Ремонт, восстановление и усиление

За период эксплуатации здания и усадебной постройки они претерпевают ряд изменений: возникают надстройки и пристройки, разрушаются фундаменты, осадка или подъем некоторых из них приводят к перекосам.

Причинами неравномерных деформаций здания могут быть дополнительные нагрузки на отдельные фундаменты при выполнении пристроек или надстроек, повышение (реже — понижение) уровней подземных вод, разрушение от гнили деревянных или нарушение кладки кирпичного фундаментов, а также осадки, вызванные оттаиванием после замерзания основания малозаглуб-ленных фундаментов. Часты случаи неравномерного подъема свайных фундаментов при промерзании пучинистых грунтов.

Чаще всего возникает необходимость замены деревянных фундаментов (стульев). Они подвергаются активному гниению в зоне переменной влажности (на участке 30—40 см ниже поверхности грунта). Сгнившие фундаменты обнаруживают простукиванием топором или острием лопаты, которые разрушают сгнившую древесину. Фундамент меняют, если он сгнил наполовину своего первоначального диаметра. На место сгнившего ставят такой же деревянный или чаще выкладывают кирпичный или каменный столб. Можно изготовить и бетонный фундамент. Глубина установки нового фундамента должна быть не менее глубины заменяемого.

До начала работ все необходимые материалы и приспособления должны быть доставлены к месту работ. В местах, где намечена замена стульев, разбирают часть цоколя здания и освобождают стул от примыкающих к нему конструкций. Затем на расстоянии 0,7—1 м от заменяемого стула делают временную опору под нижний венец здания с одной или двух сторон стула. Обычно временными опорами являются деревянные клетки — городки, иногда это — короткие стулья.

Рис. 1. Схема вывешивания стены рычагом

Вначале вывешивают домкратом или рычагом (рис. 1) стены настолько, чтобы складный венец вышел из шипов фундаментных стульев, и в таком положении его поддерживают, фиксируя положение рычага или домкрата. При этом под венец подводят временные опоры и передают на них нагрузку, например, заклинивая пространство между венцом и верхом временной опоры. Затем вокруг заменяемого стула отрывают яму, и, вынув старый стул, устанавливают новый, длина которого больше на осадку старого стула, после чего опускают стену так, чтобы шип нового стула попал в гнездо венца. Завершая работу, восстанавливают забирку. При замене стульев как бы осторожно и аккуратно ни выполняли работу, часто трескается штукатурка стен и потолков, повреждаются дымоходы, перекашиваются окна и двери, так что деревянный стул лучше заменять на каменный или бетонный, чтобы в дальнейшем избежать этих работ.

При необходимости замены части каменного или кирпичного фундамента уширения или углубления его со стороны ослабленного участка фундамента роют шурф, затем разбирают слабую кладку и заменяют ее новой из тех же или более прочных материалов. При значительном разрушении кладки перекладывают, весь фундамент. При повышении нагрузки на фундамент увеличивают площадь его подошвы (рис. 2). Реже делают его более глубоким (рис. 3). Последний вид работ требует специальной подготовки, поэтому для выполнения силами индивидуального застройщика не рекомендуется.

Наиболее сложна сплошная замена старых фундаментов кирпичного или каменного здания, разрушившихся со временем, новыми. Она может быть выполнена как без изменения ширины и глубины заложения фундамента, так и с одновременным ушире-нием подошвы и увеличением глубины заложения.

Рис. 2. Усиление существующих фундаментов увеличением площади подошвы (различные варианты): 7 — заклинка; 2— поперечник; 3— новая кладка; 4 — уплотненный грунт

Рис. 3. Этапы подведения фундамента: а — подведение балок-обвязок и проходка шурфа с креплением; б — разборка старого фундамента с креплением, проходка горизонтальной выработки; в — возведение нового фундамента

Основные приемы подводки новых фундаментов взамен разбираемых старых состоят в следующем. В зависимости от состояния фундаментов и уровня подземных вод подлежащий замене фундамент разбивают на участки длиной 1—2 м и устанавливают последовательность выполнения работ. Затем в намеченном месте отрывают шурф с креплением стен, разбирают старый фундамент и выкладывают взамен его новый. Подводку фундамента следует начинать с наиболее слабых участков или под стенами, наименее ослабленными проемами. При этом новые участки грунта для опирания фундамента (в случае уширения подошвы) надо уплотнить, чтобы повысить его несущую способность, т.е. выровнять ее с несущей способностью грунта, обжатого массой старого фундамента.

Простейший способ — втрамбовывать щебень слоями 5—10 см до тех пор, пока он не будет при ударе трамбовкой разбиваться. После уплотнения грунта выполняют новую кладку с тщательным соединением в штрабах со старой кладкой. Вместо кладки можно уложить бетон, предварительно установив опалубку.

От участка, где новый фундамент подведен, последующий участок должен отстоять не менее чем на два участка, на которых подводка не начиналась или уже закончена и кладка или бетон приобрели необходимую прочность.

В случаях, когда над усиляемым фундаментом расположены недостаточно прочные стены, их усиливают подведением балок-обвязок. Эти балки заводят в пробитые в стенах горизонтальные штрабы-с последующей заливкой пространства между кладкой и стенкой балки цементно-песчаным раствором состава 1:3 и забивкой полусухим цементным раствором состава 1:1 или 1:2 зазора между верхней полкой балки и нижней плоскостью штрабы. Балки также заводят поочередно, чтобы не ослабить и без того слабые стены с двух сторон штрабами. Чтобы балки не выворачивало, на них сверху на расстоянии 2—3 м укладывают в пробитые через стену сквозные отверстия поперечные балки, приваривая их к верхним полкам балок-обвязок с двух сторон и омоноличивая отверстия.

Разбирая старую кладку, сортируют бут, кирпич и оценивают их пригодность для последующего использования в фундаменте. Простейший путь— оценка по твердости. Кирпич, бут годятся для вторичного использования, если при проведении по их ровной поверхности острым осколком асбестоцементной трубы или шифера на поверхности не останется ярко выраженного рельефного следа. При этом визуально устанавливают, чтобы на ложковых гранях кирпича не было трещин глубиной более 30 мм.

При равномерных и неравномерных осадках мелкозаглуб-ленных фундаментов, в основном связанных с оттаиванием промерзающего в основании даже слабопучинистого грунта, необходимо после исправления положения здания путем подъема просевшей части и наращивания фундамента принять доступные меры по предотвращению попадания воды в основание фундамента. Для этого закладывают дренажи, устраивают отмостки и покрытия, сеют траву и т.п. Уменьшает последующие осадки и теплозащита грунта.

Если деформации здания возникли от неравномерного подъема свай, вызванного морозным пучением грунта, то после исправления положения здания путем наращивания мало поднявшихся или срубкой (спиливанием) голов сильно поднявшихся свай, необходимо принять меры к защите грунта от промерзания, ибо иначе неравномерное пучение будет продолжаться. Для этого грунт защищают теплоизоляцией либо подогревают, укладывая в основание около свай коллектор из труб, по которым пропускают горячую воду или пар. В качестве теплоизоляции можно применять керамзит, солому, опилки, шлаковату и другие материалы. При невозможности предотвращения промерзания грунта уменьшают активную зону его воздействия, для чего вокруг сваи разрабатывают яму на 2/3 глубины промерзания (иногда это придется делать зимой или глубокой осенью) последовательно подмораживая грунт, чтобы предотвратить поступление грунтовой воды; сваю многократно покрывают битумом или смазывают незамерзающей смазкой, оборачивают одним или двумя слоями рубероида или пленкой, причем между слоями также размещают смазку, а разработанную вокруг сваи яму засыпают непучинистым грунтом.

Укрепление по периметру: 1. песчаная подушка; 2. старый фундамент; 3. металлическая сетка; 4. анкер; 5. место разрушения; 6. опалубка; 7. бетон.

1. Выщелачивание бетона или его кристаллизационное разрушение. Причиной подобного разрушения является постоянное воздействие на конструкцию щелочной, соленой или мягкой воды. Поэтому главное, что необходимо сделать в подобной ситуации, – отвести от дома агрессивные воды либо хотя бы снизить их уровень посредством обустройства дренажной системы. На последующем этапе нужно вынуть грунт вокруг фундамента до его основания (захватами, зонами по 0,8 м). Пораженные места тщательно очищаются. Углубления заполняются раствором с одновременным сооружением вертикальной кирпичной кладки, параллельной фундаменту. Кирпич необходимо пропитать битумом, изолировать его от основания дома посредством рубероида. После того как ремонт будет завершен, свободное место заполняется жирной глиной.

2. Расслоение. Причиной этого явления становится отсутствие перевязки в кладке, недостаточная ее прочность либо появление чрезмерной нагрузки вследствие, например, сооружения надстройки. Для устранения подобного дефекта чаще всего восстанавливают фундамент, заполняя трещины раствором, или укрепляют его путем обустройства выносных балок, на которые будет перераспределяться нагрузка.

3. Разрыв по высоте. Причиной может быть неправильное сооружение фундамента (засыпка смерзающимся грунтом, склонным к вспучиванию); разрушение отмостки, ведущее к подтоплению или повышение уровня грунтовых вод. Для устранения подобного дефекта необходимо убрать вспучивающийся грунт вокруг конструкции и заполнить раствором место разрыва. Пазухи засыпаются непучинистым грунтом, при необходимости нужно восстановить отмостку. Чтобы не допустить повторное проникновение грунтовых вод и лишний ремонт, понадобится обустройство дренажной системы.

2. Выход из строя древесины в естественных условиях происходит уже в процессе биологического развития и жизни древесных растений при определенных климатических режимах. Биологический возраст растений отражается на всех свойствах древесины срубленных деревьев.

Причины: Неоднородность, анизотропность древесины и пороки. Неоднородность древесины проявляется в различии строения и свойств годовых слоев, образующихся в процессе роста дерева в зависимости от условий внешней среды, т.е. климатических условий, различных районов, экологии, продолжительности зимнего и летнего периодов. Неоднородность древесинысказывается на изменчивости показателей прочности, что усложняет получение достоверных расчетных характеристик древесины.

Древесина представляет собой тело с тремя осями анизотропии по главным структурным направлениям - вдоль и поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлении. Ввиду малого различия между прочностными характеристиками по двум последним направлениям на практике используются характеристики по двум направлениям вдоль и поперек волокон с нелинейной интерполяцией под углом к волокнам. Значительные расхождения прочности древесины при приложении усилий вдоль и поперекволокон значительно усложняют вопросы конструирования деревянныхконструкций и, в первую очередь, узловых соединений, что зачастую ведетк нерациональному увеличению сечений соединенных элементов.

К основным порокам относятся сучки, трещины и косослой. Наличие сучка изменяет направление волокон древесины либо прерывает их, чтозначительно влияет на прочность, особенно при растяжении, т.к. происходит неравномерное нагружение всех волокон по сечению. Также снижаетпрочность древесины наклон волокон относительно оси ствола (косослой),что наглядно демонстрируют опыты на крупных и мелких (чистых) образцах (без пороков) древесины.

Зависимость физико-механических свойств древесины от влажности.Древесина обладает способностью впитывать в себя влагу ввиду своей гигроскопичности. От количества влаги в древесине в значительной мере зависят и ее физико-механические свойства. Большое количество влаги можетв значительной мере нивелировать некоторые достоинства древесины. Так,плотность свежерубленой древесины хвойных пород (кроме лиственницы)и мягких лиственных пород (осина, тополь, ольха, липа) равна 850 кг/м3.По мере удаления влаги плотность уменьшается. При 15-25% влажностиплотность принимается 600 кг/м3, а при 6-12% влажности плотность принимается 500 кг/м3. Лиственница имеет плотность соответственно 800 кг/м3и 650 кг/м3 при влажности в пределах 15-25% и 6-12% соответственно.

Для строительства различают древесину:

-сырую с влажностью выше 25%;- полусухую с влажностью 12-25%;

-воздушно-сухую с влажностью 6-12%.

Ползучесть древесины. При кратковременном действии нагрузки древесина работает практически упруго, но при длительном действии неизменной нагрузки деформации во времени увеличиваются. Даже при маломуровне напряжений ползучесть может продолжаться годами. С увеличением уровня напряжений ползучесть проявляется более ярко и может привести к разрушению конструкции. Отслеживанием деформаций ползучести,путем замера прогибов можно прогнозировать эксплуатационное состояниедеревянных конструкций.

Но если для деревянных конструкций ползучесть является недостатком,то в отдельных случаях при изготовлении изделий из древесины это свойство может обернуться достоинством, например, необходимо придать изделию криволинейную форму.

Биопоражение древесины. Напрямую связано с влажностью древесины.При влажности более 18%, а также при наличии кислорода и положительной температуры возникает условие для жизнедеятельности дереворазрушающих грибов. Также древесина разрушается жизнедеятельностью насекомых, которые разделяются на две группы: насекомые, повреждающие неокоренную древесину в лесу, на складах и лесосеках, и насекомые, которыеразрушают окоренную древесину в процессе ее переработки и при эксплуатации в конструкциях.

Распространение огня происходит в результате соединения углеродадревесины с кислородом. Примерно при 250 °С клетчатка древесины начинает разлагаться, образующиеся при этом вещества начинают гореть и своим теплом разлагают моховые части древесины. И если с наружной стороны древесина быстро обгорает, то ввиду малой ее теплопроводности и появлению толщины обугливающего слоя, препятствующему поступлениюкислорода, дальнейший процесс сильно замедляется. Поэтому деревянныеконструкции массивного сечения имеют большую огнестойкость по сравнению с металлическими конструкциями.Все вышеперечисленные достоинства и недостатки древесины обусловлены, в первую очередь, анатомическим строением древесины.

3. Усиление строительных конструкций во время реконструкции бывает временным - на период выполнения работ по реконструкции, и постоянным - на весь рассчитываемый эксплуатационный период после завершения работ по реконструкции. Усиление строительных конструкций и мероприятия для их проведения во время выполнения работ предусматриваются при составление проекта производства работ.

Это связано с тем, что безопасность и технология производства СМР требуют, чтобы были обеспечены - жесткость, устойчивость и прочность в целом каркаса всего здания и конструкций, сохраняемые после того, как демонтированы элементы здания, подлежащие замене.

Серьезные трудности возникают в процессе реконструкции производственных зданий в связи с необходимостью обеспечения минимума остановки работы предприятий. Потеря вследствие уменьшения выпуска продукции сопоставимы, а в некоторых случаях существенно превышают объемы капитальных вложений на строительно-монтажные работы по реконструкции или техническому перевооружению. Поэтому необходимо применение специальных методов усиления, разборки, монтажа конструкций, исключающих полностью или сводящих к минимуму остановку работы предприятий.

Усиление конструкций включает в себя:

- обследование существующих конструкций (выявление причин дефектов);

- выбор способа усиления;

- расчет усиления конструкции с учетом возможности производства работ по выполнению усиления в период эксплуатации основного оборудования.

Усиленная конструкция должна удовлетворять действующим требованиям в отношении прочности, устойчивости, жесткости и обеспечивать возможность дальнейшей ее нормальной эксплуатации.

Принятый способ усиления должен предусматривать следующий порядок выполнения работ:

- максимальную разгрузку усиливаемых конструкций;

- временную передачу нагрузки с усиливаемых элементов на другие;

- временное раскрепление конструкций установкой дополнительных связей, распорок и т.п.;

- порядок сварки отдельных элементов, очередность наложения сварных швов и пр.

Существуют следующие способы усиления:

а) увеличение сечений элементов;

б) изменение конструктивной схемы;

в) установка дополнительных связей, ребер, диафрагм, распорок;

г) подведение новых дополнительных конструкций или элементов;

д) усиление соединений элементов;

е) предварительное напряжение конструкций.

Обычно усиление конструкций производится не одним из перечисленных способов, а их сочетанием. Выбор наиболее эффективного решения целесообразно производить путем сравнения нескольких проектных вариантов с учетом конкретных условий проведения работ.

Усиление отдельных элементов:

Усиление колонн промышленных зданий дополнительными ненапрягаемыми элементами

Усиление ферм дополнительными ненапрягаемыми элементам

Усиление пролетных конструкций предварительно напряженными гибкими затяжками

Усиление опор установкой и включением в работу дополнительных ветвей.

Усиление и замена конструкций подведением временных и постоянных опор

Усиление опорных узлов ферм

БИЛЕТ № 15