СИСТЕМИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗАХИСТУ НАСЕЛЕННЯ І ТЕРИТОРІЙ У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ Тема ТЕХНІЧНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ І ПОСИЛЕННЯ КОНСТРУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД

Рекомендована література 1. Васильченко О.В., Квітковський Ю.В., Луценко Ю.В., Миргород О.В. Безпека експлуатації будівель і споруд та їх поведінка в умовах надзвичайних ситуацій: Навчальний посібник. – Харків, – С Васильченко О.В. Основи архітектури і архітектурних конструкцій; Навчальний посібник. – Харків: УЦЗ України, – С

План лекції: 1. Види ремонту та посилення будівельних обєктів. 2. Технічна експлуатація та посилення основ. 3. Ремонт та підсилення залізобетонних та кам'яних конструкцій. 4. Ремонт та підсилення металевих конструкцій. 5. Ремонт та підсилення кроквяних ферм.

1. ВИДИ РЕМОНТУ ТА ПОСИЛЕННЯ БУДІВЕЛЬНИХ ОБЄКТІВ Ремонтом називають окремі заходи, що проводяться для відновлення міцності і стійкості окремих елементів, цілих конструкцій та споруд. Ремонт - захід профілактичного характеру, який вчасно усуватиме настання значних деформацій і обвалення конструкцій. На характер ремонтних робіт впливають умови: –фактичний стан конструкцій та ступінь їх деформованості; –габарити, форма і типи вузлових зєднань; –пора року, коли проводяться ремонтні роботи; –обсяг відбудовних робіт та їх причини; –особливості методу відновлення.

Посилення (підсилення) – комплекс заходів, які забезпечують нормальні умови експлуатації будівель та конструкцій шляхом збільшення несучої здатності елементів порівняно з тими, що існували на момент проведення обстеження. Посилення бувають: тимчасовими; невідкладно-аварійними; постійними; перспективними (прогресивними). Тимчасове посилення повинно бути спрощеним і має своєю метою запобігання аварійній ситуації до початку аварійних робіт. Невідкладно-аварійне посилення застосовується в екстрених випадках і має ті самі особливості, що й тимчасове. Головними факторами, що визначають вибір постійного посилення, є або вартість, або зручність його здійснення. Прогресивне (перспективне) посилення передбачає можливості збільшення навантаженням у процесі впровадження нових технологій.

Посилення, незалежно від матеріалу конструкцій, може здійснюватися за допомогою наступних основних методів: 1) посилення шляхом збільшення перетину робочого елемента за допомогою: – встановлення обойми; – нарощування перетину (додавання шарів матеріалу). 2) посилення шляхом зміни конструктивної та розрахункової схем підсилення за допомогою: - підведення нових конструкцій; - постановки додаткових звязків (розпірок, діафрагм, ребер та ін.); 3) посилення шляхом штучного регулювання напруг.

Обойма – спеціальна конструкція, яка, обтискуючи конструктивний елемент з двох боків або по периметру перетину, підвищує його жорсткість. Арматура обойми не звязана з арматурою основного перетину. Обойми виготовляють із залізобетону або сталі та використовують, коли є можливість повного або часткового розвантаження елементу на момент його підсилення. При підсиленні нарощуванням перетину за рахунок додавання шарів матеріалу арматура підсилення звязана з арматурою основного конструктивного елемента. Його роблять з бетону або залізобетону. Таке підсилення буває одно-, дво-, тришарове та замкнене. При підсиленні нарощуванням перетину висуваються такі вимоги: - міцність бетону підсилення повинна бути вищою за міцність бетону основи; - вживають заходів щодо покращення сумісної праці перетинів основи та підсилення.

Зміна конструктивної схеми вимагає індивідуального підходу для кожного конкретного випадку посилення і є ефективною для балок, ферм, арок, просторових конструкцій. А. Такий спосіб посилення за допомогою підведення нових конструкцій класифікують за наступними ознаками: - без перетворення в нові конструктивні форми; - з частковим перетворенням у нові конструктивні форми; - з повним перетворенням у нові конструктивні форми. Б. Посилення за допомогою постановки додаткових звязків просторової жорсткості дозволяє: - підсилити все спорудження, а не його окремі елементи; - відмовитися від повного попереднього розвантаження; - регулювати найбільш сприятливий розподіл зусиль; - знизити трудомісткість і витрату металу, підвисити технологічність.

2. Технічна експлуатація та посилення основ Технічна експлуатація основ полягає в утриманні прибудинкових ділянок і спостереженні за осіданням будинків. Систематично перевіряють збереження основи від перезволоження, стан вимощення та відсутність тріщин і щілин. Основи під будівлями підсилюють у двох випадках: - коли в результаті реконструкції і капітального ремонту масу будівлі збільшують; - якщо виявлені деформації стін і фундаментів. При реконструкції застосовують цементацію і силікатизацію ґрунтів. Складність виконання робіт під час проведення реконструкції полягає в тім, що підсилювати доводиться основу безпосередньо під існуючими фундаментами.

3. РЕМОНТ ТА ПІДСИЛЕННЯ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ТА КАМ'ЯНИХ КОНСТРУКЦІЙ

3.1. Технічна експлуатація, ремонт і посилення фундаментів Фундаменти експлуатують, стежачи одночасно за осіданням основ, деформаціями фундаментів і запобіганні потраплянню води за стіни фундаментів. Необхідність посилення і ремонту фундаментів викликають збільшення навантаження при ремонті будівель, нерівномірні осідання ґрунтів основи. Методи посилення фундаментів умовно поділяють на локальні і загальні. А. До локальних відносять усі види «лікування» деформованих ділянок: торкретування, цементація, улаштування обойм, розширення підошви, заміна деревяних частин, перекладка і поглиблення фундаментів. Б. До загальних заходів зараховують: улаштування фундаментних плит і напружених поясів.

Торкретування – нанесення на поверхню будівельних виробів шару бетону під тиском стиснутого повітря. Його застосовують для зміцнення кладки, ослабленої по поверхні через вилуговування розчину. Цей спосіб дозволяє не тільки усталити конструкцію, але і зробити її менше водопроникною. Цементація – нагнітання цементного розчину у стіну. фундаментів виконують, якщо монолітність кладки порушена по всій товщі та цей спосіб поєднують із улаштуванням залізобетонної сорочки-обойми. Бетонні і залізобетонні обойми використовують для посилення кладки, монолітність якої порушена через вилуговування розчину, або якщо потрібно збільшити товщину стін – існуючий фундамент; 2 – колона; 3 – обойма колони; 4 – арматура; 5 – залізобетонна оболонка

Збільшення ширини підошви фундаментів досягають шляхом застосування розвантажувальних балок, які спирають з однієї чи двох сторін на банкети-припливи. Навантаження на залізобетонні припливи передають за допомогою штраб. Перекладка існуючих фундаментів виконується в окремих місцях невеликою довжиною. Нову кладку ретельно підклинюють під стару – існуючий фундамент; 2 – стіна; 3 – банкет; 4 – розвантажувальна балка; 5 – замонолічений отвір;

Використання паль. - Буроінжекційні коренеподібні палі. - Рамна система з додаткових паль разом із залізобетонними або сталевими розподілювальними балками – існуючий фундамент; 2 – коренеподібні палі; 3 – стіна; 4 – замонолічений отвір; 5 – розвантажувальна балка; 6 – залізобетонна подушка; 7 – палі підсилення

Фундаментні плити застосовують при слабких ґрунтах чи за великих додаткових навантажень. Плити заводять у штраби, що пробиваються по периметру стін фундаментів, і роблять суцільними. Напружені пояси встановлюють для того, щоб зменшити наслідки нерівномірних осідань будівлі. Їх ставлять по усій висоті будівлі, на стінах на рівні кожного поверху.

3.2. Підсилення залізобетонних вертикальних опор Основні причини деформації колон: - зміни режиму експлуатації; - початкові конструктивні дефекти; - дефекти проектування, виготовлення, монтажу; - недостатня міцність і стійкість конструкції; - експлуатаційне зношування від впливу динамічних і вібраційних навантажень, впливу агресивних середовищ; - випадкові ушкодження; - ушкодження стихійного характеру. Основні ознаки ушкоджень залізобетонних колон: - руйнування захисного шару бетону; - корозія металевих арматурних стержнів; - корозія закладних деталей; - утворення вертикальних і похилих тріщин унаслідок прогинів елементів.

Підсилення залізобетонних колон здійснюється: 1) встановленням обойми; 2) нарощуванням перетину Підсилення залізобетонної колони методами: а) встановлення обойми; б) нарощуванням перетину 1-1 а) 1-1 б)

3.3. Підсилення залізобетонних стрижневих елементів, що вигинаються Підсилення залізобетонних стрижневих елементів, що вигинаються (балок, ригелів, прогонів) здійснюється: 1- встановленням обойми (а); 2 - нарощуванням перетину: - в розтягнутій зоні (б); - в стиснутій зоні (в); 3 - зміною конструктивної та розрахункової схем підсилення. а) б)в)

Підсилення залізобетонних балок методами зміни конструктивної та розрахункової схем Жорстка опора Портал Тяжі- шпренгелі Розвантажувальні елементи Шпренгельна затяжка Стрижень

3.4. Підсилення плит перекриттів Підсилення залізобетонних плит перекриттів здійснюють за допомогою способів: 1. Нарощування перетину у розтягнутій або стиснутій зоні. 2. Зміна конструктивної та розрахункової схем підсилення. 3. Встановлення каркаса по нахильному перетину. а) Приварення арматури підсилення до арматури основи Шар цементної стяжки б) Підсилення залізобетонних плит нарощуванням перетину: а) у зоні розтягнення; б) у зоні стиску

Кронштейн Шпренгельна затяжка Опорні арматурні каркаси у швах між плитами Підсилення залізобетонних плит методами зміни конструктивної та розрахункової схем Підсилення залізобетонних плит нарощуванням каркаса по нахильному перетину

3.5. Підсилення кам'яних стін Основні причини деформацій та ушкодження стін 1) конструктивні помилки при розрахунках та виборі матеріалу стін: - нерівномірне осідання частин будівель; - невідповідність несучої здатності матеріалу стін діючим навантаженням; - порушення просторової твердості стінового каркасу; 2) помилки проектування: - збільшення поверховості будівель та збільшення навантажень; - розташування запроектованої будівлі в безпосередній близькості до існуючої будівлі; 3) виробничі помилки при зведенні стін: - пробивання нових прорізів у цегельній кладці; - бокове випучування кладки; - розбирання перекриттів; 4) незадовільна експлуатація стін: - осідання фундаментів; - систематичне перезволоження кладки.

Слабкий грунт а) Підвал б) в) Характерні тріщини у стінах: а) вертикальні тріщини у зоні віконних прорізів; б) похилі непрогресуючі тріщини; в) похилі прогресуючі тріщини

Для підсилення стін застосовуються: 1) обойми сталеві або залізобетонні з інжекцією розчину у тріщини, 2) збільшення перетинів простінків за рахунок зменшення ширини прорізів 3) повна або часткова перекладка простінків; 4) попередньо напружені сталеві тяжі, які утворюють декілька замкнених контурів по капітальним стінам на рівні перекриттів.

а)б)в) Швелер (прокладка) Куток Муфта натяжіння Тяжі Стіна Підсилення стін об'ємним обтисненням сталевими тяжами Характерні тріщини у кладці: а) короткі вертикальні тріщини - нормально; б) середні вертикальні тріщини – необхідність підсилення; в) великі вертикальні тріщини – аварійна ситуація.

4. РЕМОНТ ТА ПІДСИЛЕННЯ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ Причини зниження несучої здатності металевих конструкцій: а) корозія – внаслідок дії підвищеної вологості або агресивних хімічних випаровувань; б) крихке руйнування – внаслідок дії низьких температур; в) старіння; г) ушкодження при експлуатації, серед яких характерними є: – розриви несучих конструктивних елементів; – тріщини в конструктивних елементах і зварювальних швах; – скривлення конструктивних елементів, місцеві вигини; – порушення цилісності або руйнування захисних покриттів.

Методи підсилення металевих конструкцій: 1) зміна умов експлуатації; 2) зміна конструктивної схеми; 3) регулювання зусиль у конструкціях; 4) підсилення окремих елементів: – збільшення перетину; – встановлення ребер жорсткості.

А. Підсилення металевих балок а) б) Підсилення сталевих балок додатковими ребрами жорсткості (а) та нарощуванням перетину (б)

Підвіски Кронштейни Ребра жорсткості Шпренгель Затяжка Підсилення сталевих балок методами зміни конструктивної та розрахункової схем

Б. Підсилення металевих колон Підсилення металевих колон здійснюють за допомогою : - збільшення перетину. - зміни конструк- тивної та розрахункової схем Нові зв'язки Зв'язки, що замінюються Розпірка Підкоси Тяжі Шпренгелі Підсилення сталевих колон методами зміни конструктивної та розрахункової схем

5. Ремонт та підсилення кроквяних ферм 1 а) 2 б) а – введення додаткової опори б - посилення опорних вузлів; 1 – додаткова опора; 2 – деталі посилення опорних вузлів;

ПОСИЛЕННЯ КРОКВЯНИХ ФЕРМ 3 в 4 г 3 – підкоси; 4 – підвіски; а – введення підкосів б – введення підвісок

ПОСИЛЕННЯ КРОКВЯНИХ ФЕРМ 1 д 6 е 5 5 – несуча нитка; 6 – гнучка арка; д – влаштування несучих ниток на додаткових опорах е – влаштуванн гнучких арок

ПОСИЛЕННЯ КРОКВЯНИХ ФЕРМ 7 – шпренгель; 8 – затяжка; ж, з – підведення шпренгелів і – підведення затяжок з)з)і)і)ж)ж) 7 8 7

ПОСИЛЕННЯ КРОКВЯНИХ ФЕРМ 9 л 9 к к, л – введення додаткових елементів 9 – додаткові елементи ферми

ПОСИЛЕННЯ КРОКВЯНИХ ФЕРМ 10 м н 10 – ліхтар. м, н – включення в роботу ліхтарних конструкцій

ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ I. Вивчити матеріали лекції та відповідні розділи в літературі: 1. Васильченко О.В., Квітковський Ю.В., Луценко Ю.В., Миргород О.В. Безпека експлуатації будівель і споруд та їх поведінка в умовах надзвичайних ситуацій: Навчальний посібник. – Харків, – С Васильченко О.В. Основи архітектури і архітектурних конструкцій; Навчальний посібник. – Харків: УЦЗ України, – С