защитные покрытия наносились на подвер­
гающиеся огневому воздействию поверхности в виде огне­
стойкого пеноэпоксида и вспучивающихся красок, задерж и­
вающих распространение огня. Толщина этих покрытий 1,2
и 2,5 мм. Покрытия наносились мастерком и выдерживались
до огневого испытания не менее 7 сут.
Все огневые испытания проводились в печи с принуди­
тельной подачей смеси воздуха и природного газа, изготов­
ленной специально для их испытаний из огнеупорного кир­
пича. Образцы помещались в печь так, чтобы только на одну
их поверхность действовал огонь. В период огневого воздейст­
вия образец не подвергался нагрузкам. Сразу после огневого
воздействия образцы забирались из печи и подвергались при
испытании на прочность в нагретом состоянии нагрузке на
сжатие до разруш ения. Глубина прогара эпоксида определя­
лась для каждого образца немедленно вслед за разруш ением
образца от нагрузки на сжатие.
Результаты испытаний образцов как в горячем состоянии,
так и в случае остаточной прочности при сдвиге, инъециро­
ванных эпоксидной смолой малой вязкости по приведенным
двум методологиям (1 и 2), показали, что ш ирина трещины
мало влияет на глубину выгорания эпоксидной смолы, а раз­
рушение эпоксида при сдвиге в процессе огневого испытания
по методологии 1 наступает в случае, если температура внут­
ри образца превышает температуру теплового коробления.
Испытания образцов без огнезащ итных покрытий в горя­
чем состоянии при эпоксидных смолах высокой вязкости
как по методологии огневого воздействия 1 , так и методоло­
гии 2, показали, что разрушение в эпоксиде характерно для
случая, когда температура внутри образца превышает темпе­
ратуру теплового коробления. Отмечено, что предельные на­
пряжения сдвигу при сжатии зависят от ширины трещин,
обусловленных проявлением повышенных сил трения при
156
5)
МПа
см
0,635
1
/
0,50В
___
_
-
0,361
0 /5 4
0,127
0,254
0,381
0,508
0,127
0,655см
0,127
1
у
0,254
0,381
0,508
0,655 с м
Р и с . 5 .2 . З а в и с и м о с т ь
а — предельных напряжений сдвигу при сжатии от ширины раскрытия тре­
щин; б - глубины прогара от ширины трещин; 1 , 2 - способы огневого воз­
действия;
ири испытании смолы малой вязкости в остывшем состоянии; —
при испытании смолы высокой вязкости в горячем состоянии;............ при ис­
пытании смолы высокой вязкости в горячем состоянии
малой ш ирине трещин, а глубина прогара мало -зависит от
ширины трещины. Причем испытания образцов на эпоксид­
ных смолах малой и высокой вязкости дают аналогичные ре­
зультаты (рис. 5.2, а, б).
Испытание образцов по определению остаточной прочно­
сти при сжатии в остывшем состоянии выше, чем при испы­
тании в горячем состоянии, и для этих образцов более опасно
испытание по методологии 1.
Защита неорганическим покрытием. При огневом испыта­
нии образцов по методологии 1 при заделке эпоксидной смо­
лой малой вязкости и покрытии из слоя штукатурного гипса
толщиной 10 и 25 мм выявлена исключительно высокая эф­
фективность слоя ш тукатурки толщиной 25 мм, уменьш аю ­
щего глубину прогара эпоксидной смолы и повышающего
предел прочности при испытании в горячем состоянии. Вме­
сте с тем наличие слоя ш тукатурки толщиной как 10, так и
25 мм показывает существенное возрастание остаточной
прочности.
Результаты испытаний стен в горячем состоянии, заде­
ланных эпоксидной смолой малой вязкости и ош тукатурен­
ных гипсовым раствором толщиной 10 и 25 мм, приведены
на рис. 5.3. Огневые испытания, проведенные по методологии
2, показали большую эффективность слоев ш тукатурки как
толщиной 25 мм, так и 10 мм, уменьш аю щ их глубину прога­
ра эпоксида и повышающих их предельную прочность образ­
ца на сдвиг при слое ш тукатурки толщиной 25 мм и невысо­
кую эффективность при слое ш тукатурки толщиной 10 мм.
Защита тонким органическим покрытием. Результаты ис­
пытаний стен в нагретом состоянии, заделанны х эпоксидной
157
б)
а)
МПа
М Па
Q86
20,58
13,12
686
О
■■
—
■ч
ч
0,127
О
----- — ---------
0,127
0,254
0,381
0,508
0,655
см
-- .
0,254
0,581
0,508
0,655 СМ
Р и с. 5 .3 . З а в и с и м о с т ь
а — предельных напряжений сдвигу при сжатии от ширины трещин;
б — глу­
бины прогара от ширины трещин; - - - при слое штукатурки 25 мм; — •—
при слое штукатурки 10 см; ......без покрытия
смолой малой вязкости с последующим тонким органическим
покрытием в виде пеноэпоксида и замедляющ их распростра­
нение огня красок, показали, что они не являются эффектив­
ными огнезащитными покрытиями даже при огневых испы­
таниях по методологии 1.
Защита повторной инъекцией. После огневого испытания
и охлаждения прогоревшая трещина зачищалась сжатым
воздухом и проволочной щеткой и затем повторно заделыва­
лась путем инъецирования смолой малой вязкости, смеш ан­
ной с раствором. Начальная глубина прогара эпоксидной смо­
лы определялась после охлаждения образца, но до повторной
инъекции эпоксидного связующего.
Результаты испытаний показали, что предельные напря­
жения образцов, подвергшихся повторной инъекции, мало
зависят от ширины трещин. Причем более опасно испытание
по
методологии
2. Использование повторной инъекции
эпоксидной смолы малой вязкости является чрезвычайно
эффективным средством заделки эпоксидным связующим
стен, работающих на сдвиг, которые подверглись огневому
воздействию.
5 .3 . СОСТАВЫ Н Е К О Т О Р Ы Х РАСТВОРОВ Д Л Я П О В Ы Ш ЕН И Я
Н ЕСУ Щ ЕЙ СПОСОБНОСТИ ГРУН ТО В
При цементации через инъекторы нагнетается жидкий
цементный раствор, который состоит из чистого цемента или
смеси цемента с песком состава 1:1, 1:2 и воды. Отношение
цемента к воде в пределах 1:6...1:12. Песок и пылеватые час­
тицы допускаются крупностью 0,05...1 мм. Раствор изготов­
ляют в растворомешалках с непрерывным перемешиванием в
течение всего периода нагнетания.
Величина давления зависит от плотности грунтов и раз158
меров его пор или трещин.
Для грунтов трещиноватых,
скальных и крупнообломочных давление принимается из рас­
чета 0,25 атм на 1 м заглубления, для грунтов крупнопесча­
ных — 0,5 атм,
среднепесчаных
и
мелкопесчаных -0 ,5 ... 1 атм на каждый метр заглубления.
Расход раствора предварительно может быть определен в
размере 0 ,1 5 ...0 ,4 объема грунта, подлежащего цементации.
При силикатизации в грунт нагнетают водный раствор на­
триевого стекла при концентрации в 50%. Для закрепления
применяют натриевое стекло с отношением кремнезема БЮ2,
оксида натрия Ма20 в пределах 2 .5 ...3 . При этом удельный
вес жидкого стекла при соотношении 2,5 должен быть не ме­
нее 1,36 и не более 1,44 и при соотношении 3 соответственно
1 ,33...1,41.
Раствор хлористого кальция должен иметь удельный вес в
пределах 1,26... 1,28, а количество примесей не должно пре­
вышать 60 г на 1 л раствора при количестве взвешенных час­
тиц не более 1%. В целях уменьшения вязкости водный рас­
твор жидкого стекла подогревают до 60...80°С. Количество
химических растворов, необходимое для силикатизации грун­
тов, применяется равным ЪУп2 для песков, 15Ул2 для плыву­
нов и 8Ул2 для лесса, где V — объем закрепляемого грунта,
м3; «2 — пористость грунта, %.
В случае смолизации грунты закрепляют нагнетанием ге­
леобразующей смеси, приготовленной из разбавленного рас­
твора карбамидной смолы. При наличии в грунтах карбона­
тов более 0,1% и глинистых фракций (менее 0,005 мм) более
1% смолизацию грунтов производят с предварительной обра­
боткой 3...5% -м раствором соляной кислоты. Грунты, содер­
ж ащ ие более 5% карбонатов, закреплению смолизацией не
подлежат.
5 .4 . К О М П О ЗИ Ц И И НА ОСНОВЕ БИ Т У М А Д Л Я Г И Д Р О И ЗО Л Я Ц И И
И А Н ТИ К О РРО ЗИ О Н Н О Й ЗА Щ И Т Ы
Композиции на основе битума для гидроизоляции и анти­
коррозионной защиты применяются при реконструкции и
восстановлении конструкций. Гидроизолирующий и противо­
коррозионный эффект достигается выполнением покрытия
эксплуатировавшихся конструкций композициями на основе
битума с добавками пертолатума, синтетического латекса или
хлоропренового каучука. Изоляция характеризуется высокой
адгезией к бетону и однородностью свойств, а также отсутст­
вием швов и нарушений сплошности по всей защищаемой
поверхности в виде воздушных включений или трещин. Гид­
роизолирующие и портивокоррозионные свойства указанных
покрытий практически не изменяются во времени, они дол­
говечны и просты в восстановлении.
159
К основным изолирующим покрытиям относятся латекс­
но-битумные, латексно-цементные, битумно-петролатумные и
битумно-наиритовые композиции. Для приготовления битумно-латексной и битумно-наиритовой композиции необходимы
материалы: каучук или синтетический латекс, жидкое стек­
ло, битум (нефтяной) строительный, растворитель (сольвент
каменноугольный, толуол и др.). Состав битумно-латексной
композиции — раствор битума 70...80 ч. по массе, сталибилизированного латекса 20...30 ч. по массе.
Битум марки Б Н -50/50 или Б Н -70/30 растворяют в соль­
венте в соотношении 1:1. Готовый раствор битума смешивают
с предварительно стабилизированным латексом марки Л -4,
Л-7 или СКС-50П. Для стабилизации латексов применяют
жидкое стекло (¿г= 1,42 г/см 3) в количестве 8...10% массы
латекса. Стабилизированный латекс можно также вводить
небольшими порциями при перемешивании в расплавленный
битум, имеющий температуру не выше плюс 130°С. После
смешивания в полученную смесь порциями вводят раствори­
тель в количестве 35...40% массы битума. Смешивание про­
должается в течение 10... 15 мин до получения однородной
композиции. Готовый материал выгружают в герметически
закрывающуюся емкость. В закрытой емкости битумно-ла­
тексная композиция при температуре 16...20°С может хра­
ниться в течение одного месяца.
Битумно-каучуковые композиции приготовляют смеш ива­
нием раствора битума с раствором хлоропренового каучука
при следующем соотношении: раствор битума в сольвенте, то­
луоле (при соотношении 1:1) 55...70 ч. по массе; раствор кау­
чуковой смеси 30...45 ч. по массе. Каучуковые композиции
состоят из следующ их компонентов: хлоропренового каучука
(наирит А, Б или их смесь) — 100 ч. по массе; мягчителя
(стеарин технический) 1,0...2 ч. по массе; вулканизирующ их
добавок (окись цинка, сера техническая)2 ,8 ...5 ,5 ч. по массе;
стабилизирующ их добавок (неозон Д , тиурам) 1,5...2,5 ч. по
массе.
Перед растворением хлоропреновый каучук предваритель­
но перетирают на вальцах и смешивают с вулканизирую щ и­
ми и стабилизирующими добавками. Вальцевание длится
10...15 мин, после чего готовую наиритовую смесь загружают
в смеситель, где при постоянном перемешивании происходит
растворение ее в толуоле или сольвенте. Соотношение (по
массе) наирита и растворителя принимают от 1:3 до 1:5. Рас­
творение наиритовой смеси при температуре 18...23°С длится
3 ...4 ч. Готовый раствор наиритовой композиции смешивают
с раствором битума или его расплавом, имеющим температу­
ру не выше 120°С в течение 15...20 мин, до получения одно­
родной массы, который затем сливают в герметически закры­
вающуюся емкость. Срок хранения битумно-каучуковой (наи160
I
Таблица
5. 4. П одбор и золяц ии условий водопоглощ ения
Вид воздействия Х арактеристики
эк сп л уати ровав­
ш егося бетона*
Действие к ап и л ­
л ярн ой влаги;
содерж ание
ионов ЯОд —до
10 ты с. г/л
Д ействие ги дро­
статического на­
пора д о 5 м ; с о ­
держ ание ионов
БО ^- до 15 тыс.
И золяция
би тум но-ла­
т ек с н ая
битумно-наири- битум но-п етро­
товая
л атум н ая
число общ ая
слоев толщ и ­
на, м м
число общ ая
слоев толщ и­
на, м м
число общ ая
слоев толщ ина,
мм
м>=3,5—4,5%
pH = 12...12,5
2
0,5...0,7
1
0,4...0,6
2
1...2
у/ = 4,6...7%
pH = 11,5...11,9
3
0,8...1,2
2
0,8...1
2**
2 -3
и* > 7%
pH < 11,5
5
1,3... 1,7 4
1 ,6 - 2
3
3...5
и> = 3 ,5 -4 ,5 %
pH = 12...12,5
3
0,8... 1,2
2
0 ,8 -1
2**
2...3
w = 4 ,6 -7 %
5
pH = 11,5...11,9***
1,3...1,7
4
1 ,6 - 2
3
3...5
w >7%
pH < 11,5
0,8... 1,7
2...4
0 ,8 -2
2...3
2 -5
м г /г
3...5
*
В случае оценки бетона неарм и рованн ы х конструкци й учиты ваю т т о л ь к о зна­
чение относительного кап и л л ярн ого в одопоглощ ения. Значения и> и pH бетона ж е­
лезобетонны х к онструкци й определяю т на уровне, бли зком к поверхности. ** О б я­
зательна предварительная пропитка бетона смесью петролатум а и техни ческого
стеарина или синтетических ж ирны х к и с л о т (10:1) или раствором битум а в бензине
( 1 :3 ) . *** Требуется замена п р ок оррод и ров ав ш его бетона н о в ы м ; доп уск ается
сохранить бетон при расчетном сроке служ бы изоляции не более 8...10 лет.
ритовой) композиции в герметически закрытой таре — до 6
мес при температуре не выше плюс 25°С. Битумно-латексные
и битумно-наиритовые композиции наносят на поверхность,
огрунтованную раствором битума в органическом растворите­
ле состава (1:1).
Битумно-петролатумная
композиция содержит: битума
7 0/30 — 85...90 ч. по массе и петролатума — 10... 15 ч. по мас­
се или битума 9 0 /1 0 -- 65...75 ч. по массе и петролатума -25...35 ч. по массе. Композиция приготовляется перемешива­
нием компонентов при температуре 180...200°С. Время хране­
ния приготовленной битумно-петролатумной композиции до
ее применения не ограничено.
Изоляция назначается в зависимости от коррозионного
состояния бетона строительных конструкций и условий экс­
плуатации согласно табл. 5.4. Коррозионное состояние бетона
определяют показателем капиллярного водопоглощения и) и
величиной pH водной вытяжки из цементного камня
(см. табл. 5.4).
422— 11
161
Т а б л и ц а 5 .5 . Составы латексно-цем ентной ком позиции
И сходны е материалы
Синтетический л атекс
П ортландцем ент м ар к и М400
М елкозернисты й песок
Ж идкое стекло натриевое
Э м ульгатор Д Б-360
К рем неф тористы й натрий (5%-й
раств ор)
На основе латекса
На основе латекса
СКС-65ГП дл я анти­
БСК-65 ГПН д л я защ и­
к оррозион ной защ иты ты безрулонной ги дро­
изоляции от механичес­
ки х повреж дений
%
масса
объем
%
масса
объем
39,5
30,7
21,9
3,5
2,65
1,75
39,5
30,8
21,9
3,5
2,65
2,31
40
27
19
3
2,2
1,8
47,4
26,3
26,3
—
47,4
26,3
26,3
-
47,5
23,2
23,5
■
Полимерцементные материалы приготовляют на основе
цемента и синтетического латекса БСК-65ГПН или СКС65ГП , которые при отверждении образуют покрытия с высо­
кими физико-механическими показателями. Для приготовле­
ния полимерцементных составов используют цемент, песок,
синтетический латекс, жидкое стекло, эмульгатор согласно
табл. 5.5.
В смеситель загружают латекс и при постоянном переме­
ш ивании добавляют ж идкое стекло, раствор кремнефтористо­
го натрия, эмульгатор и перемешивают в течение 5 ...1 0 мин.
Затем порциями вводят смесь цемента и мелкозернистого пес­
ка и перемешивают еще в течение 10...15 мин до однородной
консистенции. Жизнеспособность латексно-цементной компо­
зиции составляет 5...6 ч. Расход компонентов для приготов­
ления 1 т полимербитумной, полимерцементной и битумнопетролатумной композиции приведен в табл. 5.6.
Количество слоев и толщина покрытия зависят от вида
бетона и условий эксплуатации защищаемой конструкции.
Ориентировочный расход полимерцементной композиции
1,3... 1,5 кг/см 2; битумно-латексной -- 0,8... 1 кг/см 2; битумнонаиритовой —
2...2 ,5 кг/см 2;
битумно-петролатумной —
0 ,8 ...2 ,4 кг/см 2. Время отверждения полимерцементного по­
крытия при температуре 18...22°С составляет 1,5...2 ч; для
полимербитумных композиций -- 3,5 ...4 ч; для битумно-петролатумных — 1...2 мин.
Устройство изоляции с применением битумно-латексной
композиции допускается при температуре до плюс 5°С, би­
тумно-петролатумной и битумно-наиритовой -- до минус
20°С. Для предохранения изолирующ их покрытий подзем­
ных конструкций от механических повреждений, особенно
при производстве обратной засыпки механизированным спо162
Т а б л и ц а 5. 6. Расход ком понентов
Наименование
Расход, к г , на 1 т ком пози ции
битум но-ла­
тексная
Б итум м ар о к 70/30, 90/10
50
битумно-наиритовая
полимерце- битумно-петментная
ролатум ная
554
850...900
650...850
100...150
250.. .350
П етролатум
Синтетический л атекс:
СКС-50П
270
БСК-65 ГПН
Н аирит А ,Б
С ольвент кам енноугольны й 350
П ортландцем ент
П есок м елкозернисты й
Ж идкое стекло (натриевое
30
Стеарин
О ксид цинка
Сера техническая
—
Т иурам
Н еозон Д
К рем неф тористы й натрий
С мачиватель Д Б-360
-
90
540
—
—
—
1,4
1,8
0,9
0,3
1,8
—
-
395
-
—
—
—
307
213
35
—
—
—
-
—
-
_
—
_
—
17,5
26,5
_
—
—
П р и м е ч а н и е . Над чертой — расход м атериалов при использовании би тум а
м ар к и 70/30, под чертой - битум а м ар к и БН 90/10.
собом, их защищают традиционными методами (бетонная ру­
баш ка, защ итная кирпичная стенка и др.), а битумно-латексное покрытие — дополнительно латексно-цементной компози­
цией (ЛЦК).
В тех случаях, когда производится усиление строитель­
ных конструкций устройством железобетонных обойм, руба­
шек и т.п., последующую изоляцию поверхности выполняют
так ж е, как и для элементов вновь возводимых зданий и соо­
ружений.
Арматурная сталь, прокат, применяемые в конструкциях
усиления обетонированием, должны удовлетворять требовани­
ям ГОСТ 10922—75, СНиП 11-28-73. Для армирования реко­
мендуется применять рабочую арматуру из стали класса А-1,
А -II, А -Ш . В качестве жесткой арматуры рекомендуется ис­
пользовать фасонный прокат марок ВСт-3, ВСт-Зпс. Для
стальных шпренгелей и затяж ек усиления рекомендуется
принимать сталь классов А-Пв и А-Ш в. Высокопрочные и
термически обработанные стали используют только в качест­
ве предварительно напряженных затяжек усиления при усло­
вии натяжения механическим способом. Для изготовления
металлических конструкций усиления применяется прокат
из стали класса С 38/23 марок ВСТ-ЗГпс, ВСт-Зпсб, ВСт163
Зкп2, сталь листовая горячекатаная, сталь прокатная угло­
вая, балки двутавровые; швеллеры, болты и гайки нормаль­
ной точности, шайбы.
Армирование дисперсно-армированного бетона осуществ­
ляется стальной проволокой 0 ,2 ...0 ,5 мм длиной 3 0 ...4 0 мм из
отожженных многопроволочных стальных канатов путем их
резки на механических ножницах. Расход соответствует при­
мерно 120 кг фибр на 1 м3 бетонной смеси (1,5% по объему).
В агрессивных условиях предпочтительнее использовать
сталь марок 18Г2С и 25Г2С, обладающих повышенной кор­
розионной стойкостью.
Во избежание появления очагов коррозии в труднодоступ­
ных для осмотра местах предпочтительны сечения зам кнуто­
го профиля, характеризуемого минимальной скоростью кор­
розии. В остальных конструкциях усиления необходим сво­
бодный доступ для осмотра конструкций при эксплуатации и
для возобновления антикоррозионного покрытия. Наиболее
ответственные узлы усиления конструкций по возможности
следует выносить за пределы зон повышенного постоянного
увлажнения, а в пожароопасных помещ ениях стальные кон­
струкции усиления необходимо бетонировать.
Сварка — одно из наиболее распространенных соединений
стальных и железобетонных конструкций. По возможности
следует избегать устройства сварных соединений стальных
конструкций и арматуры, находящ ихся под нагрузкой, со
стальными элементами усиления. В железобетонных конст­
рукциях сварные соединения применяются при напряжениях
в арматуре усиливаемого элемента до 0,85 предела текучести
арматуры.
При приварке дополнительной арматуры к существующей
сварные швы высотой 4 ...6 мм в разгруженных конструкци­
ях выполняют за один проход; высотой более 6 мм — за два
прохода, при сварке ж е под нагрузкой швы высотой 4 ...6 мм
выполняют за два прохода, а в конструкциях, воспринимаю­
щ их динамические нагрузки, и эксплуатируемых в условиях
отрицательных температур, предусматриваются два прохода,
а при швах высотой более 6 мм — три прохода.
При устройстве многослойных швов после наложения
каждого последующего слоя следует устраивать перерывы для
остывания предыдущего до температуры ниже 100°С. Двусто­
ронние многослойные швы накладывают симметрично слоя­
ми поочередно с каждой стороны.
В элементах, подверженных динамическим нагрузкам,
следует предусматривать вогнутые сварные швы, концы ко­
торых должны выводиться в менее нагруженные области. В
деталях, воспринимающих растягивающие динамические на­
пряжения, применяют, как правило, продольные сварные
швы. Максимальная толщина шва долж на приниматься
164
2 мм для угловых швов и 3 мм для швов других типов, а
длина прихваток — не более 20 мм.
Крюки, коротыши, скобы и другие соединительные дета­
ли, привариваемые к существующей арматуре, во избеж ание
поджогов и подрезов рекомендуется изготовлять из арматур­
ной стали класса А-1 10... 16 мм, причем для обеспечения н а­
деж ной работы места сварки, которые соединяют сущ ествую ­
щ ую и дополнительную арматуру, располагаются вразбежку.
Приварку крючьев и хомутов необходимо вести от изогнутой
части к концу стержня с обязательным заплавлением кратера
ш ва. При необходимости приварки коротышей, соединитель­
ных скоб существующая арматура вскрывается в местах их
установки не менее чем на половину своего диаметра участ­
ками, превышающими длину соединительных деталей на
10...15 мм.
Свариваемые и соединительные накладки в местах сварки
должны быть очищены до чистого металла от грязи, масла и
других загрязнений. Вода, в том числе конденсационная,
снег, лед должны быть удалены с поверхности стержней и со­
единительных накладок нагреванием их в пламени газовых
горелок и паяльных ламп до температуры 100°С.
Стеклоткань служит для поверхностно-оклеечного армиро­
вания бетона. В качестве поверхностного слоя могут быть ис­
пользованы, например стеклоткань марок СТ-11; СТ-13, а
также стеклосетка марок РС2-1; РС2-2; РС2-3. Армирование
покрытия стеклотканью позволяет перекрыть ’’ды ш ащ ие”
трещины в бетоне шириной при одном слое стеклоткани -1 мм, при двух слоях — 1,6 мм. Марку стеклоткани и коли­
чество приклеиваемых слоев принимают из условия обеспече­
ния равнопрочности стыкового соединения и сопрягаемых
элементов.
Наклеивание стеклоткани на бетон сопрягаемых панелей
осуществляется эпоксидным клеем в зависимости от темпера­
туры окружающ ей среды. Сначала наносят грунтовочный
слой, выдерживают до отлипа и наносят один покровный
слой. Не дожидаясь загустевания краски, в нее втапливают
металлическими катками или тупыми штапелями один слой
стеклоткани. После достижения покровным слоем состояния
отлипа, на него наносят второй, а затем и третий покровный
слой. При двухслойном армировании покрытия второй слой
ткани наносят после перекрытия первого слоя стеклоткани
покровным слоем. При необходимости стеклоткань защ ищ а­
ют слоем огнестойкой ш тукатурки. С этой целью через
3 0 ...4 0 мин после нанесения последнего слоя клея на поверх­
ность стеклоткани насеивают песок с крупностью зерен
1...1 .5 мм и после отверждения клея ош тукатуривают.
Устройство выпусков арматуры в бетоне занимает особое
место в усилении конструкций. Обычно оно осуществляется с
помощью эпоксидного или акрилового клея с применением
165
виброзачеканки. При применении эпоксидного клея необхо­
димо контролировать температуру саморазогрева клея, вызы­
ваемого экзотермическим процессом его отверждения. Саморазогрев клея свыше температуры 40°С приводит к сущ ест­
венному сокращению его технологической жизнеспособности,
т.е. времени от момента приготовления клея до потери его
удобоукладываемости. Причем отверждение эпоксидного клея
следует производить при температуре не ниже плюс 10°С в
течение 24 ч.
Для акрилового клея применяется пластмасса АСТ-Т, ко­
торая выпускается в виде комплекта, содержащего равные
количества порошка и жидкости АСТ-Т, и упаковываются:
порошок в полиэтиленовых пакетах по 4,5; 5; 9; 10 и 18 кг,
а жидкость в полиэтиленовых сосудах по 4,5; 5; 9; 10; 45;
50 кг, закрытых пробками. Компоненты АСТ-Т (порошок и
жидкость) хранятся в местах, защ ищ енных от воздействия
прямых солнечных лучей и атмосферных осадков при темпе­
ратуре не выше 25°С. Акриловый клей приготовляется пере­
мешиванием порошка и жидкости до набухания, характери­
зуемого получением одноцветной сметанообразной жидкости,
и последующим дополнением кварцевого песка. Время отвер­
ж дения акрилового клея составляет при температуре среды:
О...Ю°С до 24 ч; 11...15°С до 12 ч; 1б...20°С до 10 ч; 21°С и
выше до 6 ч.
Скважина для установки арматуры не должна иметь ино­
родных включений, воды, наледи. Поверхность арматуры,
подлежащ ая склеиванию, должна быть очищена от следов
коррозии и масляных включений. Непосредственно перед ус­
тановкой стержни вынимают из раствора соляной кислоты, а
затем протирают ветошью, смоченной в ацетоне.
Количество одновременно приготовляемого клея при мас­
совой установке арматурных стержней определяется в зависи­
мости от диаметра арматуры и технологической жизнеспособ­
ности клея согласно табл. 5.7.
Расчет весовой дозы клея может определяться в соответст­
вии с предложением харьковского Промстройниипроекта по
формуле
Р=Её
4
(5Л)
С
где Р — нужное количество клея; Н — глубина скважины, см; й — диа­
метр скважины, см; с! — диаметр арматуры, см; N — количество арматуры,
шт.; ¡¡~ — плотность клея (2 г/см “ ).
Например, для установки 20 выпусков арматуры диамет­
ром 20 мм с относительной глубиной заделки 20 диаметров
требуется клея:
166
Т а б л и ц а 5 .7 . К оличество кл ея на зам ес
Диаметр арм атуры , м м
Масса зам еса к л е я , к г, при ж изнеспособ­
ности к л е я , мин
50
Г
Г
80
12
1,6
2,8
20
4
5,6
8,4
7
9,7
14,7
24
30
120
4,5
11
15,3
23,1
эпоксидного:
Р = (3,14-40)/4 (З2 - 22) 20-2 = 6280 г.
С остав к л е я :
Э Д -1 6 ................................................................................ 1 0 0 ч. по массе
П Э П А ..................................................................................................15
Д Б Ф ...................................................................................................... 20
”
п е с о к .....................................................................................................3 0 0 ”
4 3 5 ч. п о м ассе
М асса одной весовой ч асти q — Р / 4 3 5 = 6 2 8 0 /4 3 5 = 1 4 ,4 г.
М асса с о став л яю щ и х :
Э Д -1 6 ..........................................................................100 1 4 .4 =
П Э П А ............................................................................. 1 5 1 4 , 4
Д Б Ф .................................................................................. 2 0 -1 4 ,4
п е с о к ........................................................................... 3 0 0 ’1 4 ,4 =
1440 г
- 216 г
= 288 г
4320 г
а к р и л о в о го п р и тех ж е у сло ви ях :
С остав к л е я :
п о р о ш о к А С Т -Т .......................................................... 1 0 0 ч. по массе
ж и д к о с ть А С Т -Т .......................................................................... 1 0 0
”
п е с о к ................................................................................................... 4 0 0
”
6 0 0 ч . по массе
М асса одной весовой части q = Р /6 0 0 = 6 2 8 0 /6 0 0 = 1 0 ,5 г.
М асса со ставл яю щ и х :
п о р о ш о к А С Т -Т .................................................... 1 0 0 -1 0 ,5 = 1 0 5 0 г
ж и д к о с ть А С Т -Т .................................................. 100 1 0 ,5 = 1 0 5 0 г
п е со к ........................................................................... 4 0 0 -1 0 ,5 = 4 2 0 0 г
Ц ем ен тн о -п есо чн о й смеси п р и тех ж е у сл о в и я х :
Состав смеси:
п о р т л а н д ц е м е н т ............................................... ..........1 0 0 ч . по массе
п е с о к ..................................................................................1 0 0 ч. п о массе
в о д а ..................................................................................... 2 0 ч. п о массе
210
ч. п о массе
М асса одной весовой ч асти q = 6 2 8 0 /2 1 0 = 3 0 г.
М асса с о став л яю щ и х :
п о р т л а н ц е м е н т .......................................................... 1 0 0 .3 0 = 3 0 0 0 г
п е с о к ................................................................................ 1 0 0 .3 0 = 3 0 0 0 г
в о д а ...................................................................................... 1 0 .3 0 = 3 0 0 г
167
Арматура, заделываемая в бетон виброзачеканкой, долж ­
на иметь на заделываемом конце анкерную шайбу в виде
кольца, привариваемого с двух сторон к стержню. Наружный
диаметр кольца превышает диаметр стержня в 1,25 раза, а
внутренний превышает диаметр стержня на 0 ,1 ...0 ,2 см.
Толщину шайбы рассчитывают по СНиП П -В-3-72 при ус­
ловии передачи полной рабочей нагрузки на шайбу. Анкеры
в бетоне закрепляют следующей смесью, с технологической
жизнеспособностью 120 мин:
ч. по массе
портландцемент марки М 400
песок средней крупн ости.......
вода техническая.......................
100
100
,.10
Виброзачеканка арматуры осуществляется уплотнитель­
ным устройством с помощью жестко присоединенного к нему
вибратора направленного действия типа И В-21А , И В -74 и др.
При закреплении арматуры виброзачеканкой после установ­
ки арматуры в скважину засыпается небольшая порция сме­
си в зазор м еж ду телом стержня и стенкой скважины, вклю­
чается вибратор, засыпается смесь в дозатор уплотнителя, ко­
торый периодически поворачивается в процессе его работы на
20...30°. Смесь уплотнена, если наблюдается самопроизволь­
ный выход виброуплотнителя из скважины на поверхность.
При закреплении арматуры и ее выдерживании при тем­
пературе окружающ ей среды +5...+30°С передачу нагрузки
на нее разрешается производить через трое суток.
5.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
При восстановительных работах или при работах по уси­
лению зданий, конструкций и оснований используют то ж е
оборудование, что и при возведении новых зданий и сооруже­
ний, серийно изготовляемое отечественной промышленно­
стью. Его описание и характеристики приведены в многочис­
ленных публикациях и в этой книге не рассматриваются. Од­
нако отдельные образцы оборудования разработаны специаль­
но для некоторых видов ремонтно-восстановительных работ и
требуют хотя бы краткого освещения. К их числу относятся:
оборудование для нагнетания растворов в грунты; комплекты
оборудования для подачи эпоксидных растворов (смол); обо­
рудование для пневматической подачи бетона (раствора); виб­
раторы для уплотнения бетона; сварочные аппараты; гидрав­
лические домкраты; сверлильные, режущ ие, пескоструйные и
друние инструменты. Некоторые примеры этого оборудования
приводятся ниже.
Оборудование для инъецирования растворов. При цемента­
ции нагнетают раствор с помощью устройства по схеме, при168
Рис. 5.4. Аппарат для цементации
веденной на рис. 5.4. Устройство состоит из воздуш ного насо­
са 1, резервуара сжатого воздуха 2, растворомешалки 3, во­
ронки для загрузки 4 и шлангов к инъектору 5. Воздуш ный
насос и резервуар сжатого воздуха могут быть заменены пере­
движными компрессорами.
Растворопроводы к инъектору обычно монтируют из водо­
проводных или газовых труб. Д лина растворопровода не дол­
ж на превышать 20...25 м. Металлические трубы можно зам е­
нять шлангами, причем при давлении до 0,7 М Па — небро­
нированными, при большем давлении — бронированными.
При силикатизации грунтов оборудование аналогично обору­
дованию, применяемому для цементации.
Инъекторы изготовляются и з стальных цельнотянутых
труб, имеющ их внутренний диаметр 19...38 мм и толщину
стенок не менее 5 мм. Отдельные звенья инъектора должны
иметь длину 1,2 ...1 ,6 м и соединяться между собой муфтами.
Н ижняя часть инъектора заострена и снабжена на всю длину
закрепляемого грунта отверстиями.
Длина перфорированной части труб инъекторов в зависи­
мости от мощности закрепляемого за один прием слоя грунта
принимается 30...80 см, а число отверстий на 1 м трубы на­
значается 60...80 см при диаметре их 1...1,5 мм. При битуми­
зации диаметр инъектора и отверстий больше. Насосы долж ­
ны обеспечивать давление до 3 М Па и расход раствора от 2
до 10 л в 1 мин. Забивка инъектора в землю достигается уда­
рами по наголовнику ручными бабами массой 25...30 кг или
пневматическими отбойными молотками.
В зависимости от плотности грунта забивка инъекторов
пневматическими отбойными молотками происходит со ско­
ростью 6... 10 м в 1 ч , при глубине забивки не более
12 м.
При
большей глубине скорость забивки заметно
уменьшается.
169
Инъецирование эпоксидного клея и полимерраетвора для
заделки трещин в стенах может выполняться с помощью
инъекционного устройства Т б и л З Н И И Э П (рис. 5.5.)* конст­
рукция которого состоит из бачка 1, съемной крышки 2,
штуцера для подачи сжатого воздуха 3, выходного съемного
штуцера 4, патрубка -5, манометра 6, резиновой прокладки 7,
стяжных болтов 8, резиновой емкости 9, вентиля для сброса
давления в инъекционном устройстве 10, полиэтиленовой
перфорированной трубки со сферической полиэтиленовой
пробкой на конце 11.
Для инъецирования эпоксидного клея используются и
другие устройства, например при заделке швов в блочной
кладке полимерцементными растворами — устройство О И С И
(рис. 5.6). Его конструкция состоит из стального корпуса 1,
съемной крышки — 2, штуцеров 3, 4, резиновой прокладки
5, болтов — 6 и резиновой трубки 7.
Инъецирование клеев и полимеррастворов в трещины осу­
ществляется через шайбы, уголки многоразового или ш туце­
ра разового использования (рис. 5.7). Для пневматической
подачи бетона и раствора используются растворнасосы и рас170
Рис. 5.6.
Инъекционное
устройство
Ктрещине
Сжат ый
Рис. 5.7. Детали для инъецирования
а — инъекционная шайба; б — инъекционный уголок; в - штуцер с заглуш­
кой
творметры различных марок, цемент-пуш ки и установки для
разбрызгивания бетонной смеси [29 , 77]. Вибраторы, сва­
рочные аппараты, гидравлические домкраты и другое
оборудование для проведения ремонтно-восстановительных
работ подбираются применительно к принятому способу вос­
становления.
171
Г Л А В А 6. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ, ПОВРЕЖДЕННЫХ
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ
Недостаточный учет сейсмической опасности приводит к
многочисленным разруш ениям зданий и сооружений во вре­
мя землетрясений, что впоследствии требует их восстановле­
ния и усиления. Громадный экономический ущерб и особенно
человеческие жертвы в результате землетрясений выдвигают
проблему антисейсмической защиты зданий и сооружений в
числе важнейш их для человечества. Землетрясения послед­
них лет на территории СССР нанесли огромный ущ ерб народ­
ному хозяйству, проявившийся не только в затратах на вос­
становление разруш енных зданий и сооружений или строи­
тельство новых, но и в наруш ении производства на некото­
рых предприятиях, сбое с налаженного трудового ритма в
значительно более обширном регионе, чем охваченном зем ­
летрясением.
В последнее время восстановлению и усилению зданий и
сооружений уделяется большое внимание. В частности, на
международных [64, 85, 86] и европейских [87, 88] семи­
нарах и конференциях этим вопросам уделялось значитель­
ное место.
6 .1 . О СН О ВН Ы Е П Р И Ч И Н Ы П О В Р Е Ж Д Е Н И Я З Д А Н И Й
И С О О РУ Ж ЕН И Й , П Р И ЗЕ М Л Е Т Р Я С Е Н И Я Х
(Н А П Р И М Е Р Е СССР)
Разрушительные землетрясения последних лет, произо­
ш едш ие в СССР (Газлийское 1984 г., Кайраккумское 1985 г.,
Карпатское 1986 г. и др.), не только подтвердили эффектив­
ность ранее предусмотренных мероприятий по повышению
сейсмостойкости зданий и сооружений, но и выдвинули но­
вые проблемы.
Так, при Карпатском землетрясении впервые получен об­
ширный материал по поведению почти 100 зданий различ­
ной этажности со стенами из монолитного железобетона, при
Кайраккумском землетрясении накоплены дополнительные
сведения по повреждениям железобетонных каркасных зд а­
ний, а при Газлийском — зданий со стенами из керамзитобетона. После газлийского землетрясения расчетной интенсив­
ности впервые оценена эффективность предложенных спосо­
бов восстановления крупнопанельных домов.
Подробности обследования зданий и сооружений после
разрушительных землетрясений освещены в специальных
публикациях и статьях [9, 20, 34, 44]. Поэтому, не останав­
ливаясь на результатах этих обследований, укаж ем только
пути решения некоторых принципиальных вопросов сейсмо­
172
стойкого строительства. Прежде всего отметим, что обследова­
ние зданий и сооружений после практически всех сильных
землетрясений позволило сделать вывод о том, что многие
здания и сооружения не могли, а некоторые на смогут и в
дальнейшем противостоять в должной мере прогнозируемым
сейсмическим воздействиям.
Основные причины этого следующие. Во-первых, проявле­
ние сейсмического воздействия выше прогнозируемого. Сейс­
мичность городов, населенных пунктов и площ адок строи­
тельства устанавливается в соответствии с картами сейсмиче­
ского районирования (М 1:5 ООО ООО), детального районирова­
ния (М 1: 1000 ООО), микросейсморайонирования (М от
1:5 ООО до 1:25 ООО) и соответственно этому учитывается рас­
четная сейсмичность зданий и сооружений. Карта сейсмиче­
ского районирования территории СССР пересматривается
практически один раз в 10 лет. Эта карта является исходным
документом для массовой застройки сел, районных и некото­
рых областных центров, где наряду с индустриальной, по ти­
повым проектам имеет место индивидуальная застройка, за ­
частую с применением местных строительных материалов.
Детальные сейсмологические исследования и особенно
землетрясения, заявившие о себе в последние десятилетия,
привели к повышению уровня расчетных сейсмических на­
грузок во многих населенных пунктах и таких городах, как
Аш хабад, Душ анбе, Ташкент и др. Одним из примеров недо­
оценки сейсмической опасности района строительства, при­
ведшей к разруш ению зданий современной застройки, явля­
ется ошибка при сейсмическом районировании территории
Узбекской ССР, проведенном до 1976 г. На карте сейсмиче­
ского районирования Узбекской ССР территория г. Газли, за­
стройка которой начата в 1958 г., была отнесена к несейсми­
ческой зоне.
Во-вторых,-- неудовлетворительное, зачастую низкое ка­
чество строительства. Уроки сильных землетрясений позволя­
ют привести примеры разруш ения или повреждения зданий
практически всех конструктивных систем, даж е тех, которые
зарекомендовали себя вполне сеймостойкими. Ранее о них
упоминалось, включая монолитные, каркасные, крупнопа­
нельные здания и особенно здания со стенами из ш тучных
материалов (кирпича и различного камня) или местных гли­
няных.
Анализ причин этих повреждений показывает, что они
возникли либо в результате наруш ений технологических про­
цессов, например дома в скользящей опалубке, либо в редкой
или зачастую некачественной установке поперечной армату­
ры, особенно в приопорных участках колонн каркасных зд а­
ний, либо из-за отсутствия сцепления между раствором и
кирпичом (камнем) в каменных зданиях, слабых связей м еж ­
ду стенами и цоколем и в местах сопряжений стен в деревян­
173
ных домах. Как правило, все это является нарушением эле­
ментарных правил строительства, предусмотренных требова­
ниями СНиП и ГОСТ. Принятый отказ от балльной оценки
качества строительно-монтажных работ, внедрение поэтапной
оценки качества работ и их соответствие СНиП особенно важ ­
ны для сейсмических районов, где реализация этого положе­
ния в значительной мере обеспечит надежность сооружений в
течение всего срока эксплуатации при минимальных затра­
тах на их усиление и восстановление.
В-третьих,— несоответствие запроектированных мер сейс­
мозащиты современным требованиям. Нормы строительства в
сейсмических районах и изменения к ним за время срока
службы сооружения менялись неоднократно. Указания о том,
что новые нормы вводятся взамен предыдущ их, решая про­
блему обеспечения сейсмостойкости новых зданий, не поясня­
ют, как поступать с ранее построенными несейсмостойкими
зданиями. 8 апреля и 17 мая 1978 г. на территории Узбеки­
стана произошли два землетрясения с магнитудой соответст­
венно М = 7 и 7,3 с эпицентрами на глубине 20...25 км на
расстоянии от г. Газли примерно 40 км. На территории
г. Газли эти землетрясения проявились с интенсивностью
8...Э бал по шкале МВК, что, естественно, привело к разру­
шению зданий, спроектированных и построенных без учета
сейсмических воздействий.
Несоответствие проявления сейсмических воздействий
картам сейсмического микрорайонирования подтверждается
результатами микросейсмического анализа некоторых земле­
трясений, например Кайраккумского 1985 г. Поэтому нет
полной уверенности в достоверности ожидаемой величины
сейсмического воздействия, что вызывает сомнение в надеж ­
ности методики при составлении карт сейсмического райони­
рования и микрорайонирования при прогнозировании интен­
сивности возможных землетрясений. Чтобы не компромети­
ровать указанны е методики и эффективность антисейсмиче­
ских мероприятий, по-видимому, целесообразно выделять со­
мнительные зоны и участки, что позволит предъявлять спе­
циальные требования к их застройке.
Учитывая, что срок службы многих объектов с учетом ре­
монтно-восстановительных работ значительно превышает пе­
риодичность внесения изменений в карту сейсмического рай­
онирования и микрорайонирования, современная застройка
городов и населенных пунктов представлена зданиями и соо­
ружениями с различной степенью антисейсмического усиле­
ния, что требует дифференцированного подхода к оценке не­
обходимого уровня их сейсмостойкости при восстановлении.
Сложившееся положение еще более усугубляется наруш ения­
ми в эксплуатации сооружений, повлекшими снижение их
сейсмостойкости.
174
Необходимо упорядочить оценку сейсмического риска для
зданий и сооружений существующей застройки, выработать и
пользоваться едиными критериями целесообразности сноса,
сохранения или усиления зданий и сооружений с учетом их
физического износа, уровня комфортности или соответствия
современным требованиям размещаемых в них технологиче­
ских линий.
Учитывая, что в пределах одного города сложившаяся за ­
стройка, как правило, значительно различается, объективная
оценка сейсмостойкости существующих зданий требует де­
тального обследования огромного числа объектов. Эта задача
чрезвычайно трудоемка, требует привлечения значительных
материально-технических средств и чаще всего не выполни­
ма. Поэтому на первом этапе следует сформулировать требо­
вания, регламентирующие необходимый уровень сейсмостой­
кости всех категорий существующих и восстанавливаемых
зданий.
В-четвертых,— отсутствие четких рекомендаций примени­
тельно к застройке особо опасных территорий и строительству
особо ответственных зданий и сооружений и соответственно
их восстановлению. Решение и того, и другого вопроса, по су­
ществу, возложено на административные органы (министер­
ства и ведомства по согласованию с Госстроем СССР) без дол­
жного научного обоснования. Сложность состоит в том, что в
действительности зоны сейсмичностью выше 9 бал частично
уж е застроены, например в Узбекистане, Казахстане, Тадж и­
кистане, Киргизии, и продолжают застраиваться. Причем не­
которые из этих районов плотно заселены и характеризуются
значительным приростом населения.
В сложившихся условиях в некоторых союзных республи­
ках принято волевое решение о разрешении застройки таких
территорий. Так, в Узбекистане на площадках сейсмичностью
более 9 бал допускается возводить двухэтажные жилые дома
и объекты соцкульбыта со стенами из кирпича по монолит­
ным ленточным фундаментам. Разумеется, при этом не учи­
тываются возможные деформации в грунте, наблюдается не­
соответствие ряда положений общесоюзным нормам.
К особо ответственным зданиям и сооружениям, по-видимому, должны быть отнесены производства, в которых недо­
пустимо возникновение трещин, например химически опас­
ных комбинатов, атомных реакторов и др. К этим зданиям и
сооружениям недостаточно распространить требования о по­
вышении расчетной сейсмичности согласно табл. 5 [71], так
как должны быть учтены возможные сейсмические воздейст­
вия в зонах сейсмичностью 5 и 6 бал.
При ликвидации последствий землетрясений приходится
сталкиваться с необходимостью решения еще одной дополни­
тельной принципиальной задачи -- допустимостью усиления
175
здания до уровня, который не отвечает всем требованиям
норм строительства в сейсмических районах применительно к
расчетной сейсмичности конкретного объекта. Постановка
этой задачи обусловлена изменением сейсмичности участка
или расчетной сейсмичности объекта в результате землетрясе­
ния, которое повлекло его разрушение или повреждение. При
этом конструктивная система и объемно-планировочные па­
раметры сооружения не полностью соответствуют требовани­
ям норм сейсмостойкого строительства в части ограничения
этажности, наличия средней продольной стены, ограничения
расстояния м еж ду несущими элементами или антисейсмиче­
скими швами, простой в плане конфигурации здания и др.
Многие из требований норм не выполнимы в процессе восста­
новления или реконструкции зданий, а снос их экономиче­
ски нецелесообразен, так как их конструкции находятся в
хорошем состоянии.
В этом случае, по-видимому, для каждого конкретного
объекта в согласия Госстроя республики следует допускать
возможность временного усиления сейсмостойкости здания
выше первоначального, т.е. уровня, предшествовавшего зем ­
летрясению, даже при отступлении от некоторых норматив­
ных требований, которые обязательны для нового строитель­
ства. Однако это должно сопровождаться тщательной оценкой
надежности (сейсмостойкости) здания с учетом физического
износа конструкций, включая расчеты по СНиП, в том числе
при необходимости — на повышенные коэффициенты приве­
дения сейсмической нагрузки к нормативному уровню, на
воздействие акселерограмм землетрясений, а также на разра­
ботку дополнительных мероприятий по усилению слабых эле­
ментов.
6 .2 . К Л А С С И Ф И К А Ц И Я В О С С Т А Н О В И Т Е Л Ь Н Ы Х РА БО Т
И СПОСОБОВ ВО ССТА Н О ВЛ ЕН И Я С О О РУ Ж ЕН И Й
Необходимо заранее планировать не только мероприятия,
которые следует проводить тотчас после землетрясения, но и
иметь набор технически грамотно выполненных конструктив­
ных решений по усилению (восстановлению) сооружений, по­
врежденных землетрясением, применительно к материаль­
ным ресурсам и возможностям пострадавшего региона. Для
этого набором проектных решений наиболее эффективных
способов восстановления, отобранных специалистами ещ е до
землетрясения, должны располагать соответствующие орга­
ны, находящиеся в сейсмоопасных регионах. Набор этих спо­
собов должен быть ограничен, с одной стороны, типами ос­
новных конструктивных решений сооружений, возводимых в
регионе, и с другой, наличием доступных строительных мате­
риалов и оборудования, необходимых при восстановлении.
176
Наличие такого набора позволит ускорить как выбор способа
восстановления, так и оформление его в виде проектного ре­
шения применительно к конкретному сооружению. Перечень
указанны х способов для каждого региона периодически дол­
ж ен обновляться с учетом накопленного опыта и исследова­
ний в области сейсмостойкого строительства. В последние го­
да рабочей группе по восстановлению зданий и сооружений
МСССС при Президиуме АН СССР удалось скоординировать
усилия и подготовить ряд рекомендаций [51...54, 75] по вос­
становлению.
Работы по ликвидации последствий землетрясений пре­
дусматривают: снос поврежденных и разруш енных зданий и
сооружений, их ремонт, восстановление и усиление. Под ре­
монтом понимается проведение мероприятий, не связанных с
восстановлением или усилением каких-либо несущ их конст­
рукций или частей зданий, в основном это устранение на­
ружных дефектов в несущих элементах. К ним относятся по­
вреждения в перегородках, оконных переплетах, элементах
сантехнического оборудования, в заполнении каркасов, ш ту­
катурке стен и потолков, отдельных деталях кровли, обли­
цовке цокольной части здания и т.п. Устранение трещин в
зданиях носит не только эстетический характер, но оказыва­
ет и психологическое воздействие на людей, эксплуатирую­
щ их поврежденный объект. Ремонт, как правило, применяет­
ся на объектах, повреждения которых не опасны для после­
дующ ей эксплуатации сооружений, согласно принятой в гл. 1
классификации повреждений.
Под восстановлением понимается проведение мероприя­
тий, в результате которых несущая способность деформиро­
ванных элементов или связей между ними восстанавливается
до проектной (первоначальной) величины, т.е. до состояния,
предшествовавшего землетрясению.
Под усилением понимается проведение дополнительных,
не предусмотренных проектом, антисейсмических мероприя­
тий, направленных на повышение несущей способности эле­
ментов и связей между ними до величины, соответствующей
последним требованиям норм или общепринятым расчетам,
что позволяет повысить сейсмостойкость здания по сравне­
нию с его состоянием до землетрясения. К числу этих мероп­
риятий относятся: снижение массы зданий за счет замены
кровли, подвесных потолков и навесных стен более легкими;
уменьш ение габаритов зданий в плане устройством антисейс­
мических швов, вплоть до разборки верхних этажей; введе­
ние новых конструктивных элементов, способствующих раци­
ональному перераспределению нагрузок между элементами
здания.
Задача по устранению последствий землетрясений приме­
нительно в конкретному объекту может быть сформулирована
так: обеспечить пространственную • жесткость сооружения и
422—12
177
его способность противостоять сейсмическим воздействиям
в той же или в большей мере, чем до повреждения. Поэтому
она решается в основном применительно к объектам, опас­
ным для последующей эксплуатации, и к объектам, требую­
щим немедленного укрепления. При восстановлении и усиле­
нии зданий существенная роль принадлежит конструктив­
ным антисейсмическим мероприятиям.
Проблема ликвидации последствий сильных землетрясе­
ний, включает в себя две группы задач: первая — обновление
застройки, вторая — восстановление и использование соответ­
ствующей застройки. Первая группа задач включает в себя:
проведение работ по сейсмическому районированию — оценке
сейсмической опасности застроенной территории или террито­
рии предполагаемого строительства с прогнозом места, силы
и времени возможного землетрясения, определение парамет­
ров сейсмического воздействия на проектируемые объекты;
создание или совершенствование норм строительства объектов
различного назначения в сейсмических районах с учетом ре­
гиональных особенностей проявления сейсмичности и строи­
тельного производства, в том числе индивидуальных застрой­
щиков, правилам сейсмостойкого строительства и контроль
за соблюдением этих правил; разработку типовых решений
частных жилы х домов, организацию производства типовых
строительных деталей для индивидуального строительства.
Вторая группа задач включает в себя: оперативную лик­
видацию пожаров на газо- и водопроводных сетях, транспор­
тных магистралях, восстановление электроснабжения, орга­
низацию поиска и оказания медицинской помощи пострадав­
шим при землетрясении, эвакуацию и размещ ение населения
во временных ж илищ ах, обеспечение снабжения населения
продуктами питания, одеждой и т.п.; оценку последствий
землетрясений с выявлением объемов повреждений зданий и
сооружений; оценку степени повреждения зданий и сооруже­
ний и возможности восстановления, усиления или ремонта
объектов; оперативное проведение работ по уточнению карты
сейсмического микрорайонирования, определению расчетной
сейсмичности существующих объектов; оценку сейсмического
риска для существующей застройки с определением сейсмо­
стойкости эксплуатируемых зданий и сооружений; планиро­
вание и проведение мероприятий по снижению объема несей­
смостойких зданий и сооружений путем реконструкции за­
стройки; разработку проектов и проведение восстановитель­
ного ремонта зданий и сооружений.
Среди задач второй группы наиболее трудоемким и требу­
ющим привлечения значительных материально-технических
средств являются комплекс работ по оценке сейсмостойкости
существующих зданий и сооружений, прогноз ущерба от воз­
можного сильного землетрясения и проведение мероприятий
178
по реконструкции существующей застройки для сниж ения
ущерба. Эти задачи усложняются тем, что в переделах од­
ного города застройка значительно различается по типам,
размерам, назначению, срокам эксплуатации, конструктив­
ным решениям, физическому износу конструкций зданий и
сооружений.
6 .3 . С П О СО БЫ У С И Л Е Н И Я ЗД А Н И Й Р А З Л И Ч Н Ы Х
К О Н С Т Р У К Т И В Н Ы Х СХЕМ
При землетрясениях здания и сооружения получают на­
ряду с обычными дополнительные характерные повреждения,
степень которых во многом зависит от распределения элемен­
тов, воспринимающих сейсмическую нагрузку в плане зд а ­
ния и по его высоте, т.е. от конструктивной схемы сооруж е­
ния и вида материалов, использованных для изготовления
строительных конструкций. Наглядным примером сравни­
тельной сейсмостойкости зданий с конструкциями из различ­
ных материалов могут служить данные обследования [44] по­
следствий землетрясения с магнитудой М = 7,5 в мае 1960 г.
в г. Консенсьоне (Чили), приведенные в табл. 6.1.
Последствия многих землетрясений в СССР позволяют до­
полнить конструктивные схемы, приведенные в табл. 6.1,
крупнопанельными зданиями и зданиями со стенами из мо­
нолитного легкого и тяжелого бетонов.
Средняя степень повреждений при Кайраккумском 1985 г.
землетрясении, по данным [50], составляла: кирпичных зд а ­
ний 2,2 2 ...2 ,8 ; каркасных 1,5; крупнопанельных 1,33, а по
данным [30],— крупнопанельных 1 ,3 ...1 ,7 и кирпичных
1 .3 ...2 .7 . При Газлийском 1984 г. землетрясении степень по­
вреждений [4] составляла: кирпичных зданий 3...4, крупно­
панельных 2 ...3 , со стенами из монолитного керамзитобетона
2 ...3 , степень повреждения монолитных домов, выполненных
в скользящей опалубке при Карпатском 1986 г. землетрясе­
нии, по данным Госстроя Молдавской ССР, составляла в за ­
висимости от этажности 1,8...2,6.
Способы восстановления и усиления зданий, пострадав­
ш их в результате землетрясений, могут быть разделены на
три типа. Первый тип — объединяет все приемы восстановле­
ния отдельных несущ их элементов зданий (простенки, стены,
колонны, ригели, плиты перекрытий, блоки, панели). Эти об­
щие приемы восстановления, которые применимы и при лик­
видации повреждений, вызванных землетрясениями, частич­
но изложены в гл. 3 и 4. Второй тип — способы восстановле­
ния связей между частями и элементами здания (углы, пере­
сечения и сопряжения стен, панелей, блоков, узлы железобе­
тонных рам и т.п.). Третий тип — включает в себя способы
восстановления и повышения пространственной жесткости
179
Т а б л и ц а 6. 1. П овреждение зданий различны х кон стр у кти в н ы х схем
Тип стен
Кладка из сырца без арматуры
Из обыкновенного кирпича без
арматуры
Железобетонный каркас с кирпич­
ным заполнением
Кладка из блоков без арматуры
Железобетонный каркас с заполне­
нием из блоков
Комбинация из обычного кирпича
без арматуры и железобетонного
каркаса с кирпичным заполнением
Деревянный каркас
Деревянный каркас с кирпичным
заполнением
Число
зданий
Степень повреждения, % общего числа
зданий
Разруттт
риир
шенис
Восстановление Состояиир
уп.
МНС лиопасно в озм ож ­ рошее
но
187
1149
23
11,6
52,5
33,6
17
37,6
7,5
17,2
1781
0,8
1,4
8,3
89,5
6
5
16,7
-
33,3
—
16,7
20
33,3
80
1334
3,5
20,8
37,7
38
1516
147
1,9
3,5
8
19,7
24,8
53
65,3
23,8
здания, увеличения способности здания как системы в целом
воспринимать и распределять сейсмическую нагрузку меж ду
всеми несущ ими элементами. Для наглядности показаны все
три типа восстановления в виде схемы на рис. 6.1.
Реш ения по обеспечению пространственной жесткости
здания достаточно общие для зданий различных конструк­
тивных схем, потому они выделены в самостоятельную груп­
пу. Утрата пространственной жесткости здания характеризу­
ется значительным расстройством связей меж ду вертикаль­
ными элементами здания, меж ду вертикальными элементами
и горизонтальными, а также повреждениями в местах задел­
ки вертикальных элементов в грунт. Восстановление про­
странственной жесткости здания позволяет обеспечить пере­
распределение усилий между элементами, улучшить передачу
и поглощение энергии соответствующими конструкциями.
Пространственная жесткость здания может быть обес­
печена:
устройством горизонтальных гибких напрягаемых поясов,
которые выполняют из круглой стали или многопрядевых
канатов. Напряжение их производится с помощью муфт (по
две в каждом пролете) или болтовых соединений (рис. 6.2).
По углам здания устанавливают уголки, к которым в уровне
каждого тяж а крепится наружный горизонтальный пояс
(рис. 6.2, в). Элементы пояса соединяются в местах пересече­
ния стен стальными полосами толщиной 1...2 см. К этим же
полосам крепятся с помощью гаек сквозные тяж и, улож ен­
ные вдоль внутренних поперечных стен (рис. 6.2, г). Предва180
Ц
У П Л О ТН ЕН И Е ГР У Н ТО В ПРИ Д И Н А М И Ч ЕС КИ Х В О З Д Е Й С Т В И Я Х
■'ЗАБИВКОЙ С В А Й И Ш П УН ТО ВЫ Х С Т Е Н О К П ЕРЕД А Ч А Ч А С ТИ
Н А Г Р У З К И НА Б О Л Е Е ПРОЧНЫЕ НИ Ж ЕЛЕЖ АЩ И Е ГР У Н ТЫ
§1°
п
X п £
1 т
<
>•
ОС ¥
X о
° о!
>> и
§ 2
ш X
З А М Е Н А КО Н С ТРУКЦ И И П Е Р Е К Л А Д К О Й
П О Д В Е Д Е Н И Е М " И ДР
II
1 5
о <
>» «
ПО ЛНО Е Р А З ГР У Ж Е Н И Е ЗАМЕНЯЮ ЩИМИ К О Н С Т РУКЦ И Я М И
о - з *3 <
Ез§5 5
1пй. П
Ч А С ТИ Ч Н О Е Р А З ГР У Ж Е Н И Е Б А Л К А М И
ЗГРУЖЕНИ1
ДО УРОВН
АВШ ЕМ У
Ю. ИЛИ ВН
Н0М1
ПОВРЕЖДЕНИЯ В РЕЗУЛ ЬТАТЕ ЗЕМ ЛЕТРЯСЕНИ Я
ИЛИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗ-ЗА Н ЕСО ОТВЕТСТВИ Я НОРМАМ С ТР О И ТЕ Л Ь С Т В А . Н ЕО БХО ДИ М О СТИ
ПОВЫШЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ О Б Ь Е К Т О В . ВОЗРАСТАНИЯ НАГРУЗКИ ПРИ РЕКО Н С ТРУ КЦ И И . ОШИБОК ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИЛИ ПРИ
ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНО МОНТАЖНЫХ РА Б О Т
У П Л О ТН ЕН И Е ОСНОВАНИЙ ЗА П О Л Н ЕН И ЕМ ПОР ДРУГИМИ М А ТЕРИ А Л А М И
(С И Л И К А ТИ ЗА Ц И Я Ц Е М ЕН Т А Ц И Я И ДР 1
X
^ <х со х
X
•3 со
А
2
5
Х
*5
~
о.
Т О Р К Р ЕТ И Р О В А Н И Е И О Ш Т У К А ТУ Р И В А Н И Е ПО М ЕТ А Л Л И Ч ЕС К О Й С Е Т К Е ,
И Н Ь ЕКЦ И РО ВА Н И Е КЛЕЯЩ И М И РАСТВО РАМ И
У С ТРО Й С ТВО Ж Е Л Е З О Б Е Т О Н Н Ы Х И М Е Т А Л Л И Ч Е С К И Х
< п *
0 О
ш. в
нХ ш
"Э
т ^
0^
Г
ФЕРМ АМ И , РАМ АМ И
1_
ш
у
*
£
X
X
ш
*
£
2
£ О
1 2
УС ТРО Й С ТВО П Р Е Д В А Р И ТЕ Л Ь Н О
ОБОЙ М .
Н А П Р Я Ж ЕН Н Ы Х З А Т Я Ж Е К .
БАЛО К.
У С ТРО Й С ТВО ПО ЛИ М ЕРРА С ТВО РИ М Ы Х А РМ И РО ВАН Н Ы Х Ш ПОНОЧНЫХ
И А Н К Е Р Н Ы Х С О ЕДИ НЕНИ Й
О Р ! :2 и
О К Л Е Й К А С Т Е К Л О Т К А Н Ь Ю ИЛИ М ЕТАЛ Л О М
У С Т А Н О В К А Д О П О Л Н И ТЕ Л Ь Н Ы Х РАМ. П О РТА Л О В . КОНТРФО РСОВ.
С Т О Е К . ПО Д КО С О В. ФЕРМ . П О Д ВЕС О К И ДР.
л < 2
°
1*1*
и ?
ш ^ п О X
X о х I £
5 О ° ш
| х О 5
х $
У С Т А Н О В К А Д И А Ф РА ГМ Ж ЕС Т К О С Т И . К Р Е С Т О В Ы Х С В Я З Е Й . И ЗМ ЕН ЕН И Е
П Л АН И РО ВКИ УС ТРО Й СТВО М А Н Т И С ЕЙ С М И Ч Е С К И Х ШВОВ И ДР.
У С ТРО Й С ТВО С И СТЕМ Ы Н А П Р Я ГА Е М Ы Х В Е Р Т И К А Л Ь Н Ы Х И ГО РИЗО Н Т А Л Ь Н Ы Х М Е Т А Л Л И Ч Е С К И Х ПО ЯСО В
У С ТРО Й С ТВО П РО С ТРА НС ТВЕН Н О Й С И С ТЕМ Ы С ПОМОЩЬЮ П О Л И М ЕР ­
РА СТВО РИ М Ы Х А РМ И РО ВАН Н Ы Х ШПОНОК
Рис. 6 .1 . К л асси ф и к ац и я способов восстанови тельн ы х работ
181
Рис. 6.2, Гибкие н ап р я гаем ы е
п ояса
а — общий вид; б - г - варианты
деталей для напряжения; 1 —
стальные тяжи для предвари­
тельного напряжения; 2 — анкер­
ные пластины; 3 -- стальные пла­
стины; 4 — тяж с левой резьбой;
5 — тяж с правой резьбой; 6 —
уголок 1 6 0 x 1 0 ; 7 — ребро жест­
кости; 8 — отверстие для ломика;
9 — натяжная муфта; 1 0 — под­
кладка; 11 — сетка 1 0 x 1 0 ; 1 2 —
стык панелей; 1 3 — вертикаль­
ный элемент каркаса; 14 — на­
кладка толщиной 20 мм; 15 —
горизонтальный пояс
,2
Рис. 6.3. Д етал и к р еп л ен и я зданий по типу наружного к а р к а с а
1 — болт диаметром 24 через 1 0 0 0 ...1 5 0 0 мм; 2 — уголок
100 х 10; 3 — косыкка толщиной 8 мм над полками уголков; 4 —
уголок 110x70x7; 5 — тяж диаметром 24; 6 — подкладка
200x200 мм толщиной 8 ...1 0 мм; 7 - швеллер N 12; 8 - наклад­
ка толщиной 12 мм; 9 - уголок 150x10
рительное напряжение производится в двух горизонтальных
направлениях, значение напряжения определяется расчетом с
учетом потерь при напряжении, как указано в п. 5 гл. 6;
устройством наружного металлического каркаса. Каркас
выполняется в виде сплошных поясов и стоек прижимов из
швеллеров N 12 и угловых стоек из уголков 150 х 150 х 10,
которые стягиваются со стеной болтами через 1_1,5 м по вы­
соте и длине, а в местах примыкания к поперечным стенам
тяжами диаметром 24 мм с каркасом противоположной стены
(рис. 6.3). Для этого в уровне перекрытия во внутренней сте­
не просверливают отверстия, устанавливают, как и на внут­
ренней стороне наружной стены, уголки или пластины для
крепления тяжей. Тяжи натягивают с помощью муфт или
нагревом и при достижении требуемой степени натяжения за­
крепляют. Отверстия инъецируют раствором, а выступающие
наружные элементы защ ищ ают от коррозии;
1
Рис. 6.4. У силение зданий ж елезо­
бетонны м и р ам ам и
1 — рама усиления; 2 — плита лод­
жии; 3 — ригель; 4 — тяжи
Узел В
УзелА
Фв
по раеШог 150
чету
Рис. 6.5. К онструкция двустороннего ж елезобетонного п о яса, уст­
раи ваем ого в уровне п ер екр ы ти я
1 — железобетонный пояс; 2 — стержни диаметром 6 мм через
150 мм; 3 — четыре стержня (по расчету); 4 — два стержня (по
расчету); 5 — диафрагма жесткости; 6 — цементный раствор; 7 -перекрытие
устройством дополнительных поперечных стен или рам
каркаса из стали, дерева, железобетона от стены до стены, к
которым с помощью изложенных в предыдущем случае мер
прочно крепят стены. Для крепления допускается устройство
тяжей-коротышей на сварке. Одним из вариантов является
184
Рис. 6.6. К онструкц ия двустороннего ж елезобетонного п ояса, устраиваем ого
под п ерекры ти ем
1 — диафрагма жесткости; 2 -- цементный раствор; 3 — перекрытие; 4 — свар­
ка; 5 — болт диаметром 12 мм; 6 - уголок 75x6; 7 - закладная деталь
устройство наружных железобетонных рам, которые обрамля­
ют здание как в плоскости всех поперечных стен, так и в
пролете между ними (рис. 6.4). Поперечные П-образные рамы
в продольном направлении связаны между собой монолитны­
ми или сборно-монолитными железобетонными ригелями в
уровне конька, карнизов, перекрытий и фундаментных ба­
лок. Все конструкции усиления сваркой и последующим замоноличиванием надежно соединяются с антисейсмическими
обвязками поврежденного здания. Этот способ восстанов­
ления позволяет проводить работы, не прерывая эксплуата­
ции здания.
Встречаются и другие решения, направленные на обеспе­
чение пространственной работы здания. Например решения с
устройством двухстороннего железобетонного пояса в уровне
перекрытия (рис. 6.5) или под перекрытием (рис. 6.6), в том
числе выполняемого из отдельных сборных железобетонных
элементов (рис. 6.7).
Как следует из табл. 6.1 и других материалов, степень по­
вреждения зданий зависит от их конструктивного решения,
что диктует необходимость выработки для зданий каждого
типа своих способов восстановления с учетом физического из185
Рис. 6.7. Д етал и двустороннего ж елезобетонного п ояса из отдельн ы х сборны х
ж елезобетонны х элем ентов
1 — сборный железобетонный пояс; 2 — монолитный стык; 3 — выпуски арма­
туры; 4 — болт диаметром 3 0 ...3 6 мм (по расчету); 5 — цементный раствор
носа элементов и степени сейсмовооружения объекта. В связи
с этим способы восстановления и усиления зданий и сооруже­
ний рассматриваются далее применительно к соответствую­
щим конструктивным схемам.
Усиление каркасных зданий. Необходимость в усилении
элементов каркасных зданий может быть вызвана ухудш ени­
ем их технического состояния в процессе длительной эксплуа­
тации или выявлении несоответствия несущей способности
уточненным значениям расчетных нагрузок на здание в це­
лом или его отдельные конструкции. Особенность поврежде­
ния каркасных зданий в результате сильных землетрясений
состоит в том, что даж е частичная потеря устойчивости соо­
ружения наступает только тогда, когда большинство несущ их
элементов и узлов их сопряжений почти утратило несущую
способность. Поэтому вопрос о восстановлении пространст­
венной жесткости каркасных зданий в целом ставится иск­
лючительно редко, так как в большинстве случае это эконо­
мически нецелесообразно и равноценно возведению нового
здания. В связи с этим основной задачей восстановления кар­
касных зданий является усиление отдельных деформирован­
ных элементов каркаса и связей между ними, что подробно
рассмотрено в гл. 3.
Повреждение зданий с каркасом из железобетонных эле­
ментов при землетрясениях часто происходит из-за низкой
прочности бетона в колоннах и ригелях, недостаточного ко­
личества поперечной арматуры. Усиление железобетонных
конструкций производится увеличением их сечений в резуль­
тате устройства обойм из жесткой или гибкой арматуры с по­
следующим обетонированием поверхностей. При этом долж ­
ны предусматриваться конструктивные решения, обеспечива­
ющие совместную работу старого и нового бетона конструк­
ций. Чащ е всего производится сварка старой и новой уставливаемой арматуры или выполняется предварительное напря­
жение поперечной арматуры. В последние годы при усилении
железобетонных конструкций находят применение полимер­
ные композиции для склеивания существующих и дополни­
тельно устак вливаемых элементов из металла, предвари­
тельно напрягаемого железобетона или стекловолокна.
Опорные узлы сборных железобетонных каркасов могут
усиливаться металлическими накладками, профильным ме­
таллом в сочетании со стяжными болтами, арматурными ско­
бами, железобетонными обоймами; недостаточное количество
поперечной арматуры на опорных участках ригелей следует
компенсировать замкнутыми хомутами со стяжными муфта­
ми, устройством металлических обойм. Усиление плоских ж е­
лезобетонных элементов, например плит перекрытий, может
быть выполнено увеличением высоты кх сечения, устройст­
вом дополнительных балок, соединением старого и нового бе­
тона болтами, анкерами, тяжами или склеиванием полимер­
ными составами.
Н есущая способность металлических каркасов увеличива­
ется обетонированием колонн, установкой дополнительных
стальных элементов, увеличивающих сечение колонн, риге­
лей или выполняющих роль связей между колоннами, зам е­
ной ослабленных элементов, устройством диафрагм, воспри­
нимающ их частей сейсмических нагрузок и снижаю щ их тем
самым нагрузки на основные конструкции существующего
здания.
Усиление крупнопанельных зданий. Крупнопанельные
здания, рассчитанные с учетом сейсмической опасности, по
своей надежности могут быть сопоставимы с сейсмостойкими
каркасными зданиями. Анализ характера повреждений кон­
струкций крупнопанельных зданий при землетрясениях по­
казывает, что при необходимости повышения их сейсмостой­
кости для усиления конструкций таких зданий могут прини­
маться следующие способы: устройство шпонок ПАШ и инъе­
цирование в трещины панелей полимеррастворов; установле­
ние дополнительных связей (ш понок, металлических накла­
док и т.п.) в горизонтальных и вертикальных стыках пане­
187
лей, в местах сопряжения панелей стен и перекрытий; инъе­
цирование раствора в трещины при ширине их раскрытия до
0,6 см или при недостаточной прочности панелей — торкрети­
рование их поверхностей полностью или на участках панелей
с дефектами или повреждениями, а в необходимых случаях
замена отдельных панелей.
Анализ состояния усиленных крупнопанельных зданий
показал, что в результате землетрясения в г. Газли в 1984 г.
только 20% соединений ПАШ получили повреждения и по­
требовалась их замена. Основная доля поврежденных шпонок
приходится на горизонтальный шов между цокольной па­
нелью и стеновыми панелями первого этажа. Одна из причин
такого повреждения — отсутствие пространства, в связи с
чем нижний горизонтальный стык первого этажа оказался
ослабленным.
Характер трещинообразования в стеновых панелях ук а­
зывает на концентрацию напряжений в зоне П АШ и на не­
обходимость разработки способов, обеспечивающих более рав­
номерное распределение связей в швах. Такими мероприяти­
ями могут быть увеличение числа шпонок с уменьш ением их
сечения и армирования, оклейка стыка стеклотканью на
эпоксидном клее и др. Повреждения стеновых панелей на­
блюдались в основном в наружных стенах из керамзитобетона в виде наклонных трещин от шпонок к углам проемов.
Полученные повреждения легко устранимы и уж е в первые
месяцы после землетрясения были повторно восстановлены и
сданы в эксплуатацию пять крупнопанельных зданий, а загпохж (Х ^Т Э Л Ь Н Ы б .
Таким образом, впервые суммарно проверен способ восста­
новления крупнопанельных зданий с помощью инъецирова­
ния полимеррастворов в трещины панелей и усиление связей
устройством ПАШ , причем образцы испытаны не только при
статическом нагружении, на натурных фрагментах и на зд а­
ниях при динамических воздействиях, но и при землетрясе­
нии высокой интенсивности.
Усиление крупноблочных зданий. Сейсмостойкость зд а ­
ний, построенных из крупных блоков, из природного камня
или легких бетонов, зависит в основном от качества связей
между отдельными блоками, между стенами взаимоперпендикулярного направления и связей между стенами и перекры­
тиями, прочности материалов, блоков, прочностных свойств
оснований и фундаментов. Наиболее уязвимыми элементами
крупнообломочных зданий при землетрясениях являются
связи меж ду конструкциями; для их усиления, кроме спосо­
бов, изложенны х выше рекомендуется: устройство предвари­
тельно напряженных тяжей не только в горизонтальном, но
и вертикальном направлениях. Для этого с наружной сторо­
ны здания к арматуре перемычечных блоков через отрезки
188
Рис. в .8. У силение предварительно н а п р я ж ен н ы м и тяж ам и
а -- усиление стен и простенков; б -- усиление примыкания стен; 1 -- тяж и в
напряженном состоянии; 2 — положение тяж а до напряжения; 3 — поврежде­
ние пересечений; 4 — скоба диаметром 12; 5 — пластина толщиной 10 мм; 6 —
тяжи диаметром 25 вдоль внутренней стены; 7 — пояс из швеллера N 16
неравнобоких уголков приваривают вертикальные стальные
тяжи й = 2 0 ...36 мм. Предварительное напряжение создается
стягиванием соседних ветвей тяжа горизонтальными скоба­
ми. Расчет обжатия определяется из условия компенсации от­
клонений от требуемого нормального сцепления.
Если необходимо усилить внутренние стены, то тяж и ус­
танавливают с двух сторон каждого простенка. В случае ког­
да требуется усилить связи в вертикальных швах перемычечных блоков, тяжи крепят к напрягаемому горизонтальному
металлическому поясу. Пояс выполняют из швеллера и при­
крепляют на болтах к перемычечным блокам. Такой способ
увеличения пространственной жесткости здания был приме­
нен при восстановлении домов из легких бетонных блоков,
пострадавших в результате землетрясения в 1971 г. в Петропавловске-Камчатском (рис. 6.8, а). При установке горизон­
тального напрягаемого пояса в нему могут быть прикреплены
стены перпендикулярного направления с помощью напрягае­
мых металлических тяжей, присоединенных к специально
установленной закладной детали (рис. 6.8, б);
устройство железобетонных или металлических шпонок
для воспринятия сдвигающих усилий между блоками. Ж еле­
зобетонные шпонки размером 30 х 30 см ставят не более двух
на вертикальный стык в пределах этажа. Металлические
шпонки размером 40 х 20 х 2 см устанавливают на растворе
а)
гу-т-т^ у у >у \
1I
§.|
/
6)
/
1
700
Рис, 6.9, У силение м етал л и чески м и ш п онкам и
а -- в виде пластин; о -- из профилей; 2 — шпонка шириной
200 мм в шлакоблоках и 100 мм в бетонных; 2 — пластины тол­
щиной 20 мм; 3 — болты в 16; 4 — болт диаметром 18; 5 -- пере­
крытие
з специально подготовленные углубления с двух сторон бло­
ков (рис. 6.9).
При недостаточной прочности материалов блоков их несу­
щая способность может быть повышена торкретированием по­
верхности стен по металлической сетке. При необходимости
проводятся работы по устройству дополнительных стен или
железобетонных рам, разделение сложного в плане здания на
отдельные отсеки.
Усиление зданий со стенами из кирпича и камня. Сейсмо­
стойкость зданий с кирпичными и каменными стенами в ос­
новном определяется: монолитностью кладки, зависящей от
прочности сцепления раствора с кирпичом, камнем или бло­
ками типа кладки, прочности материалов; прочностью связей
между стенами взаимоперпендикулярного направления; на­
личием вертикального и горизонтального армирования клад­
ки и горизонтальных антисейсмических поясов; конструк­
цией междуэтажных перекрытий и их связей со стенами.
В зависимости от состояния конструкций здания со стена­
ми из мелкоштучных материалов -- кирпича, блоков, из ис­
кусственных материалов или природного камня применяются
следующие основные способы их усиления:
190
а)
6)
□
□
„—
&>-- с&—с£Ь_с£Ъ_,
Т
у г -/.; / У/уУуУМ
- /лщ ¿¡¿С
//Л
ип
у7777777////////\
-0.а !
о
’1 0
.о 1
Ь ----------------- о -
в)
?...'!
г ; «
у
| ;
«Л. !
й
Рис. 6.10. Примеры устройства местных металлических
накладок
а - в - в у г л о в ы х частях зд ан и й ; г, д — в п р о л е та х стен
торкретирование по металлической сетке с одной или с
двух сторон стен с проемами или сплошных стен полностью
или отдельными участками;
устройство металлических каркасов, применяемых в слу­
чае массового отрыва стен (рис. 6.3). Для этого по наружным
стенам здания в углах и местах пересечения с внутренними
стенами устанавливают стойки, а в уровне перекрытий — по­
яса из проката. Все элементы притягивают к стенам через
100...150 см по высоте и длине. Отверстия под тяжами инъе­
цируют, а открытые элементы оштукатуривают;
использование напрягаемых вертикальных и горизонталь­
ных жестких или гибких стальных поясов и затяжек. М етал­
лические затяжки устраивают при отсутствии или недоста­
точном армировании пересечений стен, в случае взаимного
их отрыва, а также при креплении выпучившейся стены
(рис. 6.4, а). Затяжки выполняют в виде тяжей из арматуры
и крепежных элементов из уголков, швеллеров и пластин.
Тяжи обычно выполняют преднапряженными механическим
191
Рис. 6.11. Примеры устройства арматурных каркасов
1 - железобетонная балка 120x120; 2 — стержни £ 10; 3 — хомуты р 6; 4 —
железобетонная колонна; 5 — железобетонная балка 150x200; 6 — кладка
и электрическим способами, а крепежные элементы устанавлинцЮг н специально пробитые штраиы или гнезда и ош тука­
туривают;
устройство железобетонных или стальных антисейсмиче­
ских поясов в уровнях перекрытий (см. рис. 6.5 и 6.6);
введение в кладку железобетонных или стальных элемен­
тов усиления (рис. 6.10);
устройство дополнительных стен или рам для уменьш е­
ния расстояния между несущими стенами и соответствующих
вертикальных и горизонтальных нагрузок. При усилении
кирпичных зданий введением дополнительных диафрагм,
контрфорсов и рам особое внимание уделяется их связи со
стенами и перекрытиями во всех уровнях. Диафрагмы и ра­
мы выполняют в железобетоне или стали, а контрфорсы в
кирпиче или монолитном бетоне. Крепление диафрагм и рам
к стенам осуществляют анкерами, пропускаемыми сквозь
стену, или устройством армированных торкрет-бетонных
обойм (прокладок), а к перекрытиям — специальными ш пон­
ками или скобами;
устройство специальных связей меж ду продольными и по­
перечными стенами (анкеров, тяжей, шпонок), которые восп­
ринимают сдвигающие, растягивающие, крутящие усилия;
192
усиление отдельных участков стен цементацией или инъе­
цированием полимерцементных растворов;
замена или усиление конструкций междуэтажны х пере­
крытий, не обеспечивающих равномерную передачу сейсми­
ческих нагрузок на стены.
В зданиях старой постройки со сложной конфигурацией
плана может производиться разборка отдельных участков
стен и разделение здания на отдельные отсеки. При значи­
тельных повреждениях и перекладке стен устанавливают
каркасы из арматурной стали диаметром не менее 10 мм, как
показано, на рис. 6.11. При усилении зданий могут приме­
няться как отдельные из указанны х способов, так и их ком­
бинации.
6 .4 . О БЩ И Е Т Р Е БО В А Н И Я К РА С Ч Е Т У Н Е К О Т О Р Ы Х
К О Н С Т Р У К Т И В Н Ы Х ЭЛ ЕМ ЕН ТО В П Р И У С И Л Е Н И И
И В О ССТА Н О ВЛ ЕН И И О БЪ Е К Т О В
Н аряду с оценкой технического состояния конструкций и
оборудования визуальным осмотром, надежность их подтвер­
ждается расчетами и учетом фактических характеристик не­
сущ их конструкций. Как правило, при восстановлении при­
меняются конструктивные решения с четкой расчетной схе­
мой, обеспечивающие совместную работу усиливаемой и усиляющей частей конструкций и позволяющей уверенно опре­
делить величину дополнительно воспринимаемой нагрузки.
Ж елезобетонные конструкции усиления. Класс бетона уси­
ления принимается на один-два выше, чем класс бетона уси­
ливаемой конструкции, но не ниже В15, для усиления фун­
даментов из монолитного железобетона допускается приме­
нять класс бетона В 12,5. Для конструкций, работающих в аг­
рессивной среде или имеющ их повреждения от коррозии,
класс бетона усиления принимается по плотности или по
стойкости, соответствующим требованиям агрессивной среды.
Раствор для защитной цементной ш тукатурки и бетон для
заделки гнезд, борозд, отверстий принимается не ниж е клас­
са В 12,5. В настоящее время отсутствуют нормативные доку­
менты, регламентирующие проектирование и расчет усилива­
емых и восстанавливаемых железобетонных конструкций, в
том числе и методами обойм, рубашек, наращ ивания, в ре­
зультате которых появляются составные сечения, например
из старого и нового бетона.
До проведения специальных всесторонних исследований
по оценке совместной работы старого и нового бетонов в слу­
чаях использования в сжатой зоне одновременно и того и
другого бетона необходимо учесть остаточную величину сж и­
маемости старого бетона согласно [76]. Если сжимаемость ста­
рого бетона от нагрузки, прикладываемой после усиления, со­
422— 13
193
ставляет менее 1 1 0 '3, то следует при расчете на прочность
при сжатии расчетные сопротивления нового бетона умень­
шить, умножая на понижающий коэффициент, равный 0,7.
При этом прочность старого бетона принимается в соответст­
вии с результатами обследования конструкций и анализа ото­
бранных проб. Возможен и такой вариант, когда предусмат­
ривается полное использование в сжатой зоне нового бетона
без учета прочности старого.
Для железобетонных конструкций отсутствие аварийности
может определяться согласно рекомендациям харьковского
Промстройниипроекта, Н И И Ж Б и ворошиловградского фи­
лиала НИИСП, если несущая способность их превышает не
менее чем в 1,5 раза соответствующее усилие от внешней на­
грузки (коэффициент запаса К > 1,5). Для оценки изгибае­
мых элементов допускается принимать меньший коэффици­
ент запаса К ^ 1,2 при условии, что характеристика сечений
Х = - -----------<0,3Ыго ИЬп
(6.1)
При срочном решении вопросов по оценке несущей спо­
собности изгибаемых элементов допускается производить рас­
чет, исходя из текучести арматуры в соответствии с табл. 1.2,
но с введением коэффициентов запаса: при Л > 0,3 К > 1,8;
при Л < 0 ,3 К > 1,4. При этом допускаемая полезная нагруз­
ка определяется от фактически полученной разруш ающей наг р у д к и д р п в н и р м рй я я СООТВЕТСТВУЮЩИЙ К о э ф ф и ц и е н т
и последующим вычитанием собственного веса конструкции.
Расчетные усилия (моменты, нормальные и перерезывающие
силы) вычисляются для поверочных расчетов исходя из уста­
новленных в обследовании величин, точек приложения и х а ­
рактера
нагрузок и скорректированной при обследовании
расчетной схемы.
Усиленные конструкции рассчитывают по предельным со­
стояниям первой и второй групп. Если усиление является
следствием дефектов конструкций, то расчет по предельным
состояниям второй группы необходимо выполнять лишь для
специальных конструкций (типа резервуаров) или эксплуати­
руемых в особых условиях, например в агрессивной среде и в
сейсмических районах. Расчеты усиленных элементов ж еле­
зобетонных конструкций при изменении их начальной рас­
четной схемы и напряженного состояния производятся со­
гласно новой расчетной схеме с учетом действительного на­
пряженного состояния.
В элементах статически неопределимых конструкций воз­
можно перераспределение усилий, но величина их для уси­
ленных конструкций не должна превышать 30% . В случае
194
превышения этой величины конструкции следует проверять
на раскрытие трещин, на прочность сжатой зоны в сильно
армированных сечениях, а при необходимости на деформативность и жесткость. Для тяжело поврежденных, разруш аю ­
щ ихся конструкций, когда разрушено 50% сечения или 50%
площади рабочей арматуры, конструкцию усиления следует
рассчитывать на полную действующую нагрузку, при этом
усиливаемая конструкция в расчете не учитывается.
При приварке к существующей арматуре дополнительных
стержней сечение ее, в связи с возможностью повреждения
пережогом при сварке, принимается ослабленным на 25% .
Площадь поперечного сечения арматуры усиливаемой конст­
рукции для расчета необходимо выбирать с учетом возм ож но­
го ее уменьшения в результате коррозии. При обнаружении
следов коррозии арматуры из высокопрочной проволоки кон­
струкции следует усиливать на полную нагрузку, не учиты­
вая сопротивлений этой арматуры.
Проверка прочности усиленных изгибаемых и внецентренно сжатых железобетонных элементов, а также наклон­
ных сечений к продольной оси изгибаемых элементов с попе­
речной арматурой и отгибами осуществляется по действую­
щим нормам расчета железобетонных конструкций; при на­
личии крутящ их моментов следует также проверять прочно­
сть пространственных сечений, ограниченных в растянутой
зоне спиральной трещиной. Кроме того, необходим расчет
элементов на сжатие, продавливание, отрыв.
При наличии в сечении разных классов бетона усиливае­
мой конструкции и бетона усиления соответствующие части
сечения вводят в расчет с расчетными сопротивлениями, от­
вечающими этим классам, но расчетное сопротивление бетона
усиления в любом случае не должно приниматься большим
утроенного расчетного сопротивления бетона усиливаемой
конструкции. Положение центра тяжести площади всего се­
чения бетона или сжатой зоны, а также статические мо­
менты следует определять, приводя все сечения к бетону
одного класса в соответствии с принятыми расчетными со­
противлениями.
Элементы, усиливаемые наращиванием бетона по адгези­
онной промазке или приклеиванием различных элементов
усиления (бетонных и железобетонных, стеклоткани, сталь­
ных листов), рассчитывают вместе с усилением как монолит­
ные. Повреждения и дефекты элементов учитывают сниж ени­
ем расчетной прочности в процентном соотношении.
Усиление железобетонных конструкций обетонированием
следует выполнять при нагрузке, не превышающей 25% рас­
четной. Если невозможно достигнуть требуемую степень раз­
грузки, то допускается выполнение усиления под нагрузкой,
но в этом случае расчетные характеристики бетона и армату­
ры усиления принимаются с коэффициентом 0,7.
195
Податливость узлов сопряжений конструкций усиления с
сопрягаемыми элементами может учитываться в соответствии
с рекомендациями харьковского Промстройниипроекта в сле­
дую щ их пределах:
металлический упор на бетон без раствора.............. 4 ...5 мм
то ж е, с раствором.....................................................3 ...4 м м/узел
металлический карман с раствором................... 1 ...3 мм/узел
Металлический упор на бетон без раствора желательно не
допускать. Податливость сочленения металла с металлом с
помощью болтов 1 мм /узел.
В случае усилений с предварительным напряжением вво­
дят коэффициенты условий работы, учитывающие потери н а­
пряжения:
для
для
для
для
горизонтальных затяжек ................................................... 0,8
ш пренгелей...............................................................................0,8
распорок усиления колонн............................................. 0,85
хомутов и наклонных т я ж ей ....................................... 0,75.
6.5. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НЕКОТОРЫХ КОНСТРУКЦИЙ
УСИЛЕНИЯ
Поверочные расчеты конструкций усиления выполняют в
соответствии с действующими нормативами (СПиП 2.03.01-84
СНиП II.23-81 и др.). Далее для примера приводятся основ­
ные требования к конструкциям усиления, которые получили
наиболее широкое распространение и содержатся в рекомен­
дациях харьковского Промстройниипроекта, Н И И Ж Б и ворошиловградского филиала НИИСП (решения 1, 2, 11), ТбилЗНИИЭПа (решения 6, 7), ЦНИ Ипромзданий и Н И И Ж Б (ре­
ш ения 3, 5, 10), Казпромстройниипроекта (4, 8), КиевН ИКТИ городского хозяйства (9).
1.
Изгибаемые конструкции полного и частичного разгру­
жения. Конструкции усиления, являющиеся для усиливаемой
конструкции разгружающей системой и с нею не замоноличенные, но связанные в местах опирания, рассчитывают как
самостоятельные иди как элементы общей системы. Элемен­
ты полного разгружения рассчитывают на полную нагрузку.
Балки и ригели, на которые опираются разгруженные эле­
менты, рассчитывают на поперечную силу по косым сечени­
ям, если разгружающий элемент удален от опор на расстоя­
ние более 0,75, если ж е расстояние менее 0,75Л, то их рассчи­
тывают на срез. Минимальный зазор между разгружаю щ ей и
существующей конструкцией следует принимать равным рас­
четному перемещению с коэффициентом 1,8 для ж елезобетон­
ных разгружающ их конструкций и с коэффициентом 1,4 для
металлических разгружающ их конструкций.
В случае частичного разгружения допускается определять
196
уси ли я исходя из условия их пропорциональности ж е с тк о ­
стям сущ ествую щ его и разгруж аю щ его элементов, т.еб
( 6 .2 )
М 1/ В 1 = м 2/ в 2 ,
где М , В — соответственно момент, жесткость, воспринимаемые разгруж а­
емым и разгружающим элементами.
Расчет на поперечную силу производится на всю нагрузку
только для усиливаемого элемента.
2. Изгибаемые конструкции, усиливаемые промежуточны­
ми жесткими и упругими опорами. Опора считается жесткой,
если возможная общая деформация от ожидаемых нагрузок в
месте ее установки составляет не более 10% прогиба усилива­
емой конструкции при отсутствии жесткой опоры.
Расчетные усилия в сечениях элементов, усиливаемых
промежуточными жесткими опорами, определяют как сумму
• усилий, полученных отдельно от нагрузок, действую щ их до
установки дополнительных опор и от нагрузок после установ­
ки этих опор. Необходимо, чтобы эпюра изгибающ их момен­
тов, полученная сложением эпюр, нигде не выходила за
пределы фактической эпюры материалов, построенной на ос­
новании обследования конструкций.
В случае возникновения над новой опорой отрицательного
момента, превышающего значения допускаемого, над ней
возникает пластический шарнир и балку следует рассматри­
вать как разрезную с шарнирным опиранием в месте опоры.
В случае усиления элемента упругими опорами расчетные
усилия в сечениях также определяют как сумму усилий, по­
лученных по двум расчетным схемам при наличии опор и без
них. Для усиливаемого элемента в качестве расчетной схемы
при расчете от нагрузок, прикладываемых после установки
упругих опор, может быть принята балка на упругоподатли­
вых опорах. Усилия в упругих опорах определяют н а нагруз­
ки, равные реакциям в местах опирания балок. Балки в мес­
тах установки жестких и упругих дополнительных опор про­
веряют на действие поперечных сил.
В случае устройства упругих опор из железобетонных эле­
ментов следует учитывать деформации ползучести путем сни­
жения жесткости в соответствии со СНиП 2.03.01-84 при дли­
тельном действии нагрузки (п. 4.24).
3. Изгибаемые конструкции, усиливаемые железобетонны­
ми обоймами и наращиванием. И х расчет осуществляется как
монолитных конструкций. Предусматривается соблюдение ус­
ловий, при которых возможно ослабление монолитности уси­
ленных конструкций:
хд
ЪЬод
ХСД
< 0 ,8 ^ ,
(6.3)
Яь
где Й8С, Явсд — соответственно расчетные сопротивления сжатию арматур
197
Е$, Рцц, расположенных
в сжатой усиливаемой конструкц ии и в бетоне усиле­
н и я; ^ д — по п. 3.12 [7].
При усилении элемента обоймами, рубашками и наращ и­
ванием снизу
Р*а = Г
± у/ { - ~ В'
(6 4 )
где
РА - Ф
к - К ЬЬ (/го + а о)
А = --------------------------------------- ;
(6.5)
° ’5 *хд
2 [М - а д й 0 - Я ,с Р;«')] Я Ь Ъ + а д
-
г = ------------------------------ ----------------------------------------- .
(6.6)
Сжатая зона прямоугольного сечения
ЛХД^ХД + ЛХ^Х +
X = --------------------------------ч ъ
(6-/)
Если существующая арматура Рз расположена на расстоя­
нии более 0,5 (Л — х) или более 0,25 Л от растянутой грани
усиленного сечения, то для этой арматуры расчетное сопро---------------------------------1 И В ЛС П ЛС
— * > т * т т ..т г п л т л г т
П М П П Ш Т Ш С И /Л
л
V/
тр п л тттгттт1 л т1 ф л и *
А
П
К
ГГпМ
\Г Г - 7 Л Ч С к Т ^ Т Л Т Л
----------^
элементов наращиванием сверху толщину наращивания I оп­
ределяют из условия, чтобы количество имеющиеся арма­
туры было достаточным при действующем после усиления
момента:
I = { М / Р ^ - Л0 + 0,5*.
(6.8)
где для элементов:
с одиночным армированием сжатая зона
х = РьЯ №
/ЬНь;
(6.9)
для элементов с двойным армированием
~ ^хс ^х
х = --------------------- .
яъъ
(6.10)
Здесь величина Нь принимается: при высоте сжатой зоны,
меньшей, чем толщина слоя бетона усиления, равной Нъ бето198
на усиления; при высоте сжатой зоны, большей, чем толщ и­
на слоя бетона усиления, равной В.ь, соответствующей мень­
ш ему классу бетона.
4.
Усиление изгибаемых элементов приклеиванием строи­
тельной листовой стали эпоксидным полимерраствором. Как
правило, усилению подвергаются растянутые зоны в пролете
и на опоре, а также опорная зона на воздействие поперечной
силы. Прочность клеевого соединения должна соответствовать
условию
тgsh ~ ь
^
(6.11)
х
где
- сдвигающая сила, приходящаяся на 1 см клеевого соединения
изгибаемого железобетонного элемента; Ьа — ширина приклееной пластины.
Совместная работа усиливаемой конструкции с элементом
усиления обеспечивается анкеровкой его концов с помощью
стержней, заделываемых в отверстия в бетоне на эпоксидной
смоле. Площадь анкеров
А ; = 0,5
(6.12)
где P ssh — расчетное сопротивление срезу сварки анкера с металлическим
листом; lg — длина анкера.
5.
Усиление изгибаемых элементов с предварительным на­
пряжением конструкций. Предварительное напряжение стер­
жней усиления для уменьшения прогибов усиливаемых эле­
ментов и большего закрытия трещин принимается для стерж­
ней из мягких сталей с коэффициентом условий работы
0 ,8 ...0 ,9 и для стержней из высокопрочных сталей с коэффи­
циентом 0 ,6 ...0 ,7 . Предварительное напряжение в затяжках
рекомендуется принимать с коэффициентом условий работы
0,8, учитывающим потери предварительного напряжения.
При назначении предварительного напряжения из усло­
вия включения дополнительной арматуры в работу и полного
использования ее при определении несущей способности исхо­
дят из отношения всей нагрузки, воспринимаемой усилен­
ным элементом рр к нагрузке, которая приложена в балке
при усилении р . Так, при усилении стержнями из стали
классов A-I, A -II, A-III можно воспользоваться следующими
данными (учитывая, что предварительное напряжение стерж­
ней допускается не менее 0,4 R s¿
Р р/Р у
1 ...1 .2 5
1 .2 5 ...1 .7
1 .7 ...2 .5
2,5
6 s p / R sa
0 ,9
0 ,7 ...0 ,9
0 ,5 5 ...0 ,7
0 ,4 ...0 ,5 5
199
При определении площади добавочной предварительно
напряженной арматуры в элементах прямоугольного сечения
исходят из условия
р
г
+ в
р
£ =
_ /?
р '
(6 13)
R b b h on
где h Qn — расстояние от сжатой грани до общего центра тяжести растяну­
той арматуры усиления и усиливаемого элемента.
Площадь сечения дополнительной предварительно напря­
женной арматуры определяют как при расчете конструкции,
усиливаемой железобетонными обоймами, рубашками, нара­
щиванием, подставляя вместо R sg расчетное сопротивление
дополнительной напряженной арматуры с коэффициентом
0,75j-s6 и вместо hQ приведенную высоту Лоп (fs6 вычисляют
по СНиП 2.03.01-84, п .3.13). Учет в работе сжатой арматуры
или наличие в сжатой зоне полки осуществляются аналогич­
но вновь проектируемым элементам.
При усилении изгибаемых балок шпренгеля балки пре­
вращаются в статически неопределимые системы. Сечение
балки в этом случае проверяют на продольную силу, действу­
ющую в ней как в ригеле шпренгельной системы. Е зависи­
мости от результатов расчета сжатая зона балки при необхо­
димости подлежит усилению. Несущую способность балки,
усиливаемой шпренгелем; проверяют как на нагрузки, дейст­
вующие на балку в момент установки шпренгеля (усилия от
напряжения), так и на максимально возможную нагрузку
после усиления.
При усилении шпренгелем создаются усилия, разгружаю ­
щие балку моментом, обратным по знаку момента от внеш ­
ней нагрузки. Это усилие первоначально создается предвари­
тельным напряжением, которое не должно превышать
75...80% несущ ей способности стержней шпренгеля. Коэффи­
циент условий работы принимается 0,8. Величины требуемых
деформаций при натяжении элементов следует назначать с
учетом их потерь, как указано ранее.
6.
Усиление и повышение сейсмостойкости крупнопанель­
ных зданий с помощью полимеррастворных армированных
шпонок (ПАШ ) или полимеррастворных армированных ш по­
нок со скобой (ПАШС). Количество ш понок, их поперечное
сечение, длину и площадь арматуры рассчитывают в зависи­
мости от действующ их усилий в стыке. Размер поперечного
сечения шпонки и ее длину при растяжении определяют в
зависимости от фактической прочности бетона на срез по пе200
риметру ш понки из условия равнопрочности ПАШ и стыкуе­
мых сборных элементов:
(6.14)
где I^ — д л и н а за д е л к и а р м а т у р ы в ш п о н к е , см ; а, Ь - р а з м е р ы п о п е р е ч ­
ного с еч ен и я ш п о н к и , 3 ...5 см ; <1 — д и ам е тр а р м а т у р ы в ш п о н к е , см ;
—
р а сч етн ое со п р о ти в л е н и е а р м а т у р ы р а с т я ж е н и ю , М П а; п я ■■ к о л и ч е с т в о а р м а ­
турн ы х стреж ней в ш понке;
-- р а сч етн ое с о п р о ти в л ен и е б е то н а н а срез,
М П А * ! , 58
" к о э ФФиЦи ен т у сл о в и й р аботы по таб л . 15 [7 ].
Ш понка проверяется из условий работы на срез в про­
дольном и поперечном направлениях и на сжатие. Д лина ар­
матуры в шпонке принимается наибольшей из трех условий,
как показано в примере (п. 5.7). При определении размеров
поперечного сечения ПАШС и ее длины дополнительно учи­
тывается влияние отгиба арматуры и равнопрочность стыко­
вого соединения из условия работы на растяжение
(6.15)
где 1а — д л и н а отги б а а р м а т у р ы , см.
7.
Усиление и повышение сейсмостойкости крупнопанель­
ных и крупноблочных зданий с помощью поверхностно-оклеечного стеклопластика (ПОС). Расчет ПОС состоит в определе­
нии марки стеклоткани, количества ее слоев и ширины при­
клеивания в зависимости от действующих усилий в стыке.
При восстановлении здания расчет ПОС выполняют из усло­
вия его равнопрочности расчетному сечению арматуры в сты­
ке и при растягивающих усилиях соблюдают условие:
чество слоев с т е к л о т к а н и ;
- р а сч етн о е с о п р о ти в л е н и е а р м а т у р ы п а н е л и
и л и с т ы к а , М П а; п 3фс№/4 ) - п л о щ а д ь с еч ен и я а р м а т у р ы в с т ы к е в н а п р а в л е ­
н и и д ей с тв и я у с и л и я , с м " ; I - д л и н а с т ы к а , см.
Марку стеклоткани и количество слоев стеклоткани или
сетки определяют по табл. 6.2. Необходимую ш ирину прикле­
ивания находят из условия работы панелей на срез:
(6.17)
где
- п р о ч н о с ть бетона н а срез, М П а; Ь с т е к л о т к а н и , с т е к л о с е тк и .
ш ирина приклеивания
Проверка при сдвигающих усилиях обеспечивается рабо­
той бетона сопрягаемых элементов на срез при сдвиге и кру­
чении при соблюдении условий
Ы + Ы8к/ Ш 2 ,
(6.18)
где
— у с и л и е сдвига в с т ы к е , к Н ; оС -- к о э ф ф и ц и е н т , п р и н и м а е м ы й в
зав и с и м о ст и от о т н о ш е н и я д л и н ы к ш и р и н е с т е к л о п л а с т и к а :
п/рг ^ 1,5 И 8НЪ/12.
(6.19)
201
Т а б л и ц а 6 . 2 . Расчетная прочность на растяжение стеклоп ласти ка
Число слоев стекло­
Прочность стеклопластика р р МПа/ (кН /см ), из
ткани или стеклосетки Пг
стеклосетки РС2-3 ^стеклоткани СТ-11 ^стеклоткани СТ-13
1
16,5/0,167
35,5/0,235
52/0,49
2
21/0,265
64/0,57
70/0,78
3
34/0,49
71,5/0,98
82,5/1,52
При совместном действии в стыке усилия растяжения и
сдвига рассчитывают из условия
^¡(Ы (/2 Ы )2 + (МвН/ 2 Ы + Мак/ Ш 2 ) К
где
(6.20)
— усилие растяж ен ия в сты ке, к Н .
Как и в предыдущем случае, следует принимать большие
и з определенных значений, характеризующ их прочность, ко­
личество слоев и ш ирину приклеивания стеклопластика
(см. табл. 6.2).
8.
Расчет стен, усиленных торкрет-бетоном. Усиление кир­
пичных стен торкрет-бетоном выполняют в такой последова­
тельности: задаются толщиной слоя торкрет-бетона; распреде­
ляют сейсмические нагрузки между стенами с учетом реаль­
ной жесткости перекрытий; распределяют полную вертикаль­
ную нагрузку между кирпичной кладкой и слоем торкрет-бе­
тона пропорционально их жесткостям; выполняют расчет
кирпичной кладки при особом сочетании нагрузок.
При недостаточной прочности кладки либо увеличивают
толщ ину слоя торкрет-бетона и выполняют весь расчет зано­
во, либо жесткость кирпичной кладки стен в целом или от­
дельных участков, не отвечающих прочности, вводят в по­
вторный расчет с учетом возможных повреждений при сейс­
мических воздействиях, а затем определяют площадь сечения
арматуры слоя торкрет-бетона. При расчете усиления кладки,
имеющей категорию по сопротивляемости сейсмическим воз­
действиям ниже второй, принимают площадь усиленных
стен, приведенной к площади сечения слоя торкрет-бетона с
учетом различия модулей упругости кладки и бетона.
На основе экспериментальных данных А.П . Клочко со­
ставлена аналитическая зависимость горизонтальных нагру­
зок при появлении первой трещины в элементах, усиленных
пневмобетоными обоймами типа торкрет-бетона
- 0 ,5 т с Я “р (,»КЛРКЛ ♦ ч „ Л & - РЬл)
кл
■ «5 21)
где т с — коэф ф ициент, характеризую щ ий состояние кл ад к и д л я целой
т с = 1; для повреж денной т с = 0 ,3 ;
- нормативны й предел прочности
202
кл ад к и среза по кам ню ;
п,
Р -- п лощ адь горизонтального сечения
к л ад к и , слоев усиления, общая площ адь; Я^л — норм ативная п р изм енн ая
прочность бетона; Я ^ — нормативное сопротивление сжатию кл ад к и ; Иап -нормативное сопротивление ар м ату р ы ; р ■
■процент арм ирования к л а д к и по
объему; т кч — коэф ф ициент условия
работы многослойной к л а д к и ;
т у = 0,9; 1ГЬП " к оэФФиНиент» характеризую щ и й работу пневмобетонной
обойм ы ; ( , п = 0 ,5 ; $~
зп -- коэф ф ициент, характеризую щ и й работу ар м ату р ы ;
Гзп ~ 0,35.
Формула (6.21) дает хорошую сходимость с эксперимен­
тальными данными.
9. Метод расчета сечения металлических тяжей, располо­
женных по периметру здания, приемлем как для повышения
сейсмостойкости зданий, так и для случаев устранения д е ­
формаций зданий, образовавшихся вследствие неравномер­
ных осадок оснований [4]. Площадь их поперечного сечения
назначается из условия обеспечения равной прочности тяж ей,
которые воспринимают изгибающий момент в стене, и клад­
ки, работают ,ей на перерезывающую силу. Таким образом,
усилие Л^, на которое подбирается сечение тяжа, зависит от
расчетного сопротивления кладки скалыванию, толщины сте­
ны и длины усиливаемого участка.
По данным КиевНИКТИ городского хозяйства, для опре­
деления расчетного усилия, по которому подбирается попе­
речное сечение тяжа, с учетом усилия, возникающего от тем­
пературного перепада:
_
№ ДГ('д9 - а „ п) Е<,
Л ^ = 0,2Л СК 1Ь1 1 + ------ --— £5— - ,
п
кп
(6.22)
где Я ^* — расчетное сопротивление к л ад к и скалы ванию , т /м 2 ; I — длина
стены, м; Ь^—толщ и на стены, м ;д^ -- тем пературны й перепад меж ду тем п ера­
турой в момент н атяж ен и я и расчетной зи м н ей; а5 — коэф ф ициент линейного
расш ирения металлического тяж а; а КТ1 — то ж е, м атериала стены; Е§ -- м о­
дуль упругих деф ормаций металлического т я ж а ; Не — расчетное сопротивле­
ние м атериала тяж а.
Усилие предварительного натяжения горизонтальных тя­
ж ей, расположенных по периметру здания:
= № > 1 * ^ -
Р*
- а к л )£ ,->
( 6 .2 3 )
где у[ — коэф ф ициент, учиты ваю щ ий точность н атяж ен и я, равн ы й 1,1
или по п. 1.26 [7]; 1П — расстояние меж ду верхом окн а ниж него этаж а и н и ­
зом окна на этаж вы ш е, см; Р8 — площ адь поперечного сечения м етал л и че­
ских тяж ей ; Я ” -- дополнительное увеличение нормативного сопротивления
к л ад к и растяж ению при переводе кл адки из низш ей категории в высш ую ,
равную 0 ,6 ...1 ,2 к г/см .
10. Внецентренно сжатые элементы, усиливаемые ж елезо­
бетонными обоймами и наращиванием, как и изгибаемые ж е­
лезобетонные элементы, усиленные обоймами и наращ ивани­
ем, рассчитывают как монолитные. Расчетное сопротивления
рабочей арматуры и расчетное сопротивление сжатой части
203
бетона обоймы и наращиваний принимают с коэффициентом
0,8. При расчете внецентренно сжатых элементов следует
учитывать влияние случайного эксцентриситета согласно
п. 1.21 СНиП 2.03.01-84.
При определении площади сечения дополнительной арма­
туры внецентренно сжатых элементов прямоугольного сече­
ния следует различать три случая: усиление односторонним
наращиванием со стороны растянутой зоны; усиление обой­
мой и двусторонним наращиванием с симметричной добавоч­
ной арматурой; усиление односторонним наращиванием со
стороны сжатой зоны. Более подробно некоторые из этих слу­
чаев в виде численных примеров рассмотрены в п. 6.7.
Расчет сечений внецентренно сжатых элементов, усилен­
ных обоймами и наращиванием, определяется из условия
(6.24)
где е — расстояние от точки приложения продольной силы до оси, прохо­
дящей через центр тяжести сечения наиболее удаленного растянутого стерж­
ня, а при отсутствии растянутой зоны -- через центр тяжести наименее сжато­
го стержня;
— статический момент сжатой зоны площади бетона обоймы
или наращивания;
— статический момент сжатой зоны площади бетона
усиливаемой конструкции; 5 ^ -- статический момент площади сечения ¿-го
ряда стержней усиливаемого элемента; & 8д 1 — статический момент площади
сечения ¿-го ряда стержней элемента усиления; бГ^ ^ — напряжения в ¿-м ряду
стержней арматуры усиления; б м — напряжения в ¿-м ряду стержней армату­
ры усиливаемого элемента; г?£д — расчетное сопротивление бетона усиления
осевому сжатию;
-- расчетное сопротивление бетона усиливаемого элемента
осевому сжатию.
Высоту сжатой зоны бетона х и напряж ения6 ^ определя-
° ’&КЬпРЬа + К ЬРЪ
2 °х/х/
2 а хд/4д/
(6.25)
(6.26)
где ^
-- площадь сжатого бетона усиления; У^ — площадь сжатого бето­
на усиливаемой конструкции; f sлl• f sl - площадь сечения продольного стержня ¿-го ряда, расположенного в бетоне усиления и усиливаемого элемента;
(6.27)
где к 01 — расстояние от оси, проходящей через центр тяжести сечения
рассматриваемого ¿-го стержня арматуры и параллельной прямой, ограничи­
вающей сжатую зону, до наиболее удаленной точки сжатой зоны сечения.
Площадь дополнительной арматуры внецентренно сжатых
элементов прямоугольного сечения, усиленных односторон­
204
ним наращиванием со стороны растянутой зоны, определяют
по формуле
А2
N - К.Ь(/10 + а 0)
-
Я
,
где А = --------Ь -------- - - ------ «б-«-— « - ;
0.5 Я
В =
эд
МК^ Ь( е - /г0 —
^ХС^Ха —^Х
(6.29)
+ 0 ,5 (7У + /?х^ ) 2 +
~ -^ХС
+ ^Х^*Х “ 0,5
... -
/Гу
(6.30)
Высоту сжатой зоны л: определяют по формуле
* = лг~ д8Х + З Д + ДА / ( Д 6ь).
(б.з 1 )
Если существующая арматура 2^ расположена на расстоя­
нии более 0,5(Л -- х) от растянутой грани усиленного сечения,
то для нее принимают расчетное сопротивление 0,8/?,,. Пло­
щадь дополнительной арматуры внецентренно сж аты х эле­
ментов прямоугольного сечения, усиленных обоймой и дву­
сторонним наращиванием с симметричной добавочной арма­
турой, допускается определять по формуле
р
= р ' = к Ь_ь_
'ВД_
;!°Д^ _+_°А с!. I КЬЬ1 ^ с ^¿*°Д Г_в° Г
(6.32)
V
ЭД_
где сх = (ЛГ - Д8С? 8' + а д ) .
(6.33)
Высоту сжатой зоны усиленного сечения находят по фор­
муле
х = N + а д
-
(6.34)
В этом случае должно быть соблюдено условие
$ = х /Ь о е < 0 ,8 ^ .
(6.35)
11.
Центрально-сжатые конструкции, усиливаемые метал­
лическими обоймами и предварительно напряженными рас­
порками. Металлические обоймы разрешается учитывать в
работе только при наличии упора и х в перекрытие и в случае
приварки к опорным закладным деталям. Расчет усиления
железобетонных элементов стальной обоймой осуществляется
как для самостоятельной системы, но гибкость продольных
205
элементов принимают с учетом их упора в железобетон в мес­
тах расположения поперечных планок.
Предварительно напряженные распорки разгружают ко­
лонну на величину, равную созданному в распорках усилию
сжатия. Распорки можно рассматривать как самостоятельные
разгружающие конструкции, если к моменту усиления на ко­
лонну действует полная нагрузка. В этом случае нагрузка,
воспринимаемая распорками:
^
(6.36)
гд е б д - н а п р я ж е н и е п р е д в а р и т е л ь н о г о с ж а т и я с у ч е т о м в с е х п о т е р ь ; /•’р —
п лощ адь поперечного сечен и я расп орок.
Для центрально-сжатых колонн предварительно напря­
женные распорки могут рассматриваться как дополнительная
арматура и рассчитываться:
N <
+ Д « # , + 0,92?рс2 ^ рс,
гд е 1?рС — р а с ч е т н о е с о п р о т и в л е н и е р а с п о р о к н а с ж а т и е ;
площ адь распорок.
— общ ая
Для внецентренно сжатых колонн расчет осуществляется
по [7]. При этом распорки рассматриваются как дополнитель­
ная арматура со своим расчетным сопротивлением.
6 .6 . Т РЕ Б О В А Н И Я К П О В ЕРО Ч Н Ы М РА С Ч Е Т А М
П Р И У СИ ЛЕН И И ОСНОВАНИЙ И Ф У Н Д А М ЕН ТО В
Поверочные расчеты оснований и фундаментов составля­
ют для определения степени их прочности применительно к
действительным условиям их работы и действующим нагруз­
кам, прочности материалов и другим признакам. Несущую
способность фундаментов и оснований проверяют по двум
группам предельных состояний. К первой группе относятся
расчеты по прочности конструкций фундаментов и по несу­
щей способности грунта оснований; ко второй — расчеты ос­
нований по деформациям, производимые с учетом совместной
работы здания и основания.
При проверке прочности основания под подошвой сущест­
вующего фундамента учитывается эффект обжатия грунта
массой здания. Для возможности повышения определяемого
по СНиП 11-15-74 расчетного давления на грунты основания
И, вследствие их обжатия, должны быть соблюдены следую­
щие условия: возраст реконструируемого здания должен быть
не менее трех лет для песчаных грунтов, пять лет для супе­
сей и суглинков и восемь лет для глин; в здании должны от­
сутствовать деформации и прочие признаки неравномерной
осадки; деформации основания, подсчитанные при значениях
206
Т а б л и ц а 6. 3. Значение коэф ф ициентов п р и ---------
100%
^Пр.Ср.
Грунты основания
П ески к р упны е и средней крупности
”
м елки е
”
пы леваты е
Глинистые грунты при консистенции У < 0 ,5 и с р о ке
эксплуатации более 15-и лет
20% J
50%
1,4
1,2
1Д
1Д
1,16
1,08
1,04
1,04
расчетного давления на основе В, не должны превышать 40%
предельно допустимых, а при повышенном расчетном давле­
нии 50% предельно допустимых.
При усилении допустимое давление на грунты основания
с учетом их обжатия под существующими фундаментами мо­
жет определяться с учетом коэффициента, учитывающего и з­
менение физико-механических свойств грунтов оснований
под подошвой фундаментов за период эксплуатации здания.
Величина его в случае, если отношение давления на основа­
ния до восстановительных работ, т.е. до увеличения нагруз­
ки, к расчетному давлению составляет менее 70%, принима­
ется равной 1 от 70 до 80% -1,15, и свыше 80% — 1,3.
Величина давления зависит также от отношения расчет­
ной осадки
при давлении, которое принимается равным
расчетному, к предельно допустимой осадке 5 пр ер, и для не­
которых грунтов приведена в табл. 6.3.
В некоторых случаях допускается превысить на 20% ве­
личину давления на грунты, определенную с учетом их обжа­
тия, например под подошвой отдельно стоящ их, но плотно
размещенных фундаментов или отдельных участков ленточ­
ных фундаментов, если вблизи не роют котлованы и тран­
шеи. Однако во всех случаях допустимое давление на грунты
основания не должно превышать расчетное давление более
чем на 40%.
Расчеты фундаментов эксплуатируемых зданий должны
выполняться с учетом степени их износа, выявляемого натур­
ным обследованием с получением всех прочностных и дефор­
мационных характеристик материалов. Уплотнение грунта в
основании фундаментов при подсчете осадки учитывается
введением в расчет фактического значения модуля деформа­
ции, определяемого при обследовании оснований усиливае­
мых фундаментов.
При усилении рубашкой или наращиванием фундамент
рассчитывается, как обычный, по площ ади, соответствующей
уширенному фундаменту. При усилении фундаметов подвод­
кой новых частей рядом с существующим фундаментом сле­
дует определить нагрузки, которые передаются на добавляе­
207
мые элементы усиления, и их рассчитывают как отдельно
стоящие фундаменты.
При усилении подводкой целых фундаментов в качестве
дополнительных опор под вышерасположенные конструкции
необходимо, чтобы абсолютные осадки и разность осадок со­
седних опор не превышали допустимых. При усилении фун­
дамента с помощью свай, в случае его удовлетворительного
состояния, количество свай определяют, исходя только из той
части нагрузки, которая передается на сваи, а в случае неу­
довлетворительного состояния — его следует исключать из ра­
боты и количество свай определять из учета передачи на них
всей нагрузки. При усилении фундаментов с помощью свай
Mera несущую способность свай по прочности следует вычис­
лять как несущ ую способность центрально-сжатых стоек, с
учетом потери устойчивости.
При достижении первого предельного состояния в конст­
рукции, сохраняющей прочность и устойчивость, появляются
такие деформации или колебания, при которых конструкция
становится непригодной для эксплуатации. Расчет по перво­
му предельному состоянию в общем виде производится по
формуле
R < Ф,
где R — расчетное усилие в основании с учетом его обжатия или фунда­
мента от суммы воздействия расчетных нагрузок в наиболее невыгодной ком­
бинации; Ф -- несущая способность основания или фундамента, которая явля­
ется функцией их геометрических размеров, расчетного сопротивления осно­
вания или материала фундамента и коэффициентов условий работы.
XwpViliV/
т ^ о о т т г л т о ТТО ^ГЛПТГТТПЛ^Т
^ Т ^Т ^Т Т Г Тт О С Т
piAV/ XV- X 1А XXIX XX |_/\_/ XXXUV/ x XJ XX |
X
1//X
X LlXVlfXVV/
т ,п л л п т ,х т т т п
114/UV<|/U XXXJJXV
расчеты фундаментов на устойчивость против опрокидывания
и скольжения.
6 .7 . П Р И М Е Р Ы РА С Ч Е Т А ЭЛЕМ ЕН ТО В У С И Л Е Н И Я
И ВО ССТА Н О ВЛ ЕН И Я
Пример 1. Усиление железобетонной балки монолитной железобетонной
рубашкой из бетона класса В25 с
= 14,5 МПа (148 кгс/см 2 ) и арматуры
класса A-III с R gg = R scg — 355 МПа (3600 кгс/см 2 ). Существующая балка
имела размеры 40 х 50 см (h Q = 46 см) выполнена из бетона класса В15 с
Rf, = 8,5 МПа (8 6 ,7 кгс/см 2 ) и арматуры класса А -Il с R g = R sc = 280 МПа
(2850 кгс/см2) с F gc = 2 ,2 6 см2 (2 <р 12) и F g = 1 9 ,6 см2 ( 4 ф 25). Размеры
усиленной балки Ь = 40 см; h = 70 см, a Q = 20 см; а — 4 см. После усиления
на балку действует изгибающий момент М = 450 к Н м . Р ас ч ет . По (6.5) и
(6.6) вычисляем значения А я В :
А
208
1 9 , 6 -280
- 2 , 2 6 - 2 8 0 - 8 , 5 - 4 0 /(4 6 + 20) _
_
—— 9 9 ,1 :
0,5-355
2 [4 0 0 0 0 0 0 - (280 19,6-46- 2 8 0 -2 ,26-4)] -8 ,5 -4 0 +
+ (280-19,6 - 2 8 0 - 2 ,2 6 )2
^
дб8
3552
Тогда количество дополнительной растянутой арматуры в рубашке нара­
щивания по (6 .4 ) составит:
/г
*Д
= _
2
У " -1 - - 968 = 49,6 —38,6 = 11 см2
4
Принимаем 3 ф 22 с
= 11,4 см2 .
По (6.7) определяем высоту сжатой зоны
у _ 3 ^ й 1 А ± Ш ^ 1 9 Л = Ш 1 Ш - = 26 см
*
~
8 , 5 - 4 0
Проверяем условие а 0 $ 0,5(/г —х); 20 см < 0,5 (7 0 - 2 6 ) = 22 см.
По (6.3) определяем относительную высоту сжатой зоны бетона
х
19,6 • 280 + 11,4 ■355 - 2 ,2 6 ■280
£ = --------------------------- 1 ------------- 1 --------- = 0,43,
/год
40 • 8,5 • 60,6
где
’¡од ~ Л° + Я Я
Я
^хд
.С
355 -11,4
( Ап _Л о ) = 46 + 280~Т926 (66 - 4 6 ) = 46 + 14,6 = 6 0 ,6 см
^
’
Проверяем соблюдение условия, при котором в усиленном элементе отно­
сительная высота сжатой бетона ^ = 1/А0 » равна или менее 0,8^Я, где ¡гЯ — от­
носительная высота сжатой зоны бетона, при которой предельное состояние
элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре на­
пряжения, равного расчетному сопротивлению Я8 с учетом соответствующих
условий работы арматуры
|
к
СО
78
= ----------------------------- = --------------------------= 0,62,
ОсЛ
со
355
0,78
1 + - - — ( 1 ------)
1.1
1+—
(1--------)
400
1,1
где согласно п. 3.12 [7]
ш = < к - 0,008Я Ь = 0,85 - 0,88-85 = 0,78.
Таким образом соблюдено условие
0,43 = $ < 0,8^д = 0,8-0,62 = 0,5.
422— 14
209
Пример 2. усиление крупнопанельного здания для воспринятия повы­
шенных сейсмических нагрузок с помощью шпонок П АТТТ. Усилие сдвига в
вертикальном стыке крупнопанельного здания в районе с нормальными кли­
матическими условиями составляет
= 160 кН. Внутренние стеновые па­
нели из легкого бетона класса В25 R ^ = 14,5 МПа,
Sj1 = 1 ,6 6 МПа. Н аруж ­
ные стеновые панели из легкого бетона класса В15 R = 8 ,5 МПа,
Rbsh = 1 Д 9 МПа. Шпонки армируются стержнями 0 12 класса А -11. П ро­
верку на растяжение не производят.
Расчетное сопротивление на срез полимерраствора состава 2 по табл. 5.4:
Rp ,s h = ^ , s h / ^ p i m t m w m f = (1 ,5 /1 ,2 )1 1 0 ,8 0,9 = 9 МПа,
где R p sh — нормативное сопротивление полимерраствора на срез, для со­
става 2 (см. табл 5.4) с наполнителем в виде цемента в количестве 300 ч. по
массе на 100 ч. по массе смолы принимается 15 МПа (может определяться
экспериментально); у-„ - коэффициент безопасности полимеррастворных сое­
динений l,2 ...1 ,3 ;^ -p j - коэффициент длительного сопротивления полимерра­
створа, при длительных нагрузках 0 ,6 и кратковременных (типа сейсмиче­
ских) - 1; т^, m w , n if — коэффициенты условий работы полимерраствора при
действии температуры, воды и атмосферы соответственно 1; 0,8; 0 ,9 (для
t ° = 20°С и нормального теплого района) согласно [49].
Задаемся поперечным сечением шпонок 5 x 5 см, принимаем их по две с
каждой стороны панели. Условие сдвига, приходящееся на одну шпонку:
N sh.K - N s h ^ - 1 6 0 /4 = 40 кН.
Длину шпонок наружных стен определяем из условий их работы на срез
в продольном и поперечном направлениях
2 (N s h k) ~ 5 b R psh
2 [40000 - 5 - 5 - 9 (100) ]
l \ S*------ —-----------—------- -------------------------------------- = 1 6 см.
yp s h a R psh
0 ,5 - 5 - 9 ( 1 0 0 )
и из условий работы бетона на смятие
/ ^ N°hk
1^
\p R h lo c b
____ 40000
0,75 - 8,5 (1000)5
СМ’
где $~р 8/1 — коэффициент, учитывающий неравномерное распределение
усилий среза в продольном направлении - 0,5; а , Ь — размеры шпонок; \ р коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки, со­
гласно п. 3.39 [7] — 0,75; Rf. ;ос - расчетное сопротивление бетона смятию по
п. 3.39 [7].
Длину арматуры в шпонке принимаем как наибольшую из указанных за­
висимостей и условия по формуле (6.14), т.е. равной 16 см. Ш понки распола­
гаются равномерно вдоль вертикального стыка на расстоянии 1 /3 от верха и
низа панели.
Пример 3. Усиление внецентренно сжатой колонны путем наращивания.
Железобетонная колонна сечением 75 х 40 см была выполнена из бетона
класса В15 (Д^ = 8 ,5 МПа) и арматуры класса А-1 ф 8 = R = 225 МПа) в
количестве
= 12,5 7 см2 - 4 ф 20 и ^ = 18,85 см2 - 6 ф 20 На = 70 см,
а — а =5 см. После усиления колонна должна воспринимать нагрузку
N = 600 кН и М = 750 к Н ’м.
210
Предусматривается усиление наращиванием только растянутой зоны ко­
лонны. Принимаем толщину наращивания * = 20 см при а а = 20 см, бетон
класса В25
= 14,5 МПа) и добавочную арматуру класса А-ТТТ
(,Rsg = 365 МПа). При этом высота сечения колонны Л = 75 + 20 = 95 см.
Эксцентриситет е0 — 7 500 0 0 0 /6 0 000 = 125 см. Эксцентриситет относи­
тельно центра тяжести добавочной растянутой арматуры
е = ео + 0,5 И —а — 125 + 0,5 -95 - 5 = 167,5 см .
П од ставл яя соответствую щ ие значения в (6 .2 8 ), (6.29) и (6 .3 0 ), им еем :
6000 - 8,5 - 4 0 ( 7 0 + 20) - 225 • 12,57 + 225 ■18,85
,
А ------------------------------------ - - - 7 ;--------------------------------- = - 1 2 7 см ;
0,5 • 365
6 0 0 0 - 8 ¿ - 4 0 (167^5 - 7 0 - 2 0 ) +_0^_(6000_+_225_• 18.,85 )2 + 8,5 ^40_(225_х
0,5 • 3657
18,85
70) - 2 2 5
12,57 (6 0 0 0 + 225 18,85 - 0 , 5 -2 2 5 .1 2 ,5 7 ) _
= 1343 см 4 ;
ОТ
/ _197)
/ 127 2
---------+ л / ------------ 1343 = 63,5 - 5 1 , 9 = 11,6 см2.
2
4
Принимаем 4 ф 20 с
= 12,57 см^.
Высоту сжатой зоны определяем по (6.31):
6000 - 225 • 12,57 + 225 • 18,85 + 365 -12,57 _
* = -------------------------- -------------------------------------------- 35,3 см.
8,5 • 40
Проверяем условие: а а < 0,5(Л —я); 20 см< 0,5(95 — 3 5 ,3 ) — 2 9 ,8 5 см.
Некоторые примеры расчета усилений железобетонных и каменных кон­
струкций с использованием ЭВМ разработаны Казпромстройниипроектом при­
менительно к сейсмическим воздействиям.
Г л А В А 7. ТЕХНИКО-ЭКНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
Вопросы экономики восстановительных работ непосредст­
венно связаны с определением критерия оптимальности в
сейсмостойком строительстве, т.е. обоснованного соотнош е­
ния между затратами на восстановление зданий и первона­
чальными затратами на конструктивное антисейсмическое
усиление.
В СССР в основу методики, которая начинает находить
практическое применение, положен принцип сбалансирован­
211
ности риска -- обеспечение равной относительной надежности
однотипных зданий и сооружений в различных по сейсмиче­
ской активности зонах. За меру надежности сооружений при
сейсмическом воздействии принимается вероятность непревыш ения допустимой степени разруш ения. Таким образом, при
проектировании сейсмостойких зданий как бы планируется
определенная допускаемая степень повреждения и, следова­
тельно, затраты на восстановление зданий неизбежны в слу­
чае землетрясения расчетной интенсивности; затраты могут
быть приближенно определены и частично оптимизированы.
Ранее в гл. 3 рассматривались и частично анализировались
критерии оценки эффективности, восстановления или усиле­
ния, излагались различные подходы к определению целесооб­
разного уровня, до которого следует усиливать поврежденный
или реконструируемый объект.
7 .1 . А Н А Л И З Ф А К Т И Ч Е С К И Х З А Т Р А Т Н А ВОССТА Н О ВЛ ЕН И Е
ЗД А Н И Й И С О О РУ Ж ЕН И Й
Затраты на восстановительные работы определяются по
объемам, полученным в результате обследования и выбора
конструктивных мер усиления применением расценок из
сметно-нормативной документации на ремонтно-строитель­
ные работы. Накопленный фактический опыт позволяет вно­
сить необходимые коррективы в расценки, сопоставлять эф­
фективность отдельных решений. Наибольшую ценность
представляют материалы, полученные при ликвидации по­
следствий разрушительных землетрясений. Для примера
можно привести следующие сведения, характеризующ ие зн а­
чение восстановительных работ.
При ликвидации последствий Ташкентского землетрясе­
ния более 40% затрат пришлось на долю восстановительных
работ, все расходы составили, %:
восстановительный ремонт зданий .......................................... 41
снос здани й.........................................................................................15
восстановление инженерных сетей .......................................... \ . 7
затраты в связи с временной нетрудоспособностью
населения (выплата страховых возмещений,
безвозмездная помощь населению
и ремонт индивидуальных жилых д о м о в )............................22
прочие затраты..................................................................................15
Анализ затрат на восстановление различных по эксплуа­
тационному назначению кирпичных сейсмостойких зданий
по результатам ликвидации последствий землетрясения в
Ташкенте в 1966 г. [26, 28], приведенный в табл. 7.1, пока­
зывает, что в большинстве случаев фактическая стоимость
восстановления была завышена против действительно необхо­
димой.
212
Т а б л и ц а 7. 1. Стоим ость ремонтно-восстановительны х работ
по о б ъ ек там различного назначения
Э ксплуатационное
назначение здания
И нтенсивность
сейсмического
воздей стви я, бал
Ф актическая стои­
мость в о с с т а н о в и
тельны х работ, м
руб.
С тоим ость восстано­
вительн ы х работ (по
поверочном у расчету)
% к см ет­ руб.
ной стои­
мости
% к сметной
стоимости
Жилые д ом а, м 2
7
8
24
38
17,7
28,8
10
18
8
13,3
Д етские сады ,
1 м есто
7
8
44
56
6,3
8
40
50
5,7
7,2
Лечебные учреж де­
ния, 1 место
7
8
230
390
4
6,5
200
320
3,3
5,3
Ш колы , 1 место
7
8
24
69,5
6
17,5
18
40,5
4,5
10
Необходимые затраты на восстановление зданий - опреде­
лялись проверкой правильности при восстановлении проект­
ных решений по десяти объектам каждого назначения в зо­
нах с интенсивностью землетрясения 7...8 бал. По скоордини­
рованным при необходимости решениям производились пове­
рочные расчеты стоимости, результаты которых приведены в
табл. 7.1.
Основной причиной повсеместного увеличения затрат яви­
лось технически не обоснованное многократное использование
взаимодублирующ их способов восстановления конструкций.
Так, например, для восстановления несущей способности про­
стенков, поврежденных диагональными трещ инами, приме­
нялись одновременно инъецирование трещин, устройство ме­
таллической обоймы и торкрет-штукатурка по металлической
сетке, в то время как для усиления элемента достаточно было
применить один из способов или по крайней мере два. Д але­
ко не всегда по назначению использовался металлический
каркас из профильтрованного металла и т.п. По данным [3],
в табл. 7.2 приведены осредненные статические данные, ха­
рактеризующ ие два способа усиления, использованные при
восстановлении зданий, поврежденных Ташкентским земле­
трясением 1966 г.
Фактические затраты на восстановление сейсмостойких
крупноблочных зданий и жилы х объектов из мелкоштучных
материалов в Петропавловске-Камчатском составили 10,1%
(3—11%) сметной стоимости здания, а стоимость восстановле­
ния детских садов — 4%. Вместе с тем некоторые решения
по усилению зданий в том же Петропавловске-Камчатском
213
Т а б л и ц а 7. 2. О сновны е технико-эконом ические показатели
способов восстановления
Способ восстан ов­ С рок
ления
эк сп л у а­
тации,
лет
Усиление из стали 1
прокатного про­
ф иля
Усиление м етал­
1
лическим и с етк а ­
ми с последую ­
щ им то ркрети ро­
ванием
Расчет­ Этаж­ Расход м атериа­
ная сейс­ ность лов на 1 м п о­
м ич­
лезной площ ади
ность,
балл
бетон, м еталл,
т
м3
Стоимость восстано­
вительны х работ на
1 м полезной площ а­
ди , руб.
всего
в том числе
укреп итель­
ны х работ
8
5
0,021
0,022
12,8
882
8
5
0,26
0,003
11,25
890
Т а б л и ц а 7 .3 . Затраты на восстановление
С тоимость работ, %
Вид работ
Усиление конструкци й
Капитальный ремонт
В одопровод
Канализация
Отопление
Газоснабжение
Э лектроосвещ ение
Т елефонизация
Радиоф икация
Телевидение
Горячее водоснабж ение
от стоимости
восстановле­
ния
от первоначаль­
ной стоимости
о бъ екта
42,1
32,08
2,04
2,74
4.75
6,52
4,52
0,22
0,29
0,57
0,35
32,6
24,8
1,58
2,12
3.67
5,04
3,5
0,17
0,22
0,44
0,27
привели, по данным Иркутского треста изысканий Госстроя
РСФСР, к значительно большим затратам. Так, затраты на
восстановление четырехэтажных крупнопанельных зданий
составили при установке металлической сетки и торкретиро­
вании фасада 33,8% , при устройстве стальных антисейсмиче­
ских поясов 29,8% и усилении за счет обрамления проемов
49%. Затраты на восстановление четырехэтажного жилого до­
ма с кирпичными стенами, построенного по проекту для зо­
ны с сейсмичностью 7 бал и поврежденного в 1985 г. земле­
трясением интенсивностью 8 бал в г. Кайраккуме, приведены
в табл. 7.3. Восстановление здания выполнялось с усилением
поврежденных стен торкрет-бетоном по металлической сетке.
214
Эффективность проведенных работ по усилению конструк­
ций восстанавливаемых зданий рекомендуется оценивать экс­
периментально, например путем вибрационных испытаний
восстановленного объекта. В результате работ по усилению
конструкций должна быть повышена жесткость здания, что
экспериментально оценивается отношением периодов его соб­
ственных колебаний до и после усиления. Так, для зданий с
кирпичными стенами, усиленных торкрет-бетоном, это отно­
ш ение составляет 1,2...1,4, для крупнопанельных зданий в
зависимости от степени повреждения конструкций это отно­
ш ение может принимать значение 1 ,6 ...1 ,8 . В случае изм ене­
ния планировочного решения здания при его усилении пери­
оды колебаний, по-видимому, будут изменяться в более ш и­
роком диапазоне.
7 .2 . М ЕТО ДИ КА О Ц ЕН К И ТЕХ Н И КО -ЭКО Н О М И ЧЕСК О Й
Э Ф Ф Е К ТИ В Н О С Т И РЕМ О Н Т Н О -В О С С ТА Н О В И ТЕ Л ЬН Ы Х РА БО Т
В настоящее время единой методики определения затрат
на ремонтно-восстановительные работы пока не существует,
хотя накоплен значительный опыт проведения этих работ, в
частности при ликвидации последствий многих разрушитель­
ных землетрясений на территории СССР. Отсутствие этой ме­
тодики зачастую приводит к неоправданному новому строи­
тельству вместо восстановления поврежденных объектов или
к затяжке с принятием решения о восстановлении, что резко
увеличивает затраты в результате прихода в полную негод­
ность или исчезновения незащ ищ енных элементов обустрой­
ства (оборудования), отделки, столярных изделий. Н агляд­
ным примером может служить восстановление жилых домов
со стенами из керамзитобетона после Газлийского землетрясе­
ния 1984 г.
Изложим подходы, использованные различными институ­
тами и отдельными специалистами, для определения затрат
на ремонтно-восстановительные работы. В [29] при получе­
нии затрат на ремонтно-восстановительные работы исходили
из метода комплексной экономической оценки, принимаемо­
го для определения сравнительной эффективности капиталь­
ных вложений в строительстве (СН 423-71). Комплексная
экономическая оценка восстановительных работ учитывает
себестоимость, производственные фонды строительных орга­
низаций и сопряженные капитальные вложения в производ­
ство строительных материалов и изделий на ремонтно-восста­
новительные работы.
Себестоимость работ по восстановлению может быть при­
нята по их сметной стоимости без плановых накоплений. Эти
работы требуют незначительных затрат основных производст­
венных фондов, а увеличение потребности в оборотных про215
изводственных фондах может быть принята как возрастание
незавершенных капитальных вложений в ремонтно-восстано­
вительные работы и по объему быть пропорциональным росту
производства работ. В качестве сопряженных капитальных
вложений принимаются вложения в производство основных
материалов, необходимых для производства восстановитель­
ных работ. Комплексные приведенные затраты на ремонтностроительные работы при сейсмических разруш ениях
П = (Ср - 0,02С р) + 0,12(С р/2 ) + 0,12£К<Э,
(7.1)
где Ср — общая сметная стоимость ремонтно-восстановительных работ
0,02 -- удельный вес плановых накоплений в общей сметной стоимости ре­
монтно-строительных работ; 0 ,1 2 — нормативный коэффициент экономиче­
ской эффективности в строительстве и промышленности строительных мате­
риалов; 1/2 — коэффициент, учитывающий средний размер незавершенных
капитальных вложений при их равномерном возрастании от 0 до Ср; К удельные капитальные вложения в промышленность строительных материа­
лов; ф — расход основных строительных материалов.
В связи с тем, что вероятность проявления землетрясения
может наступить в период срока службы сооружения, опреде­
ляется коэффициент Кср приведения возможных затрат на
восстановление к текущ ему моменту, который учитывается
при определении затрат на восстановительные работы по это­
му методу:
?=И
К пп = ( 2
СР
,=1
1
г д е ---------------
1
-------- Г) : I,
1 +0,08
(7.2)
_ коэффициент приведения будущих затрат к текущему мо-
(1 + 0,08)
менту; t - срок (в годах) вероятности проявления землетрясения силой в
п оал.
Тогда формула (7.1) примет вид
П = [(Ср -0 ,0 2 С р) +0,12 -^ - + 0,12 Ъ К О \ 1<ср
(7.3)
Отдельный способ или комплекс способов восстановления,
примененных на объекте, удобно оценивать определением
стоимости 1 м2 общей площади здания при условии, что
сравниваемые объекты имеют одинаковое эксплуатационное
значение. При сравнении способов восстановления отдельных
элементов здания (стен, каркаса и т.п.) выбор единицы изм е­
рения иногда затруднителен (например, для инъецирования),
поэтому технико-экономическое сравнение инъецирования
следует производить путем оценки полной стоимости восста­
новления элемента.
216
При ликвидации последствий Газлийского землетрясения
1976 г. институты ТашЗНИИЭП и ТбилЗНИИЭП при оценке
эффективности восстановительных работ крупнопанельных
зданий с помощью полимеррастворов [53] исходили из опре­
деления прямых затрат на восстановление (усиление) 1 м2 об­
щей площади крупнопанельного жилого здания по формуле
= ■ - ^ 3 <ä” w
.
<74)
о
где
— сметная стоимость ремонтно-восстановительных работ на 1 м
общей площади здания;
— сметная стоимость ремонтно-восстановительных
работ по i-му виду конструктивного элемента крупнопанельного дома;
—
объем отдельных элементов здания, приходящийся на 1 м общей площади;
п — число конструктивных элементов; К пз — коэффициент повреждения зда­
ния, определяемый по данным визуального обследования.
Здания Vi зависят от конструктивно-планировочного ре­
шения зданий и ориентировочно принимались из расчета на
1 м2 общей площади для: наружных стен 0,5 м2; внутренних
стен 1,4 м2; перегородок 0,4 м2; вертикальных стыков 0,4 м;
горизонтальных стыков 0,8 м. Затраты на ремонтно-восстано­
вительные работы несопоставимы во времени с затратами,
например на антисейсмическое усиление, противопросадочные мероприятия и другие, и зависят от повторяемости воз­
действий в течение срока службы сооружения.
Ориентировочные затраты на ремонтно-восстановительные
работы с учетом приведения затрат во времени и повторяемо­
сти воздействий можно рассчитывать по формуле
Iшах
Rn = K t Tp 2
Riß;,
(7.5)
min
где Kf - коэффициент приведения затрат будущих лет к базисному году,
равный (1 /1 + £ нп)^; Тр — расчетный срок службы сооружения при
Тр ^ 35 лет; И ц — затраты на восстановление панельного здания расчетной
сейсмичности i бал после землетрясения интенсивностью 1 бал; t — время (в
годах) между введением объекта в эксплуатацию и моментом землетрясения;
ßj — повторяемость землетрясений силой / баи в зоне с сейсмичностью / бал.
Экономическая целесообразность восстановления или уси­
ления зданий определяется соотношением затрат на ремонт­
но-восстановительные работы и части восстановительной сто­
имости сооружения с учетом соответствия его современным
нормативным требованиям. При восстановлении жилы х до­
мов со стенами из керамзитобетона в процессе ликвидации
последствий Газлийского землетрясения 1984 г. ТашЗНИИЭП
при сопоставлении вариантов исходил из приведенных за­
трат. Приведенные затраты определяются на натуральную
217
единицу измерения, например на здание в целом до начала
эксплуатации зданий, и рассчитываются по формуле
(7.6)
где З м — приведенные капитальные вложения в сопряженные отрасли,
изготовляющие и поставляющие используемые в строительстве материалы и
изделия; п ^ — количество материалов и изделий; З д — приведенные затраты
на возведение строительных конструкций, определяемые как сумма прямых
затрат на производство строительно-монтажных работ.
Приведенные затраты в сопряженные отрасли определя­
ются по формуле
(7.7)
где Е н — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложе­
ний ОД5; КПр — удельные капитальные вложения в производственную базу
сопряженных отраслей для выпуска единицы продукции, приведенные к на­
чалу их использования в строительстве; Р — расход материалов и изделий, ис­
пользуемых для изготовления и возведения конструкций.
В работе [77] за эталон, с которым сравнивают ожидаемые
затраты на восстановление, принят суммарный расчетный
ущерб. Он состоит из ущерба от повреждения здания или соо­
ружения, который выражается через стоимость ремонта (вос­
становления) объекта при повреждениях данного класса, от­
несенных к стоимости здания или сооружения, т.е.
N
у 10) =
О Д / 100),
(7.8)
где N -- число обследованных (поврежденных) о б ъ ек т * ;
-- поврежде­
ния, полученные^ г-м объектом по время землетрясения, в % его первоначаль­
ной стоимости; С^ -- стоимость объекта. Б расчетный ущерб включаются вели­
чины ущерба от повреждения материальных ценностей *^2(у)’ ущерба от пере­
рывов в эксплуатации объекта и сопутствующий ущерб от перебоев в работе и
нарушениях режима на других предприятиях Уд ^ ¡у а также ущерб от взры­
вов, пожаров и других вторичных факторов, вызванных землетрясением
Харьковский Промстройниипроект и Н И И Ж Б при эконо­
мической оценке выбора способа усиления для производствен­
ных зданий исходят из минимума приведенных затрат с обя­
зательным учетом различий в продолжительности осуществ­
ления вариантов и как следствие — получение выпуска до­
полнительной продукции на реконструируемом объекте.
Предварительно для каждого варианта усиления находятся
трудоемкость, продолжительность, себестоимость. До расчета
трудоемкости определяется состав работ при усилении к аж ­
дым из сравниваемых способов, объемы работ и расход мате­
риалов. Состав и объемы работ можно найти на основании
П П Р или технических карт.
Трудоемкость по вариантам усиления определяется на ос­
нове данных о затратах в чел.-ч на единицу измерения, при218
веденных в ЕРЕР или ЕНиР, а при отсутствии в них необхо­
димы х данных — по местным нормам. Продолжительность
работ по вариантам усиления устанавливается на основании
локальных сетевых графиков либо календарных графиков.
Расчет себестоимости усиления по вариантам предусматрива­
ет учет прямых затрат и накладных расходов.
Для определения прямых затрат используются производ­
ственные калькуляции по отдельным статьям прямых за ­
трат, которые включают в себя: основную заработную плату
рабочих; затраты на материалы, детали, полуфабрикаты и
конструкции; расходы на эксплуатацию строительных ма­
ш ин и автотранспорта. Накладные расходы определяются ли­
бо на основе расчетов по статьями затрат, либо на основе рас­
четов с учетом сокращения продолжительности строительст­
ва, уменьшения затрат на основную заработную плату рабо­
чих и снижения трудоемкости работ.
Сокращение трудоемкости строительно-монтажных работ
и затрат на основную заработную плату рабочих, учитывае­
мых в прямых затратах, уменьшает накладные расходы.
Продолжительность выполнения работ по усилению объекта
определяется с учетом влияния продолжительности работ по
усилению на продолжительность остановочного периода, со­
вмещения выполнения работ по усилению с остановкой про­
изводства по другим причинам (профилактика, планируемые
простои и т.п.).
Потери прибыли и продукции при остановке производства
рассчитываются на основе определения продолжительности
остановки производства пропорционально годовой производи­
тельности и фонду рабочего времени по рассматриваемой про­
дукции. Расчет капитальных вложений, необходимых для
выпуска продукции, потери которой предусматриваются по
вариантам усиления, производится по нормативам удельных
капитальных вложений. Выбор варианта усиления осуществ­
ляется по минимальным приведенным затратам.
Методика определения затрат и оценки целесообразности
усиления (восстановления) реконструируемых зданий про­
мышленных предприятий, используемая казахским Промстройниипроектом, исходит из состояния конструкций, их
физического износа. Ориентировочно величину затрат на ре­
монтно-восстановительные работы вычисляют по формуле
Зв = а /у ^ Д О О ,
(7.9)
где З в - стоимость ремонтно-восстановительных работ в здании, имею­
щих целью возмещение физического износа в результате повреждения конст­
рукций при эксплуатации (или при землетрясении), руб.; а у - стоимость ре­
монтно-восстановительных работ в здании с у-м показателем категории состоя­
ния конструкций, % от восстановительной стоимости зданий; Сн — норматив­
ное значение показателя удельной сметной стоимости общестроительных ра­
бот 1 м^ общей площади здания, руб.; ^зд - общая площадь здания, м^. Зна­
чение a j содержит степень повреждения (физического износа) конструктив­
ных элементов.
219
Если установлено, что наряду с физическим износом име­
ет место моральный износ здания, то затраты на усиление
реконструируемых или восстанавливаемых зданий определя­
ют по формуле
3У =
(
р
-
+
К
1 +
К 2 ) С з а ,
(7.10)
с зд
где З у — затраты на усиление реконструируемых зданий, руб.; З в -- за­
траты на ремонтно-восстановительные работы, возмещающие физический из­
нос здания, руб.; К — коэффициент, характеризующий увеличение стоимости
ремонтно-восстановительных работ в результате несоответствия здания требо­
ваниям СНиП П-8-71 по расчетной сейсмичности; на каждый балл увеличе­
ния расчетной сейсмичности здания К-у принимается 0,03;
— коэффици­
ент, характеризующий повышение стоимости ремонтно-восстановительных ра­
бот, вследствие необходимости замены оборудования на более тяжелое или ус­
тановки дополнительного оборудования, принимается 0,1; Сзд — сметная сто­
имость общестроительных работ здания, равная С„.Р_1
н .здТ, руб.
Величина затрат на усиление реконструируемых или вос­
станавливаемых зданий может измеряться объемом затрат
при строительстве нового здания, равного по площ ади сущ е­
ствующему с учетом убытков от сокращения прибыли пред­
приятия.
По-видимому, каждое из перечисленных направлений мо­
жет получить дальнейшее развитие и углубление, но общие
исходные данные являются необходимым условием при лю­
бом подходе и, несмотря на необходимость их уточнения,
представляются особенно важными.
Нет сомнения, что при оценке затрат на ремонтно-восстаковительньте работы следует лтчитывять физический износ
здания [47], [61], кроме того, необходимо располагать досто­
верными сведениями о стоимости и трудозатратах на выпол­
нение отдельных восстановительных операций или способов,
а применительно к сейсмическим районам -- повторяемостью
землетрясений и возможной интенсивностью. Поэтому далее
приведем ориентировочные сведения, отражающие количест­
венные значения физического износа зданий и стоимости ре­
монта.
7 .3 . ТЕХ Н И К О -Э К О Н О М И Ч ЕС К И Е П О К А ЗА Т Е Л И Н Е К О Т О Р Ы Х
СПОСОБОВ У С И Л Е Н И Я К О Н С Т РУ К Ц И Й И ЗД А Н И Й В Ц Е Л О М
Наиболее полно о стоимости, материалоемкости и затра­
тах труда при различных способах усиления наш ли отраже­
ние в разработках Казпромстройниипроекта. В табл. 7.4 при­
ведены затраты на ремонтно-восстановительные работы при­
менительно к промышленным зданиям.
Стоимость ремонтно-восстановительных работ примени­
тельно к отдельным конструктивным элементам дана в
220
Т а б л и ц а 7. 4. Т ехн и ко-экон ом и ч ески е показатели некоторы х
способов усиления конструкц и й
К он струк ц и я и способ усиления
У стройство разгруж аю щ их конструкций
сверху п ер ек р ы ти я, 1 м перекры тия
То же, снизу п ер ек р ы ти я, 1 м 2 перекры тия
Усиление внецентренно сжаты х элементов
ж елезобетонной об о й м о й , 1 м обоймы
То же, сталебетонной о бой м ой , 1 м обой м ы
То ж е, р у б аш к о й , 1 м о б о й м ы
То же, стальной об о й м о й . 1 м обоймы
Усиление внецентренно сж аты х элементов
наращ иванием , 1 м
Усиление изгибаем ы х элем ентов наращ и­
ван и ем , 1 м
Усиление плит перекры тий наращ иванием
. 2
с верху, 1 м плиты
То ж е, снизу, 1 м 2 плиты
Усиление плит перекры тий при варкой д о ­
полнительной ар м ату р ы , 1 м плиты
Усиление поперечного ребра плиты перек р ы ти я стальны ми элем ен там и, 1 м 2 плиты
Усиление плит перекры тий зам оноличиванием ш ва м еж ду плитам и , 1 м 2 плиты
Усиление изгибаем ы х и внецентренносжаты х элем ентов на восп ринятое попе­
речных сил стяж ны м и хом утам и, 1 узел
То же, к о сы м и стерж н ям и, 1 узел
То ж е, н ап рягаем ы м и хом утам и , 1 узел
Усиление узла кр еп л ен и я стеновой панели
к к о л о н н е , 1 узел
Усиление рам гибким и св я зя м и , 1 рама
Усиление ригелей тяж ам и , 1 ригель
Усиление рам ж естки м и к рестовы м и с в я з я
ми, 1 рам а
Усиление рам с пом ощ ью монолитны х
д и аф р агм , 1 рама
Усиление рам подведенной стойкой, 1 рам а
Усиление рам п о д ко сам и , 1 рама
Усиление рам п од косной опорой, 1 рама
Усиление изгибаем ы х элем ентов ш пренгельной затяж к о й , 1 эл ем ен т
То же, предварительно напряж енной гори ­
зонтальной затяж кой , 1 элемент
Усиление кирпичны х стен арм атурны м и
сеткам и в слое торкрет-бетона, дву сто р о н ­
нее, 1 м 2 стены
То же, п ростен к ов, 1 м 2 простенка
Усиление простенков стальны м и об ой м ам и ,
1 м 2 простенка
С м етная Затраты Расход
труда,
стали,
стои­
чел.-ч
кг
м ость,
руб.
Расход бе­
тона и
раствора,
м
26
19
17
0,6
37
55
16
31
42
31
0,004
0,2
43
50
35
30
20
25
6
17
31
26
69
25
0,14
0,14
0,002
0,1
14
6
15
0,05
5
2,3
3,3
0,05
7,5
4,5
2
2
3,5
3,5
0,05
0,05
2
0,5
3,3
0,0002
1
0,3
1,5
0,0002
24
6,4
14,5
34
11
35
8
10
7
15
42
12
67
42
155
40
24
27
140
85
375
0,002
0,004
0,007
448
107
127
4
245
140
131
66
47
52
17
41
140
177
250
132
2,8
0,3
0,001
0,002
59
33
115
0,004
18
8
16
9
6
5
43
6
20
0,01
0,1
0,1
221
Продолж ение табл. 7.4
К онструкц ия и способ усиления
Усиление кирпичны х стен стальны ми тяж ами, 1 м 2 стены
То же, с пом ощ ью м еталлического к а р к а с а
из труб, 1 м 2 стены
Сметная Затраты Расход
СТОИ­
труда,
стали,
М ОСТЬ,
чел .-ч
кг
руб.
Расход бе­
тона и
раствора.
м3
8
5
17
—
28
4
48
0,014
табл. 7.5. Приведенный в ней показатель категории состоя­
ния конструкций характеризует физический износ, который
для каркасных одноэтажных и многоэтажных промышлен­
ных зданий при различных стенах (панели, кирпичные само­
несущие и несущие) ориентировочно составляет при второй
категории 2...20% физического износа, при третьей катего­
рии — 20...50% и при четвертой категории — 40...70% .
Все изложенные ранее подходы, как правило, предусмат­
ривают учет в той или иной форме физического износа зда­
ний. В [8...11] приводятся методы оценки физического изно­
са. При его оценке можно воспользоваться сведениями, при­
веденными в [12]. По изложенным здесь данным можно осу­
ществлять технико-экономическую оценку стоимости ремонтно-восстановительных работ.
Полная и правильная оценка усиления через общие рас­
четы совокупных затрат и стоимости сооружений пока явля­
ется одним из наименее изученных вопросов в общей пробле­
ме эффективности капитальных вложений и основных фон­
дов, так как связана с трудностями получения исходны х и
базовых данных. Кроме того, затраты на усиление трудно
оценивать по действующим нормативам, в частности плохо
поддаются учету убытки, связанные с нарушением техноло­
гических режимов, с перерывами в эксплуатации и фактиче­
ским износом конструкций. Приведенные здесь сведения в
определенной мере ликвидируют указанный пробел.
Физический износ зданий складывается из износа отдель­
ных конструктивных элементов, при первоначальном качест­
венном выполнении которых средний срок их службы огра­
ничивается в нормальных условиях эксплуатационными дан ­
ными, приведенными в табл. 7.6.
Используя приведенные выше данные можно проводить
анализ и технико-экономическую оценку стоимости ремонт­
но-восстановительных работ. Полная и правильная оценка
усиления через общие расчеты совокупных затрат и стоимо­
сти сооружений пока являются одним из наименее изучен­
ных вопросов в общей проблеме эффективности капитальных
вложений и основных фондов, так как связана с трудностями
222
Т а б л и ц а 7 . 5 . Стоимость ремонтно-восстановительных работ
по основным конструктивным элементам промышленных зданий
К атегория
состояния
конструк­
ций
П римерны й состав рем он тн ы х работ
2
И нъецирование трещ ин, зати р к а цем ент- 1 ...2
ны м раствором
3
Усиление к онструкци й ж елезобетониы ми металлическими об ой м ам и , тяж ам и
и др.
То же, частичная замена кон струкц и й
П рим ерная
стоимость ремонтно-восстановительной
стоимости эле­
мента
П рим ерная
стоим ость ре­
м онта, % стои­
м ости здания,
одноэтаж ны е
многоэтаж ны е
Каркас железобетонный
4
(10...20%)
20...35
40...90
Плиты покрытия (перекрытия) железобетонные
2
Инъецирование, зати рк а трещ ин, ш вов
цем ентны м раствором
1...3
3
Усиление узлов опирания на стропильные конструкц и и стальны м и элем ен та­
ми, зад ел ка трещ ин и в ы к о л о в бетона,
расш ивка ш вов
То же, частичная замена конструкц и и
( 10 %)
15...25
4
30...60
Стены из навесных панелей
2
Расш ивка ш вов
3
Усиление узлов креп л ен и я к кол оннам 10...15
с помощ ью стальны х н а к л а д о к , заделка
трещ ин и в ы к о л о в бетона, расш и вка
ш вов
То же, частичная замена к о н струкц и й
20...50
(до 30%)
4
1...2
Стены из кирпича
1
2
3
4
Зати рка трещ ин и в ы к о л о в
0...5
То ж е, усиление в местах сопряжений
10...30
ш ту кату р ко й по сетке
Усиление ш тукатуркой по сетк е, к р е п ­ 35 ...60
ление стен, замена или усиление пере­
м ы чек, отделочны е работы
П ерек л адк а до 50% объ ем а стен, усиле­ 65...125
ние стен. П олная п е р ек л ад к а стен
0 - 1 ,5
3...9
10...20
25...40
П ерегородки из кирпича
1
Зати рка трещ ин, в ы к о л о в ш ту к ату р ки , 0...6
отделочны е работы
2
То же, усиление в месиах сопряж ения
с пом ощ ью ш ту к ату р к и по сетке и др.
10...40
3
Усиление п ерегород ок, смена до 50%
объем а п ерегородок
50...90
4
П олная смена перегородок
90...125
' 0...0.3
0...0,5
0 ,5 -2
1...3
3...4
4...5
4 -5
6 -7
223
Таблица
7 .6 . С роки служ бы элементов зданий
К онструкц ии элем ентов
Средний срок
служ бы (без к ап и ­
тальн ого рем он­
та) , год
Основания и ф ундам енты
40
20
70...100
100...150
5 0...70
70...100
120...150
150...200
100...120
1 20...150
200...250
25 ...40
О
г-~
Из бутового или рван ого к ам н я :
на глиняном растворе
на и зве с тк о в о м растворе
на цем ентном растворе
Кирпичные с п л ош н ы е:
на и зве с тк о в о м растворе
на смеш анном или цем ен тном растворе
Неограниченно
30...50
о
1Л
Д еревяннф е сваи и ростверки :
ниже постоянного уровн я грунтовы х в о д
при перем енном уровне грунтовы х в о д
Д еревянны е стулья:
дуб овы е
сосновы е
,
К ирпич-ж елезняк на слож ном или цем ентном растворе :
отдельны м и столбам и
сплош ной лентой
То ж е, на и зв е с тк о в о м растворе:
отдельны м и столбам и
сплош ной лентой
Б у т о в ая к л а д к а на слож ном или цем ентном растворе:
отдельны м и столбам и
сплош ной лентой
То же, на и зве с тк о в ы х р аст в о р ах :
отдельны м и столбами
сплош ной лентой
Бутобетон тощ их составов
Стены
Д еревянны е к ар к асн ы е засыпные
Д еревянны е рублены е
7/1»»
........ 1ЛЖТЛ ...... пп»»П1ТО
in 7П
50...100
100...150
120... 200
120.. .150
150...200
^ Влияние агрессивны х в о д на растворы и м атериалы кл ад к и не учтено.
получения исходных и базовых данных. Кроме того, затраты
на усиление трудно оценивать по действующим нормам, в ч а­
стности, плохо поддаются учету убытки, связанные с нару­
шением технологических режимов, с перерывами в эксплуа­
тации и фактическим износом конструкций.
Г Л А В А 8. ОСОБЕННОСТИ УСИЛЕНИЯ
И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗДАНИЙ ПОСЛЕ СПИТАКСКОГО
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Спитакское землетрясение 7 декабря 1988 г. с особой яр­
костью высветило еще одну проблему сейсмостойкого строи­
тельства. Речь идет о массовом усилении зданий, не повреж­
денных и прош едш их проверку как землетрясением, так и
зачастую длительным сроком эксплуатации. Если исходить
из примера Спитакского землетрясения, то суть этой пробле­
мы состоит в следующем. До землетрясения одна треть горо­
дов и крупных населенных пунктов в Армении размещалась
на территории семибалльной сейсмичности (с первой повторя­
емостью сейсмического воздействия) и две трети на террито­
рии восьмибалльной сейсмичности (со второй повторяемостью
сейсмического воздействия). Ни одного населенного пункта
не было отнесено к девятибалльной сейсмической зоне. Более
того, наблюдалась тенденция к снижению сейсмичности в не­
которых городах. Причем в городах Л енинакане, Мисисе и
других ранее были проведены работы по сейсмическому мик­
рорайонированию, изучены грунтовые условия, имеются и
другие сведения, которые учитывались при назначении сейс­
мичности.
Известно, что затраты на традиционные системы сейсмо­
вооружения повышают стоимость кирпичных зданий в сред­
нем на 4, 8, 12%, крупнопанельных на 3, 6, 9%, каркасных
еще меньше, и средние по [1, 16] — 5, 8, 11% соответст­
венно для 7-, 8- и 9-балльной расчетной сейсмичности. Затра­
ты, как показывает опыт обследования зданий и сооружений
после многочисленных землетрясений, вполне себя оправ­
дывающие.
В результате Спитакского землетрясения, если проанали­
зировать один из наиболее массовых видов застройки -- ж и ­
лые дома, — имеем: в Спитаке -- массовое обрушение кар­
касно-панельных зданий и сравнительно небольшие повреж­
дения двух крупнопанельных 5-этажных трехсекционных
зданий.
В Ленинакане обрушилось около 80% каркасных домов, в
том числе большинство одно- и многосекционных точечных,
выполненных по проектам серии 111, которые имели конст­
руктивные дефекты в виде несовершенного рамно-связевого
каркаса, местами жесткое закрепление навесных ограждаю ­
щ их конструкций к элементам каркаса и несимметричное
расположение диафрагм в плане, приводящее к кручению.
Стены лестничных клеток в этих домах из монолитного ж е­
лезобетона выполнялись обособленно. Разрушились также не­
сколько зданий, имевш их 9... 12 этажей, из плоских рамных
каркасов с навесными ленточными стенами, основными при422— 15
225
чинами повреждений которых было раздавливание колонн
первого этажа, зачастую усугубляемое отсутствием надежного
стыкования арматуры и другими дефектами, а также два
здания, выполненных методом подъема перекрытий. Крупно­
панельные 9-этажные здания серии 451-К П пострадали не­
значительно.
Каменные здания в основном представлены одноэтажны­
ми частными домами со стенами из кладки ’’М идис”, как
правило, без антисейсмического усиления, но в большинстве
случаев при кладке высокого качества, а также четырех- пя­
тиэтажными жилыми домами серий 1А-450 и 1А-451. Наблю­
далось повсеместное разрушение торцовых секций из-за недо­
статков объемно-планировочного решения.
Для каменных зданий характерны наруш ения, связанные
с качеством строительно-монтажных работ — отсутствие анти­
сейсмических поясов или связи пояса со стеной, а также про­
кладных блоков, низкое, даже по сравнению с частным одно­
этажным строительством, качество кладки ’’М идис”, внутрен­
няя забудка которой не имеет достаточной связи с камнями.
На повреждениях многоэтажных каменных зданий, как и
каркасных многоэтажных зданий, сказался и длиннопериод­
ный характер сейсмического воздействия при Спитакском
землетрясении (Т = 0 ,3 —1 с).
Следует отметить, что одноэтажные каменные здания в
Ленинакане пострадали меньше. Однако, судя по макросейсмическому анализу одноэтажных зданий без антисейсмиче­
ских усилений или с усилениями в виде горизонтальных гиб­
ких. (в сочетании с жесткими) металлических тяжей, около
1000 объектов, обследованных в основном специалистами АрмНИИСА и частично экспедицией Института физики Земли
АН СССР, картина повреждений соответствует следующей
статистике: обрушения имеют место во многих зданиях (при­
мерно 44% ), разрушения — в 40% зданий и удовлетворитель­
ное состояние — в 16% домов. При этом степень поврежде­
ния одноэтажных каменных зданий, а также отдельно сто­
ящ их каменных столбов неодинакова для различных районов
города.
Первоначальные макросейсмические обследования объек­
тов Спитакского землетрясения, проведенные специалистами
Армении, Узбекистана, Казахстана и Москвы, позволили
оценить его силу в эпицентральной области не менее 10 бал,
а в Ленинакане — 9 бал. В Ленинакане оценка интенсивно­
сти землетрясения макросейсмическим способом подтвержда­
лась также инструментальными данными, полученные по
ГОСТ 624Э--52 с помощью трех сейсмометров СБМ, располо­
женны х в различных точках города. Дальнейшее детальное
макросейсмическое обследование, проведенное специалистами
АрмНИИСА, охватывало около 1500 объектов жилого и соци­
226
ально-бытового назначения. С позиций ремонтно-пригодности
почти 65% жилы х объектов было разрушено и подлежало
сносу, 20% -- требовало усиления и 15% перенесло землетря­
сение удовлетворительно. Среди объектов соцкульбыта -- 25%
подлежало сносу, 55% -- усилению и 20% перенесло земле­
трясение удовлетворительно.
Если опираться на приведенный анализ макросейсмического обследования интенсивности землетрясения, то основа­
ний для существенного изменения сейсмичности (кроме эпицентральной зоны Кировакана и Степанована, а также вось­
ми населенных пунктов, для которых составлены временные
схемы микросейсморайонирования) в других населенных
пунктах, расположенных в сейсмических районах АрмССР, не
наблюдается. Особенно это касается районов, оказавш ихся
вне зоны бедствия.
Однако в январе 1989 г. была принята1 временная схема
сейсмического районирования Армянской ССР на 1989—
1990 гг., согласно которой 86% ее территории (58 и 67 основ­
ных населенных пунктов) отнесено в девятибалльной сейсми­
ческой зоне с различной повторяемостью землетрясений. При
этом настораживает наличие изосейсты между семью- и девятью-балльными зонами, совпадающей с границей между
Грузинской ССР и Армянской ССР, что указывает либо на
несовершенство методики сейсморайонирования, либо на не­
достаточную проработку Закавказской зоны в целом.
Повышение сейсмичности зон повлекло за собой необхо­
димость разработки технических реш ений по усилению кон­
струкций каменных каркасных и крупнопанельных зданий,
которые были утверждены Госстроем АрмССР. При их разра­
ботке исходили из следующего: здания должны полностью со­
ответствовать расчетной сейсмичности 9 бал; должна быть со­
блюдена проектная долговечность здания; модернизация
квартир и инженерного оборудования должна соответствовать
современным нормативным требованиям комфортности; допу­
щ ение повреждений в несущих перегородках в виде подвиж­
ки лестничных маршей и площадок — до 3 см, в виде диаго­
нальных трещин шириной до 3 мм в несущ их стенах, пере­
мычках и простенках и до 2 мм — в виде вертикальных тре­
щ ин в несущ их простенках; уровень повреждений конструк­
ций не должен превышать третьей степени, что во многих
случаях не корреспондируется с предыдущим требованием,
если исходить из принятой оценки степени повреждений кон­
струкций [37].
Применительно к соответствующим конструктивным схе1В феврале 1989 г. приказом Госстроя АрмССР она была отменена до за­
вершения работы рабочих групп по уточнению временной схемы сейсмиче­
ского районирования АрмССР.
227
------- v------ г
V
2Т
:ОХ¡ЮС>У
Т? ji
в про­
1
V<)О О О
•:
Г*---------п
\±2 h
|
<L
■
Рис. 8.1. Усиление каркаса
дольном направлении
1. !
/-/
2-.?
мам предлагаемые технические решения по восстановлению
и усилению зданий позволяют повысить их сейсмостойкость,
так как в качестве основных средств увеличения несущей
способности и жесткости каркасной системы предусматрива­
ются устройство металлических обойм для колонн и ригелей,
установка дополнительных металлических связей или ж еле­
зобетонных диафрагм жесткости в рамном и связевом, т.е.
поперечном и продольном направлениях. Пример усиления
каркаса в продольном направлении приведен на рис. 8.1.
Монолитные железобетонные диафрагмы жесткости тол­
щ иной 20 см следует надежно соединять с железобетонными
колоннами каркаса, усиленными металлическими обоймами,
а также с ригелями и плитами специальными связями из ус­
ловия обеспечения воспринятия ими расчетных сдвиговых
усилий. Как вариант, железобетонные диафрагмы могут быть
заменены диагональными связями, например при усилении
односекционного девятиэтажного каркасно-панельного ж ил­
ого дома серии 111, разработанного АрмНИИСом. Предло­
женный вариант системы усиления проверялся расчетом на
девятибалльные воздействия из условий шарнирного и жест­
кого сопряжения ригелей с колоннами по программе ’’Лира”
для расчета пространственной стержневой модели на динами­
ческие воздействия. Разумеется, усиление (рис. 8.2) предус­
матривает соосность горизонтальных и вертикальных элемен228
З а зор з а ­
полнит ь
эпоксид­
ным к м
ем у
Пробить п роем ы
Рис. 8.2. Усиление каркаса с помощью стальных решетчатых диафрагм
тов. Узлы стальных решетчатых диафрагм жесткости приве­
дены на рис. 8.3.
Для усиления колонн используется вариант металличе­
ских обойм (рис. 8.4). Усиление колонн в этом случае осущ е­
ствляется обоймами из четырех уголков, обжимаемых в ко­
лонне, к нижним и верхним ригелям каркаса. Уголки обойм
соединяются сваркой планок и опорных уголков, притягивае­
мых болтами к колоннам и ригелям каркаса. При этом в мес­
тах стыкования колонн вместо соединительных накладок в
уголкам усиления приваривают так называемые ’’рубаш ки” в
виде стальных накладок размером 8x380x500 мм. Зазоры
меж ду ’’рубаш кой” и колонной заполняют эпоксидным кле­
ем. Для соединения уголков, охватывающ их колонну, в мес­
тах примыкания в ним железобетонных стенок пробивают
229
Рис. 8.3. Узлы стальных решетчатых диафрагм жесткости
отверстия размером 20x20 см для пропуска соединительных
планок или опорных уголков с последующей их заделкой.
Последовательность производства работ по усилению кар­
каса предусматривает выполнение пяти этапов:
1)
освобождение колонн от примыкающих к ним участ­
ков: пола, подготовки под полы, перегородок и сборных про­
стенков на расстояние до 20 см от граней крайних колонн;
удаление с колонн ш тукатурки с тщательной очисткой их
поверхности металлическими щетками и продуванием сж а­
тым воздухом; пробуривание отверстий диметром 25...30 мм
в колоннах, связевых плитах, в ригелях или полках техниче­
ского подполья; стеска граней колонн на 10...15 мм; пробив­
ка проемов в железобетонных стенках жесткости техническо­
го подполья в местах примыкания к колоннам; адгезионная
промазка поверхностей колонн;
230
Этап 1
Э тап 2
Э таШ
Этап Ч
по вопо
Рис. 8.4. Последовательность работ при усилении колонн металлическими обоймами
2) установка уголков металлической обоймы колонн; об­
жатие уголков обоймы к колонне хомутами с затягиванием
болтов в обоих направлениях в двух уровнях, сварка соеди­
нительных поперечных планок с одного конца, другой конец
планок приваривается после разогрева их горелкой до темпе­
ратуры 120...150 °С для повышения степени обжатия уголков
обоймы к колонне;
3) установка опорных уголков с фасонками на свежеуложенный слой цементного раствора на кварцевом песке соста­
ва 1:3 с притягиванием их к колоннам и связевым плитам
путем стягивания болтами; крепление верхних опорных
уголков с фасонками к колоннам с помощью болтов и соеди­
нение их с уголками обоймы сваркой; соединение ниж них
опорных уголков с уголками обоймы сваркой; установка
ниж них опорных уголков перпендикулярного направления
на свежеуложенный слой цементного раствора и стягивание
их в верхних опорных уголках нижнего этажа болтами, про­
пускаемыми через отверстия в связевых плитах. Соединение
опорных уголков с уголками обоймы сваркой; соединение
сваркой обойм ниж них и верхних колонн, располагаемых по
крайним осям здания; усиление стыков колонн сваркой
стальных листов;
4) заполнение зазоров между стальными листами и ко­
лонной, а также между нижними опорными уголками с фа­
совкой эпоксидным клеем; обтягивание металлической обой­
мы колонн сеткой и покрытие ее торкрет-бетоном толщиной
3...4 см;
5) монтаж к сварка к спорным уголкам элементе* верти­
кальных и венчающих решетчатых диафрагм жесткости; сое­
динение ветвей элементов решетчатых диафрагм жесткости
сваркой пластин; очистка поверхности стальных конструк­
ций от окалины и ржавчины и окраска их лакокрасочными
материалами.
Вентиляционные блоки следует усиливать установкой ж е­
лезобетонных обойм и дополнительных креплений к пере­
крытиям или усилением их обоймами из уголков и соедини­
тельных планок 60x6 мм (рис. 8.5) с последующим ош тукату­
риванием цементным раствором. Бетонные стены лестничной
клетки усиливают нанесением слоя мелкозернистого бетона
класса В 12,5 по сварочным металлическим сеткам, располо­
женным с двух сторон и соединенным между собой арматур­
ными стержнями, т.е., используя один из вариантов, рас­
смотренных выше. В целях повышения надежности крепле­
ния лестничных маршей АрмНИИС для варианта односекци­
онного дома предусматривает устранение подвижек между
маршами и площадками устройством стяжек с помощью бол­
тов диаметром 12 мм, установленных в отверстия, просвер­
ленные в поперечных ребрах лестничных маршей и площ а­
док (рис. 8.6).
232
Рис. 8.5. Усиление вентиляционных блоков
Рис. 8.6. Усиление крепления лестничных маршей
1 — проектное крепление; 2 — дополнительное крепление дву­
мя болтами М16
422— 16
233
Закрепит ь
дю белям и ш агом
1£м
Рис. 8.7. Крепление перегородок
а - к перекрытию; б — к стенам по высоте
Особое место при восстановлении или усилении зданий за­
нимают перегородки. Разумеется, поврежденные перегородки
целесообразно разбирать и вместо них возводить новые. Н о­
вые перегородки, в том числе ограждающие решетчатые д и ­
афрагмы жесткости, логично выполнять легкими, например
из гипсокартона на алюминиевом или деревянном каркасе,
соединяемом с несущими конструкциями связями, препятст­
вующими их обвалу и не вовлекающему их в общую работу
здания на горизонтальные нагрузки. Устойчивость неповреж­
денных перегородок обеспечивается уголками, закрепляемы­
ми дюбелями к перекрытиям и стенам (рис. 8.7). Кроме того,
предусматриваются другие варианты дополнительного усиле­
ния и крепления к несущим конструкциям сущ ествующ их
внутренних ненесущ их стен и перегородок из мелкоштучных
материалов.
При длине перегородок менее 3 м рекомендовано устрой­
ство обвязки по контуру перегородки из металлических угол­
ков с пристреливанием их к несущим конструкциям. Н есу­
щие стены и перегородки длиной более 3 м дополнительно
234
можно усиливать нанесением слоя мелкозернистого бетона
(раствора) с обеих сторон по металлической сетке 5 x 5 /3 0 0 /3 0 0
из арматуры класса Вр-1 или тканой сетке с объединением
слоев связями.
В качестве основных способов восстановления и усиления
конструкций каменных зданий предусмотрено торкретирова­
ние или нанесение слоя мелкозернистого бетона класса не ме­
нее В 10 по сварным металлическим сеткам с обеих сторон по
всем несущим стенам -- сплошным, с проемами и простенка­
ми. Слои бетона (раствора) по металлическим сеткам соединя­
ют меж ду собой через стену, как было показано ранее, арма­
турными стержнями и выполняют, начиная с первого обреза
фундамента, на всю высоту стен. В случае больших трещин
(шириной более 1 мм) предусматривается инъекция кладки
цементными, полимерными или другими растворами. Узкие
простенки (менее 100 см) и каменные столбы усиливают ме­
таллическими обоймами-стойками, состоящими из стальных
уголков и хомутов из полосовой и круглой стали.
Для обеспечения связи между наружными и внутренними
стенами предусматривается устройство напрягаемых жестких
или гибких металлических поясов в уровне перекрытий. По­
перечное сечение поясов устанавливается эквивалентным тре­
буемой площади горизонтального армирования в местах пере­
сечения стен. Крупноразмерные железобетонные блоки стен
соединяются с обеих сторон с помощью полимеррастворных
армированных шпонок (ПАШ ) сечением не менее 40x40 мм
(как минимум двумя шпонками по каждой грани блоков).
Для ограничения шага поперечных несущ их стен девятью
метрами предусматривается возведение дополнительных (не­
достающ их) несущ их внутренних поперечных сквозных стен
на ш ирину и длину здания (соответствующие узлы и детали
приведены на рис. 8.8).
Под все дополнительные стены предусматривается устрой­
ство фундаментов. По существу, рекомендуется отказаться от
системы зданий с первым ’’гибким” этажом. При этом для
повышения их жесткости предусматривается возведение до­
полнительных стен в створе колонн, обеспечивающих надеж ­
ную связь, а также усиление сущ ествующих или устройство
дополнительных простенков в наружных стенах.
Обеспечение пространственной жесткости перекрытия осу­
ществляется зачеканиванием (заливкой) швов цементным
раствором, а также укладкой мелкозернистого бетона класса
В 12,5 толщиной 4 0 ...50 мм по сварной металлической сетке
5 /5 /1 5 0 /1 5 0 с устройством надежной связи меж ду плитами
перекрытия установкой арматурных каркасов в швах между
плитами. Связь перекрытия со стенами предусматривается по
всему периметру перекрытия и может обеспечиваться так же,
как и между плитами перекрытия, т.е. устройством дополни­
тельных связей (рис. 8.9).
235
236
Рис. 8.8. Конструкция дополнительных нес;тцих стен
п
1 — сетка: 2 - стяжка; 3 -- болт 6 8; 4 — существующая стена; 5 — косынка 0 = 8 мм; 6 — тяж ^ 18
Рис. 8.9. Устройство дополнительных
связей между плитами перекрытия
(между стенами)
Залит ь полим ер-
Залить полимерцементным растВором
^
Скоба Ф18
г Г-г р: I
-------------------- А.
П р о свер ли т ь от верст ия
ф 20 мм
Связь лестничных маршей с лестничными площ адками
обеспечивают либо сварными соединениями закладны х дета­
лей, либо с помощью полимеррастворных армированных
ш понок, которые устанавливают не менее чем в двух местах,
например, как показано на рис. 8.10.
Приведенные выше решения, разработанные к тому ж е в
спешном порядке, не лишены недостатков. Необходимо отме­
тить, во-первых, что общие решения по усилению и восста­
новлению не могут быть приемлемыми обязательно для всех
зданий с указанной степенью деформации, уровнем ф изиче­
ского износа, наличием сейсмовооруженности, качеством
строительно-монтажных работ и изделий. Поэтому решения
по восстановлению и усилению зданий и сооружений и соот­
ветствующие гарантии надежности должны определяться с
учетом перечисленных факторов и обязательной, на наш
взгляд, технико-экономической оценкой целесообразности
восстановления или усиления объекта. Во-вторых, усиление и
восстановление объекта -- понятия безусловно разные и пре­
дусматривают различный выбор конструктивных и других
решений, в-третьих, термин ’’повреждения, опасные для ж и з­
ни людей” требует детализации применительно к конструк­
тивным элементам. В настоящее время такая классификация
237
л
а:
аа
£^
300
300
300
юс
100
1_
Рис. 8.10. Устройство армированных шпонок для свя­
зи лестничных маршей с площадками
отсутствует, за исключением может быть только предусмот­
ренных п. 5 табл. 5 действующих нормативов по строи­
тельству в сейсмических районах, где гибель людей связана с
назначением и ответственностью в целом здания или соо­
ружения.
Что касается оговоренной конструктивными решениями
допустимой степени повреждений, то, по-видимому, ш ирину
раскрытия трещин следовало бы дифференцировать примени­
тельно к конструктивной схеме и материалу несущ их стен
жилого дома (каменные, крупнопанельные, каркасно-панель­
ные) и предусматривать устранение опасных ситуаций, вы­
званных подвижками лестничных маршей и площадок на ве­
личину до 3 см.
При восстановлении и усилении жилых домов различных
конструктивных схем следует обратить внимание на то, что в
каркасных зданиях необходимо устраивать диафрагмы ж ест­
238
кости, непрерывные по всей высоте здания, которые должны
воспринимать горизонтальные сейсмические воздействия.
Указанные диафрагмы могут выполняться железобетонными
или стальными решетчатыми с соответствующей декоратив­
ной отделкой в виде гипсокартонных и тому подобных пере­
городок. Располагаться они должны как в продольном, так и
поперечном направлениях по возможности равномерно и сим­
метрично относительно центра тяжести здания.
Практически невыполнимыми являются требования в ча­
сти изменения предельной этажности каменных домов, осо­
бенно незначительно поврежденных, что, по-существу, влечет
за собой снятие верхних этажей. Устройство дополнительных
несущих стен по высоте всего здания требует серьезной тех ­
нической проработки и технико-экономического обоснования.
По-видимому, мало оправдан вариант усиления ненесущ их
стен и перегородок из мелкоштучных материалов нанесением
слоев бетона по сетке, что повлечет за собой увеличение мас­
сы отдельных элементов, а значит и в целом здания. Следо­
вало бы в варианте соединения лестничных маршей и площ а­
док с помощью полимеррастворных армированных шпонок
исходить из необходимости обеспечения проектного опирания
маршей на площадки путем ликвидации подвижек, которые
произошли между ними при землетрясении, или развитием
опорных площадок.
Вызывает сомнение достаточность установки двух ш понок
ПАШ на высоту этажа для условий девятибалльной расчет­
ной сейсмичности, имея в виду конструктивные ограничения,
накладываемые нормативами (п. 3.23 СНиП П -7-81) для
крупнопанельных зданий, хотя частично и опровергнутые в
результате Газлийского землетрясения. Наконец, кладка
’’Мидис”, широко применяемая в Армении, долж на быть
классифицирована по ее сопротивляемости сейсмическим воз­
действиям.
Но, если даже исключить сомнения по достаточной обос­
нованности всех рекомендованных технических решений при
восстановлении и усилении зданий в Армении, то, несомнен­
но, что стоимость приведенных методов усиления должна
значительно превосходить стоимость традиционных затрат на
сейсмовооружение, так как влечет за собой проведение допол­
нительных (повторных) отделочных работ и усложнение, а
значит, удорожание, при проведении других восстановитель­
ных работ.
Ориентировочная оценка технико-экономических показа­
телей усиления и восстановления жилы х домов в Ленинакане
приведена в табл. 8.1. Причем при подсчете стоимости строи­
тельства новых домов из расчета девятибалльной сейсмично­
сти принималось 20% -е удорожание по сравнению со строи­
тельством в зоне с восьмибалльной сейсмичностью; стоимость
капитального ремонта принималась в размере 94 руб. на 1 м2
239
240
Т а б л и ц а 8. 1. Сравнительные технико-эконом ические показатели усиления и восстановления
ж илы х д о м о в в Ленинакане
П оказатели
Типовой п роек т серии 1А-450,
торцовая блок-секци я на
15 квартир
Типовой п роект серии 1А-450,
рядовая блок-секци я на
10 квартир
Типовой п роек т серии 111-05с,
каркасно-панельная блок-секци я
ремонт по типово­ по типово­ ремонт по типово­ по типово­ ремонт по типово­ по типовом у
и восста­ м у п р о е к ­ му проекту и восста­ м у п р о е к ­ му проекту и восста­ му п р о е к ­ проекту 9 бал
с учетом раз­
новление ту 8 бал
9 бал с уче­ новление ту 8 бал
9 бал с уче­ новление ту 8 бал
том разбор­
том р азбор­
борки , К-1,3
к и , К-1,3
ки К -1,3
Стоимость о бщ ая, руб.
На 1 м 2 общ ей площ ади
Н ормативная трудоем кость,
чел/ч
О бщ ая трудоем кость на 1 м 2
общ ей площ ади, чел/ч
113 530 121 430
152,74 166,57
58 953 26 213
80,87
35,98
157 859
216 54
34 077
46.77
99 409 100 310
152
153,38
49 959 22 214
76,38
33,97
130 403
199,39
28 878
44,16
188 012 189 840
150,53
151,99
61 538 27 670
49,27
22,15
246 792
197,59
35 971
28,79
Т а б л и ц а 8. 2. О риентировочный расход основны х строительны х
м атериалов на 1 м общ ей площ ади при усилении зданий
Здание
Каменное (серия 1-А-450 014с)
Каркасно-панельное (серия
111.0,4 с)
Расход стали, к г
Расход
бетона
(раство­ ар м а ­
проката всего
ра) , м
турной
Т к ан ая сет­
ка, м
0,13
0,1
3
1
15
8
3
30
18
38
общей площади; расчет трудозатрат на капитальный ремонт
в размере 42 чел/ч на 1 м2 общей площади принимался на
основе средней годовой выработки на ремонтных работах в
Ленинакане за предыдущий год. Как следует из табл. 8.1,
стоимость и суммарные трудозатраты, а также расход д е­
фицитных
строительных
материалов,
приведенный
в
табл. 8.2, становятся соизмеримыми с затратами на новое
строительство.
Несомненно и другое. Здания, не запроектированные на
воспринятие сильного сейсмического воздействия, но благода­
ря качественному выполнению работ имеющие значительные
резервы прочности, успешно прошедшие проверку сильным
землетрясением, по-видимому, усиливать нецелесообразно. В
этом случае усиление может вызвать обратное явление, так
как, предусматривая усиление здания в целом, на определен­
ной стадии тем не менее некоторые элементы ослабляются
и з-за устройства отверстий для пропуска стержней и т.п., что
ведет к раздроблению кладки. Следует также иметь в виду,
что при усилении здания в предположении воспринятия им
более сильного сейсмического воздействия, даж е при весьма
тщательном соблюдении норм, не предоставляется возмож­
ным, разумеется в разумных пределах, обеспечить из выпол­
нение. Нельзя ж е всерьез обсуждать, например вопрос об
уменьшении этажности здания при полной сохранности верх­
него этажа.
Усиление зданий, запроектированных на расчетную сейс­
мичность ниже, чем на уточненную в последующем, на наш
взгляд, представляет серьезную проблему, решение которой
должно осуществляться на стыке привлечения элементов сей­
смического риска, надежности, с учетом физического износа
здания, степени комфортности, прогнозируемой долговечно­
сти и стоимости его эксплуатации.
Г Л А В А 9. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПАМЯТНИКОВ
АРХИТЕКТУРЫ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ
К восстановлению памятников архитектуры не могут
предъявляться требования, которыми руководствуются при
восстановлении объектов традиционной массовой застройки.
Являясь членом Международного совета по вопросам памят­
ников и достопримечательных мест (ИКОМОС), Советский
Союз, как и другие страны, руководствуется византийской
хартией и направляет свои усилия на максимальное сохране­
ние объектов, наглядно отражающих опыт древних зодчих.
При восстановлении памятников архитектуры возможны
два пути:
восстановление общих форм, облика сооружения, выдер­
жав все необходимые пропорции, полностью сохранив объемно-планировочные решения и обеспечив отделку, особенно
наружную, в соответствии с оригиналом времени его созда­
ния. В этом случае появляется возможность использовать со­
временные тонкостенные конструкции, например покрытия
из современных материалов, затяжки из высокопрочной, в
том числе предварительно напряженной, стали, крупнораз­
мерные и другие эффективные конструкции, которые требуют
современных средств механизации для их изготовления и
монтажа. При этом, разумеется, сокращаются сроки и сто­
имость восстановления объекта;
максимально полное воспроизведение оригинала, сохра­
няя строительные материалы, из которых возведены сооруже­
ния, и, как следствие, технологию их производства, а также
приемы и навыки, которые должны освоить современные спе­
циалисты, заимствуя опыт древних зодчих. Достоинство вто­
рого направления — изучение опыта, который в процессе вос­
становления можно позаимствовать у древних зодчих, т.е.
приемов, которыми в настоящее время владеет не только ар­
хитектор, но и инженер-конструктор, технолог, механик,
специалисты в области строительных материалов.
Необходимо учитывать, что памятники архитектуры ун и ­
кальны. В связи с этим важно сохранить не только основные
несущие конструкции, но и весь памятник в целом, а также
выявить способы его возведения, которые также содержат
ценную информацию.
При оценке сейсмостойкости памятников старины нельзя
ориентироваться на действующие нормативы, так как они
разработаны применительно к современным конструкциям и
материалам. Некоторые положения современных норм уста­
новлены на эмпирической основе и, естественно, не могут
учесть свойств древних строительных материалов, отличаю­
щ ихся по прочности и однородности от современных и пре­
терпевших к тому ж е со временем значительное изменение.
242
Необходимы разработка теории старения этих традиционных
строительных материалов и конструкций из них и оценка их
эксплуатационных качеств.
Основными причинами повреждений памятников архи­
тектуры следует считать: влияние сейсмических и других
случайных внешних воздействий большой силы; системати­
ческое воздействие динамических нагрузок небольшой силы,
например, вблизи проходящего транспорта, работы промыш­
ленных предприятий и др.; изменение физико-механических
свойств материалов основных несущ их конструкций в про­
цессе их старения, замачивание оснований и стен, особенно
из грунтовых материалов, и выветривание; наличие кренов,
особенно высоких памятников, в результате просадки основа­
ния под частью сооружения. Разумеется, в этот перечень не
входят случаи умышленного уничтожения или разруш ения
памятников, включая пожары, прогнозировать которые ни
древние зодч: э, ни современные специалисты не в состоянии.
Основные конструктивные решения памятников архитек­
туры, расположенных в сейсмически опасных районах, и их
повреждение. В СССР многие древние архитектурные памят­
ники расположены в высокосейсмических районах, главным
образом в районах Средней Азии и Закавказья. Некоторые из
них были разрушены, другие только повреждены в результа­
те сильных землетрясений, например в районах: Вардзии
(Грузия) в 1283 г., Гарни (Армения) в 1679 г., Ленинакане
(Армения) и прилегающих районах в 1988 г. и др. [6, 41].
По конструктивной схеме памятники архитектуры можно
разделить на две основные группы -- жесткие массивные соо­
ружения (мечети и др.); гибкие, небольшие в плане, высокие
сооружения (минареты [81] и др.). Опыт древних зодчих в ис­
пользовании недорогих местных строительных материалов,
прежде всего земли в качестве стенового материала, сохра­
нился главным образом в памятниках архитектуры.
В сейсмически опасных районах издавна применялись ме­
роприятия, направленные на смягчение сейсмической опасно­
сти зданий из сырцовых материалов. Ранний период харак­
теризуется применением лессовидного суглинка в основном в
виде сырцовых материалов [17, 72]. Для снижения вредного
воздействия растворимых солей на сырцовые материалы
обычно выбирался незаселенный грунт и производилась его
промывка, а для уменьшения усадки в сырцовую массу обыч­
но включались волокнистые органические наполнители (стеб­
ли, колоски и др.).
Значительный интерес представляют собой среднеазиат­
ские памятники страны Средневекового зодчества (Х1-XV вв.). К особенностям условий строительства в этих райо­
нах наряду с высокой сейсмичностью относятся сухой и ж ар­
кий климат с большими интервалами колебаний температу­
ры и большая степень засоления суглинков.
243
Наличные сырьевые ресурсы и природно-климатические
условия местности нередко определяют конструктивное уст­
ройство и даж е в какой-то степени архитектурный облик соо­
ружения. Поэтому одним из важнейш их достижений строи­
тельной техники того времени является обращение к обож­
женному кирпичу, как основному материалу монументально­
го строительства. Однако нередко употреблялся и сырцовый
кирпич.
Кладка из обожженного кирпича в X I в. выполнялась
преимущественно на глиняном растворе, но уже в ХП в. в ос­
новном на ганче, хорошие адгезионные свойства которого
обеспечивали большую прочность кладки. Таким образом, и в
те времена вопросам сцепления раствора с кирпичом уделя­
лось первостепенное внимание.
Совершенствуются, а со временем возникают конструкции
новых типов [5]. Более экономичными выполняются стены,
толщина их даж е в монументальных строениях достигает в
среднем 80...90 см. Совершенствуются сводчато-купольные
конструкции, увеличиваются пролеты арок и сводов.
Так, пролеты сводов и куполов в портальной арке мечети
Биби-Ханым (Самарканд) достигают 19 м, в ш ахрисябзском
дворце Ак-Сарай -- 22 м. Купола стрельчатого очертания,
уширенные в основании, вверху утончаются до размера
1...1.5 кирпича. Появляются специальные своды, особенно
удобные в перекрытии прямоугольного помещения.
Вопросы сейсмической устойчивости в условиях частых
среднеазиатских землетрясений не могли не тревожить древ­
них мастеров. Увеличение высоты зданий повышало и общий
цантп тяжести сооп^жения; что ослабляло е^п vcтoйчивocть
при сейсмических толчках. В середине XV в. осуществляется
разработка более совершенной конструкции -- пересекаю щ их­
ся подпружин арок и щитовидных парусов, которая позволи­
ла понизить центр тяжести постройки.
Закономерно предположить, что у среднеазиатских зо д ­
чих существовал собственный взгляд как на принцип анти­
сейсмических мероприятий в любом архитектурном сооруже­
нии, так и на практические меры, вытекающие из этого
принципа. Это применение эластичных строительных мате­
риалов и конструкций, в частности, использование в качестве
строительного раствора только ганча и глины, применение
особых конструкций фундаментов на глиняных подуш ках,
устройство своеобразных камышовых поясов в цокольной ча­
сти стен. Вяжущ ими растворами в кладках из обожженного
кирпича были лессовая глина и местный алебастр, называе­
мый в Средней А зии ”гажа” или ”ганч”.
Кладка на глиняном растворе, приготовленном из выдер­
жанного материала, была устойчива и надежна; это видно на
примере мавзолея Ф ахр-ад-рази (X I в.) и мавзолея Н адж -ад244
дин кубра (XVI в.) в Куня-Ургенче. В них на глине выло­
жены фундамент и стены, а вышерасположенные части -на ганче.
В качестве раствора для кладки ганч почти никогда не
применялся в чистом виде, а ещ е в сухом состоянии см еш и­
вался в лессом или песком в пропорциях от 1:1 до 1:3, при­
чем старые мастера предпочитали в кладке ганч крупного
размола, считая раствор из такого материала наиболее н а­
дежным. Крупнозернистым ганч схватывается немного мед­
леннее, чем мелкий, и постепенное наращивание м еханиче­
ской прочности стимулируется продолжающимся набуханием
отдельных зерен раствора уже в ’’постели” в течение длитель­
ного времени (примерно года).
В ганчевые растворы добавляли, кроме упомянутых лесса
и чистого песка, также кирпичную муку, золу и толченый
уголь. Поиски дальнейш их эластичных растворов привели к
тому, что например, в мавзолее Х адж и Ахмата, арка была
сложена из обожженного кирпича на неведомом смолообраз­
ном растворе желтовато-серого цвета с высокими эластичны­
ми свойствами. Раствор этот представлял собой смесь с пес­
ком и лессом; на кирпич он наносился, вероятно, в подогре­
том виде и схватывался с ним необычайно прочно. Такой
скрепляющий раствор в кладке стен, арок, сводов, куполов и
других ответственных частей здания мог обеспечить сооруж е­
нию исключительную долговечность даже в условиях частых
и достаточно сильных землетрясений.
Исходя из принципа, что применение эластичных раство­
ров является одним из действенных методов предохранения
кирпичных конструкций от разрушения при сейсмических
воздействиях, зодчие Средней А зии доводили толщ ину по­
стельных швов в кладке почти до толщины самого кирпича.
Поэтому в среднеазиатских монументальных сооружениях
количество ганчевого раствора иногда доходит до 90% объема
всей кладки.
Ряд кирпича, который располагался на стыке фундамента
и цоколя и укладывался на тощем растворе, зачастую более
низкой прочности, чем ганчевый раствор в обычной кладке,
допускал возможность раскрытия трещин в основании стен
для снижения усилий в остальной кладке. Это прием анало­
гичен используемому в настоящее время методу выключаю­
щ ихся связей.
Высокими пластическими свойствами обладают и хорошо
замешанные глиняные растворы при условии сохранения
ими соответствующей влажности. Д аж е в условиях знойного
лета в Средней Азии хорошо замеш анная ’’вызревшая” чис­
тая глина не пересыхает под слоем лессовой засыпки в
4 0 ...5 0 см. Это обстоятельство было использовано строителями
для создания остроумнейших конструкций, антисейсмиче­
ский характер которых не вызывает никаких сомнений.
245
Почти все монументальные кирпичные сооружения Сред­
ней Азии возведены на фундаментах, в подошвах которых
устраивались подушки из чистой глины. Это можно просле­
дить, начиная с сооружений X в. и вплоть до памятников
ХУП столетия. Котлован, вырытый под фундамент будущего
сооружения, заполнялся на 60...70 см плотной массой сырой
гончарной глины, по возможности выдержанной и свободной
от каких бы то ни было примесей; на чистой подуш ке укла­
дывалась и подошва фундамента, кладка которой вывелась,
по крайней мере в нижних рядах, также на глиняном рас­
творе. Обычно подуш ка под фундамент выполнялась гораздо
шире, чем его подошва. Если кладка фундамента осуществ­
лялась на глине только в нижних рядах, то постепенно квер­
ху в глиняный раствор добавлялся ганч, так что иногда м ож ­
но даже проследить, как по рядам кладки раствор становится
все светлее и светлее.
В основание многих закавказских памятников уклады­
вался слой песка. Своеобразным и необычным примером мо­
жет служить фундамент мавзолея Султана Санджара в ста­
ром Мерве. Здесь квадратный в плане фундамент выполнен в
виде нижней половины усеченной пирамиды, опрокинутой
основанием вверх, и, таким образом, углубляясь в котлован,
он не расширяется, как это обычно в нашем представлении,
а постепенно уменьшается по периметру. Фундамент выведен
гладкой кладкой с внешней стороны и ступеньками — с внут­
ренней. Грунт, в которой помещен фундамент,— глина, за ­
гружавшаяся в котлован, уплотнялась по мере того, как
кладка выводилась вверх. По завершении строительства и
при следующей эксплуатации этот грунт представляет собой
слежавшуюся массу, не потерявшую в то ж е время всех до­
стоинств сырой гончарной глины. Симметричность мавзолея
гарантировала размерность осадки этого мощного сооружения
как при его возведении, так и впоследствии.
Мавзолей на горе Тахт-и-Сулейман построен на крутой
скале, сооружение поставлено в выбитый в камне котлован,
заполненный рыхлой землей и песком. Такое же конструк­
тивное решение известно и по мавзолею Чупан-Ата, где под
постройку в скалистом грунте выбит котлован соответствую­
щего размера, заполненный лессовым суглинком, но фунда­
мент возведен уже на глине, уложенной по лессовому грунту
засыпки.
Таким образом, положительное влияние подушки из чис­
той гончарной глины может быть оценено двояко. Во-первых,
она снимала концентрацию напряжений, которая могла воз­
никнуть в фундаментах при их непосредственном опирании
на грунт, во-вторых, вследствие относительно высокой пла­
стичности глиняная подушка частично гасит наиболее опас­
ные для жестких сооружений высокочастотные колебания
грунта при землетрясениях, в-третьих, фундамент в мавзолее
246
Султана Санджара можно рассматривать как прообраз фунда­
ментов в виде кинематических опор.
Цокольная часть в монументальных сооружениях Средней
Азии также использовалась как зона размещения антисейс­
мических конструкций. Одной из них следует признать про­
слойку в один ряд кирпича, которая располагалась на стыке
фундамента и цоколя. Этот ряд кирпича укладывался на са­
мом тощем растворе, например на чистом ганче или на рас­
творе лесса с добавкой 70...80% песка. Такие прослойки обна­
ружены во многих памятниках, их роль важна при горизон­
тальных толчках, когда сейсмические воздействия как бы
выталкивают фундамент из-под сооружения. Принципиально
такая прослойка и была тем заранее подготовленным слоем,
амортизирующим передачу усилий к вышележащим частям
здания. Эта идея, логически развиваясь далее, была залож е­
на в устройстве так называемых ’’подушек” или ’’камышо­
вых поясов”.
Каждый такой пояс представляет собой слой камыша,
уложенный на слой строительного раствора, нанесенного по
верхнему ряду кладки фундамента. Этот слой раствора сгла­
живал все неравности кладки. Предварительно нарезанные
по ширине стены камыша укладывались перпендикулярно
плоскости стены ровным слоем в 8... 10 см. На камышовую
подуш ку наносился слой очень тощего раствора, по которому
укладывался вновь ряд кирпичей и затем как обычно возво­
дилась дальнейшая кладка. Эти камышовые подуш ки наряду
с антисейсмическими выполняют функции гидроизоляцион­
ных прокладок и предохраняют стены от коррозии.
Если камышовых поясов укладывалось два, то второй
слой располагался в верхней части цоколя. Так, например, в
мечети Хонако в Чор-Бухаре фундамент, выведенный на по­
верхность, прерывался первой камышовой прокладкой, на
которую уложен один ряд крупных блоков; эти блоки, в свою
очередь, можно рассматривать как кладку цоколя. По этому
ряду камней расположен второй камышовый пояс, выше ко­
торого возводилась кладка из кирпича на ганчевом растворе.
С течением времени подуш ка, естественно, садилась, но сж и­
маясь, не деформировала стеблей камыша и не ломала их.
Находясь выше уровня земли, камыш постоянно проветри­
вался и не загнивал.
Ганчевая штукатурка внутренних стен, как правило, об­
рывается на линии верхнего камышового пояса, кладка цо­
коля не оштукатурена, и, таким образом, подуш ка находит­
ся под постоянным воздействием воздуха. Есть несколько ва­
риантов размещения антисейсмических подуш ек, но прин­
цип применения этих эластичных конструкций, как основ­
ная идея антисейсмических мероприятий, остается ненару­
шенным.
247
Примером высокого расположения антисейсмической ка­
мышовой прокладки может служить безымянный мавзолей в
Чоу-Бухаре. В этом мавзолее фундамент и цоколь выведены
из крупноблочного тесаного камня, кладка эта поднимается
выше уровня земли на 0,8 м. По верху цоколя начинается
кладка из кирпича, по второму ряду которой расположен ка­
мышовый пояс, сохранившаяся толщина камышового пояса
5 см. Камышовые пояса применялись также при возведении
жилых домов, где камыш укладывался между двумя послед­
ними рядами кирпичной кладки цоколя.
Все приведенные конструктивные мероприятия являются
антисейсмическими. Прослеживается такая линия. Сейсмиче­
ские силы приходятся прежде всего на пластичную глиняную
подуш ку под подошвой фундамента. Отсюда смягченный тол­
чок передается кладке фундамента, где пластичный раствор
погашает ещ е часть усилий, и воздействие передается далее к
земляной прослойке и камышовому поясу. Этот последний в
данном случае работает, как амортизатор, так как пластич­
ный слой камыша не в состоянии передать полученный тол­
чок с той интенсивностью, с какой он может быть передан
обычной кладкой. Далее, к верху усилия постепенно все бо­
лее и более затухают в слоях эластичного ганчевого раствора
кирпичной кладки стены.
Камышовый пояс, не связывая в монолит цоколь со сте­
ной, допускает даж е некоторое смещение фундамента и цоко­
ля относительно их первоначального положения, без каких
бы то ни было отрицательных последствий для лежащ ей вы­
ше стены. Если имеется вторая прокладка из камыша, то в
ней затухает еще какая-то часть усилия. Камышовые про­
кладки в основании стен можно рассматривать как предш ест­
венников применяемых в настоящее время для сейсмостой­
ких сооружений различных типов резиновых, фторопласто­
вых и других прокладок.
Кроме изложенны х, встречаются и другие приемы усиле­
ния памятников архитектуры. Так, в закавказских памятни­
ках, например храм в Гарни, для связи гранитных блоков
использовались железобетонные и бронзовые скобы с залив­
кой в местах крепления свинцом.
Помимо таких специальных устройств старые зодчие при­
меняли и другие конструкции, которые были надежными в
условиях постоянной угрозы землетрясений. Здесь в первую
очередь следует отметить стрельчатую форму арок и сводов:
при этих очертаниях замковая часть никогда не обрушалась
при землетрясениях, а арка, претерпевая повреждения у пят,
по середине кривой и в замковой части начинает работать
как шарнирная система. Что же касается купольных покры­
тий, то они достаточно сейсмостойки, не только по убеж де­
нию старых мастеров-строителей, но и по требованиям совре­
248
менных норм. Влияние землетрясений даж е значительной
интенсивности приводит в куполах, как правило, только к
появлению трещин, которые, по словам восточных зодчих,
подобны тем болезням у человека, с которыми он, кряхтя,
живет дольше, чем его совершенно здоровые соседи.
Особое место в монументальной архитектуре Средней
Азии следует отвести отдельно стоящими колоннам. Ни в од­
ном из дош едш их до нас архитектурных памятников Сред­
ней Азии нет отдельно стоящих каменных колонн, хотя и з ­
вестно, что в самаркандской соборной мечети Тимура БибиХаным их было установлено в свое время около 400 шт. П е­
чальная участь этого грандиозного сооружения подтверждает
их низкую сейсмостойкость.
Кирпичные столбы в виде промежуточных опор применя­
лись древними зодчими чаще в сочетании с материалами, об­
ладающими пластическими свойствами. В галереях много­
численных медресе обычно использовались массивные столбы
с размерами сторон около 80 см из кирпича, уложенного по
толстым слоям ганчевого раствора. Отдельно стоящие кир­
пичные столбы в качестве несущ их конструкций встречались
только в сравнительно ранних объектах (XI в.) в мечети Магон в Бухаре и мечети в Хазаре, что позволяет предполо­
жить, что в дальнейшем зодчие отказались от кирпичного
столба.
Вместе с тем деревянная колонна в отличие от каменной
наш ла широкое применение в архитектуре Средней А зии.
Эта колонна дошла до нас в великолепных образцах как в
монументальных сооружениях, так и в строительстве жилья.
Среднеазиатская деревянная колонна представляет собой
суживающийся кверху столб, опирающийся на каменную
или деревянную опору; по верху колонны обычно укладыва­
ется подбалка (см. рисунок). И верхний, и нижний концы
колонны имеют закругленные торцы. Торцы колонны и гнез­
да для них сконструированы так, что при землетрясениях
могут свободно допускать небольшие отклонения колонны,
создавая шарнирное закрепление.
Для жилых помещений и айванов (террас) каркас выпол­
нялся обычно нежестким; по свободно стоящим деревянным
стойкам укладывались подбалки и балки перекрытия. Если
один конец балки перекрытия заделывался в стену, то другой
свободно опирался . При этом заделанные в стену концы ба­
лок также не закреплялись жестко, а опирались на верхнюю
обвязку и выступали на 10 см и более за наружную грань
стены.
Одной из основных задач, изложенных выше конструк­
тивных решений, являлось снижение сейсмической опасно­
сти. Проверку эти решения проходили во время сильных зем ­
летрясений. Таким образом, можно сделать вывод о бесцен­
ном наследии древних мастеров, опыт которых находит воп422— 17
249
Р и с . 9 .1 . К о л о н н а
лощение в современном сейсмостойком строительстве и дол­
ж ен постоянно тщательно изучаться.
Способы восстановления памятников архитектуры. Меры,
принимаемые древними мастерами, позволили во многих
случаях удлинить ’’ж изнь” памятника, а не обеспечить его
безусловную сохранность, особенно в районах, подверженных
землетрясениям, из-за активного старения материалов и дру­
гих факторов, отрицательно сказывающихся на долговечно­
сти памятника.
При выборе способа восстановления памятника возникает
необходимость не только в выявлении причин возникновения
и развития деформаций, но и в изучении физико-механических свойств материалов несущ их конструкций, оценке сте­
пени износа сооружения и вероятности возникновения раз­
личных внешних воздействий, в том числе сейсмических.
Выбору способа восстановления памятников должны также
предшествовать точнейшие обмерные чертежи или данные
фотограммометрии. Наряду с подробной фиксацией поврежде­
ний должна выявляться достоверность форм и пропорций па­
мятника, так как в связи со значительной деформативностью
кладок, особенно в массивных высоких сооружениях, высота
их со временем могла существенно уменьшиться.
Существенный недостаток в обеспечении долговечности
памятников -- часто неверный подход к их ремонту (рестав­
рации), восстановлению и усилению. Можно выделить два
подхода [78] к восстановлению памятников. П ервое направле­
ние. При восстановлении или реставрации конструктивная
схема сооружения сохраняется неизменной. В этом случае ме­
тодика восстановления ограничивается устранением отдель­
ных дефектов — устройством связей между элементами, раз­
боркой опасных участков, заделкой трещин. Одним из путей
является перекладка стен, причем во всех случаях следует
стремиться к тому, чтобы сохранить подлинные материалы,
250
и только в исключительных случаях использовать зам еняю ­
щие. Однако и в этом случае кладка, выполненная кам енщ и­
ком, вооруженным современным инструментом и соответству­
ющими навыками работы, снижает историческую и худож е­
ственную ценность внешнего вида памятника и не позволяет
в полной мере изучить приемы работы древних мастеров.
Специальным вопросом при реставрации (ремонте) пам ят­
ников является обеспечение совместной работы старых и но­
вых конструкций. Вкрапление чужеродных современных ма­
териалов вс многих случаях может быть источником местных
повреждений. Для примера можно привести восстановление
таких сооружений, как мавзолей Султана Санджара в Мерве
(Туркменская ССР), фундаментная часть портала медресе Аллакули в Хиве и мавзолея Гур-Эмира в Самарканде (Узбек­
ская ССР), при восстановлении которого также при подводке
фундаментов включались инородные материалы. К числу та­
ких решений относится нагнетание (инъецирование) различ­
ных эпоксидных растворов в трещины.
Второе направление. К сожалению, как правило, изучать
памятник начинают с того момента, когда он приходит в
аварийное состояние. В этих условиях возникает необходи­
мость в усилении памятника, в том числе за счет изменения
его конструктивной схемы путем:
включения дополнительных связей, хорошо воспринима­
ющ их растягивающие
сдвигающие усилия, в том числе
предварительно напряженных [38];
замены материалов, обеспечивающих максимальное сни­
жение массы сооружения, устройства швов для обеспечения
независимой работы отдельных элементов при землетрясении
(например, порталов) с декоративной их отделкой;
использования комплексных конструкций или конструк­
ций из монолитного железобетона, на которые передаются ос­
новные нагрузки. Последнее решение предпочтительно при
восстановлении высоких сооружений, например минаретов,
высота которых достигает 80 м (Биби-Ханым) или при вос­
становлении обрушившихся арок, сводов и куполов больших
пролетов.
При этом возникают сомнения, во-первых, в достоверно­
сти данных, характеризующ их физический износ древних со­
оружений и соответственно их прочностные свойства и, вовторых, в вынужденном распространении требований совре­
менных норм и положений к расчету древних сооружений,
что создает определенные резервы (запасы) прочности. Второе
направление осуществимо технически проще и с инженерной
точки зрения вполне логично, но следует ли ему отдавать
предпочтение, пока спорно, если рассматривать проблему ис­
ходя не только из воспроизведения облика памятника архи­
тектуры. Как первое, так и второе направления предусматри­
вают необходимость в обеспечении долговечности конструк­
251
ций усиления, покрытии их противокоррозионными обмазка­
ми, принятии мер к понижению грунтовых вод и др.
Следует учитывать, что наряду с сейсмическими, памят­
ники архитектуры подвержены ветровым, атмосферным, сол­
нечным, инженерно-геологическим, в том числе в виде силь­
но засоленных вод, динамическим (от близко проходящего
транспорта) и другим воздействиям, которые при оценке
прочности сооружения требуют учета их сочетания и опять
таки учета дополнительных резервов прочности. Недоучет
этих факторов может привести к нарастанию деформаций,
как, например, в мавзолее Сайфиддина Бохарзи или главном
портале медресе Абдулла-Хана в Бухаре.
Многие памятники Средней А зии были существенно по­
вреждены в результате землетрясений и в последующем вос­
становлены. К ним, например, относятся портал медресе Кукельдаш в Ташкенте, поврежденный в результате землетрясе­
ния 1946 г. и портал медресе Тилля-кари в Самарканде, обру­
шившийся после одного из землетрясений X IX в., восстанов­
ленный в грубой кирпичной кладке и только в последующем
реконструированный в первоначальном виде с помощью безраспорной рамной железобетонной конструкции с пустотелы­
ми пилонами и тонкой железобетонной сводчатой оболочкой.
Таким образом, изложенные ранее способы усиления осно­
ваний, фундаментов, зданий, сооружений и их отдельных
элементов, а также технология производства некоторых ви­
дов работы по усилению и восстановлению традиционных
конструкций, включая технически грамотную замену сущ ест­
вующ их конструкций новыми, могут быть успешно использо­
ваны и при восстановлении памятников архитектуры.
ПРИЛОЖ ЕНИЕ 1
ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ПОВРЕЖДЕНИЯХ
И ДЕФЕКТАХ
О бщ ие у к азан и я . Материалы обследований с помощью кодов представля­
ются в виде четырех специальных прямоугольных таблиц, содержащих задан­
ное обследователем количество строк и строго фиксированное (для каждой
таблицы) количество столбцов (графов).
Первые два бланка (В-1 и В-2) содержат информацию об объекте обследо­
вания и участке, на котором конструкция (данные о силовых и агрессивных
воздействиях). Данные о дефектных конструкциях и параметры дефектов
приведены в бланках В-3 и В-4, форма которых представлена ниж е. При за­
полнении бланков графы содержат соответствующие группы символов, опре­
деляемых из кодовых таблиц. Если информация для заполнения какой-либо
графы неизвестна, то в ней ставится символ
Кодирование информации
значащим нулем обязательно.
В графах записываются только арабские цифры и русские или латинские
буквы (последние необходимо подчеркнуть). Дтя отличия нуля от буквы "О”
первый перечеркивается наклонной чертой "О ”. Дробные числа следует ок­
руглять до целых по общим правилам. Не допускается: заносить зкан ”+ ” для
положительных чисел (за исключением особо оговоренных случаев); остав­
лять незаполненными графы бланков, использовать символы, не предусмот­
ренные в кодовых таблицах.
Если в следующей за написанной строкой встречается повторяющаяся ин­
формация (в пределах графы), то допускается вместо этой информации запи­
сывать знак
Тогда информация, описанная предыдущей строкой, будет
присвоена последующей. Если в кодовых таблицах отсутствует код для описа­
ния какой-либо информации, то соответствующая графа не заполняется и к
бланку прикладывается текстовое сопровождение.
П орядок зап ол н ен и я б л а н к а В-3. Бланк В-3 системы кодирования дефек­
тов состоит из 21 графы, в которых записывают информацию, относящуюся к
конструкциям, расположенным на участке обследования. Конструкции сред­
него ряда, которые могут быть отнесены к различным участкам обследования
(подстропильные фермы, колонны), описываются следующим образом. Конст­
рукции среднего ряда, расположенные на границе участка, наиболее близкой
к глобальной системе координат, включаются в состав этого участка, в про­
тивном случае эти конструкции включаются в состав следующего участка.
1. Графа N 1 — трехзначный номер строки бланка, указывающий номер
завода и участка, в котором расположены конструкции данного типа и слу­
жит для связи с бланком В-2. Вторые два знака указывают номер конструк­
ции, относящийся к данному участку.
2. Статистические характеристики однотипных конструкций указывают в
гр. 3 ...6 . Гр. 3 -- наименование конструкции; гр. 4 — количество конструк­
ций данного типа в обследуемом участке; гр. 5 — количество обследованных
конструкций данного типа на участке; гр. 6 — количество обследованных кон­
струкций данного типа, в которых обнаружены дефекты и повреждения.
253
254
ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВАЯ СИСТЕМА ’’ОРНОСК”
Бланк В-3
№
Н омер строки,
№ участка,
№ конструкции
п.п.
1
Статистические характеристики
наименова­ всего на
ние
участке
2
из них
обследо­
вано
из них с
деф ек том
5
6
4
3
Основны е характеристики конструкци й
геом етричес­
к а я схем а
особенности типы сечений эл е­
ментов к о н с т р у к ­
ции
8
7
9
Продолж ение
способ сое­ способ м он­ завод-изго­ /
товитель
динения
таж а
элем ентов
10
11
12
С остояние неповрежденной конструкци и
Генеральные разм еры , дм.
Д ополнительные характеристики
' 13
И
Ъ
14
15
Шифр типо­
вой серии
м ак си м ал ь­ определяю ­ степень
степень д е­ степень тре­
ный №
щий м етод нагруж ения ф о р м и р о в а ­ щ иностой­
ния
ко ста
узлов
расчета
16
17
18
19
20
21
Бланк В-4
№
п.п.
Номер
строки
Маркировка дефектного элемента
вид конструкции разбивочные оси
(начало конструк­
ции)
ярусность
4
3
элемент конст­
рукции
5
Материалы де­
Тип сечения дефект­
фектного элемен­ ного элемента
та
6
П р о д о лж ен и е
Напряженно-деформируемое состояние дефектного
элемента
Вид напряженного
состояния
9
255
к.
Характеристика дефекта
Метод расчета степень нагру­ тип узла
жения
сопряжения
10
11
12
группа
дефекта
13
номер
дефекта
14
параметры параметры
дефекта
дефекта
15
16
Причина
17
3. Основные характеристики конструкций указывают в гр. 7 ...9 . Гр. 7 —
код геометрической схемы конструкции, определяемый по специальным таб­
лицам, в зависимости от наименования конструкции; гр. 8 — особенности
конструкции. Кодируются одним символом. Для ферм дополнительно указы­
вают второй символ; гр. 9 - коды типов сечений элементов конструкции. Ин­
формация кодируется четырьмя группами символов по три знака в каждом.
Первая группа символов описывает тип сечения пояса, элементы которого
маркируются четными цифрами (согласно принятой системе маркировки);
вторая группа символов — тип сечения элементов соединительной решетки
(стенки). Для ферм описывают тип сечения раскосов. Третья группа символов
определяет тип сечения пояса, элементы которого маркируются нечетными
цифрами.
Группа символов, обозначающая тип сечения, образуется из трех симво­
лов. Для сплошных конструкций, стенка которых не укреплена дополнитель­
ными элементами, тип сечения указывается как одна группа символов.
4. Дополнительные характеристики описываемой конструкции даются в
гр. 1 0 ...1 2 . Гр. 10 - способ соединения элементов в конструкции; гр. 11 -способ монтажа конструкции; гр. 12 — код завода-изготовителя конструкций.
5. Генеральные размеры конструкции даются в гр. 1 3 ...1 6 . Гр. 13 — дли­
на конструкции (для колонн - высота), дм; гр. 14 — высота сечения конструк­
ции, дм. Для конструкций переменного сечения надо указывать максиальную
высоту сечения; гр. 15 - ширина сечения конструкции, дм. Для стропильных
ферм следует указывать высоту сечения на опоре; гр. 16 -- максимальный но­
мер узла конструкции в соответствии с принятой системой маркировки.
6. Состояние неповрежденной конструкции описывается в гр. 1 7 ...2 0 .
Гр. 17 - метод расчета, определяющий предельную несущую способность кон­
струкции; гр. 18 - степень нагруженности бездефектной конструкции данно­
го типа, которая определяется по формуле
Гк = (#/[Ф ])Ю 0% ,
где N — расчетная нагрузка на конструкцию (функция внешних воздейст­
вий); Ф - несущая способность бездефектной конструкции (функция и формы
материала);
гр. 19 - степень деформирования состояния конструкции, определяемая
отношением фактических деформаций к предельно допустимым по
СНиП 2 .0 3 .0 1 -8 4 :
Гч - ( Ш ) 100% ;
гр. 20 - степень трещиностойкости конструкции, определяемая отноше­
нием фактической ширины раскрытия трещин к предельно допустимым по
СНиП 2 .0 3 .0 1 -8 4 :
Га - (а/[а])100% .
П орядок зап о л н ен и я б л а н к а В-4. Бланк В-4 системы кодирования дефек­
тов состоит из 17 граф, в которых записывают информацию, относящуюся к
дефектам конструкций, описанных в бланке В-3.
1.
Гр. 2 — семизначный номер строки бланка В-4. Первые пять знаков
указывают номер строки бланка В-3, в которой описана поврежденная конст­
рукция, последние два знака указывают порядковый номер дефекта или по­
вреждения в конструкции.
256
2. Маркировка дефектного элемента (уала) конструкции в системах зда­
ние — конструкция указывается в гр. 3 ...6 . Гр. 3 — материал элемента конст­
рукции, определяемый кодами; ЖО -- железобетон обычный; Ж П -- ж елезобе­
тон предварительно напряженный; МК — металлоконструкция обычная; МП - металлоконструкция предварительно напряженная; ДК — деревянная конст­
рукция; гр. 4 -- наименование осей, на пересечении которых расположено на­
чало дефектной конструкции (первый узел согласно принятой системе марки­
ровки); гр. 5 — группа символов, используемая для маркировки конструк­
ций, расположенных между разбивочными осями и на разных ярусах (четвер­
тая группа символов согласно принятой системе маркировки); гр. 6 -- код де­
фектного элемента (или узла) согласно принятой системе маркировки, запись
вида 6+ 5 означает, что повреждено примыкание элемента к узлу 6 .
Гр. 7 - группы символов, характеризующих материал сечения дефектно­
го элемента. Первая группа из трех символов определяет класс бетона дефект­
ного элемента. Если класс бетона определен по натурным испытаниям, то
четвертым символом записывается знак пляс
а если указан проектный
класс бетона, то ставится знак минус
" . Вторая группа символов (две пози­
ции) — определяет число стержней основной рабочей арматуры; третья группа
символов — класс арматуры (например, Ат-У1, Вр-П и т.д.), при этом цифры
указываются арабскими во всех случаях. Если параметры арматуры определе­
ны по результатам ее испытаний, то после третьей группы символов ставится
знак плюс, если указаны проектные данные, то знак минус. Четвертая груп­
па символов (две позиции) -- диаметр основной рабочей арматуры в дефект­
ном элементе. Например, 10 + 10 АТ 6-32.
4. Гр. 8 -- код типа сечения дефектного элемента образуется из трех сим­
волов (аналогично гр. 9 бланка В-3).
5. Напряженно-деформированное состояние дефектного элемента дано в
гр. 9 ...1 1 . Гр. 9 — вид напряженного состояния; гр. 10 — метод расчета, опре­
деляющий предельную несущую способность элемента; гр. 11 — степень нагруженности дефектного элемента, вычисляемая по формуле
Г с = (Кс/Ф с)100% ,
где Ыс — расчетная нагрузка на дефектный элемент (функция внешних
воздействий); Фс — несущая способность дефектного элемента ( функция кон­
структивной формы и материала).
6. Характеристика дефекта дается в гр. 1 2 ...1 7 . Гр. 12 — тип узла сопря­
жения, если поврежден узел сопряжения конструкции; гр. 13 — группа (вид)
дефекта; гр. 14 — номер дефекта; гр. 15 (4 позиции) -- номера измеренных
параметров, записанных подряд без разделителей. Например, запись 134 озна­
чает, что измерены параметры 1, 3, 4 дефекта; гр. 16 — измеренные значения
параметров дефекта. Если измерения не проводились, а фиксировалось толь­
ко наличие дефектов, то в гр. 15 ставится код 9999, а в гр. 16 — все пробле­
мы
гр. 17 — предполагаемая причина возникновения дефекта.
ПРИЛОЖ ЕНИЕ 2
Значительные объемы восстановительных работ после сильных землетря­
сений, а также работ по усилению зданий, расположенных в районах, сейс­
мичность которых повышена, требует их нормирования.
В соответствии с решением секции сейсмостойкого строительства М ежве­
домственного Совета и по сейсмологии и сейсмостойкому строительству при
Президиуме АН СССР нами совместно с АрмНИИСА Госстроя АрмССР был
составлен проект первой редакции раздела СНиП "Восстановление и усиление
зданий и сооружений в сейсмических районах”, который направлен на отзы­
вы и замечания всем ведущим институтам.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ К ДОПОЛНЕНИЮ разд. 4 СНиП ’’СТРОИТЕЛЬСТВО
В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ” (ПЕРВАЯ РЕДАКЦИЯ)
4.
Восстановление и усиление зданий и сооружений в сейсмических
районах.
4.1. Требования настоящего раздела норм должны соблюдаться при повы­
шении или обеспечении сейсмостойкости зданий и сооружений расчетной сей­
смичностью 7,8 и 9 баллов, включая восстановление зданий, поврежденных
землетрясениями или другими стихийными бедствиями, усиление зданий в
связи с изменением сейсмичности района застройки или расчетной сейсмично­
сти здания или сооружения, реконструкцию (модернизацию) объекта и воз­
можное изменение степени его ответственности.
4.2. Допускаются следующие понятия, характеризующие физическое со­
стояние зданий и сооружений:
восстановление — доведение до первоначального уровня, соответствующе­
го вводу в эксплуатацию, предшествовавшего землетрясению:
усиление -- доведение до уровня, соответствующего расчетной сейсмично­
сти, зачастую повышенной в процессе эксплуатации объекта или после земле­
трясения.
В обоих случаях следует исходить из обеспечения надежности и эконо­
мичности.
4.3. При оценке степени повреждения зданий и сооружений следует руко­
водствоваться описательной частью' шкалы интенсивности землетрясений и
дополнениями к кей или составленными на их основе региональными или ре­
спубликанскими нормативно-методическими материалами, утвержденными в
установленном порядке.
4.4. При оценке степени повреждения зданий и сооружений необходи­
мо учитывать их ремонтопригодность, исходя из трех возможных групп
объектов:
I — здания, получившие повреждения в результате землетрясения той
интенсивности, на которую они были запроектированы;
II - здания, имеющие антисейсмическое вооружение, но подвергшиеся
сейсмическому воздействию большей интенсивности, чем предусматривалось
нормами;
Отдельные пункты норм рассматривают восстановление объектов расчет­
ной сейсмичностью выше 9 баллов.
258
III —здания, не имеющие антисейсмические вооружения.
4.5. Степень и виды повреждений устанавливаются индивидуально для
каждого обследуемого здания и сооружения в соответствии с общесоюзным
или составленными на его основе местными методическими рекомендациями,
с обязательной оценкой ремонтопригодности объекта.
4.6. В зависимости от степени и видов повреждения зданий и сооруже­
ний, от группы, учитывающей их ремонтопригодность физического износа,
соответствия современным требованиям технологичности, а также удельной
величины затрат, расхода дефицитных материалов, трудозатрат и сроков вво­
да в эксплуатацию следует принимать решение об уровне восстановления или
усиления объекта:
объект подлежит, как правило, сносу, если затраты на восстановление
превышают 50% стоимости объекта (без учета возможных затрат на его раз­
борку);
восстановлением объекта допускается ограничиться, если затраты на его
восстановление до первоначального уровня или состояния, предшествовавшего
землетрясению, меньше затрат на придание зданию дополнительной сейсмо­
стойкости (затрат на усиление);
объект следует усиливать до состояния, полностью отвечающего вновь ус­
тановленным тре ваниям сейсмостойкости, если затраты на усиление равны
или не превышают затраты на его восстановление до первоначального уровня
или состояния, предшествовавшего землетрясению.
Примечания: 1. При сносе, восстановлении или усилении объекта по ре­
шению заказчика и согласия министерства, ведомства СССР или Совета Ми­
нистров союзной республики допускаются отклонения, не превышающие
20% , в зависимости от наличия местной базы строительной индустрии и стро­
ительных материалов, квалифицированных кадров строителей и др. 2. При
ликвидации последствий стихийных бедствий допускается стоимость объекта
оценивать с учетом фактических затрат на транспортировку строительных из­
делий, материалов и др.
4.7. Решение о восстановлении или усилении объекта и расчетной сейс­
мичности, которой он должен соответствовать, принимается органом (органи­
зацией) утвердивших рабочие проекты.
Уровень восстановления (усиления) объекта следует согласовывать с Гос­
строем СССР или по его решению с Госстроем союзных республик, а в части
организации строительства и изменения смет также и с генеральной подряд­
ной организацией.
4.8. Уровень восстановления (усиления) объектов или их расчетной сейс­
мичности в зависимости от назначения принимается, как правило, в соответствии с табл. 4.1.
Т а б л и ц а 4.1
Назначение зданий и сооружений
Допустимый уровень
восстановление |~ усиление
Особо ответственные здания и сооружения, в гом
числе атомные электростанции, опасные для людей
и окружающей среды химические производства
и другие, перечень которых утверждается министер­
ствами или ведомствами по согласованию с Гос­
строем СССР и Госкомприродой
Здания и сооружения, связанные с массовым скоп­
лением людей, в том числе большие и средние вок­
залы, крытые стадионы, театры, крупные кино­
театры и т.п.
-
+
-
+
259
П родолж ение табл. 4.1
Назначение зданий и сооруж ений
Д опустим ы й уровень
в осстанов ление
Ш колы, д ош кол ьн ы е учреж дения, больницы,
д о м а д л я престарелы х и и н валидов и т.п.
Ж илые, общ ественны е и п рои зводствен ны е здания, к р о м е перечисленны х в п.п. 1 - 3
П роизводственны е сел ьскохозяй ствен н ы е
здания, небольш ие п рои зводствен ны е мастерские,
административны е, торговы е, лечебно-проф и­
лактич еские, культурно-просветительны е, транс­
портны е, скл ад ск и е и другие здания, разруш ение
к о то р ы х не связан о с м ассовой гибелью людей,
а так ж е врем ен н ы е здания и сооруж ения
П ам ятники а р хи тектуры , истории, культуры
Т
усиление
+
+
+
П р и м е ч а н и я : З н а к ” + ” — доп ускается; ” — ” —не доп ускается.
П р и м е ч а н и я : 1. Знак ”+ ” — допускается;
-- не допускается.
2. При проверке восстанавливаемых (усиливаемых) зданий и сооружений на
действие горизонтальных сейсмических сил коэффициент, учитывающий до­
пускаемые повреждения в них -принимается не ниж е 0,25.
4.9. Оценку уровня повышения сейсмостойкости зданий, не имеющ их по­
вреждений, в связи с изменением сейсмичности района или расчетной сейс­
мичности объекта следует осуществлять с учетом следующих общих требова­
ний: физического износа, соответствия современным требованиям комфортно­
сти или технологичности, функциональной ответственности (согласно п. 4 .8 ),
удаленности от баз строительной индустрии и строительных материалов, обес­
печенности региона квалифицированными строительными кадрами и меха­
низмами, а также экономических критериев восстановления (п. 4.6).
Обследованию отдельных объектов, зданий не подвергшихся значитель­
ным сейсмическим воздействиям, должна предшествовать оценка сейсмостой­
кости всех объектов, расположенных в районе,- так называемая ’’паспортиза­
ция”, осуществляемая по единой методике.
4.10. Объекты, находящиеся в стадии проектирования и строительства, в
зависимости от степени их завершения, следует относить:
к эксплуатируемым - в случае возведения всех несущих конструкций
или освоения более чем на 50% сметной стоимости строительства;
к вновь возводимым - в случае, если объект в стадии проектирования,
или, когда не все несущие конструкции возведены при условии освоения ме­
нее 50% сметной стоимости строительства.
4.11. По объектам, подлежащим восстановлению или усилению, сейсмич­
ность площадок строительства которых превышает 9 баллов, согласование
должно осуществляться в соответствии с п. 1.6 норм, с Госстроями союзных
республик.
4.12. Для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений следует ис­
пользовать способы, направленные на обеспечение: пространственной ж естко­
сти объекта в целом; надежности связей между отдельными несущими эле­
ментами; надежности отдельных элементов.
4.13. В целях повышения контроля за выполнением работ по повыше­
нию сейсмостойкости объектов наряду с традиционными способами контроля
следует осуществлять контроль за изменением их жесткости путем измерения
периодов собственных колебаний объектов на различных этапах восстановле­
ния или усиления.
260
С П И С О К
Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1. Абелев М.Ю. Аварии фундаментов сооружений. Учеб.пос.— М ., 1 9 7 9 .85 с.
2. Абелев М.Ю., Абелева А.М. Методы усиления фундам ентов.- М.:
ЦМИПКС, 1 9 8 4 ,- 69 с.
3. Асамов X . Пути сокращения ущерба от землетрясений и ускоренной
ликвидации их последствий,- Ташкент: ФАН, 1 9 8 3 .— 132 с.
4. Асамов X ., Гамбург Ю.А. Инженерный анализ последствий землетрясе­
ния 20 марта 1984 г. в г. Газли.//Строительство и архитектура Узбекистана,—
1 9 8 4 ,- N 8 , - С. 1 2 -1 4 .
5. А санов A.A. Памятники архитектуры и их конструкции//Строительство и архитектура Узбекистана.- 1 9 7 3 .- N 7 . - С. 9 -1 2 .
6. Б ачи н ски й Н.Я. Антисейсмика в архитектурных памятниках Средней
А зи и ,- М.: А Н СССР, 1 9 5 9 ,- 216 с.
7. Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП 2 .0 3 .0 1 -8 4 .
8. Б ул гаков C.H., Ш тамбург С.Н. Особенности организации строительства
в условиях реконструкции и технического перевооружения действующих
предприятий. Учеб. пос.— М., 1 9 8 5 .- 46 с.
9. Газлийские
землетрясения 1976 г. (Инженерный анализ последст­
в и й ).- М.: Наука, 1982^- 196 с.
10. ГОСТ 2 1 2 1 0 -7 5 . Бетоны. Контроль и оценка прочности и однород­
ности с применением неразрушающих методов.
11. ГОСТ 2 1 2 4 3 -7 5 . Бетоны. Определение прочности методом отрыва со
скалыванием.
12. ГОСТ 2 2 6 9 0 .0 -7 7 - ГОСТ 2 2 6 9 0 .4 -7 7 . Бетон тяжелый. Метод опреде­
ления прочности без разрушения приборами механического воздействия.
13. ГОСТ 2 2 7 8 3 -7 7 . Бетоны. Метод ускоренного определения прочности
на сжатие.
14. ГОСТ 2 2 9 0 4 -7 8 . Конструкции железобетонные. Магнитный метод оп­
ределения толщины занятного слоя бетона и расположения арматуры.
15. ГОСТ 2 4 5 4 4 -8 1 " . Бетоны. Методы испытаний.
16. ГОСТ 1 8 1 0 5 -8 6 - 1 8 1 0 5 .2 -8 9 Бетоны. Методы контроля прочности.
17. Гражданкина Н.С. Строительные материалы памятников архитекту­
ры Узбекистана.— 1 9 7 3 ,— N 7 ,— С. 16—17.
18. Е лш ин И .М. Применение полимеров для повышения надежности ж е­
лезобетонных конструкций в условиях реконструкции и ремонта сооруже­
н и й ,- М.: ЦМИПКС, 1 9 8 6 ,- 38 с.
19. Ерш ов И.А., Ш ебалин Н.В. Проблема конструкции шкалы интенсив­
ности землетрясений с позиций сейсмологов. Прогноз сейсмический воздействий./Вопросы
инженерной
сейсмологии.- М.:
Наука, 1984, вып. 2 5 ,С. 1 1 -1 2 .
20. Жунусов Т.Ж . Сейсмостойкость зданий из сборных железобетонных
конструкций по данным последствий Джамбулского зем летрясения,- АлмаАта: Казахстан, 1972.-- 196 с.
21. Зурнадж и В.А., Ф и латова М.П. Усиление оснований и фундаментов
при ремонте зданий.— М.: Стройиздат, 1 9 7 0 .- 96 с.
22. И ванов И.Т. Усиление оснований фундаментов и стен жилых зда­
ний.—М.: М инкомхоз РСФСР, 1955.-- 160 с.
23. Каталог приборов неразрушающего контроля качества железобето­
н а ,- Киев, 1 9 8 6 .- 19 с.
24. Касахара К. Механика землетрясений. Перевод с англ.— М.: Мир,
1 9 8 5 ,- 264 с.
25. К оновалов П.А. Основания
и фундаменты реконструируемых зда­
н и й .- М.: Стройиздат,1 9 8 0 .— 126 с.
26. К опы щ и к Т.И. Исследование экономической эффективности антисейс­
мического усиления зданий: Автореф. д и с .- М ., 1 9 7 0 .- 23 с.
27. Кутуков В.Н. Реконструкция зданий.-- М.: Высшая школа, 1981 —
176 с.
28. Ликвидация последствий Ташкентского зем летрясения,- Ташкент:
ФАН, 1 9 7 2 ,- 246 с.
29. М артем ьянов А .И., Ш ирин В.В. Способы восстановления зданий и соо­
ружений, поврежденных землетрясением.— М.: Стройиздат, 1 9 7 8 ,— 204 с.
30. М артемьянов А.И., Ш ирин В.В. Методика и количественные призна­
ки оценки степени повреждения зданий, пострадавших от землетрясений//Строительство в особых условиях,— 1 9 8 6 ,- N 6 . - С. 2 7 -2 8 .
261
31. Мартемьянов А.И., Ширин В.В., Гамбург Ю.А. Эффективность восста­
новления и усиления зданий полимеррастворами./Восстановление и усиление
зданий в сейсмических р айонах,- М.: Наука, 1 9 8 8 .- С. 1 0 1 -1 0 7 .
32. Мартемьянов А.И., Александряк Э.П., Цикаридзе Д.А. Метод восста­
новления крупнопанельных зданий, поврежденных землетрясением.//Бетон и
железобетон.— 1 9 7 8 ,- N 3 ,— С. 2 4 -2 8 .
33. Мартемьянов А .й . Сейсмостойкость зданий и сооружений, возводи­
мых в сельской местности.- М.: Стройиздат, 1 9 8 2 .- 176 с.
34. Мартемьянов А.И. Инженерный анализ последствий землетрясений
1946 и 1966 гг. в Ташкенте.-- Ташкент: ФАН, 1 9 6 9 .- 198 с.
35. Михеев И.И. и др. Усиление конструкций промышленных зданий.Киев.: Будивельник, 1 9 6 9 ,- 143 с.
36. Могильный С.Г. и др. Фотограмметрия.— Киев — Донецк: Высшая
школа, 1 9 8 5 .— 278 с.
37. Методические рекомендации по инженерному анализу последствий
землетрясений.- М.: ЦЙНИС, 1 9 8 0 ,- 76 с.
38. Напетваридзе Т.Ш. Рекомендации по мероприятиям, повышающим
сопротивляемость памятников
архитектуры сейсмическим
воздействиям.//Строительство в особых условиях.- 1 9 8 5 .- N 6 ,— С. 5 -7 .
39. Онуфриев Н.М. Усиление железобетонных конструкций промышлен­
ных зданий и сооруж ений.- M.-JI.: Стройиздат, 1 9 6 5 .- С. 173.
40. Отказы и усиление строительных металлических конструкций.//Строительные конструкции,- М.: ВНИИИС, 1981, вып. 4. - С. 2 4 -3 6 .
4 1 . Пирузян А.А., Хачиян Э.Е., Чугурян В.В., Шахсуварян Л.В. Оценка
максимальной интенсивности землетрясений района строительства Армянской
АЭС по данным исследований древних сооружений.//Расчет сооружений на
сейсмические воздействия.- Ереван: Айастан, 1 9 8 2 ,- С. 4 8 -5 3 .
42. Положение о проведении планово-предупредительного ремонта произ­
водственных зданий и сооружений, - Госстрой СССР, 1 9 7 4 .- 76 с.
43. Положение о проведении планово-предупредительного ремонта ж и­
лых и общественных здани й.- Госстрой СССР, 1 9 6 5 ,- 128 с.
44. Поляков С.В. Последствия сильных землетрясений,- М.: Стройиздат,
1 9 7 8 ,- 311 с.
45. Правила и нормы технической эксплуатации жилищного ф о н д а .- М.:
Стройиздат, 1 9 7 4 .- 52 с.
46. Прохоркин С.Ф. Реконструкция промышленных предприятий.— М.:
Стройиздат, 1 9 8 1 .- 128 с.
47. Правила оценки физического износа жилых зданий.-- М.: 1 9 8 6 ,—
47 с.
48. Пособие по усилению стрежневых железобетонных конструкций
(ферм, арок, диафрагм, оболочек) при реконструкции и капитальном ре­
монте промышленных здани й.- Владивосток, Дальпромстройниипроект,
1 9 7 5 ,- 68 с.
49. Пособие по расчетным характеристикам клеевых соединений для
строительных конструкций.- М.:Строкиздат, 1 9 7 2 .- 128 с.
50. Парамзик А.М., Кенжебаев Е.Т. Инженерная оценка интенсивности
землетрясения 13 октября 1985 г. в К айраккуме.//Рефер. сборн. Сейсмостой­
кое строительство.- М.: 1 9 8 6 ,- N 1 1 .— С. 2 0 -2 6 .
51. Пособие по усилению несущих конструкций зданий и сооружений ре­
конструируемых промышленных предприятий, расположенных во П и Ш зо­
нах г, Алма-Аты.-- Алма-Ата: Казахский Промстройниипроект, 1986.-- 332 с.
52. Рекомендации по восстановлению и усилению крупноблочных зданий
полимеррастворами.- Тбилиси, 1 9 8 5 .- 97 с.
53. Рекомендации по восстановлению и усилению крупнопанельных зда­
ний полимеррастворами.-- Тбилиси, 1 9 8 4 .- 111 с.
54. Рекомендации по восстановлению и усилению каркасных зданий по­
лимеррастворами. — Тбилиси, 1 9 8 5 .- 184 с.
55. Рекомендации по применению суперпластификатора марки С -3 ,- М.:
НИ ИЖ Б, 1 9 7 9 ,- 39 с.
56. Рекомендации по применению в бетоне суперпластификаторов марки
МФ-АР на основе аминоформальдегидных аминоактивных см о л ,- М.: Н И ­
ИЖ Б, 1 9 8 2 ,- 36 с.
57. Рекомендации по применению суперпластификатора "Дофен” в бето­
н а х ,- Донецк, 1 9 8 2 ,- 46 с.
58. Рекомендации по повышению монолитности кирпичной кладки пу­
тем применения полимерцементных растворов.-- М.: Стройиздат, 1987.-- 49 с.
59. Ржаницын Б.А. Химическое закрепление грунтов в строительстве,—
М.: Стройиздат, 1986.-- 246 с.
262
60. Ройтман А.Г. Деформации и повреждения зданий.-- М.: Стройиздат,
1 9 8 7 ,- 158 с.
61. Ройтман А.Г., Смоленская Н.Г. Ремонт и реконструкция жилы х и об­
щественных зданий.— М.: Стройиздат, 1 9 7 8 .- 148 с.
62. Руководство по эксплуатации строительных конструкций производст­
венных зданий промышленных предприятий.- М.: Стройиздат, 1 9 8 1 .- 87 с.
63. Руководство по усилению элементов конструкций с применением
сварки,- М.: ЦНИИПСК, 1 9 7 9 ,- 69 с.
64. Руководство по сбору, обработке и использованию инженерно-сейсмо­
метрической инф орм ации.- М.: Стройиздат, 1 9 8 0 .- 42 с.
65. Сейсмостойкие здания и развитие теории сейсмостойкости (по матери­
алам VI Международной конференции по сейсмостойкому строительству).-М.: Стройиздат, 1984.-- С. 235—243.
66. Сейсмическая шкала и методы измерения сейсмической интенсивно­
сти.— М.: Наука, 1 9 7 5 ,— 279 с.
67. Смоленская Н.Г. и др. Современные методы обследования зданий.М.: Стройиздат, 1 9 7 2 .- 80 с.
68. Соколов В.К. Реконструкция жилых здани й.- М.: Московский рабо­
чий, 1 9 8 2 .- 86 с.
69. Соколович В.Е. Химическое закрепление грунтов.- М.: 1 9 8 0 .— 118 с.
70. Спрыгин Г.М., Бабурин Б.В. Восстановление строительных конструк­
ций на промышленных предприятиях Дальнего Востока.-- Владивосток: Даль­
невосточный ун-т, 1 9 8 4 .- 111 с.
71. Строительство в сейсмических районах. СНиП П -7 -8 1 .- М.: Стройиз­
дат, 1982.
72. Ступаков Г.И. и др. Применение новых строительных материалов в
практике реставрации.//Строительство и архитектура Узбекистана.-- 1 9 7 8 .N 7 .~ С. 1 8 -1 9 .
73. Томас X., Мак Вейг. Строительные аварии. Перевод с анг.— М.:
Стройиздат, 1967.- 148 с.
74. Указания по определению прочности сцепления в каменной кладке.
СН 4 3 4 - 7 1 .- М.: Строййздат, 1972.-- 54 с.
75. Указания по обследованию и рациональным способам восстановления
гражданских зданий, пострадавших от просадок грунтового основания в усло­
виях г. Душанбе. Р С Н -0 1 -8 2 .- Душанбе. 1 9 8 3 ,- 59 с.
76. Фридган Л.Б. О совместной работе на сжатие "старого” и "нового” бе­
тона при восстановлении и усилении железобетонных конструкций. Тезисы
докладов всесоюзного научно-технического совещания "Повышение эффектив­
ности эксплуатации и реконструкции промзданий”. - Макеевка, 1981 -- 19 с.
77. Харитонов В.А., Шолохов В.А. Организация восстановительных работ
после землетрясения.-- М.: Стройиздат, 1986.-- 180 с.
78. Ципенюк И.Ф. и др. Конструкции и методы восстановления архитек­
турных памятников в сейсмических районах Средней Азии.//Строительство и
архитектура Узбекистана.— 1 9 7 8 ,- N 3 .— С. 1 8 -1 9 .
79. Швец В.Б., Феклин В.И..Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция
фундаментов.- М.: Стройиздат, 1 9 8 5 .- 203 с.
80. Шкинев А.Н. Аварии в строительстве.- М.: Стройиздат, 1 9 84.-- 216 с.
81. Якубов Ш.М. Сейсмостойкость минаретов Узбекистана. Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.-- Таш­
кент, 1 9 8 7 .- 20 с.
82. Basic cocepts of seismic codes, vol. 1, The International A ssociation for
Earthquake Engineering, Tokyo, 1986, p. 158.
83. Землетресенето Вранча. 1 9 7 7 ,- София, 1983.-- с. 370 -396.
84. Cuide-Lines for Eathquake resistant Non — Engineering Construction,
JAEE, Jndonesia, 1986
85. Proceedings of the seventh WCEE, Turkey, 1980
86. Proceedings o f the eight WCEE, USA, 1984
87. Proceedings of the seventh ECEE, Grelce, 1982
88. Proceedings of the eight ECEE, Portugal, 1986
89. Philip II. Perkins Concrete structures: repuis, water -- proofing and
protection. Applied science publishers. LTD, London, 1976, p. 29
90. Rehair of buildings damages by earthquake, United N ations, New Jork,
1977, p. 76
91. T.P. Tassios Redesign, repair and strengtheniug of buildings in seismic
regions. United N ations, Economis and Social Council, Lisbon, 1982, p. 12
92. Указания за проектиране и изпълнение на промышлени и селскостопански сгради и съоръжения в землетръсни райони,- София, 1 9 7 7 ,— 104 с.
263
О Г Л А В Л Е Н И Е
П р е д и с л о в и е ............................. .................... ..........................................................
Глава 1. Особенности реконструкции и восстановления объек­
тов в сейсмических р а й о н а х ...................................................................
1.1. Общие требования к реконструкции сооружений.........
1.2. Общие требования к восстановлению и усилению зда­
ний и сооружений, поврежденных землетрясением.............
1.3. Общие требования к усилению оснований и фунда­
ментов под соор уж ен и я ................................................ ....................
Глава 2. Основные виды и причины повреждения основании,
зданий, сооружений и их элементов......................................................
Глава 3. Способы усиления несущей способности зданий и со­
оружений ..........................................................................................................
3.1. Усиление несущих конструкций и элементов................
3.2. Усиление фундаментов.............................................................
3.3. Усиление оснований под здания и сооруж ения.............
Глава 4. Особенности технологии производства работ при вос­
становлении сооружений.............................................................................
Глава 5. Строительные материалы, изделия и оборудование
для проведения восстановительных работ..........................................
5.1. Требования к основным строительным материалам
и изделиям ....................................................................................... ....
5.2. Огнестойкость стен, заделанных эпоксидной смолой ..
5.3. Составы некоторых растворов для повышения несу­
щей способности гр ун тов..................................................................
5.4. Композиция на основе битума для гидроизоляции и
антикоррозионной защиты...............................................................
5.5. Оборудование для проведения восстановительных ра­
бот
Глава 6. Восстановление зданий и сооружений, поврежденных
зем летрясением ..............................................................................................
6.1. Основные причины повреждения зданий и сооруже­
ний при землетрясениях (на примере СССР)..........................
6.2. Классификация восстановительных работ и способов
восстановления сооружений ............................................................
6.3. Способы усиления зданий различных конструктив­
ных сх е м ..................................................................................................
6.4. Общие требования к расчету некоторых конструктив­
ных элементов при усилении и восстановлении объектов..
6.5. Особенности расчета некоторых конструкций уси­
ления .........................................................................................................
6 .6. Требования к поверочным расчетам при усилении ос­
нований и фундаментов....................................................................
6.7. Примеры расчета элементов усиления и восста­
новления ..................................................................................................
Глава 7. Технико-экономическая оценка восстановительных
работ................................................................................................................. .
7.1. Анализ фактических затрат на восстановление зданий
и сооруж ений.........................................................................................
7.2. Методика технико-экономической эффективности ре­
монтно-восстановительных работ ..................................................
7.3. Технико-экономические показатели некоторых спосо­
бов усиления конструкций и зданий в целом .........................
Глава 8. Особенности усиления и восстановления зданий по­
сле Спитакского зем летрясения............................................................
Глава 9. Восстановление памятников архитектуры в сейсми­
ческих р а й он ах.............................................................................................
П рилож ение 1 ..................................................................... ...................................
3
5
5
11
19
22
28
33
103
116
124
149
149
153
158
159
168
172
172
176
179
193
196
206
208
211
212
215
220
225
242
253
Форма
представления
информации
о
повреждении
и деф ектах....................................................................................................... 253
П рилож ение 2 .......................................................................................................... 258
Предложения к дополнению разд. 4 СНиП "Строительство в
сейсмических районах” .............................................................................. 258
С писок л и т е р а т у р ы ............................................................................................ 261
264
