Внутреннее усиление кладки. Усиление каменных конструкций из кирпича

Работы по обеспечению устойчивости и жесткости стен здания начинают после стабилизации и устранения причин деформаций, вызвавших нарушения.

Для восстановления эксплуатационных качеств стен устанавливают предварительно напряженные стальные тяжи, а также устраивают железобетонные или армокирпичные пояса.

Устройство предварительно напряженных стальных тяжей (рис.5) - один из действенных методов повышения пространственной жесткости зданий.

Тяжи из круглой арматурной стали диаметром 28...38 мм устанавливают в борозды, пробитые по периметру здания в уровне междуэтажных перекрытий. Опорами тяжей на углах зданий являются уголки, предохраняющие кладку стен от местного смятия и передающие усилия обжатия на большую площадь. Натяжение выполняют стяжными муфтами; его эффективно совмещать с термическим натяжением.

Рис.5 Установка стальных тяжей:

а - фасад здания; б - план; 1 - стальные тяжы; 2 - стяжные муфты

Результаты внедрения предварительно напряженных стальных тяжей свидетельствуют об экономичности этого метода, достигаемой в результате замены дорогостоящих и трудоемких работ по усилению оснований и фундаментов на сравнительно легко выполнимые работы, а также о его надежности. Применение стальных тяжей целесообразно для капитальных зданий, износ стен которых не превышает 60 %.

Железобетонные и армокирпичные пояса (рис.6) применяют, как правило, при надстройке зданий или увеличении эксплуатационных нагрузок, которые могут вызвать неравномерную осадку зданий. Такие пояса служат для равномерной передачи нагрузки на нижележащие стены здания, восприятия растягивающих усилий, возникающих при неравномерной осадке, и сохранения общей жесткости здания при увеличении прочности стен.

Рис.6 Усиление стены:
а - железобетонным поясом; б - армированным швом; 1 - уголок; 2 - армокирпичным поясом

Пояса располагают в уровне междуэтажных перекрытий в виде непрерывных лент, лежащих на всех капитальных стенах, в том числе и на поперечных. Пояса должны иметь надежную связь со стенами. Сечение арматуры в них принимают по проекту; оно должно находиться в пределах 6...10 см в зависимости от сечения пояса.

Железобетонные пояса располагают не по всей толщине наружных стен в целях сохранения их теплотехнических свойств. На внутренних стенах пояса могут быть по всей толщине стен. При пересечении поясов расположенными в стенах каналами в поясах устраивают отверстия для пропуска коммуникаций.

При незначительных деформациях стен устраивают армированные швы или армокирпичные пояса. Армированные швы выполняют толщиной 50...60 мм по периметру всех капитальных стен. Количество арматуры такое же, как и при устройстве железобетонных поясов. Эффективность армированного шва в значительной мере повышает переход к армокирпичному поясу, который представляет собой два армированных шва, расположенных друг над другом через 4...6 рядов кирпичной кладки и связанных между собой вертикальными стержнями.

кирпичный стена кладка

На рис. 6.40 приведены характерные конструктивно-технологические решения. Представленные системы направлены на всестороннее обжатие стен с использованием регулируемых натяжных систем. Они выполняются открытого и закрытого типов, при внешнем и внутреннем расположении, обеспечиваются антикоррозионной защитой.

Рис. 1 Конструктивно-технологические варианты усиления кирпичных стен: а -- схема усиления кирпичных стен здания металлическими тяжами; б, в, г -- узлы размещения металлических тяжей; д -- схема размещения монолитного железобетонного пояса; е -- то же, тяжами с центрирующими элементами: 1-- металлический тяж; 2 -- натяжная муфта: 3 -- монолитный железобетонный пояс; 4-- плита перекрытий; 5 -- анкер; 6 -центрирующая рама; 7-- опорная пластинка с шарниром

Для создания требуемой степени натяжения используются стяжные муфты, доступ к которым должен быть всегда открыт. Они позволяют по мере удлинения тяжей в результате температурных и других деформаций производить дополнительное натяжение. Обжатие элементов кирпичных стен производится в местах наибольшей жесткости (углы, сопряжения наружных и внутренних стен) через распределительные пластины.

Для равномерного обжатия кладки стен используется специальная конструкция центрирующей рамы, которая имеет шарнирное опирание на опорно-распределительные пластины. Такое решение обеспечивает длительную эксплуатацию с достаточно высокой эффективностью.

Места расположения тяжей и центрирующих рам закрываются различного рода поясами и не нарушают общий вид фасадных поверхностей.

Когда на фасадах здания имеется множество трещин, для их устранения прибегают к обеспечению пространственной жесткости несущей коробки зданий с помощью устройства обвязочных поясов. Установку металлических поясов производят также при отклонении стен от вертикали в результате неравномерных осадок (рис.42).

В качестве металлических поясов используют сталь круглого или квадратного сечения диаметром 20-40 мм, которую устанавливают под перекрытием каждого этажа. Одни концы металлических поясов приваривают к обрезкам уголков, которые устанавливают по углам здания, а вторые -- закрепляют в стяжных муфтах (талреп).

Для случаев обеспечения пространственной жесткости натяжение металлических поясов начинают одновременно по всем этажам, чтобы избежать неравномерной передачи нагрузки. Когда же требуется восстановить вертикальность стены, то натяжения металлических поясов начинают с нижнего этажа.

Заданная величина натяжного усилия обеспечивается специальными динамометрическими ключами в натяжных муфтах.

Рис. 2

1 - тяжи; 2 - муфта натяжения; 3 - металлическая прокладка; 4 - швеллер № 16-20; 5 - уголок

Усиление стен требуется при проведении капитального ремонта и реконструкции зданий, стены которых изготовлены из кирпичной кладки.

Такая процедура позволяет повысить эксплуатационные характеристики здания и восстановить несущие способности стен.

Для проведения таких работ применяются разные строительные методы, которые напрямую зависят от того, что явилось причиной разрушения или деформационных процессов.

Как усилить

Ремонтные работы, направленные на , необходимо проводить в определенной последовательности. Прежде всего, следует отремонтировать цокольную часть здания. Вследствие усадочных процессов цоколь кирпичного здания может покрыться трещинами, которые в свою очередь спровоцируют появление аналогичных дефектов на самой стене.

Прежде чем приступить к ремонту, следует выяснить причины таких изменений в цоколе здания. Только устранив причину, можно начать заделывать трещины в цоколе. Для этого используют цементный раствор повышенной прочности, который закачивается в трещины.

Ремонт и усиление кирпичной стены начинается с очистки трещин по их ширине и на глубину. Узкие трещины заделываются крепким раствором, а широкие предварительно . Это позволит усилить несущую способность стены, а также предотвратить образование трещин при дальнейшей эксплуатации здания.

В том случае, если присутствуют серьезные разрушительные процессы, усилить стены из кирпичной кладки можно путем устройства монолитного железобетонного пояса по всему периметру здания. Естественно, что для этого необходимо будет разобрать кровлю.

Технология усиления кирпичных стен предполагает также установку скоб, изготовленных из армированной стали при условии, что трещины превышают 10 мм.

При более широких трещинах скобы устанавливают с обеих сторон, скрепляя между собой сквозными болтами. В трещину закачивают жесткий раствор, необходимой консистенции.

Основные способы укрепления указаны в следующей таблице:

От степени повреждения стен зависит способ выполнения ремонтных работ. Их следует проводить регулярно, чтобы избежать больших повреждений.

Ремонт при магистральных трещинах

Магистральными называются трещины, характеризующиеся тем, что они располагаются на высоту стены и делят ее на отдельные части. Основные причины их образования заключаются в неравномерности осадки фундамента здания, физическом и температурном воздействии. Если такие повреждения размещаются по углам, то это может привести к потере устойчивости самой конструкции или отрыву стены с торцевой части здания.

Такие повреждения устраняются путем установки контрфорсов из кирпича или железобетона. И применимы они только в отношении одноэтажных зданий. Для их возведения устраивают отдельные фундаменты.

Если такая трещина появилась на многоэтажном здании, то для укрепления стен применяется металлический пояс напряжения. Он устанавливается на уровне расположения межэтажного перекрытия.

Такими поясами усиливают не только отдельную стену, но и коробку здания.

При ремонте стен пояс из металлического профиля круглой формы устанавливается с внутренней и наружной стороны. При ремонте коробки пояс располагается по периметру здания с наружной стороны. Натяжение полос пояса производится с помощью гаек, установленных в торце стены. Для контроля силы натяжения используют динамический ключ, однако специалисты выполняют эту операцию, контролируя внешние признаки и звучание пояса при ударе по нему молотком.

Если толщина кладки позволяет, то для сохранения внешнего вида здания пояс монтируется в заранее подготовленную штробу, которая закрывается кирпичом и раствором.

Чтобы правильно выполнить работы по установке металлического пояса, привлекаются специалисты, которые могут выполнить все необходимые расчеты. Это позволит применить оптимальное количество нужных конструкций.

Современные методы

Усиление кирпичной кладки стен возможно и с применением инновационных способов выполнения ремонтных работ. Суть процесса состоит в следующем:

• в кирпичной стены, имеющей дефекты и разрушения, просверливаются технологические отверстия. При этом они располагаются по обеим сторонам вдоль трещин;
• в пробуренные отверстия под высоким давлением закачивают специальные составы для ремонтных работ. Это может быть микроцемент, растворы на основе эпоксидной смолы или полиуретана.

Такой раствор заполняет все пустоты, которые образовались в процессе эксплуатации здания и надежно скрепляют стену, предотвращая ее дальнейшее разрушение и обеспечивая надежные гидроизоляционные качества стены. таким образом, позволяют полностью произвести укрепление кирпичной кладки, структурно склеить материал, обеспечить надежную защиту стен от воздействия влаги.

Укрепление стен возможно и с помощью применения композитных материалов. Для этого на подготовленную поверхность стены, наклеивают ленты или сетку, изготовленную из высокопрочного материала на основе стекловолокна или углеродов.

Сверху сетка покрывается специальным клеем, приготовленным на основе цемента или эпоксидной смолы. О том, как усилить здание углеволокном, смотрите в этом видео:

При выполнении ремонтных работ усиление кирпичной кладки должно быть проведено на всей поверхности стен здания, и все поврежденные зоны должны быть восстановлены. Это позволит предотвратить полное разрушение конструкции здания.

Любой метод, который используется при ремонте для усиления кирпичной кладки, повышает надежность здания и способность переносить повышенные нагрузки, а установка монолитного пояса позволяет монтировать надстройки.

Разновидности ремонта

Кирпичные стены периодически требуют ремонта. В зависимости от повреждений применяются разновидности ремонтных работ, направленные на повышение их надежности:

1. Шпаклевание небольших трещин. Предварительно трещина очищается от пыли и грязи, промывается водой. После чего заделывается специальным цементным раствором, в состав которого входит мелкий песок и цемент.
2. . Старый шов расчищается от раствора с помощью зубила или специального молотка. Специалисты приспособили для этого болгарку с кругом по бетону. Очищенный шов заполняется новым раствором и расшивается.
3. Окрашивание поверхности стены. Такой способ предохраняет стену от воздействия влаги и ветра, которые отрицательно влияют на сохранность конструкции.
4. Устройство гидроизоляции. В основном применяется для ремонта кирпичного фасада здания. Для этого на сухую поверхность стены наносится специальный состав на цементной основе.
5. Замена кладки. В результате длительной эксплуатации или воздействия внешних источников возникает необходимость в замене части кирпичной кладки. Перед данным видом ремонтных работ необходимо установить временное крепление для вышерасположенных конструкций. После чего произвести разборку подлежащего замене участка и выполнить кладку. Для этого применяется кирпич и раствор повышенной прочности, которые способны укрепить старую кладку. Для связки старой и новой кладки применяют полужесткий цементный раствор 100 марки. О том, как остановить трещину на доме, смотрите в этом видео:

При необходимости переложить перегородки их соединяют с капитальной стеной посредством стальных клиньев, которые забивают или «замораживают» в заранее подготовленные отверстия.

Довольно часто для зданий со стенами из кирпича требуется проведение такого комплекса работ, как ремонт либо полное восстановление.

Расшивка швов

Усиление кирпичной кладки при этом может производиться несколькими способами, что зависит от причин деформации, характера повреждений.

Основные причины таких деформаций кроются в следующем:

• Конструктивные ошибки: недостаточной глубины фундамента здания; неравномерной осадки, появление в стенах напряжений, несоответствие нагрузок действующих расчетным, любые деформации балок и перекрытий; применение теплых растворов; нарушения в пространственной жесткости состава;
• Плохая эксплуатация: просадка фундамента; переувлажнение стены; выравнивание раствора, при котором он загоняется глубоко в кладку;
• Ошибки производственные: пробивка проема с нарушениями; боковые выпучивания кладки; неправильное оштукатуривание; некачественная разборка перекрытий; укладка балок без применения распределительных пластин;
• Проектирование плохого качества: увеличение этажности без проведения всех расчетов; неправильное перераспределение нагрузок; отсутствие разработок по состоянию грунта в местах строительства.

При этом существует множество способов исправления таких деформаций: расшивка швов, перекладка, полное восстановление, усиление перекрытий, балок, опор, повышение и перераспределение несущей способности и многое другое.

Способы и этапы работ по усилению кладки

Расшивка швов

Расшивка швов кирпичной кладки обычно нужна, когда происходит значительное выветривание раствора. Это может сильно ухудшить тепломеханические свойства стены, снизить на пятнадцать процентов несущую способность.

При этом перед началом работ все поврежденные швы промываются при помощи воды, затем они заполняются свежим раствором и разглаживаются. После высыхания можно приступать к окрашиванию.

Усиление перемычек

Достаточно часто требуются работы по разборке либо ремонту старых кирпичных перемычек. Если есть одиночные неглубокие трещины, то их можно просто наполнить раствором под давлением. Однако в случае, когда повреждения достаточно большие и угрожают целостности и безопасности, необходимо провести такие меры, как разборка кирпичных кладок и ее восстановление.

Иногда арочные перекрытия с рядовыми и клинчатыми перемычками просто усиливаются при помощи железобетонных балок, которые устанавливаются методом подвода под сами перемычки.

Усиление прогонов и опор

При появлении трещин под опорами, стойками, прогонами необходимо провести меры по разгрузке до несущей действительной способности самой кладки.

Для этого устанавливают металлические платины либо прокладочные железобетонные плиты, которые принимают часть нагрузки на себя. В отдельных случаях требуется произвести полную разборку и установку новой кладки.

Ремонт ослабленных мест

При наличии на стенах трещин с шириной до 4мм, их можно восстанавливать при помощи нагнетания цементного раствора. При значительных глубоких и сквозных трещинах с раскрытием от 4мм в зоне повреждения производится перекладка этого участка. При этом применяется раствор марки 25 при перевязке со старой неповрежденной кладкой.

Если стена имеет значительную толщину, необходимо проводить работы по полному ее восстановлению (при сквозных больших повреждениях).

Замена некоторых участков

Усиление каменной кладки может потребовать замены довольно сильно деформированных отдельных участков. Это могут быть некоторые места стен, потерявшие несущие способности, а также глубокие трещины и сколы, которые приводят к проседанию участка стены.

Для того чтобы произвести замену, устанавливают временные крепления выше деформированных мест. Поврежденные участки с дефектами перекладываются полностью с использованием раствора марки 100. Кладка осуществляется при полной посадке отдельных кирпичей.

Для перекладки несущих стен без разборки перекрытий устанавливаются многоярусные временные крепления, которые передают нагрузки с деформированных участков. Такие крепления не могут стоять дольше пяти дней.

Перед началом работ необходимо установить разгрузочные балки, которые укладываются со стороны самых слабых участков. Все вертикальные зазоры заливаются при использовании пластичного цементного раствора, а сверху – жестким жирным цементом. Укрепив участки, стоит подождать пока раствор затвердеет. Только потом можно осуществлять отделку.

Усиление простенков

При необходимости усиления кирпичных простенков производятся такие виды работ:

• Разборка оконных и прочих проемов;
• Укрепляются временные крепления для наружных лесов;
• Производится вывешивание вышестоящих перекрытий в том случае, когда ослабление осуществляется на площади больше 25 процентов. При этом перекладываются столбы, простенки, другие элементы, производится необходимый ремонт;
• Осуществляется разборка кладки, пробивка борозд отбойным молотком, срубка поврежденных участков, которая осуществляется с использованием железобетонной обоймы;
• Сооружение специального металлического каркаса;
• Распалубка всех монолитных конструкций;
• Полная разборка всех установленных временных креплений;
• Оштукатуривание и последующая окраска простенков.

Также при этом может быть проложена новая кладка толщиной в один кирпич, которая перевязывается со старой кладкой через каждые три-четыре кирпича. При этом перед устройством для надежности конструкции пробиваются специальные борозды.

Полная перекладка простенков

Укрепление кладки при помощи армирующей сетки

При укреплении кирпичной кладки иногда требуется полная перекладка простенков. При этом сначала надо сделать разгрузку простенка, для чего устанавливаются временные крепления и опоры с обеих сторон, под перекрытия, система ригелей и стоек с подносами. После можно приступать к разборке и полной либо частичной перекладке, которая осуществляется на цементном растворе.

Чтобы повысить прочность и несущую способность обычно применяют армировочные проволочные сетки. Также усиление производится при помощи железобетонной обоймы, которая укладывается прямо по кладке. После разборки оконных проемов отбиваются четверти, затем устанавливается арматура, опалубка по периметру проема, производится бетонирование. Для того чтобы улучшить сцепление, пробивают борозды через каждые три-четыре ряда кирпичной кладки. Глубина их различна, все зависит от степени повреждений.

После того, как опалубка снимается, простенки оштукатуривают, для внутренних помещений на поверхность наносится специальный слой теплого раствора прямо по штукатурке.

Также для усиления применяется металлический корсет, для которого срубаются углы и на их месте монтируются вертикальные уголки из металла на всю высоту простенка. Далее по поверхности пробиваются борозды с глубиной в 2см на расстоянии 30-50см. В них укладываются металлические пластины с шириной 4-6см. При этом они привариваются концами к уголкам. На самих уголках навариваются бугорки в шахматном порядке.

В отдельных случаях возможно применение металлической сетки, поверхностью которой после работ штукатурится.

Повышение устойчивости стенок

Усиление кирпичной кладки осуществляется при помощи тяжей из полосовой либо квадратной стали или при помощи стальных швеллеров, которые устанавливаются в стенах через предварительно просверленные отверстия.

После этого по сторонам здания укрепляют вертикальные накладки, стяжку при этом производят затягиванием гаек на концах. Финальное натяжение производят при использовании талрепов, т.е. муфт с внутренней двойной резьбой. Это осуществляется в средней части всей длины стяга, который состоит из двух отдельных частей. Качественная стяжка обеспечивается только тогда, когда нет провесов, а при несильном простукивании они все издают звук высокого тона, очень чистый.

Итоги

После того, как все крепления установлены, отверстия и трещины кирпичной стены тщательно заделывают при помощи приготовленного цементного раствора, перекладывают особо ослабленные места. Все металлические детали крепежа после окончания работ окрашиваются простой масляной краской.

При землетрясениях здания и сооружения получают наряду с обычными дополнительные характерные повреждения, степень которых во многом зависит от распределения элементов, воспринимающих сейсмическую нагрузку в плане здания и по его высоте, т.е. от конструктивной схемы сооружения и вида материалов, использованных для изготовления строительных конструкций. Наглядным примером сравнительной сейсмостойкости зданий с конструкциями из различных материалов могут служить данные обследования последствий землетрясения с магнитудой M = 7,5 в мае 1960 г. в г. Консенсьоне (Чили), приведенные в табл. 6.1.

Последствия многих землетрясений в бывш. СССР позволяют дополнить конструктивные схемы, приведенные в табл. 6.1, крупнопанельными зданиями и зданиями со стенами из монолитного легкого и тяжелого бетонов.
Средняя степень повреждений при Кайраккумском 1985 г. землетрясении, по данным, составляла: кирпичных зданий 2,22...2,8; каркасных 1,5; крупнопанельных 1,33, а по данным, - крупнопанельных 1,3...1,7 и кирпичных 1,3...2,7. При Газлийском 1984 г. землетрясении степень повреждений составляла: кирпичных зданий 3...4, крупнопанельных 2...3, со стенами из монолитного керамзитобетона 2...3, степень повреждения монолитных домов, выполненных в скользящей опалубке при Карпатском 1986 г. землетрясении, по данным Госстроя Молдавии, составляла в зависимости от этажности 1,8...2,6.
Способы восстановления и усиления зданий, пострадавших в результате землетрясений, могут быть разделены на три типа. Первый тип - объединяет все приемы восстановления отдельных несущих элементов зданий (простенки, стены, колонны, ригели, плиты перекрытий, блоки, панели). Эти общие приемы восстановления, которые применимы и при ликвидации повреждений, вызванных землетрясениями, частично изложены ранее. Второй тип - способы восстановления связей между частями и элементами здания (углы, пересечения и сопряжения стен, панелей, блоков, узлы железобетонных рам и т.п.). Третий тип - включает в себя способы восстановления и повышения пространственной жесткости здания, увеличения способности здания как системы в делом воспринимать и распределять сейсмическую нагрузку между всеми несущими элементами. Для наглядности показаны все три типа восстановления в виде схемы на рис. 6.1.

Решения по обеспечению пространственной жесткости здания достаточно общие для зданий различных конструктивных схем, потому они выделены в самостоятельную группу. Утрата пространственной жесткости здания характеризуется значительным расстройством связей между вертикальными элементами здания, между вертикальными элементами и горизонтальными, а также повреждениями в местах заделки вертикальных элементов в грунт. Восстановление пространственной жесткости здания позволяет обеспечить перераспределение усилий между элементами, улучшить передачу и поглощение энергии соответствующими конструкциями.
Пространственная жесткость здания может быть обеспечена:
- устройством горизонтальных гибких напрягаемых поясов, которые выполняют из круглой стали или многопрядевых канатов. Напряжение их производится с помощью муфт (по две в каждом пролете) или болтовых соединений (рис. 6.2). По углам здания устанавливают уголки, к которым в уровне каждого тяжа крепится наружный горизонтальный пояс (рис. 6.2, в). Элементы пояса соединяются в местах пересечения стен стальными полосами толщиной 1...2 см. К этим же полосам крепятся с помощью гаек сквозные тяжи, уложенные вдоль внутренних поперечных стен (рис. 6.2, г). Предварительное напряжение производится в двух горизонтальных направлениях, значение напряжения определяется расчетом с учетом потерь при напряжении, как указано ранее;

- устройством наружного металлического каркаса. Каркас выполняется в виде сплошных поясов и стоек прижимов из швеллеров N 12 и угловых стоек из уголков 150х150х10, которые стягиваются со стеной болтами через 1...1,5 м по выпоте и длине, а в местах примыкания к поперечным стенам тяжами диаметром 24 мм с каркасом противоположной стены (рис. 6.3). Для этого в уровне перекрытия во внутренней стене просверливают отверстия, устанавливают, как и на внутренней стороне наружной стены, уголки или пластины для крепления тяжей. Тяжи натягивают с помощью муфт или нагревом и при достижении требуемой степени натяжения закрепляют. Отверстия инъецируют раствором, а выступающие наружные элементы защищают от коррозии;

- устройством дополнительных поперечных стен или рам каркаса из стали, дерева, железобетона от стены до стены, к которым с помощью изложенных в предыдущем случае мер прочно крепят стены. Для крепления допускается устройство тяжей-коротышей на сварке. Одним из вариантов является устройство наружных железобетонных рам, которые обрамляют здание как в плоскости всех поперечных стен, так и в пролете между ними (рис. 6.4). Поперечные П-образные рамы в продольном направлении связаны между собой монолитными или сборно-монолитными железобетонными ригелями в уровне конька, карнизов, перекрытий и фундаментных балок. Все конструкции усиления сваркой и последующим за-моноличиванием надежно соединяются с антисейсмическими обвязками поврежденного здания. Этот способ восстановления позволяет проводить работы, не прерывая эксплуатации здания.

Встречаются и другие решения, направленные на обеспечение пространственной работы здания. Например решения с устройством двухстороннего железобетонного пояса в уровне перекрытия (рис. 6.5) или под перекрытием (рис. 6.6), в том числе выполняемого из отдельных сборных железобетонных элементов (рис. 6.7).

Как следует из табл. 6.1 и других материалов, степень повреждения зданий зависит от их конструктивного решения, что диктует необходимость выработки для зданий каждого типа своих способов восстановления с учетом физического износа элементов и степени сейсмовооружения объекта. В связи с этим способы восстановления и усиления зданий и сооружений рассматриваются далее применительно к соответствующим конструктивным схемам.

Усиление каркасных зданий. Необходимость в усилении элементов каркасных зданий может быть вызвана ухудшением их технического состояния в процессе длительной эксплуатации или выявлении несоответствия несущей способности уточненным значениям расчетных нагрузок на здание в целом или его отдельные конструкции. Особенность повреждения каркасных зданий в результате сильных землетрясений состоит в том, что даже частичная потеря устойчивости сооружения наступает только тогда, когда большинство несущих элементов и узлов их сопряжений почти утратило несущую способность. Поэтому вопрос о восстановлении пространственной жесткости каркасных зданий в целом ставится исключительно редко, так как в большинстве случае это экономически нецелесообразно и равноценно возведению нового здания. В связи с этим основной задачей восстановления каркасных зданий является усиление отдельных деформированных элементов каркаса и связей между ними, что подробно рассмотрено ранее.
Повреждение зданий с каркасом из железобетонных элементов при землетрясениях часто происходит из-за низкой прочности бетона в колоннах и ригелях, недостаточного количества поперечной арматуры. Усиление железобетонных конструкций производится увеличением их сечений в результате устройства обойм из жесткой или гибкой арматуры с последующим обетонированием поверхностей. При этом должны предусматриваться конструктивные решения, обеспечивающие совместную работу старого и нового бетона конструкций. Чаще всего производится сварка старой и новой уставливаемой арматуры или выполняется предварительное напряжение поперечной арматуры. В последние годы при усилении железобетонных конструкций находят применение полимерные композиции для склеивания существующих и дополнительно устанавливаемых элементов из металла, предварительно напрягаемого железобетона или стекловолокна.
Опорные узлы сборных железобетонных каркасов могут усиливаться металлическими накладками, профильным металлом в сочетании со стяжными болтами, арматурными скобами, железобетонными обоймами; недостаточное количество поперечной арматуры на опорных участках ригелей следует компенсировать замкнутыми хомутами со стяжными муфтами, устройством металлических обойм. Усиление плоских железобетонных элементов, например плит перекрытий, может быть выполнено увеличением высоты их сечения, устройством дополнительных балок, соединением старого и нового бетона болтами, анкерами, тяжами или склеиванием полимерными составами.
Несущая способность металлических каркасов увеличивается обетонированием колонн, установкой дополнительных стальных элементов, увеличивающих сечение колонн, ригелей или выполняющих роль связей между колоннами, заменой ослабленных элементов, устройством диафрагм, воспринимающих частей сейсмических нагрузок и снижающих тем самым нагрузки на основные конструкции существующего здания.
Усиление крупнопанельных зданий. Крупнопанельные здания, рассчитанные с учетом сейсмической опасности, по своей надежности могут быть сопоставимы с сейсмостойкими каркасными зданиями. Анализ характера повреждений конструкций крупнопанельных зданий при землетрясениях показывает, что при необходимости повышения их сейсмостойкости для усиления конструкций таких зданий могут приниматься следующие способы: устройство шпонок ПАШ и инъецирование в трещины панелей полимеррастворов; установление дополнительных связей (шпонок, металлических накладок и т.п.) в горизонтальных и вертикальных стыках панелей, в местах сопряжения панелей стен и перекрытий; инъецирование раствора в трещины при ширине их раскрытия до 0,6 см или при недостаточной прочности панелей - торкретирование их поверхностей полностью или на участках панелей с дефектами или повреждениями, а в необходимых случаях замена отдельных панелей.
Анализ состояния усиленных крупнопанельных зданий показал, что в результате землетрясения в г. Газли в 1984 г. только 20% соединений ПАШ получили повреждения и потребовалась их замена. Основная доля поврежденных шпонок приходится на горизонтальный шов между цокольной панелью и стеновыми панелями первого этажа. Одна из причин такого повреждения - отсутствие пространства, в связи с чем нижний горизонтальный стык первого этажа оказался ослабленным.
Характер трещинообразования в стеновых панелях указывает на концентрацию напряжений в зоне ПАШ и на необходимость разработки способов, обеспечивающих более равномерное распределение связей в швах. Такими мероприятиями могут быть увеличение числа шпонок с уменьшением их сечения и армирования, оклейка стыка стеклотканью на эпоксидном клее и др. Повреждения стеновых панелей наблюдались в основном в наружных стенах из керамзитобетона в виде наклонных трещин от шпонок к углам проемов. Полученные повреждения легко устранимы и уже в первые месяцы после землетрясения были повторно восстановлены и сданы в эксплуатацию пять крупнопанельных зданий, а затем остальные.
Таким образом, впервые суммарно проверен способ восстановления крупнопанельных зданий с помощью инъецирования полимеррастворов в трещины панелей и усиление связей устройством ПАШ, причем образцы испытаны не только при статическом нагружении, на натурных фрагментах и на зданиях при динамических воздействиях, но и при землетрясении высокой интенсивности.
Усиление крупноблочных зданий. Сейсмостойкость зданий, построенных из крупных блоков, из природного камня или легких бетонов, зависит в основном от качества связей между отдельными блоками, между стенами взаимоперпендикулярного направления и связей между стенами и перекрытиями, прочности материалов, блоков, прочностных свойств оснований и фундаментов. Наиболее уязвимыми элементами крупнообломочных зданий при землетрясениях являются связи между конструкциями; для их усиления, кроме способов, изложенных выше рекомендуется; устройство предварительно напряженных тяжей не только в горизонтальном, но и вертикальном направлениях. Для этого с наружной стороны здания к арматуре перемычечных блоков через отрезки неравнобоких уголков приваривают вертикальные стальные тяжи d = 20...36 мм. Предварительное напряжение создается стягиванием соседних ветвей тяжа горизонтальными скобами. Расчет обжатия определяется из условия компенсации отклонений от требуемого нормального сцепления.
Если необходимо усилить внутренние стены, то тяжи устанавливают с двух сторон каждого простенка. В случае когда требуется усилить связи в вертикальных швах перемычечных блоков, тяжи крепят к напрягаемому горизонтальному металлическому поясу. Пояс выполняют из швеллера и прикрепляют на болтах к перемычечным блокам. Такой способ увеличения пространственной жесткости здания был применен при восстановлении домов из легких бетонных блоков, пострадавших в результате землетрясения в 1971 г. в Петропавловске-Камчатском (рис. 6.8, а). При установке горизонтального напрягаемого пояса в нему могут быть прикреплены стены перпендикулярного направления с помощью напрягаемых металлических тяжей, присоединенных к специально установленной закладной детали (рис. 6.8, б);

- устройство железобетонных или металлических шпонок для воспринятия сдвигающих усилий между блоками. Железобетонные шпонки размером 30х30 см ставят не более двух на вертикальный стык в пределах этажа. Металлические шпонки размером 40х20х2 см устанавливают на растворе в специально подготовленные углубления с двух сторон блоков (рис. 6.9).
При недостаточной прочности материалов блоков их несущая способность может быть повышена торкретированием поверхности стен по металлической сетке. При необходимости проводятся работы по устройству дополнительных стен или железобетонных рам, разделение сложного в плане здания на отдельные отсеки.

Усиление зданий со стенами из кирпича и камня. Сейсмостойкость зданий с кирпичными и каменными стенами в основном определяется: монолитностью кладки, зависящей от прочности сцепления раствора с кирпичом, камнем или блоками типа кладки, прочности материалов; прочностью связей между стенами взаимоперпендикулярного направления; наличием вертикального и горизонтального армирования кладки и горизонтальных антисейсмических поясов; конструкцией междуэтажных перекрытий и их связей со стенами.
В зависимости от состояния конструкций здания со стенами из мелкоштучных материалов - кирпича, блоков, из искусственных материалов или природного камня применяются следующие основные способы их усиления:
- торкретирование по металлической сетке с одной или с двух сторон стен с проемами или сплошных стен полностью или отдельными участками;
- устройство металлических каркасов, применяемых в случае массового отрыва стен (рис. 6.3). Для этого по наружным стенам здания в углах и местах пересечения с внутренними стенами устанавливают стойки, а в уровне перекрытий - пояса из проката. Все элементы притягивают к стенам через 100...150 см по высоте и длине. Отверстия под тяжами инъецируют, а открытые элементы оштукатуривают;
- использование напрягаемых вертикальных и горизонтальных жестких или гибких стальных поясов и затяжек. Металлические затяжки устраивают при отсутствии или недостаточном армировании пересечений стен, в случае взаимного их отрыва, а также при креплении выпучившейся стены (рис. 6.4, а). Затяжки выполняют в виде тяжей из арматуры и крепежных элементов из уголков, швеллеров и пластин. Тяжи обычно выполняют преднапряженными механическим и электрическим способами, а крепежные элементы устанавливают в специально пробитые штрабы или гнезда и оштукатуривают;
- устройство железобетонных или стальных антисейсмических поясов в уровнях перекрытий (см. рис. 6.5 и 6.6);
- введение в кладку железобетонных или стальных элементов усиления (рис. 6.10);

- устройство дополнительных стен или рам для уменьшения расстояния между несущими стенами и соответствующих вертикальных и горизонтальных нагрузок. При усилении кирпичных зданий введением дополнительных диафрагм, контрфорсов и рам особое внимание уделяется их связи со стенами и перекрытиями во всех уровнях. Диафрагмы и рамы выполняют в железобетоне или стали, а контрфорсы в кирпиче или монолитном бетоне. Крепление диафрагм и рам к стенам осуществляют анкерами, пропускаемыми сквозь стену, или устройством армированных торкрет-бетонных обойм (прокладок), а к перекрытиям - специальными шпонками или скобами;
- устройство специальных связей между продольными и поперечными стенами (анкеров, тяжей, шпонок), которые воспринимают сдвигающие, растягивающие, крутящие усилия;
- усиление отдельных участков стен цементацией или инъецированием полимерцементных растворов;
- замена или усиление конструкций междуэтажных перекрытий, не обеспечивающих равномерную передачу сейсмических нагрузок на стены.
В зданиях старой постройки со сложной конфигурацией плана может производиться разборка отдельных участков стен и разделение здания на отдельные отсеки. При значительных повреждениях и перекладке стен устанавливают каркасы из арматурной стали диаметром не менее 10 мм, как показано, на рис. 6.11. При усилении зданий могут применяться как отдельные из указанных способов, так и их комбинации.