Правила проектирования жилых и общественных зданий для строительства в сейсмических районах (стр. 10 из 17)
а - укороченная стяжка при укреплении участка стены; б - схема усиления здания тяжами в уровне перекрытия; 1 - стяжная муфта: 2 - металлическая шайба-упор
Рисунок 9.12 - Схема укрепления стен каменного здания металлическими тяжами
В первом случае в наружной стене по граням внутренней стены просверливают два отверстия, через которые пропускают тяжи из арматурной стали диаметром 16 - 20 мм, притягивающие снаружи здания горизонтальный отрезок швеллера. Для анкеровки тяжей на внутренней стене на расстоянии 1,5 - 2,0 м от внешней стены пробивают отверстие, в которое вмуровывают неравнобокий уголок или отрезок швеллера с отверстиями для тяжей. Тяжи должны прилегать плотно к внутренней стене, для чего в стене делают пазы, в которых они размещаются.
Во втором случае тяжи прокладывают через все здание и снабжают стяжными муфтами. Тяжи прокладывают по перекрытиям с шагом 3 - 6 м. На концах они снабжены жесткими шайбами-упорами размером в поперечнике около 0,3 м. В частности, это могут быть крестовины из уголка с полкой 100 - 120 мм.
9.2.17 Общий каркас, охватывающий здание (рисунок 9.13), используют как средство для предотвращения обрушения поврежденных наружных стен. Он рекомендуется, когда наружные стены оказываются пересеченными многочисленными, прослеживающими на всю высоту здания трещинами, а также для профилактического усиления зданий, признанных недостаточно сейсмостойкими.
Основными элементами этой конструкции являются сплошные пояса, охватывающие здание в уровнях перекрытий и стянутые проходящими через здание тяжами, а также поддерживающие пояса стойки, располагаемые через 6 - 12 м на самостоятельных фундаментах (рисунок 9.13, а). Чтобы такой каркас выполнил свое назначение при землетрясении, стойки и пояса должны плотно прилегать к стене. Конструкция каркаса может быть металлической, сборной железобетонной или комбинированной. Для уменьшения сейсмической нагрузки на стены в каркас может быть введена раскосная решетка (рисунок 9.13, б).
9.2.18 Железобетонные конструкции в каменных зданиях и сооружениях (перекрытия, антисейсмические пояса, лестницы, монолитные включения и т.д.) могут быть повреждены или недостаточно прочны для восприятия ожидаемого сейсмического воздействия.
Основной способ восстановления или усиления таких конструкций заключается в следующем:
- расчищают поврежденные участки;
- по данным обследования и результатам расчетов выполняют восстановление или усиление арматурного каркаса;
а - расположение элементов каркаса на плане здания; б - вариант схемы размещения каркаса по наружным стенам;
1 - пояс; 2 - стойки; 3 - тяжи; 4 - каркас
Рисунок 9.13 - Укрепление несущих стен общим, охватывающим здание металлическим каркасом
- укрепляют соединительные элементы, а при необходимости устанавливают дополнительные связи;
- устанавливают опалубку и осуществляют замоноличивание конструкции бетоном класса на одну ступень выше класса бетона конструкции.
При достаточном обосновании в технологические процессы по восстановлению или усилению конструкций включают новые высокопрочные материалы (полимерные бетоны, синтетические растворы и клеи) с гарантированной их долговечностью в течение расчетного времени эксплуатации объекта.
9.2.19 Разрушенные сборные железобетонные элементы (настилы, марши, косоуры и т.д.) удаляют и заменяют усиленными железобетонными изделиями или собираемыми по месту металлоконструкциями.
9.2.20 Для высококачественного восстановления или усиления железобетонных конструкций необходимо, чтобы твердые фракции в составе бетона не превышали 30 % минимальной толщины укладываемого слоя и 0,2 ширины заполняемой трещины.
9.3 Усиление железобетонных каркасных зданий и сооружений
9.3.1 При усилении железобетонных каркасных зданий и сооружений следует соблюдать следующие положения:
а) сущность всякой железобетонной конструкции заключается в передаче растягивающих усилий на металл - арматуру. Реализуется этот принцип выполнением ряда конструктивных мероприятий. Например, изменением схемы размещения арматуры и площади ее сечения достигается перераспределение напряжений в сечениях по длине элемента, в частности, изменение (уменьшение) напряжений в бетоне. Эту особенность необходимо иметь в виду при выборе способа восстановления и усиления элементов и узлов железобетонных конструкций;
б) перед восстановлением или усилением железобетонных конструкций необходимо ознакомиться с проектом здания (сооружения) и рабочими чертежами конструкции, выяснить типы использованных сборных железобетонных изделий в натуре, определить особенность их армирования, оценить фактическую прочность бетона. Принимая решение, в каждом конкретном случае необходимо определить расчетную модель работы усиливаемой конструкции и проверить эффективность предлагаемого мероприятия расчетами на прочность, устойчивость и долговечность;
в) восстановление и усиление железобетонных конструкций, как правило, оказывается работой трудоемкой, требующей большой тщательности в исполнении. Однако по сравнению с новым строительством, даже при сильных повреждениях, восстановление позволяет существенно сократить время для возобновления эксплуатации объекта и сэкономить материальные ресурсы;
г) в первую очередь должны восстанавливаться и усиливаться узлы и элементы, несущая способность которых существенно уменьшена и угрожает обрушением конструкции. Необходимо иметь в виду, что во избежание развития коррозии в железобетонном элементе даже незначительные его повреждения, в частности небольшие трещины, должны быть устранены путем их расчистки и затирки цементным раствором, а остающиеся на открытой поверхности металлические элементы стыков и усиления конструкций должны быть покрыты антикоррозионными составами;
д) к оценке состояния железобетонных конструкций следует относиться с осторожностью, так как внешне небольшие трещины могут быть признаком серьезных повреждений в армировании, что создает угрозу внезапного разрушения элемента и конструкции в целом. Поэтому необходимо учитывать следующее:
1) к обследованию повреждений и оценке состояния объекта необходимо привлекать опытных специалистов;
2) при обследовании в процессе восстановительных работ должны быть предприняты мероприятия, предупреждающие возможность обрушения;
3) следует различать повреждения (разрушения), вызванные высоким уровнем нагрузки, и повреждения вследствие имеющихся дефектов конструкций, возникших при их изготовлении или вследствие плохих условий эксплуатации, которые в последнем случае устраняются, как правило, простым восстановлением проектной прочности элемента конструкции (стыка);
4) при выполнении работ по восстановлению прочности или усилению конструкции она должна быть, по возможности, максимально разгружена.
9.3.2 Возникновение при землетрясении горизонтальной нагрузки создает существенное изменение напряженного состояния в конструкции по сравнению с существующим при обычной вертикальной нагрузке. Итоговый результат такого изменения - увеличение опорных моментов и поперечных сил в элементах каркаса, а также скалывающих усилий в конструкциях диафрагм.
9.3.3 В рамах с жесткими узлами особенно большие усилия от сейсмической нагрузки возникают в стойках нижних ярусов. При связевой конструкции значительного увеличения усилий в стойках каркаса нет, так как поперечная сила от действия сейсмической нагрузки воспринимается главным образом конструкциями связей.
9.3.4 В отличие от обычной конструкции стойки каркаса, предназначенные воспринимать сейсмическую нагрузку, должны иметь более высокий процент косвенного армирования, то есть иметь меньший шаг хомутов, особенно в зонах примыкания к ригелям. Такая мера необходима для обеспечения прочности на действие скапывающих напряжений - по наклонным сечениям.
9.3.5 Стыки сборных конструкций являются местом концентрации напряжений, в особенности при действии кратковременной и знакопеременной сейсмической нагрузки. Поэтому стыки, как наиболее ответственные места сборных конструкций, должны располагаться вне зоны максимальных усилий. При этом конструкция стыка должна отвечать следующим требованиям:
- иметь повышенную прочность и обладать пластичностью;
- быть удобной в производстве работ.
9.3.6 Сборные железобетонные элементы должны быть надежно замоноличены.
Особенно важно выполнять мероприятия по анкеровке большепролетных конструкций и креплению (замоноличиванию) крупных сборных элементов, на которые при землетрясении, вследствие их большой массы, действуют значительные сейсмические силы.
9.3.7 Каркасные здания, как правило, имеют ограждающие конструкции в виде самонесущих стен или навесных панелей, система крепления которых в сейсмических районах должна допускать независимое перемещение каркаса. Такое решение во многих случаях позволяет уменьшить сейсмические усилия в элементах ограждения и даже нагрузку на каркас.
9.3.8 Правильно спроектированные и качественно выполненные конструкции из железобетона являются в достаточной мере сейсмостойкими. Это относится, в частности, как к каркасным зданиям, так и к зданиям с несущими стенами, выполненными из сборных элементов либо монолитными. В повреждениях элементов железобетонных конструкций следует различать четыре степени их состояния.
Легкие повреждения - волосные трещины и трещины раскрытием до 0,3 мм во всех конструкциях кроме большепролетных, в фермах и на опорах сборных большепролетных балок - до 0,1 мм, смещение сборных элементов на опорах на величину до 10 % глубины опирания, отслоение или повреждение защитного слоя.