Основы усиления конструкций и зданий

Строительные конструкции усиливают в двух случаях. Пер­вый — когда в процессе экс­плуатации в них возникли дефекты и повреждения: трещины, искрив­ления, провисания, коррозия и т. п. Тогда способ усиления зависит от вида и степени повреждений, а сама конструкция усиления и се­чения ее элементов определяется расчетом, который учитывает оста­точную несущую способность су­ществующей конструкции и действу­ющие на нее нагрузки. Однако при угрожающем состоянии эксплуати­руемых конструкций усиление пред­ставляет собой оперативные противоаварийные меры временного характера — тут вопрос стоит о предотвращении обрушения, и вре­мени для тщательной разработки, изготовления и монтажа усилива­ющих конструкций не всегда оста­ется, потому зачастую приходится принимать решения, наиболее про­сто и быстро осуществимые.

Второй случай — когда предпо­лагается увеличить нагрузку на кон­струкцию (при надстройке или ре­конструкции зданий, перепланиров­ке помещений, замене оборудова­ния и т. п.). Тогда необходимость уси­ления конструкции определяется расчетом ее действительной несу­щей способности (с учетом факти­ческих размеров сечений, характе­ристик материалов и наличия де­фектов) и сравнением ее с усилия­ми от ожидаемых нагрузок.

Существуют многие десятки при­емов усиления, которые достаточно подробно описаны в научно-техни­ческой и справочной литературе, — приводить их все в рамках данной работы нет возможности. Поэтому в настоящей главе рассмотрены только сами основы усиления, прин­ципы работы усиливающих конструк­ций и ошибки, которые иногда до­пускают строители и проектировщи­ки, а в качестве примеров исполь­зованы самые распространенные схемы усиления.

Усиливающие конструкции обыч­но проектируют из металла или мо­нолитного железобетона (изредка из каменной кладки). Технология уси­ления железобетоном требует мок­рых процессов, в большинстве слу­чаев устройства опалубки (а то и строительных лесов) и времени для набора бетоном проектной прочно­сти, что неизбежно приводит к про­должительному выводу из эксплуа­тации помещений или их отдельных участков. Поэтому там, где есть воз­можность выбора вариантов, прак­тика предпочтение отдает металлу, хотя по стоимости и эксплуатацион­ным затратам он существенно до­роже железобетона, а во многих случаях нуждается и в специальной защите от огня.

Следует заметить, что работы по усилению несущих конструкций тре­буют более высокой квалификации и опыта исполнителей и более тща­тельного контроля качества, чем обычные строительно-монтажные работы, а проектирование усиления — более глубоких знаний строитель­ных конструкций, прочностных и деформативных свойств строительных материалов, чем проектирование новых конструкций и зданий.

Приступая к данной главе, ав­тор считает своим долгом упомянуть о неоценимом вкладе, который внес в разработку теории, методов рас­чета и новых конструкций усиления выдающийся ученый и инженер Н.М. Онуфриев. Его книги, изданные в 1940-70-е гг., до сих пор ос­таются незаменимыми пособиями — учебными для студентов и справоч­ными для инженеров.

Вместе с тем в вопросах усиле­ния остается очень много неизучен­ного. Имеется множество способов усиления, авторы которых были боль­ше озабочены получением патен­тов и авторских свидетельств, не­жели всесторонним исследованием своих изобретений и доведением их до реального воплощения. Даже некоторые давно известные спосо­бы не всегда имеют сопровождение в виде инженерных методов расче­та. Поэтому во многих случаях кон­структору-проектировщику приходит­ся полагаться на свой опыт и интуи­цию, и хорошо, если опыт у него богатый, а интуиция не подводит. Хочется надеяться, что молодое по­коление ученых и инженеров все­рьез займется нерешенными воп­росами и сумеет ликвидировать мно­гочисленные "белые пятна".