Что делать если необходимо усиление кирпичных стен (проемов)?

Увеличение количества предложений на первичном и вторичном рынке жилья и унификация интерьера квартир, в виде квартира-студия, привело к тому, что новые владельцы хотят привести облик квартиры к своему пониманию дизайна. Это же относится к индивидуальному жилищному строительству, когда первоначальное решение планировки дома перестает устраивать владельца. Перепланировку проводят и коммерческие структуры на своих объектах.

Немного истории: как появился карбон

На сегодняшний день углерод в том или ином виде востребован практически во всех промышленных отраслях. Особенностью и главным его преимуществом является то, что он способен гармонично дополнять традиционные строительные материалы, будь то стекло, метал, дерево или бетон или же и вовсе заменить их, что весьма выгодно и для человека, и для природы.

Открыт углерод еще в 1880 году Т. Эдисоном в процессе исследования нити лампы накаливания. Благодаря зарубежным производителям и промышленникам углеволокно стало активно применяться в различных отраслях, в том числе и в строительстве. На территории нашей страны последние проекты с использованием углеволокна разрабатывались еще в советские времена, потому сейчас они активно реанимируются инженерами.

Эффективность усиления лентами и основные области применения метода.

Эффективность усиления бетонных конструкций композитными лентами очень высокая. В зависимости от вида ламелей, холстов количества их слоёв и вида нагрузки, предельная грузоподъёмность элемента может увеличиться в 2 — 3 раза по сравнению с не усиленным элементом. Особенно это касается балок. Чтобы достигнуть эффективного усиления при помощи лент и углеродных холстов, надо очень строго соблюдать технологический регламент, прежде всего касающийся подготовки поверхности усиливаемого элемента. Здесь скажем только, что перед наклеиванием лент надо провести испытание прочности бетонного основания на отрыв, т.е. испытание „pull-off». Минимальное значение результата этого испытания должно быть 1,5 МПа.

Существующий опыт, в области усиления существующих конструкций, позволяет показать следующие направления частого и рационального применения композитных углепластиковых лент CARBODUR и холстов CARBOWRAP в бетонных объектах:

  • когда требуется усиление при обычной нагрузке на балки и плиты — тогда ленты надо приклеивать согласно огибающей изгибающих моментов, они бывают разной длины и могут быть наклеены в 1 или больше слоёв. Здесь проявляется аналогия к схеме армирования стержнями в изгибаемых элементах.
  • когда требуется усиление, для обеспечения требований по трещинообразованию при корродированных напрягаемых элементах сборных или других балок — тогда ленты наклеиваются „от опоры к опоре», т.е. на всей длине элемента;
  • когда требуется усиление в связи со срезывающими или главными растягивающими напряжениями — тогда отрезки лент наклеиваются в направлениях отогнутых стержней.

Другие применения лент, например, для усиления опор, столбов, перекрытий и стен также оправданно, испытано и многократно опробированно на многочисленных объектах.

Эффективность данного метода усиления многократно доказана на практике и используется в мировом строительстве на протяжении 40 лет. В России эта технология применяется 14 лет и получила высокое распространение, как в гражданском, так и в мостовом строении. Данная методика усиления является самым современным и «бережным» методом восстановления и повышения эксплуатационных характеристик конструкций.

Читайте также:  Деревянные двутавровые балки межэтажного перекрытия

Механические характеристики ЭВА варьируются в пределах:

  1. Модуль упругости Е = 70 000 – 640 000 МПа
  2. Прочность на растяжение R = 1700 – 4800 МПа
  3. Относительное растяжение при разрыве 1,5%

Расчёт колонны с усилением

Новые исходные данные

Предположим, что по новым условиям, продольная сила, действующая на колонну, увеличится на 200 т, что явно больше допустимой величины, так что для рассматриваемой колонны потребуется спроектировать усиление. Выполнять усиление планируется путём устройства обоймы из прокатных уголков. Будем предполагать, что на момент устройства усиления, конструкция будет полностью разгружена, так что элементы усиления вступят в совместную работу с конструкцией колонны без дополнительных технических мероприятий. Это позволит воспользоваться возможностью ПК ЛИРА САПР по расчёту сталежелезобетонных сечений (сечения с жёсткой арматурой). Параметры жёсткости для расчёта колонны с обоймой, приведены на рисунке:

Параметры жёсткости сталежелезобетонного сечения

Для жёсткой арматуры (уголков) выбираем сталь С345, которую указываем в настройках типа армирования:

Параметры арматуры для сечения, усиленного обоймой из уголков

Результаты проверки прочности сталежелезобетонного сечения представлены на рисунке:

Проверка прочности сечения колонны, усиленной обоймой из уголков

Приведённая выше технология, позволяет подобрать сечение ветвей обоймы для усиления железобетонной колонны. У данной технологии есть существенное ограничение: рассматриваемая колонна, на момент устройства усиления, должна быть полностью разгружена, т.е. в ней не должно быть никаких напряжений, за исключением напряжений от её собственного веса, что вызывает необходимость проведения серьёзных организационно-технических мероприятий по разгрузке конструкций.

Разновидности укрепляющих обойм

Для работ по укреплению кирпичной стены используют в качестве стяжке обоймы. По разновидностям они делятся на:

  • монолитные железобетонные;
  • стальные;
  • композиционные;
  • армированные.

Использование монолитной ЖБ обоймы по толщине равна 4-12 см. Она изготавливается из арматуры, которая укладывается продольно и поперечно, и крепится к стене специальными фиксаторами по периметру, образующими подобие сетки. Такая обойма принимает на себя часть нагрузки стены, что препятствует дальнейшему ее разрушению.

Стальная обойма (арматура диаметром от 12 мм) основана на использовании разных видов металлопроката, которые располагаются по поверхности стены. Чаще всего они крупные, и представлены не только прутьями, но и швеллерами различных размеров, а также уголками.

Со стальной обоймой хорошо укреплять отверстия, появившиеся в перегородочных кладках, около дверных или оконных проемов. Данный вид обойм требует дополнительной теплоизоляции.

Установление композиционной обоймы основано на использовании углеродистого волокна (проволоки) или высокопрочного стекла. Такое решение способно значительно улучшить свойства кирпичной кладки по сжатию.

Разновидности укрепляющих обойм

Данный вид считается самым дорогим, он всегда используется с любым металлическим каркасом, например, стальной сеткой, и считается эффективным только после тщательной подготовки, грунтования, прокрашивания и шпатлевания поверхности. Большую популярность получило здесь использование инъектирования стен, края которой скрепляются углеволокнами, которые можно закладывать даже внутрь трещины.

Армированная обойма применяется в виде каркасов, стержней и арматурной сетки из металла. Прутья могут быть короткими, длинными, сваренными между собой, и при сочетании образовывать крупный каркас. Металлическая сетка бывает готовой, покупной или связанной самостоятельно. Ячейки сетки по минимуму составляют 50 х 50 (мм), и могут достигать до 150 х 150 (мм).

Армированную обойму можно использовать с любой стороны стены – внешней или внутренней, но перед этим необходимо просверлить отверстия в целых частях стены. Крепится данный вид с помощью сквозных шпилек и анкерных болтов. По окончании монтажных работ с приспособлениями армировки, на ее поверхность наносят бетонный раствор, толщиной до 40 мм.

При данном способе используют цемент высокой марки, например, М300, 400, 500 (чем выше, тем лучше). В процессе работы также пригождается вспомогательный материал: уголки и стержни с диаметром до 30 мм.

Читайте также:  Звукоизоляция межэтажных перекрытий: советы, материалы.

Угловые металлические швеллера под цементный раствор особенно хорошо скрепляют углы здания, придавая идеальную форму не только конкретной части дома, но и постройке по всему периметру.

Чем и зачем армируют перекрытие

Для армирования плит перекрытия используют стальную, так и композитную арматуру (в основном стеклопластиковую). Более распространена металлическая арматура А500С (в проектной спецификации может обозначаться S500), популярны диаметры 10 и 12 мм. Для основного армирования железобетонной конструкции используют только рифлёную арматуру, чтобы создания качественную связь арматуры с бетоном. Для изготовления дополнительных элементов, не влияющих на несущую способность будущей железобетонной конструкции, можно использовать гладкую арматуру А1. Практикуют в современном частном строительстве и комбинирование арматуры, используют для армирования монолитной плиты одновременно металлические и стеклопластиковые пруты.

Чем и зачем армируют перекрытие

Несмотря на то что какая арматура используется, играет она одну и ту же роль в бетоне – придаёт ему необходимую прочность, чтобы выдержать все будущие нагрузки на растяжение, скручивание и изгиб.

Порядок производства работ

В большинстве случаев усиление проемов окон и дверей не требует выполнения некоторых этапов (исследование, проектирование, согласование), т.к. перекрытия проемов находятся в составе строительной конструкции и не теряют несущей способности. Работы по укреплению носят профилактический или ремонтно-восстановительный характер.

В состав работ по усилению композитными материалами входят стандартные операции:

  • оценка повреждений;
  • подготовка поверхности под оклеивание (удаление дефектной бетонной зоны, очистка поверхности и арматуры от пыли и ржавчины, укладка ремонтного состава, грунтовка);
  • укладка усиливающего слоя;
  • отделка при необходимости.

Схема усиления — укладывается полотно вдоль поверхностей проема, а в приопорной зоне укладываются П-образные хомуты, которые выполняют роль анкеров продольной ленты и снижают «срезающую» нагрузку на верхнюю перемычку проема. Для повышения сейсмической стойкости применяют диагональную укладку ленты или полотна и материала хомута.

Исключения, когда проводится полный цикл работ:

  • Механические повреждения, которые привели к деформации элементов проема.
  • Повреждения, которые возникли при сейсмическом воздействии или в результате подвижки грунта.
  • Расширение размеров проема в любом направлении, сверх проектных.
  • Прорезка отверстия, линейный размер которого превышает 3…4 толщины плиты монолитного перекрытия и двух отверстий рядом диаметром 150 …300 мм для пустотных плит.

Признаками необходимости полного цикла производства работ служат повреждения, которые привели к изменению геометрии проема, повреждению элементов арматуры, разрушению значительной бетонной части проема в любом месте.

Расчет усиления плиты комбинированным способом

Рис. 1.5. К расчету усиления нормального сечения плиты комбинированным способом: а – действительное нормальное сечение; б – расчетное нормальное сечение

Назначаем набетонку минимальной толщины δ = δmin = 50 мм. Принимаем бетон класса В30 (на класс выше бетона плиты, Rb1 = 17.0 МПа)

Проверяем условие:

Условие выполняется; следовательно, нейтральная ось проходит в пределах нового бетона (следует стремиться к тому, чтобы нейтральная ось проходила в набетонке).

Определяем коэффициент αm:

Требуемая площадь суммарной арматуры:

Выделим площадь сечения арматуры усиления, которую также принимаем класса А400:

Принимаем 2Ø14 А400 (As1,f = 308 мм2)

Определяем фактическую несущую способность нормального сечения после усиления.

Высота сжатой зоны:

Рабочая высота:

Относительная высота сжатой зоны усиленного сечения:

По табл. 3.1 прил. 3 находим αm = 0,107

Фактический изгибающий момент, воспринимаемый сечением плиты, усиленной комбинированным способом, составит:

Запас прочности:

Увеличивая количество дополнительной арматуры, можно повысить запас прочности усиленной плиты.

Работы по усилению пустотной плиты комбинированным способом выполняются в следующей последовательности:

  • очищается поверхность усиливаемой плиты от инородных включений;
  • пробивается полка вдоль плиты над пустотами (устраиваются борозды шириной 70…100 мм), на поверхности плиты делается насечка на глубину 5…10 мм;
  • продувается сжатым воздухом и увлажняется контактная поверхность;
  • устанавливается в проектное положение арматура усиления – сварные каркасы и сетка;
  • заполняются пластичным бетоном вскрытые пустоты, выполняется бетонирование набетонки по маячным рейкам;
  • осуществляется уход за бетоном.
Читайте также:  Разновидности и правила монтажа плит перекрытия на кирпичную стену

Скачать данный пример

Заказать расчет конструкций

Поделиться ссылкой:

  • Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
  • Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
  • Больше
  • Нажмите, чтобы поделиться в Google+ (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
  • Поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
  • Нажмите для печати (Открывается в новом окне)

Похожее

Армирование углеволокном

Армирование углеволокном ‒ это способ усиления деревянных балок перекрытия, который является не совсем традиционным, однако используется в случаях где помещение имеет небольшую площадь или же по другим причинам, когда вышеописанные способы применить не представляется возможности.

Армирование углеволокном

Углеволокно является инновационным материалом, который прекрасно справляется с любыми механическими нагрузками, в том числе и нагрузками на изгиб.

Армирование углеволокном

Выпускаются элементы из углеволокна в различных модификациях, включающих пластины, листы, нити, ленты или просто в виде тканей. Сам процесс армирования балок углеволокном заключается в накладывании слоев с помощью клея (эпоксидной смолы) друг на друга до получения достаточной жесткости балки.

Армирование углеволокном

После застывания клея слои представляют собой монолитное покрытие, по своим характеристикам не уступающим металлу.

Оконного проема

Для усиления оконных проемов используют перемычки, которые устанавливают на этапе строительства. Делают перемычки из железобетона, при этом арматура обеспечивает их прочность, а бетон жесткость и сопротивление силам сжатия.

Если возникла необходимость расширить оконный проем, то новая конструкция должна быть обязательно укреплена так же, как это выполняется на этапе строительства дома.

Для усиления оконного проема используются прогоны, которые опираются на специальные выступы. Для создания прогонов могут использоваться швеллера, уголки, промышленные перемычки.

Усиление проемов в кирпичных стенах.

При пробивке проёма в кирпичной стене достаточно ограничиться устройством новой перемычки:

Усиление проема в кирпичной несущей стене.

В кирпичных стенах усиление проёмов выполняется швеллером. С двух сторон несущей стены на необходимой высоте прорезаются штрабы под эти швеллеры. Нижняя граница штраб должна проходить по горизонтальному шву кладки, чтобы будущая перемычка опиралась на цельный не тронутый кирпич, иначе он может не выдержать смятия и в будущем выкрошиться. После устройства штраб, в них вставляются с обеих сторон швеллеры и стягиваются шпильками. Длина опирания швеллеров обычно составляет 250-300 мм., она определяется либо расчетом, либо по таблице стандартных проемов. Данную таблицу можно найти в книге «Некоторые вопросы ремонта и реконструкции зданий» В.Т. Гроздова. В ней подробно рассматривается усиление дверного проема в несущей стене для кирпичных домов. После установки перемычки небольшими кусками вырезается сам проём. К нижним полкам швеллера приваривают арматуру или пластины, после чего они штукатурятся по металлической сетке. После оштукатуривания стены усиление дверного проёма никак незаметно.

Если при устройстве проема остается небольшой простенок (минимум 400 мм.), то его как правило (определяется расчетом) берут в металлическую обойму:

Проект усиления проема в несущей стене с обжатием кирпичного простенка.

Узлы и разрезы.