Усиление каменных и кирпичных зданий с целью увеличения их сейсмостойкости

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

УСИЛЕНИЕ КАМЕННЫХ Н КИРПИЧНЫХ ЗДАНИЙ С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ ИХ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ

Чылбак А.А Тувинский государственный университет

STRENGTHENING OF STONE AND BRICK BUILDINGS FOR THE PURPOSE OF INCREASE IN THEIR SEISMIC STABILITY

Chylbak A A.

В статье рассматриваются способы усиления стен каменных и кирпичных зданий существующей застройки для повышения их сейсмостойкости.

Ключевые слова: сейсмостойкость, увеличение сейсмостойкости, усиление стен зданий, усиление строительных конструкций.

In article ways of strengthening of walls of stone and brick buildings of existing building for increase of their seismic stability are considered.

Keywords: seismic stability, increase in seismic stability, strengthening of walls of buildings, strengthening of construction designs.

Произошедшие сильные землетрясения в Республике Тыва и изучение их последствий показали необходимость повышения сейсмостойкости зданий существующей застройки.

Проектная документация по повышению сейсмостойкости зданий до соответствующей расчетной сейсмичности строительной площадки разрабатывается на основе анализа проектной документации на здание и материалов натурного детального обследования основания и конструктивных элементов здания.

При выборе способов усиления несейсмостойких жилых, общественных и промышленных зданий необходимо руководствоваться общими принципами проектирования сооружений для

сейсмических районов, изложенными в действующих нормах [1, 2]. При разработке проекта повышения сейсмостойкости здания могут быть выявлены следующие недостатки конструктивных решений существующего здания, требующие усиления его элементов или иных мероприятий по повышению надежности здания:

• объемно-планировочные решения не соответствуют требованиям СНиП [2],

• чрезмерная высота здания, размеры отсека или высота этажа, план сложной формы, перепады высот, несимметричное расположение жесткостей, наличие изломов или выступов стен, не выдержаны цельные размеры проемов, простенков, велика высота парапетов и т.д.);

• не обеспечена суммарная несущая способность стен по восприятию горизонтальных усилий одного из направлений или несущая способность отдельных простенков, вертикальных диафрагм жесткости, вертикальных связей, рам или железобетонных включений.

Каменные и кирпичные здания могут быть усилены путем увеличения несущей способности его элементов без изменения расчетной схемы или путем устройства дополнительных элементов для восприятия сейсмических усилий [2].

1. Усиление стен н простенков профилированным настилом

Использование стального профилированного настила позволяет произвести усиление наружных стен из кирпича или из мелких штучных каменных блоков. Профилированный настил выполняет роль несъемной опалубки и внешнего армирования. При этом в зависимости от

Рис. I. Усиление стен сплошным профнасгилом. 1 - нрофнастил, 2 - стяжные болты с1>10мм, 3 - анкер <1>8мм под углом 30-45 ,4 - мелкозернистый бетон класса не менее В15 или раствор марки

не ниже М100

результатов расчета на сейсмические нагрузки, профнастил устанавливается либо по поверхности всех стен, либо лишь по простенкам. Прикрепление настила к стенам осуществляют стяжными болтами, пропускаемыми сквозь просверливаемые в кладке отверстия и анкерами. Диаметр болтов принимают не менее 10 мм, анкеров -не менее 8 мм. При устройстве сплошного настила болтами настил закрепляют над и под оконными проемами и в пределах дверных проемов. Шаг анкеров назначают в зависимости от типа настила (толщины, размеров и конфигурации профиля), но не более 500-700 мм в обоих направлениях. При

усилении простенков по всей высоте здания настил закрепляют на стене анкерами диаметром не менее 8 мм с шагом в обоих направлениях не более 500 мм. Длину анкеров принимают в пределах 170-200 мм. В обоих случаях для установки анкеров отверстия в кладке выполняют диаметром меньшим диаметра анкеров и под углом 30°-45° к поверхности стен. Анкера с головками вбивают в отверстия насухо. Настил прижимают плотно к кладке. Промежутки между стеной и профнастилом заполняют мелкозернистым бетоном класса не менее В15 или раствором марки не ниже 100.

2. Усиление стен и простенков двухсторонними железобетонными

«рубашками»

Для армирования используют сварную арматурную сетку из арматурных стержней диаметром не менее 5,5 мм, с ячейкой не более 100/100, закрепляют на стенах сквозными болтами диаметром не менее 10 мм с шагом в обоих направлениях 1200-1500 мм в зависимости от размеров простенков, угловых участков стен и стен без проемов.

Дополнительно сетки закрепляют анкерами, диаметром не менее 8 мм с шагом не менее 300 мм в обоих направлениях. В целях улучшения работы слоев усиления совместно с кладкой анкера вводят в кладку под углом 30°-45°, для чего диаметр отверстий принимают меньше диаметра анкеров.

Для анкеров длиной 170-200 мм предпочтительно использовать арматуру периодического профиля. Кладкой и сеткой обеспечивают зазор не менее 10 мм. Толщину

слоев железобетона принимают либо одинаковой по внутренней и наружной поверхностям стен, либо разной и назначают по расчету, но не менее 50 мм. Класс бетона по прочности назначают по расчету, но не менее В15. На оконных простенках «рубашки» устраиваются по всем четырем сторонам.

Усиление стен рекомендуется производить по расчету односторонними или двусторонними железобетонными или растворными армированными «рубашками», выполняемых методом торкретирования. Торкретирование по сетке позволяет повысить несущую способность и жесткость до расчетного уровня сейсмообеспеченности сооружения как несущих конструкций, так и здания в целом.

Сетки усиления, установленные по обеим сторонам стены, соединяются друг с другом при помощи поперечных связевых стержней, проходящих сквозь просверленные в стенах отверстия.

Усиление простенков и подоконных участков стен производится растворными армированными «рубашками», железобетонными или металлическими обоймами, которые могут размещаться как на отдельных простенках, так и непрерывно по высоте на несколько этажей. Перед усилением кладку следует очистить от штукатурки. Арматурные сетки железобетонных обойм и «рубашек», установленные с обеих сторон стены, объединяются в пространственный каркас с помощью поперечных связевых стержней, размещаемых по торцам и по граням простенка, а в простенках шириной более 800 мм в просверленных в кладке отверстиях. Отверстия с установленными в них поперечными стержнями необходимо тщательно зачеканить раствором марки не ниже 50. Класс бетона по прочности на сжатие железобетонных обойм принимается на основании расчетов, но не ниже В15.

Рис. 2. Усиление стен сплошными двусторонними железобетонными

«рубашками»

1 - сетка по расчету, 2 - анкер <!> 8 мм под углом 30-45 0 с шагом не менее 300 мм, 3 - сквозные соединительные стержни с1 > 10мм, 8 - по расчету, но не менее 50 мм из бетона не ниже В15

3. Усиление простенков металлическими обоймами

Обоймы конструируют в соответствии с результатами расчета простенка на

приходящуюся на него величину горизонтальной сейсмической нагрузки и выполняют из уголков, устанавливаемых по углам простенка. Сечение и шаг пластин

определяют расчетом, но принимают не менее 50x5 мм и 400 мм соответственно.

При ширине простенка 1,2 - 1,5 м пластины соединяют между собой через кладку болтами диаметром не менее 10 мм. При ширине простенка 2,5 - 3,5 м количество стяжных болтов устанавливают не менее трех.

Металлические обоймы выполняются из полосовой, уголковой и круглой стали. Вертикальные уголки по углам проемов устанавливаются на растворе и прижимаются к кладке струбцинами, после чего производится приварка полосовых элементов. Для обжатия кладки металлические полосы рекомендуется предварительно нагреть до температуры 100-120°С, в широких простенках полосы следует соединять поперечными стержнями, пропускаемыми через отверстия в кладке простенка.

При усилении простенков возможно устройство обойм, сочетающих в себе жесткие уголковые элементы и плоские сварные арматурные сетки. Горизонтальные стержни привариваются к вертикальным

уголкам, при этом диаметр стержней сеток следует принимать не менее 6 мм.

Шаг поперечной арматуры железобетонных обойм рекомендуется принимать по расчету, но не более 150 мм. Перед укладкой поверхность плит перекрытий смачивается водой. Бетон при укладке уплотняется с помощью поверхностного вибратора. Антисейсмические пояса из проката оштукатуриваются, номер ячейки - не менее 100 мм, диаметр тяжей - 12...20 мм из арматуры класса А400. Жесткость дисков перекрытий, их совместная работа с элементами здания может обеспечиваться устройством напрягаемых горизонтальных и вертикальных поясов. Участки стен, выступающие над покрытием: парапеты и фронтоны рекомендуется усиливать с использованием жестких вертикальных элементов или устройством двухсторонних растворных или железобетонных «рубашек». Вертикальные элементы усиления следует надежно закреплять в основании, арматура «рубашек» заводится на нижележащие конструкции и прикрепляется к ним.

s -И

Рис. 3. Усиление простенков металлическими обоймами. 1 - уголок принимается по расчету, 2 - полоса принимается по расчету. 3 - стяжные болты с1>1() мм, 4 - полоса не менее 50x5мм, 5 - анкера с!>10 мм под углом 30-40°

4. Преобразование кирпичной перегородки в диафрагму жесткости

С обеих сторон перегородки толщиной в 1/2 кирпича в местах ее примыкания к стенам на всю высоту здания устанавливают металлические уголки с пропуском сквозь перекрытия, прикреплением анкерами к стенам с шагом по высоте 600-700 мм. Уголки пропускают до верха фундаментных плит и также анкерами присоединяют к фундаменту. Анкера диаметром менее 10 мм и длиной 150-170 мм вбивают в кладку стен и фундаментов насухо под углом 45°, для чего диаметр просверливаемых отверстий принимают меньше диаметра анкеров. В зонах примыкания перегородок к 1

перекрытиям также с обеих сторон размещают металлические уголки одинакового со стойками размерами профиля и по слою раствора марки не ниже 50 прижимают к перекрытиям, пропускаемыми сквозь перекрытия болтами диаметром не менее 8 мм. Шаг болтов принимают не более 1000 мм. Перекрестные диагональные связи уголков присоединяют на сварке к контурным металлическим элементам и к перегородкам стяжными болтами диаметром не менее 8мм через кладку. Перегородку замоноличивают бетоном по сетке.

Класс бетона и характеристику сетки назначают по расчету.

Рис. 4. Преобразование кирпичной перегородки в диафрагму жесткости 1 - кирпичная перегородка. 2 - металлические элементы усиления, 3 - бетон омоноличивания, 4 - сетка по расчету. 5 - стяжной болт, 6 - анкер.

Литература:

I. СНиП II-7-81 * «Строительство в сейсмических районах». Госстрой России, Москва, 2000

2. Серия 0.00-2.96с «Повышение сейсмостойкости зданий», выпуск 0-1 «Каменные и кирпичные здания. Материалы для проектирования».