Усиление конструкций зданий и сооружений может быть временным (на период производства реконструктивных работ) и постоянным (на весь расчетный период эксплуатации после реконструкции).
Выбор методов и средств временного усиления в значительной степени зависит от организации демонтажа и монтажа. Необходимость усиления обусловлена в ряде случаев использованием конструкций здания в качестве опор монтажных механизмов. Конструктивные элементы здания, ослабленные при демонтаже смежных конструкций, также должны быть усилены.
Постоянное усиление конструкций зданий и сооружений необходимо при изменении технологических процессов и установке в связи с этим более мощного и тяжелого оборудования, увеличении динамического и вибрационного воздействия на конструкции от оборудования большей единичной мощности и т. п. В отдельных случаях необходимость усиления конструкции обусловлена такими причинами, как достижение ею предельного эксплуатационного износа или приобретение в процессе эксплуатации дефектов, случайными повреждениями и др. Повышение несущей способности строительных конструкций может быть осуществлено различными методами. Широко применяется увеличение площади поперечного сечения элементов, изменение характера напряженного состояния или конструктивной схемы работы в здании.
Вид усиления определяется проектом реконструкции здания или сооружения. Выбор методов и способов выполнения зависит от материала конструкции, ее назначения, условий производства работ, последующего режима эксплуатации и ряда других факторов.
При реконструкции усиливают основания и фундаменты, стены, элементы каркаса и другие несущие конструкции здания (перекрытия, покрытия и т. д.). Усиление оснований и фундаментов при незначительной стесненности объекта производится методами, используемыми в новом строительстве (см. гл. 5). В стесненных условиях усиление фундаментов зданий, а также фундаментов под оборудование предполагает применение других конструктивных и технологических способов. Так, в практику реконструкции внедряется новый эффективный метод усиления оснований и фундаментов, базирующийся на использовании буроинъекционных свай. Они имеют сравнительно малый диаметр (50—250 мм) и большую длину (до 40 м). Технология изготовления этих свай позволяет уменьшить расход материалов по сравнению с буронабивными сваями большого диаметра. Бурение скважины для свай производят станками типа СБА-500, которые работают без вибрации, бесшумно. Это позволяет устраивать скважины, проходящие непосредственно через тело существующих фундаментов, полы и стены подвалов зданий (рис. 17.6). Применение буроинъекционных свай особенно эффективно при производстве работ в условиях действующего предприятия.
Рис. 17.6. Схема усиления фундамента буроинъекционными сваями: а — бурение скважин; б — установка арматуры и инъецирование мелкозернистой бетонной смеси; в — устройство железобетонного ростверка; 1 — стена здании; 2 — буровой станок СБА-500; 3 — скважина; 4 — выпуск арматуры дли соприжении сваи с ростверком; 5 — инъектор; 6 — пневматическаи инъекционная установка; 7 — буроинъекционная свая; 8 — железобетонный ростверк
Изменение напряженного состояния строительных конструкций может быть достигнуто установкой обойм или увеличением площади поперечного сечения. Обоймы выполняются из железобетона или металла. Железобетонные обоймы устраивают из арматуры и слоя бетона, покрывающего усиливаемый элемент по всей наружной поверхности (рис. 17.7). Этим способом можно усиливать балки, ригели, колонны, простенки.
Технология усиления колонны железобетонной обоймой следующая. По периметру колонны устанавливают арматуру в соответствии с проектом. Предпочтительно использовать заранее изготовленные плоские арматурные каркасы, соединяемые электросваркой.
Рис. 17.7. Схема усиления колонны железобетонной обоймой:
а — конструкция усиления; б — установка арматуры; в — установка опалубки; г — бетонирование инъецированием мелкозернистой бетонной смеси; 1 — усиливаемая колонна; 2 — арматура обоймы; 3 — щит опалубки; 4—отверстия для инъецирования бетонной смеси; б — инвентарный металлический хомут; 6 — инъекционная трубка; 7 — передвижная инъекционная установка ЦНИИОМТП
Затем устанавливают разборно-переставную опалубку из щитов и производят бетонирование, уплотняя бетонную смесь наружными вибраторами. Целесообразно бетонировать обойму методом инъецирования мелкозернистой бетонной смеси, нагнетаемой в опалубку через инъекционные отверстия в щитах. Если обойма небольшой толщины, инъецируется цементно-песчаный раствор.
Металлические обоймы состоят из стоек углового профиля, соединительных планок и опорных подкладок (рис. 17.8, а). Применяют этот способ для усиления кирпичных простенков, столбов, железобетонных колонн. В местах установки подкладок арматуру колонны обнажают и приваривают к подкладке и стойке обоймы.
Рис. 17.8. Усиление железобетонной колонны:
а—стальной обоймой (корсет-обоймой); б — перенапряженными распорками; 1 — перекрытие; 2 — усиливаемая колонна; 3 — обойма; 4 — уголки-стойки; 5 — поперечные планки; б —опорные планки; 7 —распорные уголки; 8 — монтажные (стяжные) болты
Эффект усиления колонн можно увеличить при использовании предварительно напряженных поясов, образованных соединительными планками (рис. 17.8, б).
В ряде случаев несущую способность железобетонных конструкций повышают, используя заменяющие или разгружающие (полностью или частично) конструкции. Эти конструкции могут быть в виде отдельных балок либо систем балочных клеток и ребристых перекрытий.
Несущая способность металлических и монолитных железобетонных рам может быть повышена за счет усиления отдельных элементов или изменения схемы работы. Ригели усиливаются с помощью предварительно напряженных тяжей, металлических шар-нирно-стержневых цепей и т. д.
Усиление несущих конструкций покрытий стропильных и подстропильных балок и ферм может осуществляться установкой пред-напряженного шпренгеля из швеллера и уголка или с помощью предварительно напрягаемой затяжки. Элементы железобетонной фермы усиливают с помощью стальных обойм.
При производстве работ по усилению конструкций должен быть обеспечен тщательный контроль за качеством используемых материалов и выполнением всех технологических операций. Особое внимание следует обращать на контакт плоскостей соединения усиливаемой конструкции и элементов усиления.
