Усиление стен бескаркасных зданий при неравномерных деформациях ос­нования

2013-12-27

983

Поделись  

22

23

24

25

26

27

28

Когда целесо­образно применять контрфорсы

Усиление стен при отсутствии их анкеровки в перекрытиях

Для чего нужен подсти­лающий слой раствора при кон­такте металла с бетоном

При "сухом" контакте усилие (давление) передается не на всю поверхность, а на отдельные высту­пы и неровности, всегда имеющие­ся на поверхности не только бето­на, но и прокатного (не фрезеро­ванного) металла. В результате боль­ших местных напряжений эти высту­пы сминаются и стык становится податливым. Подстилающий слой раствора выравнивает поверхности и позволяет распределить усилие по всей площади контакта, т. е. выров­нять контактные напряжения. Но слой раствора должен быть очень тонким, что обычно достигается силь­ным прижатием стальной опорной площадки, в результате которого лишний раствор выдавливается. При толстом слое раствор превращает­ся в самостоятельный несущий эле­мент, относительно низкая проч­ность которого определяет и проч­ность всего стыка.

Обычно усиливают горизонталь­ными тяжами, расположенными под полом и закрепленными на наруж­ных поверхностях стен (рис. 27, а). Для выборки слабины и своевремен­ного включения в работу тяжи пред­варительно натягивают с помощью резьбовых муфт (реже с помощью гаек, расположенных снаружи стен). Для уменьшения напряжений смя­тия в кладке стен усилия на концах тяжей следует передавать через распределительные плиты (стальные пластины), а сами тяжи должны быть надежно защищены от коррозии, особенно на участках, расположен­ных в толще наружных стен.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Реферат

Усиление стен бескаркасных зданий при неравномерных деформациях ос­нования

От 250 руб

Контрольная работа

Усиление стен бескаркасных зданий при неравномерных деформациях ос­нования

От 250 руб

Курсовая

Усиление стен бескаркасных зданий при неравномерных деформациях ос­нования

От 700 руб

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Такое решение, однако, имеет существенные недостатки. В одно­слойных наружных стенах тяжи со­здают "мостики холода", поэтому стены в этих местах необходимо сна­ружи дополнительно утеплять. В со­временных же многослойных наруж­ных стенах устройство подобных тя­жей вообще проблематично, по­скольку сопряжено с разборкой и последующим восстановлением утепляющего и отделочного слоев. Кроме того, из-за наличия муфт и невозможности просверлить отвер­стия вплотную к верхним граням плит перекрытий тяжи приходится распо­лагать сравнительно высоко над пли­тами.

В этих условиях предпочтитель­нее применять конструкцию, пока­занную на рис. 27, б, с использова­нием самоанкерующихся распорных болтов для наружных стен и стяж­ных болтов для внутренних. Болта­ми закрепляют отрезки прокатных уголков, к горизонтальным полкам которых приваривают тяжи и соеди­няют их с монтажными петлями плит или балок. Суть конструкции сохра­няется и при отсутствии монтажных петель, меняются лишь некоторые детали.

Контрфорсы целесообразно при­менять для относительно невысоких зданий, когда наружные стены уг­рожающе накренились (при условии, если снаружи есть место для раз­мещения контрфорсов и когда пос­ледние не наносят ущерба архи­тектуре здания). Наиболее распро­страненная ошибка при устройстве контрфорсов — возведение их на фундаментах мелкого заложения: тогда в результате морозного пуче­ния грунта сами контрфорсы могут приобрести опасные крены.

Еще одна область применения контрфорсов — усиление стен под­вала при выдавливании последних. Внутренние кон­трфорсы — а ими могут служить и дополнительные поперечные стены — здесь не только препятствуют вы­давливанию наружных стен, но и изменяют их расчетную схему — из однопролетных вертикально ориен­тированных балок превращают в плиты, опертые по контуру, что по­зволяет уменьшить в них изгибаю­щие моменты.

При неравномерных деформаци­ях основания стены работают как каменные балки, опорами которых служат непросевшие участки грун­та основания (рис. 28, а), в резуль­тате чего в стенах образуются тре­щины вертикального или наклонно­го направления. Конечно, в первую очередь следует выявить причину неравномерных деформаций (чаще всего ей являет­ся замачивание грунта от неисправ­ных коммуникаций, отсутствия водо­отвода и т.п.) и, если без дорогос­тоящего усиления основания или фундаментов можно обойтись, то достаточно ограничиться усилением стен.

Обычно стены усиливают гори­зонтальными тяжами круглого сече­ния в уровне перекрытий, которые играют роль растянутой арматуры. Для выборки начальной слабины их подтягивают с помощью промежу­точных муфт и концевых гаек (рис. 28, а). Однако тяжи такой конструк­ции раскрытию трещин препятству­ют слабо — так же, как и арматура, закреплённая по концам желе­зобетонной балки и не имеющая сцепления с бетоном. Например, при длине здания l=40 м раскрытие в стене трещины шириной а_crc - 10 мм вызовет напряжение σ_s в тяжах всего 50 МПа, а чтобы напряжения достигли расчетного сопротивления стали марки С235, трещина долж­на быть зияющей (50 мм).

Повысить напряжения в тяжах и, тем самым, более эффективно сдер­жать развитие трещин можно, если создать "сцепление" тяжей со сте­нами, т.е. закрепить их и прижать к стенам в нескольких местах по дли­не — чем чаще, тем лучше (рис. 28, б). Тогда в опасных местах — на участках, где имеются трещины, — в тяжах возникнут самые высокие напряжения σ_s, а значит, и самые большие усилия, которые будут сдер­живать дальнейшее развитие тре­щин. Механизм работы подобных тяжей — тот же, что и механизм работы внешней арматуры, прикреп­ленной к существующей в несколь­ких точках. В каче­стве крепежных элементов лучше всего использовать самоанкерующиеся распорные болты (сквозные бол­ты требуют внешнего утепления).

Основными причинами, вызывающими необходимость усиления оснований являются

- изменение гидрогеологических условий участка, на котором расположен реконструируемый объект;

- изменение с течением времени физико-механических свойств насыпных грунтов;

- влияние на грунты основания транспортных и технологических динамических нагрузок;

- изменение нагрузок на основание вследствие надстройки или изменения функционального назначения реконструируемого здания.

Для усиления оснований применяются методы цементации, силикатизации, битумизации, смолизации, термозакрепления и глубинного уплотнения грунтов (наклонные набивные сваи).

Перечисленные методы широко применяются при подготовке территории под застройку при новом строительстве. В условиях их применения для укрепления основания под существующими фундаментами необходимо учесть их наличие. Дело в том, что нагнетаемые под подошву фундамента реактивы активно распространяются в сторону от фундамента, перемещая и некоторое количество частиц грунта (своего рода «вторичная суффозия»). Чтобы избежать временного ухудшения физико-механических характеристик грунтов основания под подошвой фундамента, рекомендуется заблаговременно устраивать «завесы» из закрепленного грунта по обеим сторонам от фундамента, препятствующие вторичной суффозии (рис.4.1).

Рис. 4.1. Поэтапное укрепление грунта основания:

1- инъекторы для формирования завес; 2 – то же для укрепления грунта под подошвой фундамента; 3 - фундамент

При увеличении нагрузок на существующие фундаменты рекомендуется также устройство ограждающей конструкции из свай или шпунтов, при этом не допускается отрыв подошвы фундамента от основания. (См. рис.4.2).

 

Рис. 4.2. Усиление основания ограждающими сваями:

1 – колонна; 2 – фундамент; 3 – обвязочная балка;4 – сваи усиления

При устройстве по периметру фундамента ограждающей конструкции из свай или шпунтов несущая способность основания существенно возрастает. Это происходит за счет трения между грунтом и ограждением, в результате часть вертикальной нагрузки от грунтового ядра передается на сваи (шпунты). Последние, в сою очередь, вовлекают за счет трения по боковой поверхности массы грунта окружающий стенки, причем зона вовлекаемого в работу грунта возрастает с глубиной. При устройстве ограждения следует стремиться к тому, чтобы расстояние между сваями (шпунтом) и обрезом фундамента, под которым усиливается основание, было минимально возможным из условия производства работ. При усилении основания контурным ограждением рекомендуется устройство по верху ограждения обвязочной балки.

Нарушение гидроизоляции и влажностного режима является причиной многочисленных дефектов как отдельных конструкций, так и зданий и сооружений в целом. Устранение таких нарушений требует большихзатрат.

Отсутствие дренажа или его некачественное выполнение (заиливание, засорение) приводит к затоплению подвалов, подмыву и просадкам фундаментов.

Некачественная гидроизоляция подземных частей здания, находящихся ниже уровня грунтовых вод, также приводит к затоплению помещений, усложняет их эксплуатацию и наносит большой ущерб оборудованию, материальным ценностям и строительным конструкциям. Опыт эксплуатации подземных сооружений показывает, что проникновение грунтовых вод происходит обычно через неплотности в бетоне в местах примыкания стен к днищу, где чаще всего происходят перерывы в бетонировании, в результате которых ухудшается сцепление нового и старого бетона. Протечки могут происходить также в местах расположения закладных деталей, смотровых люков и т. п. В то же время при качественном выполнении монолитный железобетон обеспечивает надежную защиту от проникновения грунтовых вод, о чем может свидетельствовать многолетний опыт эксплуатации тоннелей метрополитена, расположенных под реками и водоемами, морских судов, доков и шлюзов.

Надежность гидроизоляции подземной части сооружений проверяется по наличию влаги, воды внутри подвала, а для емкостей – по падению уровня жидкости от проектной отметки. Емкость считается воднепроницаемой, если потери жидкости на третьи сутки с момента окончания заполнения не превышают 3 л на 1 кв. м смачиваемой поверхности.

Восстановление гидроизоляции и влажностного режима в подземных сооружениях достаточно трудоемко, так как в отличие от наземных частей здания обнаружение этих дефектов встречает серьезные трудности. Сырость и протечки могут появляться в одном месте, а дефекты, их вызвавшие, – в другом.

Как правило, стены подвалов выполняются из кирпичной кладки или бетонных блоков и имеют большое количество швов, которые не обеспечивают их водонепроницаемость. Оклеечная наружная гидроизоляция служит обычно недолго, разрушаясь под действием грунтовых вод. Особенно опасно нарушение гидроизоляции при воздействии агрессивных грунтовых и техногенных вод.

Борьба с сыростью осуществляется путем улучшения воздухообмена, устройством приточно-вытяжной вентиляции, отвода атмосферных вод, организованного водоотвода с кровли, соответствующей планировки территории вокруг здания, ремонта отмостки и т. п. При значительных дефектах необходимо заново устраивать гидроизоляцию с внешней стороны стен, предварительно тщательно очистив их от грунта. Эффективным средством гидроизоляции стен является устройство глиняного замка в виде послойно уложенной и уплотненной мятой жирной глины шириной 30-40 см.

Восстановление гидроизоляции возможно также путем инъекции цементного раствора с внешней стороны в местах предполагаемых протечек. Инъецирование производится водоцементным раствором (без песка), чтобы состав не отфильтровывался в порах грунта и мог проникать во все пустоты кладки.

Достаточно эффективным средством гидроизоляции стен подвала, имеющих недостаточную толщину, является устройство утолщенной цементной штукатурки или железобетонной рубашки толщиной 10-15 см. Перед выполнением этой работы с внешней стороны устраивают водопонижение или отводят поступающую воду через специальные трубки.

Восстановление внешней гидроизоляции при реконструкции осуществляется наклейкой 3-4-х слоев гидроизола, проклеенного стеклотканью.

Чтобы защитить оклеечную гидроизоляцию от механических повреждений при обратной засыпке пазух котлована, ее обычно защищают кирпичной кладкой в 0,5 керамического кирпича пластичного прессования или асбестоцементными листами.

При реконструкции строительных объектов особое внимание следует уделять надежной гидроизоляции кровли, которая в большей степени подвергается неблагоприятным атмосферным воздействиям. Дефекты кровель приводят к увлажнению всех конструкций здания и снижению их эксплуатационной надежности. Эти дефекты вызывают обрушение карнизов, штукатурки фасадов. В деревянных несущих конструкциях крыш нарушаются соединения в сопряженных элементах стропил, увеличиваются больше допустимых прогибы стропильных ног, гниют мауэрлаты и другие деревянные элементы крыш. В железобетонных элементах крыш разрушается защитный слой, оголяется арматура.

Причиной появления дефектов в металлических кровлях является их плохое содержание (отсутствие периодической покраски, которую надо производить раз в 3-4 года), неисправности водоприемных воронок, водосточных труб, раскрытие гребней и фальцев, наличие одинарных фальцев в желобах, пробоины и свищи, и т. д.

В рулонных кровлях нарушение гидроизоляции происходит вследствие неровностей основания, наличия воздушных и водяных мешков, расслоения рулонного ковра, растрескивания покровного (защитного) слоя, т. п., что приводит к образованию ям, застою воды, льда, вспучиванию и постепенному разрушению покрытия. Под воздействием солнечной радиации часто происходит сползание мастики в местах значительных уклонов (опорные части ферм, места примыканий к стенам, парапетам, вентиляционным шахтам, температурно-осадочным швам и др.).

Гидроизолирующая способность кровель из штучных материалов снижается вследствие повреждения и смещения отдельных кровельных элементов, отсутствия надлежащего напуска, неплотностей в местах сопряжений элементов, ослабления крепления элементов к обрешетке.

Значительные дефекты в кровлях возникают в цехах с повышенной влажностью (бетоносмесительных узлах, местах расположения пропарочных камер, банях и т. п.), где конденсируется пар на потолочной поверхности, происходит увлажнение бетона и вследствие капиллярного подсоса увлажняется утеплитель кровли. В результате снижения теплоизоляционных свойств постепенно разрушаются плиты покрытия, корродирует арматура, отслаивается защитный слой и даже могут обрушиться конструкции.

Устранение перечисленных дефектов достигается устройством эффективной принудительной вентиляции, снижением утечек пара, гидрозащитой внутренних поверхностей плит пленочным покрытием, гидофобизацией и т.

ЛЕКЦИЯ 5.

Общие принципы усиления основания и фундаментов в зависимости от модернизации здания.

. Работы по проектированию, а также производство работ по усилению оснований и фундаментов реконструируемых зданий являются объектами сертификации и должны получать соответствующие подтверждения.

Отказы оснований возникают за счет проявления природных и техногенных процессов, а также за счет отклонений от нормативных документов, допускаемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации. Основными причинами отказов являются:

• суффозионные процессы, а также колебания УПВ, вызванные изменением гидрологических условий в районе расположения здания, атмосферными водами, аварийными и систематическими утечками из коммуникаций;

• проявление карстовых деформаций;

• снижение прочностных и деформационных свойств грунтов при увлажнении, и также проявление процесса набухания грунта, морозное пучение;

• проведение земляных работ в пределах или вблизи застройки, плывунность грунтов и др.;

• прокладка коммуникаций;

• увеличение нагрузок на основание, особенно сопровождаемое появлением эксцентриситета их приложений или изгибом здания;

• вибрационные или динамические воздействия от авто- и железнодорожного транспорта, линий метрополитена, оборудования, установленного в сооружениях и промышленных установок, расположенных вблизи.

+При реконструкции фундаментов отсутствует возможность разработки типовых схем усиления. Схемы усиления должны приниматься в каждом конкретном случае в зависимости от нагрузок на фундаменты, наличия подвала и других подземных сооружений, инженерно-геологических и гидрогеологических условий и др.

. Применяемые методы усиления оснований и фундаментов должны обеспечивать их совместную работу с основанием и соответствующими фундаментами.

Следует учитывать, что любые работы по усилению оснований и изменению конструкций фундаментов неизбежно вызывают при их осуществлении деформации оснований и осадки фундаментов.