Основные принципы восстановления и усиления каменных и армокаменных конструкций

При разработке проектной документации на восстановление или усиле-ние каменных конструкций зданий и сооружений следует:

‒ предусматривать меры по обеспечению надежности и долговечности зданий и сооружений;

‒ принимать конструктивные решения и методы производства работ, реализуемые, как правило, без остановки производственного процесса в эксплуатируемых зданиях и сооружениях или совмещаемые по времени с технологическими остановками таких процессов;

‒ учитывать перспективы развития производства, возможность повтор-ных (в будущем) реконструкций и модернизаций;

‒ принимать проектные решения, обеспечивающие экономное расходование материалов, топливных и энергетических ресурсов, снижение стоимости, трудоемкости и сокращение сроков выполнения работ по усилению;

‒ учитывать условия производства работ по усилению (стесненность монтажной площадки, возможность использования механизмов, дополнительные мероприятия по технике безопасности и охране труда, необходимость контроля качества работ и т.п.).

Основные технические решения, принимаемые при разработке проектов реконструкции и усиления, следует обосновывать путем сравнения конкурентоспособных вариантов, учитывая при этом последствия (стесненность монтажной площадки или остановку производства на время выполнения работ по усилению или восстановлению).

Проектирование восстановления и усиления каменных конструкций по сравнению с обычным проектированием имеет ряд существенных особенностей, которые должны учитываться как при организации проектных работ, так и в процессе разработки и оформления проектной документации.

Основные из них:

- проведение большого объëма изысканий с обследованием оснований и восстанавливаемых или усиливаемых конструкций, выявлением их фактического состояния, характеристик материалов, из которых они выполнены, анализом причин появления имеющихся дефектов и повреждений и оценкой их технического состояния.

- выполнение расчëтов по нескольким вариантам расчëтных схем для оценки возможного отрицательного влияния обычно не учитываемых факторов (податливости или несмещаемости фундаментов, возможного проявления эффектов неразрезности, участия в работе каркаса ограждающих конструкций и оборудования и т.п.)

- учëт уровня фактической нагруженности усиливаемых под нагрузкой конструкций в процессе выполнения работ по усилению и учëт влияния дей-ствующих во время усиления напряжений на несущую способность усиливае-мой конструкции;

влияние последовательности и технологии выполнения работ по усиле-нию на поведение усиливаемой конструкции, необходимость комплексного решения вопросов конструирования и выбора способа усиления с обязательным отражением этих вопросов в проектной документации.

Проектная документация с учëтом изменения параметров и свойств конструкций и режимов эксплуатации должна охватывать следующие стадии работы конструкций:

1) предшествующая началу работ по усилению, на которой требуется проверить с учетом фактического состояния возможность эксплуатации кон-струкций до их восстановления, усиления или замены и разработать в необходимых случаях временные мероприятия по содержанию конструкций и ограничению режимов эксплуатации;

2) соответствующая периоду выполнения работ по восстановлению или усилению, на которой следует разработать необходимые мероприятия, обеспечивающие работоспособность конструкций по временной схеме;

3) соответствующая режиму эксплуатации конструкций после восстановления или усиления, на которой необходимо обеспечить работу конструкций в изменившихся условиях.

В необходимых случаях, с целью выявления фактического положения конструкций, возможного роста деформаций и изменения напряжëнного состояния, проектом должно быть предусмотрено проведение инструментальных наблюдений за состоянием конструкций на стадиях 1 и 2, а также с использованием приборов и специальных контрольно‒сигнальных устройств ‒ на стадии 3.

Экономическая целесообразность восстановления и усиления в большинстве случаев бесспорна, особенно если речь идет об усилении конструкции действующего предприятия. Так же очевидна экономичность усиления при реконструкции предприятия [207].

Этапы разработки проекта усиления или восстановления оснований и строительных конструкций зданий и сооружений и их частей, и последовательности их выполнения показаны на рис. 1.

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ УСИЛЕНИЯ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Разработка схемы восстановления или усиления

Патентный поиск

Выбор материала восстановления или усиления

Выбор рационального варианта восстановления или усиления

Выполнение поверочных расчетов

Проведение НИР и испытаний

Конструирование и разработка чертежей и схем загружения конструкций

Составление спецификаций

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ УСИЛЕНИЯ

Определение потребности в машинах и механизмах

Установление последовательности выполнения работ

Увязка с технологическим процессом

Разработка рекомендаций по режимам выполнения работ

Разработка мер по обеспечению и контролю качества и Т/Б

ВЫПОЛНЕНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ УСИЛЕНИЯ

Подготовка восстанавливаемых, усиливаемых и усиливающих конструкций

Устройство разгружающих конструкций

Установка и крепление восстанавливающих и усиливающих конструкций

Выполнение работ по поддержанию долговечности восстановленных и усиленных конструкций

Рис.1. Состав проекта по восстановлению или усилению оснований и строительных

конструкций

Учитывая большой объем реконструкции зданий и сооружений, в которых каменные конструкции занимают значительную долю среди всех видов строительных конструкций, вопросы практического применения различных эффективных способов их усиления приобретают в настоящее время большое народнохозяйственное значение.

Восстановление и усиление каменных конструкций может быть выполнено различными способами, которые, как и для конструкций из других материалов, можно условно объединить в три группы: усиление без изменения расчетной схемы, с изменением расчетной схемы и с изменением напряженного состояния. Последние две группы усилений в большинстве случаев могут быть объединены, так как изменение расчетной схемы конструкции часто влечет за собой изменение и её напряженного состояния (рис. 2).

Наиболее нагруженными элементами каменных зданий являются фундаменты, несущие стены, столбы, простенки и надпроемные перемычки. Соответственно в этих элементах чаще всего наблюдаются силовые повреждения, проявляющиеся в виде вертикальных трещин. Трещины, возникающие в кладке от перенапряжения под нагрузкой, называются силовыми.

Выявленные в результате обследования элементы каменных конструкций с силовыми трещинами подлежат усилению. Кроме того, усиление существующих каменных конструкций (фундаментов, столбов, простенков, стен) производится в том случае, когда их несущая способность может оказаться недостаточной при реконструкции зданий, а также при наличии дефектов в кладке, вызванных неравномерной осадкой основания под фундаментами, длительным замачиванием и многоцикловым попеременным замораживанием −оттаиванием кладки и другими причинами.

В зависимости от технического состояния каменных конструкций зданий их усиление и восстановление сводится к:

- усилению и восстановлению отдельных элементов существующей кладки;

- повышению несущей способности перенапряженной кладки в целом;

- повышению пространственной жесткости деформированного здания;

- обеспечению устойчивости стен при разрывах креплений и отклонениях от вертикали;

- обеспечению свободы осадочных деформаций сопрягаемых стен.

Усиление элементов каменных конструкций может быть выполнено путем инъектирования, устройства различных обойм, увеличением сечения столбов или простенков, заменой кирпичных надпроемных перемычек на железобетонные или металлические, установкой систем металлических тяжей и накладок и др. Условная схема классификации способов восстановления и усиления конструкций и принципов их осуществления представлена на рис. 3.