Каталог конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций зданий и сооружений

Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений (ОАО <<ЦНИИПромзданий>>)

КАТАЛОГ

КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО УСИЛЕНИЮ И ВОССТАНОВЛЕНИЮ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Москва, 2009 г.

9

Недопустимое состояние - категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся снижением несущей способности и эксплуатационных характеристик, при котором существует опасность для пребывания людей и сохранность оборудования (необходимо проведение страховочных мероприятий и усиление конструкций).

Аварийное состояние - категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения (необходимо проведение срочных противоаварий-ных мероприятий).

Степень повреждения - установленная в процентном отношении доля потери проектной несущей способности строительной конструкцией.

Эксплуатационные показатели здания - совокупность технических, объемно-планировочных, санитарно-гигиенических, экономических и эстетических характеристик здания, обуславливающих его эксплуатационные качества.

Моральный износ здания - постепенное (во времени) отклонение основных эксплуатационных показателей от современного уровня технических требований эксплуатации зданий и сооружений.

Физический износ здания - ухудшение технических и связанных с ними эксплуатационных показателей здания, вызванное объективными причинами.

Восстановление - комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение эксплуатационных качеств конструкций, пришедших в ограниченно работоспособное состояние, до уровня их первоначального состояния.

Усиление - комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение несущей способности и эксплуатационных свойств строительной конструкции или здания и сооружения в цепом по сравнению с фактическим состоянием или проектными показателями.

2.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО УСИЛЕНИЮ И ВОССТАНОВЛЕНИЮ КОНСТРУКЦИЙ

2.2.1.    Необходимость усиления и восстановления отдельных несущих и ограждающих конструкций определяется следующими факторами:

-    эксплуатационным износом - потерей несущей способности от воздействия эксплуатационных нагрузок;

-    изменением эксплуатационного режима, связанное с увеличением нагрузок, перестройкой помещений или надстройкой зданий;

-    неправильной эксплуатацией конструкций и воздействием поражающих внешних факторов;

-    случайными повреждениями - выходом из строя отдельных конструктивных элементов при демонтаже, транспортировке и установке технологического оборудования.

2.2.2.    В зависимости от причин, вызывающих необходимость усиления, а также типа конструкций, характера и степени их повреждения рекомендуются определенные способы усиления.

Одни способы направлены на повышение несущей способности усиливав-

10

мого элемента без изменения его напряженного состояния и конструктивной схемы, другие - с изменением его напряженного состояния и конструктивной схемы (например, дополнительных упругих или жестких опор в пролете усиливаемой конструкции)

Существуют способы усиления конструкциями, которые полностью или частично воспринимают дополнительные нагрузки, возникающие в элементах, и передают их на конструкции здания, обладающие достаточной несущей способностью.

2.2.3. Основными методами восстановления эксплуатационной надежности конструкций являются:

-выполнение ремонтных работ с сохранением конструктивной схемы, геометрических характеристик и материалов строительных конструкций зданий и сооружений;

-    увеличение сечения элементов наращиванием и устройством рубашек и односторонних накладок с добавлением и приваркой арматуры;

-    изменение статической схемы конструкции или её напряженного состояния путём разгрузки.

2.3. ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

2.3.1.    Перед выбором способа усиления производится оценка состояния несущей способности существующих строительных конструкций с целью:

-    определения возможности и необходимости ремонта, восстановления или усиления поврежденных конструкций;

-    установления степени аварийности существующих конструкций и возможности дальнейшего использования их при усилении или необходимости замены;

-    определения необходимости усиления существующих конструкций при возможной дополнительной нагрузке и других воздействий. Во всех случаях оценка состояния конструкций дается в результате:

-    технического обследования конструкций;

-    проверочного расчета конструкций;

-    испытаний (в случае необходимости) конструкций (определение марки бетона, арматуры), загружение пробной нагрузкой и т.д.

2.3.2.    Техническое обследование рекомендуется проводить в соответствии с главами СНиПов, Строительными правилами (СП), другими документами, а также технической литературой. Для объектов, подконтрольных Ростехнадзору, следует выполнять требования документов ПБ и РД.

Данные, полученные в результате обследования, необходимы для оценки несущей способности обследуемой конструкции и пригодности ее к дальнейшей эксплуатации.

11

2.4. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ И КОНСТРУИРОВАНИЮ УСИЛЕНИЙ

2.4.1.    Статические расчеты строительных конструкций при изменении их первоначальной статической схемы или напряженного состояния после усиления должны проводиться с учетом новой статической схемы или напряженного состояния элемента.

2.4.2.    Схема и способ усиления железобетонных балок при работе на изгиб выбираются в зависимости от соотношения между величиной относительной

высоты сжатой зоны бетона £ = -^-, определяемой из соответствующих условий

«о

равновесия, и от граничного значения относительной высоты сжатой зоны бетона (при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению) и от наличия дефектов бетона в сжатой зоне или количества и состояния арматуры в растянутой зоне балки. Поэтому при проектировании усиления необходимо, чтобы после усиления балки соблюдались условия, зависящие от высоты сжатой зоны

R_S*A_S- R_sc * A_s R_e*b

а)    при £ = — - из условия

"о

MzR_s*b*x(h₀-0.5x) + R_sc*A_s(h₀-d)

б)    при 4 = i_R - из условия

M<€_R{\-0.5Z_x)R_b*b*hZ₊R_s(h~cr).

Все обозначения по документу [6].

2.4.3.    При расчете преднапряженных конструкций усиления {It6м) необходимо учитывать следующие экспериментально установленные коэффициенты условий работы то, которые учитывают потери напряжений;

-    для преднапряженных горизонтальных затяжек усиления то=0,85;

-    для преднапряженных птренгельных затяжек усиления то=0,8;

-    для преднапряженных распорок усиления шо=0,9;

-    для преднапряженных поперечных стержней усиления на поперечные силы то=0,9.

2.4.4.    При наличии в сечении усиливаемой конструкции бетонов двух или нескольких классов в расчет по прочности вводится бетон наиболее низкого класса со своим расчетным сопротивлением, а бетоны более высоких классов - с расчетным сопротивлением, соответствующим классу бетона, но не более, чем на одну степень выше наиболее низкого класса.

2.4.5.    Элементы, усиливаемые железобетонными обоймами, рубашками и наращиванием, рассчитываются вместе с усилением как монолитные. При этом повреждения элементов или их дефекты учитываются снижением полученной прочности в процентном соотношении.

При усилении элементов железобетонных конструкций обоймами следует

12

поперечное армирование конструировать замкнутым, а при усилении трехсторонними рубашками хомуты следует замыкать или соединять на сварке со специальными анкерами (уголки, полосовая сталь), располагаемыми на четвертой небетонируемой стороне элемента, принимая защитные мероприятия против их коррозии.

Рубашки следует устраивать на всей длине поврежденного участка железобетонного элемента с перепуском на неповрежденные части на длину не менее длины анкеровки рабочей арматуры рубашки, не менее пяти толщин ее стенок и не менее поперечного размера (ширины грани или диаметра) усиливаемого элемента или не менее 500 мм (принимается наибольшая величина из указанных).

Усиление конструкций односторонним или двухсторонним наращиванием производится путем приварки к существующей обнаженной арматуре новых, дополнительных арматурных стержней и хомутов, а затем бетонированием наращиваемой части.

Дополнительная арматура приваривается к стержням основной арматуры при помощи коротышей вразбежку, при этом приварка к существующей арматуре, не заведенной за опору, не допускается.

При расчетах необходимо учитывать возможность повреждения стержней пережогом при сварке, и поэтому сечение старой арматуры принимается ослабленным на 25%.

Железобетонные обоймы со спиральным армированием применяются в основном для усиления многогранных центрально-сжатых элементов (колонны, столбы). Расчет таких обойм производится по п. 2.3.2 как комплексных монолитных элементов при классе бетона, равном фактической прочности бетона усиливаемого элемента. Существующая арматура при наличии коррозии не учитывается.

Шаг хомутов в обоймах следует принимать равным не более 300 мм.

Около опорных частей железобетонных обойм хомуты устанавливаются с шагом, уменьшенным вдвое. Стальные обоймы должны иметь опорные башмаки из уголков и швеллеров, подчеканиваемые жестким раствором.

2.4.6.    Элементы усилений, являющиеся для усиливаемой конструкции разгружающими системами и с нею не замоноличиваемые, рассчитываются как самостоятельные или составные системы. При этом усилия в старой (усиливаемой) и новой (усиливающей) частях конструкции определяются по правилам строительной механики.

Элементы раз1ружающих систем усилений должны быть после установки надежно включены в работу, т.е. между ними и усиливаемой конструкцией должны быть введены предварительно напряженные связи, распорки, клинья, стяжки, подбетонки или другие устройства, создающие предварительное напряжение в конструкции усиления.

2.4.7.    Усиление металлическими обоймами рассчитывается как самостоятельная конструкция, при этом гибкость ее определяется с учетом расположения крепления в усиливаемой железобетонной конструкции.

Усиление стальными ненапряженными обоймами осуществляется с анкеровкой концов элементов усиления. Разрешается учитывать в работе на продольную сжимающую силу часть длины этих обойм (при отсутствии конструк-

13

тивной заделки) и при условии установки их на раствор, подчеканиваемый или инъецируемый между обоймой и железобетонным элементом. В этом случае, концевые части обойм, равные по длине двойной ширине усиливаемого элемента и не менее десятикратной ширины полки уголка, рассматриваются как анкерная часть, а на остальной длине конструкции усиления включаются в расчет полностью.

2.4.8. Усиление балок металлическими поддерживающими конструкциями может быть выполнено по различным схемам:

-    дополнительными балками, расположенными под или поверх усиливаемой конструкции;

-    подкосными системами (порталами) при одновременном разгружении подкосами колонн;

-    пшренгелями, двухконсольными подпруженными балками или кронштейнами, уменьшающими пролет балок и не вызывающими в них продольных сил (как это происходит в шгренгеле);

-    подвесками к вышерасположенным конструкциям, дополнительными стойками, фермами.

Выбор схемы и конструкции усиления зависит от наличия материалов, свободных габаритов, расположения конструкций, которые могут служить опорой элементов усиления, характера и степени повреждения усиливаемой конструкции и требования к ней после усиления.

При усилении балок щпренгелем сечения балки проверяются с учетом продольной силы, действующей в балке, как в ригеле шпренгельной системы, т.е. как сечение внецентренно - сжатых элементов. Полученная после усиления шпренгельная система проверяется на действие несимметричной нагрузки, если такая имеет место.

2.4.9.    При усилении опорных участков в балке рекомендуется применять замкнутые конструкции усиления - обоймы. Применение на опорах трехсторонних рубашек может быть допущено только в случае усиления такой рубашкой по всей длине балки. Усиление опорных участков стальными конструкциями осуществляется при помощи наружных хомутов или других элементов.

Зазоры между металлическими элементами усилений и бетоном усиливаемой конструкции должны подчеканиваться жестким цементным раствором.

При усилении обоймами, рубашками и набетонками поверхность усиливаемой конструкции подготавливается путем насечки бетона в месте контакта старого и нового бетона, а также обработкой их металлическими щетками и в некоторых случаях скалыванием защитного слоя. Перед бетонированием (за 1-1,5 часа) поверхность контакта промывается водой под давлением, при этом на увлажненной поверхности старого бетона не должно быть открытых лужиц воды. Новый бетон укладывается с обязательным вибрированием.

2.4.10.    При проектировании усиления колонн предварительно-напряженными распорками и наращиванием могут встретиться три характерных случая:

-    усиление центрально загруженных колонн и внецентренно - сжатых колонн с малыми эксцентриситетами;

-    усиление внецентренно - сжатых колонн с большими эксцентриситета-

14

При этом следует учитывать фактический эксцентриситет приложения нагрузки.

Усиление той или иной конструкции здания при увеличении нагрузки требует проверки расчетом связанных с ней элементов и часто влечет за собой усиление их. Например, усиление плиты перекрытия может повлечь за собой необходимость усиления второстепенных и главных балок, колонн, служащих опорами этих балок, фундаментов и т.д.

2.4.11. Подробно методы расчета строительных конструкций при их ремонте и усилении приведены в [39].

2.5. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ УСИЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

2.5.1.    Для усиления и восстановления железобетонных конструкций должны применяться бетоны не ниже класса В20, арматура класса А I, А П, А Ш круглая и периодического профиля по ГОСТ 5781-82*, а также сортовой фасонный широкополочный и листовой прокат из стали по ГОСТ 27772-88*.

Для восстановления первоначальной монолитности железобетонных конструкций рекомендуется применять следующие бетоны:

-    быстротвердеющий бетон на минеральном цементном вяжущем;

-    быстротвердеющий полимерцементный бетон;

-    быстротвердеющий полимербетон.

2.5.2,    Для обеспечения надежного и качественного восстановления железобетонных конструкций, а также быстрого ввода их в эксплуатацию, ремонтные материалы в первую очередь должны удовлетворять следующим требованиям:

-    обладать высокой адгезионной и когезионной прочностью, превышающей аналогичные показатели для бетонов восстанавливаемых конструкций;

-    обладать быстрым набором прочности;

-    иметь низкую ползучесть и усадку;

-    быть устойчивыми, в случае необходимости, к воздействию химических реагентов, воды и атмосферных условий.

Указанные бетоны и растворы применяются для устранения следующих повреждений, возникающих в железобетонных конструкциях:

-    трещин в бетоне;

-    сколов бетона с обнажением или без обнажения арматуры;

-    участков слабого бетона;

-    обнажений арматуры;

-    выщелачивания бетонов с образованием в нем каверн и пустот;

-    повреждения поверхности бетона с обнажением или без обнажения арма

туры.

15

2.6. ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНЫМ МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИХ РЕМОНТНЫХ СОСТАВОВ

Портландцемент (ГОСТ 10178-85*) для приготовления быстротвердеющих составов должен иметь удельную поверхность свыше 5000 см²/г (по прибору ПСХ-2). При отсутствии надлежащего цемента можно домалывать его на месте.

Гипсоглиноземистый цемент должен отвечать требованиям ГОСТ 11052-74, глиноземистый цемент ГОСТ 969-91, напрягающий цемент ТУ 21-20-18-80.

Фуриловый спирт должен удовлетворять требованиям ТУ 89-257-62. Технический фуриловый спирт представляет собой жидкость светло-желтого цвета с объемной массой 1,12-1,34 г/см³, которая полностью растворяется в воде. Содержание фурфурола в спирте 1-го сорта до 1%, 2-го сорта - до 3%.

Поливинилацетатная эмульсия должна отвечать требованиям ГОСТа 18992-80*.

Водорастворимые эпоксидные смолы ДЭГ и ТЭГ (ди- и трютиленгликоле-вые) имеют молекулярный вес 240-260 и 300-320, содержат эпоксидные группы соответственно 26-29 и 21-24%, гидроксильные 4-4 и 6-7%. Жизнеспособность смол при введении в качестве отвердителя полиэтиленполиамина 2,5-4,0 часа. Смолы должны удовлетворять требованиям МРТУ 6-05-1223-69.

Метилметакрилат применяется по ГОСТу 16505-70.

Эпоксидные диановые смолы ЭД-5 и АД-6 (ГОСТ 10587-84*); алкилрезор-циновая эпоксидная смола ЭИС-1 (ТУ 38-109-1-71*)

Олигоэфиракрилаты ТГМ-3 (ТУ 6-16-2010-76*), МГФ-9 (ТУ 6-01-450-76*), 7-1 (ТУ 6-01-948-74*).

Солянокислый анилин (ГОСТ 5822-78*) применяется для интенсификации процесса полимеризации фурилового спирта.

Хлористый кальций (ГОСТ 450-77) применяется для ускорения твердения цемента.

Полиэтиленполиамин (ТУ 6-02-594-70*) применяется в качестве отвердителя эпоксидных смол.

Окситерленовый растворитель (СТУ 12-110-62) применяется в качестве реакционноспособного разбавителя эпоксидных смол.

Дибутилфлалат (ГОСТ 8728-88*) служит пластификатором эпоксидных

смол.

Толуол (ГОСТ 4809-87) используется в качестве растворителя эпоксидных

смол.

Гидроперекись изопропилбензола (гипериз МРТУ 6-0521075-67) применяется как инициатор твердения смол ИКАС-3 и ЖС-1.

Нафтенат кобальта (МРТУ 38-2-5-66) служит ускорителем твердения смол ИКАС-3 и ЖС-1.

Бензосульфокислота (ТУ МХП-307-54) применяется в качестве отвердителя фурфуролацетонового мономера.

Низкомолекулярный парафин (ГОСТ 16960-71) - пластификатор, понизитель летучести метилметакрилата.

Стабилизатор АБС или эмульсионный полистирол (ГОСТ 20282-86*) - регуляторы скорости полимеризации метилметакрилата.

16

Перекись бензоила (ГОСТ 14888-78*) - инициатор твердения метилметакрилата.

Диметиланин (ГОСТ 2168-83*) применяется как ускоритель полимеризации метилметакрилата.

Каменноугольный деготь (ГОСТ 4641-80) марок Д-3, Д-4 и Д-5 применяется в качестве модификатора эпоксидных смол.

Заполнители для приготовления ремонтных составов применяются в соответствии с ГОСТ 10268-93 и ГОСТ НКТП 3055 на песок кварцевый. Максимальная крупность заполнителя зависит от размеров подлежащего устранению повреждения. Она должна быть не более 1/4 глубины дефекта и не более 20 мм.

В качестве тонкомолотых наполнителей для химстойких бетонов и растворов применяются андезитовая или диабазовая мука (БТУ МПСМ-26-У11-54), молотый кварцевый песок (ОСТ ПК ТП) и др.

2.7. СОСТАВЫ БЕТОНОВ И РАСТВОРОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ УСИЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

2.7.1. Быстротвердеющие цементные бетоны и растворы с добавками сульфитноспиртовой барды, триэтаноамина получаются на основе портландцемента марки 400, глиноземистого и гипсоглиноземистого цемента.

Расход материалов, необходимых для приготовления 1 м³ быстротвер-деющего бетона, приведен в таблице 1.

Таблица 1. Составы цементных быстротвердеющих бетонов и растворов.

Наименование материалов Расход в кг на 1м3 Номера составов 1 2 3 4 1 2 3 4 5 Портландцемент М400-700 387 301 258 200 Глиноземистый цемент 43 129 172 200 Гипсоглиноземистый цемент - - - 200 Вода 161 161 161 250 Асбест - - _ 70 Песок кварцевый 530 530 530 1200 Щебень фракции 3-10 1290 1290 1280 - ССБ + ТЭА 0,086 0,086 0,086 - Хлористый кальций (безводный) - - - 6

2.7.2. Быстротвердеющие цементно-полимерные бетоны и растворы с добавками солянокислого анилина и хлористого кальция получаются на основе гипсоглиноземистого цемента. Классы быстротвердеющего бетона по прочности устанавливаются 300, 400, 500 и раствора 200, 300, 400 в зависимости от количе-

17

ста а вводимых добавок.

Расход материалов для приготовления 1 м³ бетона (раствора) в кг приведен

в таблице 2. Таблица 2 Составы быстротвердеющих мелкозернистых цементнополи-мерных бетонов, кг/м3. _

Материалы Бетон с добавками фурилового спирта водорастворимых смол дисперсии полимеров 1 2 3 4 Портландцемент М700 - 500 - 500 450 Гипсоглиноземистый цемент 600 90 600 100 150 Песок строительный 1200 1200 1200 1200 1200 Щебень мелкозернистый (Л™™ =10 мм) - 243 243 250 250 Вода 24,8 - - - - Фуриловый спирт 29,5 37 37 - - СОЛЯНОКИСЛЫЙ анилин 3,3 4?0 4?0 - Смола №89 (33%) - - - 7 - Смола ДЭГ или ТЭГ - - - 4 - Полиэтиленполиамин - - - - - Поливинилоцеташая эмульсия - - - - 12 Аэросил - - - 12 - 1 Хлористый кальций 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0

2.7.3. Полимерные составы в виде клеев и бетонов на основе термопластичных инденкумароноакрилатных связующих ИКАС-3 и ЛЕСС-1 приведены в таблице 3, а усредненные нормы расхода материалов для их приготовления - в таблице 4.

Состав № 1 предназначается для заделки трещин раскрытием до 0,5 мм или для грунтовки поверхности бетона, подготовленной для ремонта. В последнем случае смола ЛКС-1 может быть заменена смолой ИКАС-3.

Состав № 2 рекомендуется для ннъектирования трещин раскрытием более 0,5 мм или более 0,1 мм.

18

1 2 3 4 5 6 7 8 икс 90,92 62,50- 32,26 27,78- 23,98 18,18- 14,6 12,5--11 >7 9,43- 8,62 12,5- 10,99 Натенат кобальта 4.54 3,13- 1,61 1,39- 1,20 0,91- 0,73 0,63- 0,56 0,47- 0,43 0,63- 0,55 Гипериз 4.54 здз- 1,61 1,39- 1,20 0,91- 0,73 0,43- 0,56 0,47- 0,43 0,63- 0,55 Наполнитель - 31,24- 64,54 69,44- 71,94 7,27- 14,6 17,50- 22,35 13,21- 15,95 17,50- 25,27 Заполнитель с размером частиц до 1,25 - - - 72,73- 69,34 - - - до 5,00 мм - - - - 68,7- 65,36 76,42- 74,57 - до 10,00 мм - - - - - - 68.74- 62,64 Тиксотропная добавка - - 1 0-1,68 - - " -

2.7.4. Состав № 3 применяется для герметизации трещин или для покрытия повреждений бетона глубиной до 5 мм. Для того, чтобы состав не стекал с вертикальной поверхности и сохранил требуемую вязкость, в него вводится, кроме наполнителя, добавка (асбестовая мука, сажа, аэросил и др.) в количестве 0,8-1,7%.

Составы № 4-7 рассчитаны для ремонта повреждений бетона глубиной более 5 мм. При этом наибольший размер зерен заполнителя не должен превышать 1/3 наименьшего размера поврежденного участка конструкции.

Таблица 4. Усредненные нормы расхода полимерных клеев и полимербетонов на основе связующих ИКАС-3 и ЖС-1.

Наименование материалов Количество материалов в кг для приготовления 1 кг клея состава 1mj полимер бетона состава №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 1 2 3 4 5 6 7 8 Смола ИКАС-3 0,91 0,625- 0,323 или 0,277- 0,244 или 345- 291 или 262- 245 или 215- 220 или 262- 245 или же - 0,625- 0,323 0,277- 0,244 345- 291 262- 245 215- 200 262- 245 Ускоритель НК 0,045 0,031- 0,016 0,014- 0,012 17- 14,5 13- 12,5 11- 10 13- 12,5 Гипериз 0,045 0,031- 0,016 0,014- 0,012 17- 14,5 13- 12,5 11- 10 13- 12,5 Наполнитель - 0,313- 0,645 0,695- 0,732 135- 270 370- 490 300- 340 370- 450

УДК 69.059.3

«Каталог конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций зданий и сооружений» - М.:ОАО «ЦНИИПромзданий»,

2009.-258с.

Каталог содержит более 150 конструктивных решений по усилению и восстановлению железобетонных, стальных, каменных, армокаменных конструкций и фундаментов промышленных зданий.

Приведены основные положения по обеспечению эксплуатационной надежности строительных конструкций.

Основными материалами Каталога являются решения по усилению и восстановлению плит покрытий, перекрытий, ферм, колонн, подкрановых балок и узлов их соединений, а также виды повреждений каменных конструкций и способы их устранения.

Настоящий каталог не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения ОАО «ЦНИИПромзданий».

19

1 2 3 4 5 6 7 8 Заполнитель - - ' - 1350- 1340 1442- 1430 1743- 1760 1440- 1480 Итого: 1,0 1,0- -1.0 1,0- 1,0 1864- 1930 2100- 2190 2280- 2320 2100- 2200 Объемная масса в т/м3 1,12 1,38- 1,83 1,85- 1,98 1,86-_ 1.93 2,10- 2,19 2,28- 2,32 2,10- 2,20

2.7.5. Полимерные клеи и полимербетоны на основе метилметакрилата (ММА),модифицированные олигоэфиракрилатами (ОЭА), приведены в таблице 5.

Составы на основе ММА с добавкой ОЭА характеризуются высокой скоростью твердения при нормальной температуре. Полимерные клеи могут в течение 24 часов набирать точность при сжатии порядка 700-600 кг/см², а полимербетоны - 900-1000 кг/см .

Полимербетоны на основе ММА, модифицированные ОЭА, имеют высокие физико-механические свойства. Они обладают высокой химической стойкостью и способностью твердеть на мокрой поверхности цементного бетона и под водой.

Таблица 5. Рекомендуемые составы полимерных клеев и полимербетонов на основе ММА С добавкой ОЭА.

Наименование компонентов Количество составляющих, масс, % Клеи составов Полимербетоны составов №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 1 2 3 4 5 6 7 8 Метилметакрилат 64,72 21,83 17,68 7,50 8,00 9,00 10,00 Олигоэфиракрилат "7-1" 6?47 3,27 3,53 0,40 1,50 2,00 2,50 Перекись бензола 4,53 1,74 1,59 0,45 0,68 0,80 0,90 Днметиланти i й и 1,64 0,65 0,61 0,13 0,25 0,30 0,36 Полистирол 12,94 3,27 2,65 1,50 1,80 2,50 3,50 Низкомолекулярный парафин 9,70 3,74 3,35 0,10 0Д1 0,12 0,13 Кварцевая мука - 19,65 21,25 5,00 13,00 17,00 21,00 Песок строительный - 45,85 49,37 48,92 27,06 16,20 4,61 Щебень фракции 5-10 мм - - - 36,00 47,00 52,00 57,00

Рекомендуемые составы полимерного раствора и полимербетона на основе фурфуролацетонового мономера ФА или ФАМ приведены в таблице 6.

2

СОДЕРЖАНИЕ

1.    Введение............................................................................................. 7

2.    Общие сведения.................................................................................... 8

2.1. Термины и определения..................................................................... 8

2.2.    Основные положения по усилению конструкций.................................... 9

2.3.    Оценка несущей способности железобетонных конструкций...................... 10

2.4. Основные положения по расчету и конструированию усилений....................... 11

2.5.    Основные материалы для усиления и восстановления существующих железобетонных конструкций и требования к ним............................................... 14

2.6.    Требования к материалам дня приготовления быстротвердеющих ремонтных

составов.............................................................................................. 15

2.7.    Составы бетонов и растворов, предназначенных для усиления и восстановления строительных конструкций............................................................. 16

2.8.    Указания по проведению ремонтных работ............................................ 21

2.9.    Технический надзор (контроль) за качеством ремонтов зданий................... 22

2.10.    Порядок приёмки в эксплуатацию после капитального или текущего

ремонтов........................................................................................... 23

3.    Методика определения целесообразности ремонта, реконструкции или сноса

чдяния................................................................................................ 24

4.    УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОМПОЗИТНЫМИ

МАТЕРИАЛАМИ................................................................................. 26

4.1.    Общие сведения........... 26

4.2.    Технология производства работ.......................................................... 27

4.3.    Раскрой лент или ламината................................................................ 28

4.4.    Приготовление адгезива.................................................................... 28

4.5.    Наклейка лент (ткани)....................................................................... 28

4.6.    Наклейка ламината......................................................................... 30

5.    УСИЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ................................ 32

5.1.    Общая часть................................................................................... 32

5.2.    Способы восстановления несущей способности фундаментов.................... 33

5.2.1.    Закрепление бутовой кладки фундамента цементацией......................... 33

5.2.2.    Закрепление бетонных (железобетонных) фундаментов, имеющих трещины, синтетическими смолами.................................................................. 33

5.2.3.    Устройство воздушных каналов с наружной стороны стены (от замачивания)................................................................................................... 33

5.2.4.    Устройство воздушных каналов с внутренней стороны стены (защита от

замачивания)....................................................................................... 33

5.2.5.    Упшрение подошвы для ленточного сборного фундамента (устройство железобетонной обоймы)........................................................................... 34

5.2.6.    Устройство железобетонных приливов............................................... 34

ной рубашки)...................................................................................... 34

5.2.8.    Устройство обоймы из фибробетЬна.................................................. 34

5.2.9.    Передача нагрузки от стены на буроинъекционные сваи....................... 35

5.2.10. Передача нагрузки от фундамента на буронабивные сваи................... 35

5.2.11. Передача нагрузки от фундамента на буроинъекционные сваи............. 35

5.2.12.    Устройство шпунтовой стенки снаружи здания.................................. 35

5.2.13.    Устройства шпунтовых стенок в подвале здания............................... 36

5.2.14.    Упрочнение пылевато-глинистых грунтов высоконапорной инъекцией

(цементным, илоцементным, цементно-песчаным раствором)......................... 36

5.2.15.    Установка продольных разгружающих балок для замены бутовых фундаментов под стены.................................................................................. 36

6. УСИЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ...    52

6.1.    Рекомендации по усилению ребристых плит покрытия наращиванием.......    52

6.2.    Рекомендации по усилению ребристых плит покрытия при повреждении ребер.................................................................................................... 52

6.3.    Рекомендации по усилению сборной железобетонной плиты покрытия металлической балкой с подюшнкой............................................................ 53

6.4.    Рекомендации по восстановлению опирания ребристых плит покрытия на

опоры................................................................................................ 54

6.5.    Рекомендации по усилению ребер плит покрытия с помощью двухконсольных балок........................................................................................... 54

6.6. Рекомендации по увеличению длины опирания плит покрытия................... 54

6.7. Рекомендации по усилению сборных балок покрытия наращиванием сверху..    55

6.8.    Рекомендации по усилению стропильных балок наращиванием снизу..........    55

6.9.    Рекомендации по усилению балок покрытия обоймой и дополнительными

хомутами............................................................................................ 56

6.10.    Рекомендации по усилению сжатой зоны стропильной балки обоймами......    56

6.11.    Рекомендации по усилению сборной балки покрытия шарнирно-    57

стержневой цепью................................................................................

6.12.    Рекомендации по усилению сборной балки покрытия шпренгелем............. 57

6.13.    Рекомендации по усилению железобетонной балки покрытия с помощью

двухветвевой шпренгельной затяжки (а.с.СССР №922257)............................. 57

6.14.    Рекомендации по усилению стропильных балок подпружными системами... 58

6.15. Рекомендации по усилению опорных участков балок покрытия хомутами...    59

6.16.    Рекомендации по усилению балок покрытия двухконсольной балочной системой............................................................................................................................... 59

6.17.    Рекомендации по усилению верхнего пояса фермы................................ 59

6.18.    Рекомендации по усилению нижнего пояса фермы........................................... 60

6.19.    Рекомендации по усилению стойки фермы........................................... 60

6.20.    Рекомендации по усилению раскоса и стойки фермы.............................. 60

6.21.    Рекомендации по усилению ребер сборных плит перекрытия с помощью

дополнительной арматуры...................................................................... 61

6.22.    Рекомендации по усилению сборных плит перекрытия при помощи наклонных хомутов.................................................................................. 61

4

6.23.    Рекомендации по усилению приопорных участков многопустотных плит

перекрытий.......................................................................................... 62

6.24.    Рекомендации по усилению сборной многопустотной плиты перекрытия

замоноличиванием каналов пустот.............................................................................. 62

6.25.    Рекомендации по восстановлению железобетонной балки путем подвешивания ее к металлической балке.................................................................... 62

6.26.    Рекомендации по восстановлению железобетонной балки с косыми трещинами при помощи уголков и хомутов......................................................... 63

6.27.    Рекомендации по усилению железобетонной плиты с помощью закрепленных сверху металлических полос (патент Японии №52-42950)....................... 63

6.28.    Рекомендации по усилению железобетонной плиты монолитного перекры

тия металлическими полосами, закрепленными с двух сторон (патент Японии №57-10261)......................................................................................... 63

6.29.    Рекомендации по усилению железобетонной балки монолитного перекрытия преднапряжённой металлической балкой, подвешенной на хомутах............ 64

6.30.    Рекомендации по усилению железобетонной балки перекрытия шпренгелем    64

6.31.    Рекомендации по усилению железобетонной балки монолитного перевры-

тия дополнительной предварительно-напряженной комбинированной затяжкой..    65

6.32.    Рекомендации по усилению железобетонной балки перекрытия преднапря-

женной арматурой................................................................................. 65

6.33.    Рекомендации по усилению балки перекрытия дополнительной жесткой

опорой.............................................................................................. 66

6.34.    Рекомендации по усилению железобетонной балки с помощью подведенной металлической стойки..................................................................... 66

6.35.    Рекомендации по усилению балок перекрытия на восприятие поперечных

сил.................................................................................................... 67

6.36.    Рекомендации по усилению подкрановых балок на восприятие поперечных

сил................................................................................................... 67

6.37.    Рекомендации по усилению креплений подкрановой балки к колонне.........    68

6.38.    Рекомендации по усилению подкрановой балки с помощью стальных консолей и обойм...................................................................................... 68

6.39.    Рекомендации по усилению ствола колонн металлическими уголками.........    69

6.40.    Рекомендации по восстановлению железобетонных колонн местными

обоймами............................................................................................ 69

6.41.    Рекомендации по восстановлению железобетонных колонн сплошными

обоймами............................................................................................ 69

6.42. Рекомендации по восстановлению железобетонных колонн, имеющих остаточное отклонение, сплошными обоймами.................................................. 70

6.43.    Рекомендации по усилению железобетонных колонн набетонкой.............. 71

6.44.    Рекомендации по восстановлению железобетонных колонн сплошными металлическими корсетами........................................................................ 71

6.45.    Рекомендации по усилению железобетонной колонны двухсторонними

цреднапряженными распорками............................................................... 72

6.46.    Рекомендации по усилению консолей колонн с помощью наклонных горизонтальных тяжей................................................................................. 73

5

7. УСИЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ............... 121

7.1.    Общая часть................................................................................... 121

7.2. Усиление подведением новых конструкций и элементов............................ 121

7.3.    Усиление постановкой дополнительных связей, ребер, диафрагм и распорок. 122

7.4.    Усиление соединений элементов......................................................... 122

7.5.    Увеличение сечений элементов......................................................... 122

7.6.    Усиление изменением конструктивной схемы........................................ 123

7.7.    Конструктивные решения по защите металлоконструкций от воздействия

огня.................................................................................................. 123

7.8.    Рекомендации по усилению верхнего пояса металлической фермы.............. 124

7.9. Рекомендации по усилению нижнего пояса металлической фермы.............. 124

7.10. Рекомендации по усилению раскосов и стоек металлической фермы...........    125

7.11.    Рекомендации по усилению ферм устройством несущей конструкции фонаря.................................................................................................... 126

7.12.    Рекомендации по усилению металлических главных балок перекрытий постановкой ребер жесткости.................................................................... 126

7.13.    Рекомендации по усилению металлических главных балок перекрытий накладными полосами............................................................................. 126

7.14.    Рекомендации по усилению центрально-сжатых колонн сквозного сечения

способом увеличения сечения.................................................................. 127

8.    УСИЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ КАМЕННЫХ И АРМОКАМЕННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ.................................................................................. 137

8.1.    Общие сведения.............................................................................. 137

8.2.    Оценка несущей способности каменных конструкций............................. 138

8.3.    Крепление стен с помощью системы тяжей............................................ 140

8.4. Рекомендации по усилению рядовых и клинчатых перемычек.................... 141

8.5.    Рекомендации по усилению угла стены ъпяття металлическими балками......    141

8.6.    Рекомендации по усилению стен армированной растворной обоймой..........    141

8.7.    Рекомендации по усилению простенков железобетонными и металлическими сердечниками........................................................ 142

8.8.    Рекомендации по усилению поврежденных простенков металлическими

обоймами и бандажами........................................................................... 142

8.9.    Рекомендации по перекладке поврежденных простенков с использованием

временных стоек.................................................................................. 142

8.10.    Рекомендации по усилению клинчатых и арочных перемычек металлическими профилями................................................................................. 143

8.11.    Усиление столбов обоймами.............................................................. 143

8.12.    Усиление пилястр обоймами............................................................. 144

8.13.    Усиление стальными тяжами пересечения стен, ослабленного трещиной

или или швом....................................................................................... 145

9.    РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

ДЛЯ ОГРАЖДАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗДАНИЙ......................................... 156

9.1.    Характеристика теплоизоляционных материалов................................ 156

9.2.    Прогрессивные конструкции стен.................................................... 157

9.3.    Многослойные конструкции стен с эффективной теплоизоляцией и вентилируемой воздушной прослойкой............................................................ 164

6

9.4. Способы восстановления наружных ограждающих конструкций............ 167

10 ПРИМЕРЫ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО РЕМОНТУ И УСИЛЕНИЮ

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.    167

10.1.    Наиболее характерные повреждения конструкций.................................. 167

10.2. Защита строительных металлических конструкций от коррозии................ 169

10.3.    Усиление ригелей и балок перекрытий многоэтажных зданий и железобетонных этажерок................................................................................... 173

10.4.    Отдельные положения организации работ по усилению строительных конструкций стальных каркасов производственных зданий................................. 176

10.5.    Усиление сварных подкрановых конструкций в зданиях, оборудованных

мостовыми кранами тяжелого и весьма тяжелого режимов работы.................... 181

10.6. Усиление железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий

устройством стоек усиления.................................................................... 183

10.7.    Новый тип подкрановых конструкций................................................ 183

10.8. Способы закрытия отверстий........................................................... 185

10.9.    Восстановление промышленного здания с кирпичными несущими стенами..................................................................................................... 189

10.10.    Техническое состояние панелей наружных стен................................... 196

10.11 .Ограждающие конструкции............................................................. 203

10.12.    Метод ремонта многослойных кровель и оборудование для его осуществления................................................................................................. 211

10.13.    Содержание и ремонт полов............................................................ 212

10.14.    Техническое состояние конструкций балконов и их ремонт..................... 217

10.15.    Определение просадки пола............................................................ 219

10.16.    Осадки оснований зданий при устройстве рядом расположенных котлованов.................................................................................................... 221

10.17.    Отделка внутренних помещений...................................................... 224

10.18.    Материалы серии «ЭМАКО» для ремонта бетонных и железобетонных

конструкций........................................................................................ 227

11    ПЕРЕЧЕНЬ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ УСИЛЕНИЯ И

ВОССТАНОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО МАТЕРИАЛАМ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТНОЙ БИБЛИОТЕКИ.................. 228

12    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................... 256

7

1. ВВЕДЕНИЕ

Первое издание «Каталога конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций промышленных зданий» было выпущено ДНИИПромзданий в 1987 г. Каталог содержал каталожные карты типовых проектных решений и рекомендации по усилению и восстановлению железобетонных, стальных, каменных, армокаменных конструкций промышленных зданий. Каталог был разработан с использованием патентной и технической отечественной и иностранной литературы по вопросам усиления и восстановления строительных конструкций, а также материалов научно-исследовательских и проектных организаций, в том числе ЦНИИПромзданий, НИИЖБа, ЛИСИ, Донецкого Промстройниипроекта, Волгоградского ПКТИ ремонтного хозяйства. Материалы Каталога предназначались для использования их инженерно-техническими работниками проектных, производственных, ремонтно-строительных организаций министерств и ведомств в качестве проектного пособия при решении вопросов усиления и восстановления строительных конструкций, при текущих и капитальных ремонтах, реконструкции объектов, включая действующие производства.

Несмотря на то, что Каталог был не единственным подобным изданием, он распространялся в течение почти двадцати лет и претерпел небольшие изменения только в 1999 г.

В связи с новыми тенденциями в строительстве, изменениями в его структуре, а также для приближения технических решений, приведенных в Каталоге, к рабочим чертежам, ЦНИИПромзданий переработал Каталог, используя все технические материалы, которые были в его распоряжении.

В данный альбом включены наиболее распространённые решения по усилению и восстановлению строительных конструкций зданий и сооружений, исходя из опыта работы ОАО «ЦНИИПромзданий)), а также патентные материалы.

В составлении Каталога принимали участие к.т.н. Коробков В.А., инженеры Костромина Л.И, Баева Н.М., Усаяова М.В., техник Родионов А.В.

8

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕМОНТЕ И ВОССТАНОВЛЕНИИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

2.1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНА

Обследование - комплекс мероприятий по определению и оценке фактических значений контролируемых параметров, характеризующих эксплуатационное состояние, пригодность и работоспособность объектов обследования и определяющих возможность их дальнейшей эксплуатации или необходимость восстановления, усиления и проведения соответствующего ремонта.

Дефект - отдельное несоответствие конструкций какому-либо параметру, установленному проектом или нормативным документом (СНиП, ГОСТ, ТУ, СН и т. д.).

Повреждение - неисправность, полученная конструкцией при изготовлении, транспортировании, монтаже или эксплуатации.

Проверочный расчет - расчет существующей конструкции по действующим нормам проектирования с введением в расчет полученных в результате обследования или по проектной и исполнительной документации геометрических параметров конструкции, фактической прочности строительных материалов, действующих нагрузок, уточненной расчетной схемы с учетом имеющихся дефектов и повреждений.

Категория технического состояния - степень эксплуатационной пригодности строительной конструкции или здания и сооружения в целом, установленная в зависимости от доли снижения несущей способности и эксплуатационных характеристик конструкций.

Нормативный уровень технического состояния - категория технического состояния, при котором количественное и качественное значение параметров всех критериев оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений соответствуют требованиям нормативных документов (СНиП, ТСН, ГОСТ, ТУ и т. д.).

Исправное состояние - категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся отсутствием дефектов и повреждений, влияющих на снижение несущей способности и эксплуатационной пригодности.

Работоспособное состояние - категория технического состояния, при которой некоторые из численно оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта, норм и стандартов, но имеющиеся нарушения требований, например, по деформативности, а в железобетоне и по трещиностойко-сти, в данных конкретных условиях эксплуатации не приводят к нарушению работоспособности, и несущая способность конструкций, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений, обеспечивается.

Ограниченно работоспособное состояние - категория технического состояния конструкций, при которой имеются дефекты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения и функционирование конструкции возможно при контроле ее состояния, продолжительности и условий эксплуатации.