теорія тема 7

1. Обстеження кам’яних та армокам’яних конструкцій

Під час обстеження будівлі (споруди) оглядають стіни і фасади, найпоширеніші дефекти і пошкодження яких такі:

 -       тріщини у місцях прилягання цегляних стін і несучих конструкцій (перекриттів, покриття каркасу тощо);

 -       розшарування рядів мурування, руйнування і випадання або вивітрювання окремих цеглин (каменів, блоків);

 -       ослаблення кріплення елементів парапету, карнизів, козирків та інших виступаючих частин;

-       тріщини у муруванні склепінь (особливо у п’ятах і замку);

-       наявність вологості та підтікання в місцях встановлення ринв;

-       відшарування личкування стін фасадів;

 -       відхилення стін від вертикалі;

-       випинання і просідання стін;

-       порушення водо- і повітропроникності деформаційних швів.

Тріщини         стін       можуть        бути        осадочні,         конструктивні (силові)

 та температурно-вологісні. Деформації осідання, просідання та нахили цегляних (кам’яних) будівель (споруд) слід визначати за допомогою геодезичних методів, а локальні заміри ширини розкриття тріщин — за допомогою маяків. В процесі обстеження кам’яних та армокам’яних конструкцій визначають і фіксують:

 -       фактичні розміри конструктивних елементів, характер прилягання стін між собою та до конструкцій перекриття і елементів каркаса;

 -       дефекти виконання робіт: відсутність перев’язки рядів мурування, незаповненість розчином вертикальних швів; відхилення стін, простінків від вертикалі та випинання з площини; зміщення балок і перемичок;

 -       дефекти, що виникли на стадії експлуатації: зменшення розрахункового перерізу стіни внаслідок механічних пошкоджень, улаштування штраб і отворів; наявність вертикальних тріщинвнаслідок перенавантаження окремих ділянок мурування, порушення конструктивного зв’язку стін з колонами і перекриттями та дії горизонтальних розтягувальних напруг (температурних, осадочних, усадочних та інше); місцеве пошкодження тріщинами відколами і роздробленням мурування у місцях спирання перемичок, конструкцій перекриття і покриття тощо;

 -       зволоження і насиченість водою мурування, промерзання стін, руйнування мурування спричинені корозією або дією високих температур.

 Міцність та вологість матеріалів мурування визначають неруйнівними і руйнівними методами на зразках, відібраних з мурування.

2. Класифікаційні ознаки категорій технічного стану кам'яних та армокам'яних конструкцій

3. Ремонт і підсилення кам′яних конструкцій

В     наслідок руйнівних дій подальша експлуатація будинків і споруд без ремонту неможлива.

Найбільш поширеними дефектами і пошкодженнями цегляної кладки є:

1. різнокольорові виступи на цегляній кладці (солевидні відкладення);
2. розчин, який розсипається, розшарування верхніх шарів кладки, випадання цеглин, випуклість зовнішніх кам′яних стін підвалу;
3. вивітрення швів кладки і руйнування верхнього шару каменів кладки

4. розшарування зовнішніх поверхонь каменів і штукатурки в в області цоколя будинку;

5. ушкодження зовнішньої штукатурки, наприклад відшарування розчину на цоколі будинку ;

6.  висока вологість на внутрішній поверхні кладки (пліснява, грибки, відшарування матеріалів);

7. тріщини в цегляній кладці.

Основні причини дефектів і деформацій в кладці, можна розділити на такі основні групи:

1)      Конструктивні помилки та помилки проектування:

• перерозподіл діючих навантажень, що приводить до перенапруженості цегляних простінків;
•  збільшення поверховості чи надбудови будинку не враховуючи дійсної, що приводить до перенапруги цегляних простінків;
•  розміщення нового будинку поблизу існуючого.

• нерівномірне осідання окремих частин будинку;
• невідповідність несучої спроможності матеріалу стін діючим навантаженням;
• застосування для кладки розчинів і каменів, що не відповідають нормативам;
• порушення просторової жорсткості стінового каркасу, наприклад в місцях дотику стін;
• відсутність горизонтальної гідроізоляції стін з сторони проникнення вологи.

 2)      Незадовільна експлуатація несучих конструкцій приводить до:

•  просідання фундаментів через незадовільний технічний стан підземних інженерних мереж;
• систематичне перезволоження кладки стін в наслідок протікання карнизних відливів, водостічних труб, відмостки навколо будинку;
• вивітрювання розчину на значну глибину кладки;
• промерзання кладки через її незадовільно виконаної гідро- і теплоізоляції.

3)     Виробничі і технологічні помилки:

•  улаштування прорізів в цегляній кладці (з порушеннями технологічної послідовності) в несучих стінах;
•  бокове випучування кладки внаслідок, наприклад, одностороннього розпирання склепіння;
•  тинькування поверхні кладки цементним або жирним розчином, а також фарбування цегляної поверхні масляними фарбами, які мають властивість малої повітрепроникненості чим порушується необхідний вологий режим;
•  неякісне улаштування раніш пробитих гнізд і борозн;
• розбирання перекриття з порушенням технології.

Технологія ремонту кам′яних конструкцій цивільних будинків являє собою комплекс ремонтно-будівельних заходів, вид і об′єм яких залежить від:

•  матеріалів кам′яних конструкцій;
•  виду конструкцій (фундаментів, стін, перегородок та ін.) та їх доступність зовнішнім агресивним діям;
•  статичних і динамічних навантажень на кам′яну конструкцію;
• виду пошкоджень кладки;
• вологості конструкції цегляної кладки і стан її гідроізоляції;
• виду і стану розчину для кладки;
• часу зведення кладки (час року, можливі негативні впливи від′ємних або високих температур, а також вологості повітря);
• товщина кам′яних конструкцій.

Комплекс заходів по ремонту цегляної кладки як правило, пов′язаний з виконанням цілого ряду технологічних процесів:

• Очищення фасадів від пилу і забруднень.

• Тинькування фасадів.

•  Заміна кам′яних простінків і стовпів новою кладкою.

• зароблення тріщин в кам′яних стінах.

• Ремонт конструкцій із кладки з використанням теплоізоляційних матеріалів.

• Додаткова гідроізоляція стін з кладки.

•  Гідроізоляція вертикальних вологих поверхонь всередині приміщень будинку.
•  Горизонтальна гідроізоляція кам′яних конструкцій стін методом ін′єкції.

Особливої уваги слід приділити підсиленню кам′яних конструкцій.

Влаштування обойм є одним із найпоширеніших та найефективніших мето­дів підсилення кам’яних конструкцій. 

Найбільш розповсюдженими є сталева , залізобетонна  та армоштукатурна (армоцементна) обойми. В перших двох випадках підсилення кам’яної конструкції відбувається як за рахунок безпосереднього приймання поздовжньої стискаючої сили елементами обойми (металевими кутиками в сталевій обоймі чи за­лізобетонною сорочкою (бетоном та поздовжньою арматурою) — в залізобетонній), так і непрямим шляхом — за рахунок стриму­вання поперечних деформацій кам’яної кладки, так званий ефект обойми

 Одночасно з влаштуванням обойм рекомендується ін’єктувати тріщини в кладці під тиском цементним розчином, можна з полімерними добавками.

Армоцегляна обойма. Підсилення кам’яних стовпів обоймою із цегляної кладки  повинне виконуватись із ретельним зачеканюванням пустоти між кладкою й обоймою цементним розчином та обов’яз­ково армуватись поперечними замкнутими арматурними хомута­ми, які встановлюються в кожний розчинний шов по висоті обойми. Такі обойми і їх робота є ще малодослідженими, тому відсутні рекомендації щодо розрахунку їх міцності.

Рис. 1 -  Схема підсилення стіни армоцегляною обоймою:

1 - стіна, що підсилюється; 2 - анкери; 3 - цегляна кладка

Армоцементна обойма. Виконується армування вертикальними стрижнями і сітками. Відстань між хомутами приймається не більшою за 150 мм. на арматуру наноситься цементна штукатурка розчином марки М50–100 завтовшки 30–40 мм. Армоштукатурн а обойма дає невеликий ефект підсилення (збільшення несучої здатності), через це найбільш поши­ реним способом підсилення простінків є взяття їх у металеву обойму.

Рис.2 - Конструктивна схема підсилення цегляного простінка армоцементною обоймою: 1 - простінок, що підсилюється; 2 - поздовжня арматура; 3 - хомути; 4 - стягуючий болт; 5 - шар штукатурки

Залізобетонна обойма. Залізобетонна обойма виконується з бетону класу В12,5–В15 з армуванням вертикальними стрижнями і сітками. Відстань між хомутами приймається не більшою за 150 мм. Товщина обойми 60–100 мм

Рис 3 - Конструктивна схема підсилення цегляного стовпа залізобетонною обоймою:

1- стовп, що підсилюється; 2 - арматура; 3 - бетон

Металеві обойми. Сталева обойма складається з кутників, встановлених на цементно-піщаному розчині по кутах елемента, який підсилюється, і хомутів з полосової сталі або круглих стрижнів, приварених до кутників. Для ефективного введення кутників у роботу хомути перед приварюванням нагрівають до 100 °С. При охолодженні вони притис­кають кутники до кладки. Крок хомутів приймають не більшим за 500 мм або меншого розміру поперечного перерізу кладки. Кутники оштукатурюють шаром 25–30 мм цементного розчину, огорнувши металеві поверхні сіткою “Рабіца”.

Рис. 4 - Схема підсилення цегляного простінка металевою обоймою:

1 - простінок, що підсилюється; 2 - кутики; 3 - планка; 4 - поперечний зв'язок

Кам’яна кладка, заведена в обойму, працює в умовах триосного стиску, при цьому значно зменшуються її деформації і збільшується опір повздовжній силі.

Міцність підсиленої кладки визначається процентом поперечного арму­вання, міцністю і перерізом бетону, повздовжньої арматури, кутників, станом кладки і характером прикладення навантаження. При збільшенні поперечного армування міцність зростає не пропорційно, за спадною кривою. 

Із збільшенням співвідношення розмірів поперечного перерізу до 1:(1.5–2) ефективність обойми зменшується незначно. При більшому співвідношенні і для довгих стін необхідно вводити додаткові хомути-зв’язки. Відстань між додатковими хомутами вздовж стіни приймають не більшою за 100 см, або 2d (d − товщина стіни), за висотою − не більшою за 750 мм. Додаткові хомути повинні бути надійно закріплені.

Якщо в стінах будівлі є тріщини на незначній площі їх, може бути використаний метод місцевого підсилення за допомогою металевих накладок із пластин чи прокатних профілів (рис.5)

Рис. 5 - Схема установки анкерних елементів при підсиленні кам'яної конструкції: 1 - конструкція, що підсилюється; 2 - вертикальна металева пластина; 3 - гайка; 4 - анкер; 5 - існуюча конструкція; 6 - зруйнована частина конструкції, що підсилюється

Рис. 6 -  Схема підсилення кам'яної конструкції металевою обоймою;

1   - конструкція, що підсилюється; 2 - натяжний елемент; 3 - анкер: 4 - кутик; 5 - сполучна планка; 6 - арматура; 7 - металева незнімна опалубка; 8 - костиль; 9 – бетон

Підсилення тяжами

При реконструкції цегляних будинків для підви­щення жорсткості і міцності  у зв’язку з появою недопустимих тріщин і деформацій виконують  об’ємний об­тиск будинку металевими тяжами 25–36 мм, які розташовують на рівні перекриття.

Об’ємний обтиск (рис.7, 8, 9)  можна виконувати для будинку загалом чи окремих його частин. Тяжі розташовують зовні кладки або в пробитих штрабах – 70 мм, які після натягу тяжів оштукатурюються. Кріплення тяжів виконується до кутників на кутах будинку або з підставкою шайб великого розміру

Натяг тяжів виконується стяжними муфтами одночасно за всім контуром будинку. Попередньо тяжі розігрівають автогеном, паяльними лампами, електро­прогрівом. Остигаючи, вони самонапружуються. Ознаки достатнього натягу − відсутність провисання, чистий дзвінкий звук при простукуванні.

Рис. 7 - Схема підсилення будівлі об'ємним обжиманням: 1 - поздовжні тяжі; 2 - стіни будівлі; 3 - натяжні муфти; 4 - поперечні тяжі; 5 - швелер; 6 - металева підкладка; 7 - гайка

Рис. 8 - Посилення стін об’ємним обтиском: 1 − тяжі; 2 − муфти; 3 − металева прокладка; 4 − швелер № 16–20; 5 − кутник

Рис. 9 - Скріплення будівлі напруженими сталевими тяжами на рівні перекриття: 1 − тяжі; 2 − кутники

Заміна кам’яної кладки

При значному руйнуванні простінків, особливо при їх невели­ кій кількості, кладку конструкцій замінюють на нову (рис. 10).
Перед цим розвантажують простінок за допомогою стійок та клин­ ців, що підбиваються і включаються в роботу. Таке підсилення за допомогою розвантажуючих елементів може бути використане і в якості постійного, однак на такий вид підсилення накладаються естетичні обмеження. Цей недолік долається використанням додат­кових (розвантажуючих) елемен­ тів у вигляді цегляних стовпів (рис. 11). Кам’яна кладка додат­ кових стовпів повинна бути роз­ мірами поперечного перерізу не менше ніж 250 мм, а також надій­ но зв’язана з існуючою за допомогою коротишів арматури 06 мм класу А-І довжиною не менше ніж 200 мм, що вставля­ ється в попередньо просвердлені в кам’яній кладці простінка отвори на цементному розчині марки М І00. Крок стрижнів — не більше ніж через чотири ряди кладки по її висоті.

Рис. 10 - Заміна пошкодженої кладки простінка: 1 — простінок, що підси­ люється; 2 — розвантажуючий пристрій; 3 — залізобетонні перемички: 4 — підкладки; 5 — клинці

Рис. 11 - Підсилення простінка за допомогою часткового закладан­ня отвору: 1 — простінок, що підси­ люється; 2 — віконні отвори; 3 — кам'яна кладка із цегли М75...100 на цементному розчині марки М50...75; 4 — шов, ретельно забитий цемент­ ним розчином М75

При надбудові і реконструкції цегляних будинків і споруд, у випадку аварійного стану стін рекомендується повна заміна кам’яних конструкцій. Заміна виконується після тимчасового кріплення стін за допомогою металевих і дерев’яних конструкцій, які сприймають тимчасово навантаження, що передається на простінки, стовпи тощо.

Нову кладку влаштовують з цегли не нижче М100, на цементному розчині не нижче М100. За необхідності горизонтальні шви армують сітками. Верх кладки не до­водять на 30–40 мм – цей зазор зачеканюють напівсухим цементним розчином >М100, за необхідності у свіжий розчин забивають металеві клини. Тимчасові кріп­лен­ня розбирають після того, як розчин кладки набуде міцності, не меншої за 50 % проектної.

У разі значного пошкодження (більше ніж 120 мм) кам’яна кладка відновлюється шляхом перекладання зовнішнього шару.
При цьому шар, що відновлюється, повинен бути надійно з’єдна­ ний з основним масивом стіни (рис.12)

Рис.12 - Відновлення кам'яної кладки шляхом перекладання зовнішнього шару: 1 — кладка стіни; 2 — нова кладка; 3 — адгезійна обмазка; 4 — анкерні стрижні періодичного профілю, які встановлені на полімеррозчині у поперед­ ньо висвердлені отвори; 5 — арматурні сітки в горизонтальних швах через 6 рядів кладки; 6 — цементний розчин

Ін'єктування тріщин.

Найбільш ефективним методом відновлення монолітності кладки є її ін’єкту­вання цементним розчином (рис. 13). 

Суть ін’єктування – всередину стіни з цегли нагнітається спеціальний розчин. Він застигає всередині, надаючи армуючий ефект, а також підсилюючи ізоляційні властивості стіни. Закачується склад через спеціально влаштовані отвори – шпури, під високим тиском через ін’єктори – тонкі труби з пакерами. Для проведення робіт потрібні такі ресурси: розчин для нагнітання, ін’єктори, будівельний шприц або насос.

Рис. 13 - Ін'єктування тріщин в кладці

Можливий ремонт за допо­могою ретельного зачеканювання тріщин цементним розчином марки не нижче ніж М100. Попередньо тріщини розкриваються, продуваються стиснутим повітрям та зволожуються їх береги.

Відновлення зовнішньої поверхні цегляної кладки проводиться шляхом оштукатурення її цементним розчином марки М50 та вище по сітцірабиці, пристріляній до стіни з кроком точок кріплення не більше ніж 500 мм. Товщина кожного шару штукатурки повинна бути не більше ніж ЗО мм. За необхідності влаштування товщого відновленого шару стіни шари слід наносити після твердіння попереднього (3...4 доби).

Встановлення додаткових розвантажувальних елементів

Кам’яні перемички стін підсилюються шляхом підведення до­ даткових елементів знизу конструкції як металевих, так і залізобе­ тонних (рис. 14). Радикальним методом відновлення експлуата­ ційних якостей та збільшення несучої здатності перемичок є вста­ новлення у віконний отвір жорсткої металевої рами (рис. 15). При такому способі підсилення збільшується міцність не тільки пере­ мички, але і простінка за рахунок того, що стояки рами безпо­ середньо сприймають частину вертикального навантаження на конструкцію.

Рис.14 - Підсилення кам'яних перемичок: 1 — перемичка, що підсилюєть­ ся; 2 — тріщина в перемичці; 3 — металевий кутик; 4 — балки підсилення із двотаврів (або залізобетонні)

Рис. 15 - Підсилення перемичок шляхом установлення металевих жорстких рам: 1 — перемичка, що підсилюється; 2 — металева ра­ ма; 3 — анкери для кріплення стійок

За необхідності утворення отвору в цегляній стіні встановлю­ється нова перемичка із прокатних профілів (найчастіше із шве­лера) (рис. 16). Утоплені в масив стіни прокатні швелери зразу включаються в роботу із сприйняття навантаження, а після заби­ вання отворів у стіні цементним розчином марки не нижче ніж М І00 по привареній до швелера сітці мають естетичний вигляд.

Рис. 16 - Створення перемички над новим отвором: 1 — отвір, що створюється; 2 — наклад­ ки із швелерів; 3 — стяжні болти

Через неоднакові осідання основ несучі, самонесучі стіни та перегородки в процесі експлуатації мають різні деформації, що призводить до виникнення тріщин у місцях їх сполучення. Для відновлення сумісної дії конструкцій їх з’єднують між собою за допомогою дюбелів або кутиків (рис. 17). Після з’єднання стін моноліт­ ність шва поновлюється шляхом ретельного зачеканювання тріщин це­ ментним розчином висо­ кої марки (не нижче ніж М100).

Рис.17 - З'єднання стін перпендикулярного напрямку між собою: І — несуча стіна; 2 — пере­ городка; 3 — сталеві анкери-йоржі, що забива­ ються у шви кладки; 4 — кутики; 5 — дюбелі