Способы и средства усиления деревянных конструкций

При реконструкции зданий с деревянными конструкциями (в основном междуэтажные перекрытия зданий старой застройки и стропильные крыши) часто возникает необходимость усиления отдельных элементов или конструкции в целом.

Снижение прочности деревянных конструкций связано с неудовлетворительной их эксплуатацией, допускающей увлажнение древесины при отсутствии защиты от гниения и вредителей. На ранней стадии обнаружения дефектов бывает достаточно изменить условия эксплуатации: создать для деревянных конструкций соответствующий температурно-влажностный режим (исключение попадания атмосферных и технологических вод, систематическое проветривание и просушка, качественная термо- и пароизоляция) или тщательно обработать древесину антисептиками.

При необходимости восстановления или увеличения прочности (жесткости) деревянных элементов их усиление выполняют заменой части разрушенного элемента, а также увеличением поперечного их сечения.

Частичная замена древесины в сечении заключается в вырезании дефектного участка, антисептировании древесины в местах усиления и последующей плотной установке новой древесины (рис. 16.1). Совместная работа старой и новой древесины в сечении обеспечивается болтовым, гвоздевым, нагельным соединением или приклеиванием.

Рис. 16.1. Усиление деревянных элементов частичной заменой древесины в сечении:
1 – усиливаемый элемент, 2 – накладки из новой древесины, 3 – болты (гвозди)

Для усиления растянутых и изгибаемых деревянных элементов применяется стержневая арматура, которая вклеивается в специально подготовленные продольные пазы. Стальные профили прикрепляются к усиливаемому элементу путем приклеивания или болтового (гвоздевого) соединения. Расчет усиленных элементов производится по их приведенному сечению в предположении совместной работы древесины и арматуры вплоть до разрушения.

Наиболее часто происходит снижение прочности деревянных балок междуэтажных перекрытий в местах их заделки в кирпичные стены. Из-за недостаточной термоизоляции стен и отсутствия проветривания концы балок увлажняются конденсатом, вызывая повышенную деформативность балок, их гниение и снижение прочности.

При большом количестве поврежденных балок с целью экономии металла применяются стержневые накладки, представляющие собой заранее изготовленные стальные фермы из уголков и круглых стержней (рис. 16.2).

Рис. 16.2. Усиление опорных участков стержневыми накладками:

1 – усиливаемая балка, 2 – стержневая накладка

Замена разрушенного концевого участка балок перекрытий производится установкой накладок из досок или брусьев, а также стальных профилей взамен обрезанного конца. Накладки могут устанавливаться сбоку или сверху сечения (рис. 16.3). На время установки накладок под балки подводят временные опоры. Элементы усиления должны быть изолированы от стен прокладками из гидроизоляционного материала. Размеры сечений накладок и соединительных болтов определяются расчетом, деревянные накладки должны быть несколько больше размеров сечения балки.

Усиление деревянных элементов стропильных крыш

В конструкциях стропильных крыш наиболее часто подвержены гниению элементы мауэрлата, соприкасающиеся с кирпичной кладкой, и участки стропильных ног, примыкающие к нему, а также стропила и обрешетка в местах протечек кровельного покрытия.

При перегрузке кровли одним из повреждений стропил могут быть продольные трещины, которые стягивают стальными хомутами на болтах (рис. 16.4).

Рис. 16.4. Усиление деревянных элементов с продольными трещинами:
1 – усиливаемый элемент, 2 – продольная трещина, 3 – стальной хомут

Усиление стропил может производиться увеличением поперечного сечения с помощью накладок на наиболее нагруженном участке или установкой шпренгелей (рис. 16.5). При недостаточной прочности стыка стропил с мауэрлатом устраивают дополнительные накладки или затяжки, воспринимающие горизонтальные усилия (рис. 16.6).

При значительных дефектах деревянных конструкций устраивают полную замену элементов междуэтажных перекрытий и стропильной крыши путем установки новых конструкций рядом с поврежденными.

Одним из методов реконструкции стропильной крыши при увеличении на нее нагрузки (например, замена более легкого покрытия на более тяжелое) является увеличение уклона стропил (рис. 16.7).

Рис. 16.5. Усиление деревянных элементов шпренгелем:
1 – усиливаемый элемент, 2 – шпренгель

Рис. 16.6. Усиление стыка стропил с мауэрлатом: а – с помощью накладок,

б – устройством затяжки: 1 – стальная накладка, 2 – затяжка