появления трещин в кирпичной кладке могут быть:
несоответствие несущей способности на сжатие существующей кладки ее
фактической нагрузке; неравномерные осадки части здания; динамические воздействия на здание от оборудования; температурные воздействия.
При несоответствии несущей способности на сжатие существующей кладки ее фактической нагрузке наблюдаются:
многочисленные, беспорядочно направленные, трещины по всей площади
стены, выпадение или разрушение отдельных камней, выпучивание участков стены.
Причинами таких дефектов могут служить реконструктивные мероприятия, влекущие за собой увеличение напряжения в кладке стены или на ее отдельных участках (надстройка здания, устройство штраб, пробивке проемов, при замене перекрытия).
В большинстве же случаев стены деформируются в результате неравномерной осадки фундаментов, которая возникает вследствие:
вымывания грунтов из под фундаментов грунтовыми водами, водой из
неисправных сетей водопровода, канализации, теплофикации или
технологическими водами, проливающейся на пол производственных
помещений и проникающими в грунт под фундаменты из-за отсутствия или
неисправности гидроизоляции; промерзания грунта основания ниже заложения подошвы фундамента; неоднородности грунта в основании. Под влиянием сил, вызываемых перемещением грунта, в кладке появляются нормальные и касательные напряжения, приводящие к разрыву кладки и образованию трещин. Для выявления характера и причин появления осадочных трещин в кладке эту стену можно рассматривать как балку, лежащую на упругом основании и нагруженную равномерно распределенной нагрузкой при ленточных фундаментах. Значительная часть трещин, возникающих в кладке стен здания при осадке, появляется в результате работы стен на изгиб или на срез. По внешним признакам трещин в стенах можно установить причину их возникновения.
Характерные повреждения каменных зданий и их причины
При обследовании возведенных за последние годы кирпичных зданий выявляется значительное количество критических повреждений несущих конструкций. Выявленные повреждения имеют системный характер, и их количество практически не уменьшается в строящихся жилых домах.
Обследование технического состояния существующих строительных ...
... обследованию строительных конструкций зданий и сооружений, действующих на момент обследования. 1. Подготовительный этап обследования 1 Предоставленная документация Участок исследований расположен в г. Астрахани. Полевые инженерно-геологические работы ... критического подтопления. Физико-механические свойства грунтов Показатели физико-механических свойств грунтов получены по результатам исследований, ...
На рис. 1 показаны повреждения стен жилого 9-этажного дома, построенного в 1991 г.
рис.1
Дом имеет конструктивную схему с продольными несущими стенами. Наружные стены до 4-го этажа выполнены толщиной 640 мм, выше – 510 мм из керамического пустотелого утолщенного кирпича на известково-цементном растворе с облицовкой керамическими камнями; внутренние несущие стены толщиной 380 мм – преимущественно из керамического пустотелого кирпича.
В наружных стенах дома на большой площади произошло отслоение и выпучивание нижней части облицовочного слоя кладки из керамического камня. Высота отслоения достигает верха окон 2-го этажа. В отдельных местах произошло выпучивание облицовочного слоя на 20–40 мм, в нем появились вертикальные трещины шириной раскрытия до 10 мм. Отслоение лицевой кладки происходит из-за среза тычковых камней. Существует угроза обрушения части облицовки стены. В квартирах, расположенных на верхних этажах и на техническом этаже дома, кладка несущих поперечных стен в местах примыкания к наружным продольным стенам повреждена сквозными вертикальными или наклонными трещинами шириной раскрытия от 1 до 10 мм, максимальная ширина их раскрытия наблюдается на верхних этажах дома. Трещины затухают на уровне 4–5-го этажей. Кроме того, зафиксированы трещины в продольных швах между плитами перекрытия (вблизи наружных стен) шириной раскрытия 1–5 мм.
На значительной площади наружных стен из-за среза тычковых камней произошло отслоение и обрушение облицовочного слоя кладки из керамического камня и силикатного кирпича (рис. 2).
В облицовочном слое простенков (в уровне 2-го этажа) имеются трещины шириной раскрытия 2–7 мм. Срез облицовочного слоя может привести к обрушению плит лоджий и многопустотных плит перекрытия балконов.
рис. 2
В ходе обследования построенного в 1980 г. 7-этажного административного здания по ул. Куликова в Пинске выявлены повреждения трещинами несущих простенков (рис. 3).
При возведении стен 7-го и технического этажей применены керамические пустотелые камни Горынского КСМ, стены 1–6-го этажей возведены из глиняного одинарного полнотелого кирпича. Толщина наружных стен 1–7-го этажей составляет 2,5 кирпича, внутренних несущих – 1,5 кирпича.
рис. 3
Трещины образовались в наружных продольных несущих стенах 2–7-го этажей под опорами перемычек, перекрывающих оконные проемы. При этом возникла угроза среза кладки несущих простенков под опорами перемычек и обрушения плит перекрытия.
Критические повреждения кирпичной кладки несущих простенков выявлены при обследовании здания спортивного манежа в Бресте (рис. 4).
Образование в ней трещин вызвано температурными деформациями опирающихся на простенки неразрезных 4 и 5-пролетных железобетонных прогонов, общая длина которых составляет 20–25 м. В настоящий момент здание признано аварийным, и эксплуатация его прекращена.
рис. 4
Анализ проектной документации показал, что при проектировании домов конструктивные требования СНиП II-22–81 в основном были выдержаны. Однако это не исключило появления вышеуказанных повреждений.
Одной из основных причин образования трещин в стенах каменных зданий являются неравномерные осадки фундаментов, часто вызываемые перераспределением нагрузок с несущих стен на самонесущие, что не учитывается требованиями действующих норм. Отмечается, что почти в каждом из кирпичных 12–15-этажных домов выявлены трещины в стеновых конструкциях. Установлено, что в большинстве случаев раскрытие трещин имеет циклический характер и связано с сезонными изменениями температуры. Трещины в кирпичной кладке часто образуются в зонах опирания железобетонных или металлических пролетных элементов.
Конструктивное решение домов из обжигового кирпича для районов Сибири
... наружные и внутренние стены. По характеру статической работы наружные стены подразделяют на несущие , которые, кроме собственного веса, воспринимают и передают на ... строительство коттеджей считается сегодня одним из наиболее перспективных видов Целью данного курсового проекта является разработка объемно-планировочного и конструктивного решений жилого здания (коттеджа), из обжигового кирпича. ...
Приведенные примеры свидетельствуют о недостаточном уровне надежности возведенных каменных зданий. Уже на стадии их проектирования вследствие несовершенства действующих норм были заложены дефекты, которые наряду с неудовлетворительным качеством кладочных материалов и низким уровнем строительно-монтажных работ через определенный период времени привели к развитию предаварийных или даже аварийных ситуаций.
Характерные недоработки проектных решений
К наиболее значимым последствиям в анализируемых случаях приводили следующие проектные несовершенства.
Необоснованные усложнения архитектурных форм, вызывающие ущербность конструктивных схем, несопоставимость поэтажных планировок, при которых стены ослабляются из-за неблагоприятного расположения проемов, отверстий, ниш и штраб, врезкой вентблоков. Нерегулярная система проемов и ослаблений по высоте зданий вызывает нежелательные в кладочных материалах срез, изгиб и растяжение. Не отвечают правилам конструирования принципы анкеровки многопустотных плит перекрытий.
Обычно ситуация усугубляется некорректным выбором расчетных моделей и методов расчета основных несущих элементов зданий (неверной оценкой реальных жесткостей строительных конструкций и узлов их сопряжения, недостаточно полным учетом физических и геометрических эксцентриситетов приложения нагрузок, неучетом стадийности загружения и др.).
Сложное напряженное состояние возникает в кирпичных и монолитных зданиях при размещении за пределами наружных стен отдельно стоящих железобетонных или металлических стоек с передачей на них нагрузок от консольно-нависающих этажей, эркеров, лоджий и т.п. Из-за разных температурных деформаций в таких случаях обычно возникают трещины в опирающихся на стойки стеновых конструкциях.
При проектировании утеплённых стен допускаются многочисленные переходы от защищенных конструкций к открытым, наличие «мостиков холода», применение открытых для резкого охлаждения (укорочения) конструкций, совместно работающих с утепленным остовом, а также применение трехслойных стен с жесткими связями. Трещины температурного происхождения, например, характерны для парапетов.
Неблагоприятное напряженно-деформированное состояние возникает в зоне контакта холодных бетонных стен цоколя с утепленными снаружи вышележащими стенами, даже при малой длине температурных блоков.
Часто дефекты зданий связанны с недостаточной проработкой в проектах вопросов стадийности возведения секций. Это связано с некорректным учетом взаимного влияния смежных зданий или их частей, возводимых со значительной разбежкой по времени и поэтапным нагружением, применением ударных и вибрационных технологий при устройстве свайных фундаментов, а также закладке котлованов вблизи построенных объектов без должных защитных мероприятий.
Общая характеристика зданий, их конструктивные элементы и схемы
... и т. н. комплексных конструкций (каменных конструкций, усиленных стальной арматурой или железобетонными элементами) позволяет значительно увеличить несущую способность зданий с каменными стенами, а переход от ручной кладки к применению кирпичных ...
К основным причинам систематических дефектов необходимо отнести и использование некачественных материалов ( например, кирпича и бетона недостаточной морозостойкости) либо использование материалов не по назначению, например применение прокладочного рубероида на картонной основе в качестве покровного слоя без дополнительной защиты. Недоработки такого типа являются следствием фрагментальных познаний нормативных требований и отсутствия доступной информационной базы на современных носителях.
Важнейшим отрицательным фактором, многократно увеличивающим расходы на эксплуатацию конструкций и зданий в целом, является традиционное игнорирование приемов конструктивной защиты. Дефекты карнизов, отмосток, неорганизованный сброс воды со скатных кровель (в том числе и на плоские козырьки над входами).
Отвод воды с кровли через лотки в парапетах. Некачественная гидроизоляция подвалов, отсутствие пароизоляции по внутренним поверхностям сантехнических помещений и, наоборот, паронепроницаемая отделка наружных поверхностей стен, систематические дефекты устройства эксплуатируемых крыш (под проездами, террасами и др.)
Несовершенства нормативных документов
Значительную часть проектных дефектов порождают недоработки нормативных документов. Основные недостатки норм проектирования каменных и армокаменных конструкций (СНиП II-22-81) обусловлены применением упрощенных расчетов кладки без обязательного совместного учета основных факторов. (Так, при фактическом двухосном или трехосном напряженном состоянии расчет производится всего лишь на одноосное сжатие.) При этом допускается некорректное определение деформированного (и соответственно напряженного) состояния разнонагруженных сопряженных стен, а также недостаточно корректный учет температурных воздействий. Схожие просчеты присущи и «Пособию по проектированию жилых зданий» (к СНиП 2.08.01-85).
Приведем несколько примеров внутренних противоречий и несовершенств СНиП II-22-81 и пособия к нему.
Нормы проектирования каменных конструкций, с одной стороны, не допускают раскрытия трещин в наиболее ответственных неармированных сжатых элементах, с другой стороны, содержат расчетные рекомендации, приводящие к большой вероятности образования таких трещин. В нормах четко не отражено, к предельным состояниям какой группы следует относить расчеты кладки на температурные воздействия. Не учитывается влияние температуры в рекомендациях по расчету жестких связей многослойных стен и т.д.
Нормы разрешают не учитывать влияние температуры на стадии возведения объектов и при вводе их в эксплуатацию. В то же время температурные повреждения конструкций чаще происходят именно на стадии возведения объектов, а их влияние сказывается в основном на стадии эксплуатации.
Например, выявлена закономерность образования и раскрытия трещин в местах опирания на кирпичную кладку длинномерных железобетонных элементов из-за их укорочения при резком похолодании.
Такие трещины можно наблюдать в кирпичной кладке под плитами лоджий. Отмеченный факт подтверждает недорабоки проектов и нормативной документации и свидетельствует о пониженной надежности кирпичных зданий в результате массовых температурных повреждений кирпичной кладки в зонах опирания длинномерных элементов.
В нормативных документах недостаточно корректно изложены конструктивные требования к учету шага поперечного армирования кладки. Максимальный шаг арматурных сеток не увязан с толщиной стен. Не содержатся указания по размещению верхней и нижней сеток в армируемых элементах. Для обеспечения требуемых значений расчетных сопротивлений армированной кладки следует шаг поперечных арматурных сеток назначать не более минимального поперечного размера армируемого элемента и предусматривать обязательную укладку арматурных сеток как под, так и над опорами плит перекрытий, прогонов, перемычек других железобетонных пролетных конструкций.
История каменных работ
... XVII в. кирпичное производство развилось настолько, что кирпич стал ведущим в каменных конструкциях. В этот период была предпринята попытка установить однообразие кирпича по размерам. ... большое значение для повышения производительности труда и качества работы. каменщик стена кладка 1. История каменных работ Каменные материалы с древних времен, наряду с деревом, составляют основу строительства. ...
Недостатки ведения строительных работ и эксплуатации
Значительное снижение нормируемого уровня надежности строительных объектов вплоть до создания аварийных ситуаций обусловлено дефектами изготовления, транспортировки и монтажа конструкций.
Чаще нарушаются геометрические допуски изготовления и монтажа строительных элементов, происходят несвоевременная установка связей и сварка арматурных выпусков, нарушение проектного армирования, допускается укладка раствора после схватывания. Характерными являются нарушения выполнения антикоррозионной защиты конструкций, их консервации на период технологических перерывов и т.д.
Среди причин неудовлетворительного качества строительства следует выделить проблему низкой морозостойкости материалов. Кирпич выпускается с морозостойкостью, примерно в 2 раза ниже среднеевропейского уровня. В основном из-за этого требуют повышенных эксплуатационных расходов практически все ранее облицованные фасадные поверхности.
Много проблем возникает при выполнении зимней кладки методом замораживания. Велика вероятность чрезмерных поворотов консольно защемленных в кладке элементов в момент ее оттаивания, поэтому консольные элементы до полного набора прочности кладки требуют страховки. Имеют место факты игнорирования тепловой защиты монолитного бетона при его электропрогреве в зимних условиях.
С усложнением строительных обьектов повышается вероятность существенных повреждений вследствие нарушений нормальных условий их эксплуатации. В последнее время участились случаи перепланировки квартир многоэтажных зданий с удалением части несущих конструкций, порой без предшествующего обследования и квалифицированной расчетной оценки возможности таких реконструкций. Такие действия могут привести к самым серьезным последствиям.
Наибольшую опасность представляет неблагоприятное сочетание проектных ошибок с дефектами выполнения строительно-монтажных работ и нарушениями условий эксплуатации зданий.
Оценка несущей способности и степени повреждения каменных
конструкций
Несущая способность армированных и неармированных каменных конструкций определяется методом разрушающих нагрузок на основании данных, полученных при обследовании, и фактических значений прочности (марок) кирпича, камней, раствора и предела текучести арматуры. При этом учитываются факторы, снижающие их несущую способность: трещины, разрушения поверхностных слоев кладки в результате размораживания, пожара или механического воздействия (выбоины и т.д.); наличие эксцентриситетов, вызванных отклонением стен и столбов от вертикали или их выпучивании из плоскости; нарушение конструкций связи между стенками вследствие образования вертикальных трещин в местах их пересечения или вследствие разрыва поперечных связей между стенами, колоннами и перекрытиями каркаса; повреждение опор балок, перемычек; смещение элементов покрытий и перекрытий на опорах.
Строительные конструкции их классификация и назначение. Строительные ...
... элементы делят на несущие и ограждающие . При этом один элемент может выполнять и несущие, и ограждающие функции, например наружная стена. Конструкциями совмещенного типа., Несущие конструкции, Несущие конструктивные элементы ... материалов, керамики и других эффективных материалов. Строительные конструкции очень разнообразны по своему назначению и применению. Тем не менее их можно объединить по ...
Поврежденные каменные и армокаменные конструкции подлежат временному усилению, если их несущая способность недостаточна для восприятия фактических действующих нагрузок на рассматриваемый элемент. Несущую способность армированной и неармированной кладки без учета повреждений следует определять в соответствии с указаниями главы СНиП П-2281 «Каменные и армокаменные конструкции».
При отклонении от вертикали или при выпучивании стен в пределах этажа на величину до 1/3 толщины стены их несущая способность определяется с учетом фактических эксцентриситетов от вышележащей нагрузки; при большом отклонении или выпучивании стены, столбы и перегородки подлежат разборке или обязательному усилению.
При обследовании вертикальных трещин в местах пересечения стен или при разрыве поперечных связей между стенами, колоннами и перекрытиями каркаса несущая способность и устойчивость стен при действии вертикальных и горизонтальных (ветровых) нагрузках определяется с учетом фактической свободной высоты стены между точками сохранившихся закреплений (связей).
При смещении прогонов, плит перекрытий и покрытий на опорах проверяется несущая способность стен на местное смятие и внецентренное сжатие по фактической величине эксцентриситетов и площади опирания прогонов и плит перекрытий на стены.
При наличии в стенах больших обвалов или при обрушении одного или нескольких простенков нижележащих этажей оставшаяся часть стены может работать по схеме свода. В этом случае несущая способность крайних простенков или участков стен определяется с учетом перегрузки от массы стен и перекрытий, находящихся выше обвалов, а также с учетом распора, определяемого статическим расчетом.
Несущая способность существующих каменных конструкций (столбов, простенков, стен и др.) может оказаться недостаточной при реконструкции зданий, надстройках, а также при наличии дефектов в кладке.
Дефекты каменных конструкций и методы их устранения
В случаях когда в кирпичной кладке при проверке обнаружены трещины, необходимо выявить и устранить причины, вызывающие их, а затем убедиться, что деформация стен закончилась. Для фиксации осадок конструкции и контроля за развитием трещин используют геодезические приборы и инструменты, струнные, стеклянные и другие маяки. При отсутствии на строительстве готовых маяков их можно изготовлять на месте из строительного гипса. Для этого приготовляют раствор состава 1:1 (гипс : песок) такой консистенции, чтобы при нанесении на стену он не стекал. Если кирпичные стены оштукатурены, то в местах установки маяков штукатурку сбивают, расчищают швы кладки, очищают ее от пыли и промывают водой. Нельзя ставить маяки на неочищенную и непромытую кладку, так как из-за слабого сцепления с ней увеличение раскрытия трещин в кладке не будет зафиксировано. Гипсовые маяки делают шириной 5–6 см и длиной около 20 см. Длину маяков уточняют на месте в зависимости от характера развития трещин. Толщина маяка обычно 10–15 мм.
Маяки нумеруют и пишут на них дату установки. В журнале наблюдений фиксируют: место расположения маяка, его номер, дату установки, первоначальную ширину трещины. За состоянием маяков систематически наблюдают (не реже одного раза в сутки), и эти наблюдения фиксируют в журнале. Если маяк разрывается, рядом с ним устанавливают новый, которому придают тот же номер с индексом. При повторной деформации (разрыве) маяков необходимо немедленно принимать меры, предупреждающие возможность неожиданных осадок или даже обрушения конструкции. Если спустя три-четыре недели после установки маяков их разрыва не последовало, значит, деформация в контролируемой конструкции прекращена и можно заделывать трещины. Отдельные мелкие трещины расчищают от грязи и пыли и затирают цементным раствором состава 1:3 на портландцементе марок 400–500.
Обследование деревянных конструкций
... кладки; прочность кирпича, раствора, бетона; состояние гидроизоляции; влажность стен; теплозащитные и звукоизолирующие свойства; наличие дефектов. Особое внимание при обследовании кирпичных стен обращают на: трещины ... котлована вблизи свай уменьшается несущая способность их за счет снижения ... биологические повреждения, потеря устойчивости, обрушения конструкций, аварии и катастрофы. Повреждения могут ...
Более крупные трещины (шире 20 мм) заделывают путем разборки части старой кладки и замены ее новой. При заделке трещин в стенах толщиной до полутора кирпичей разборку и заделку кладки выполняют последовательно отдельными участками на всю толщину стены в виде кирпичных замков. Если ширина трещин значительна (более 40 мм), то для скрепления кладки ставят анкеры или металлические связи.
Прочность старых кирпичных стен, а также стен и простенков, выполненных со значительной пустошовкой, можно повысить нагнетанием жидкого раствора или цементного молока в кладку. Практика строительства показала, что кирпичные столбы как несущие конструкции не оправдывают себя: некоторые столбы в верхних этажах имеют значительное смещение относительно столбов в нижних этажах. При применении жесткого раствора толщина швов оказывается больше проектной, возникает много пустых швов и сцепление раствора с кирпичом оказывается недостаточным, что в конечном счете отражается на монолитности возведенных столбов. Во многих случаях приходилось усиливать большую часть кирпичных столбов. Наиболее распространенный способ усиления – взятие их в обойму.
В зависимости от степени повреждения кладки и производственных возможностей обоймы могут быть выполнены из цементной штукатурки по стальной сетке, из кирпича с прокладкой в швах стальных хомутов, из железобетона, из стали.
В случаях когда усиление должно быть выполнено без значительного увеличения размеров поперечного сечения столбов, обойму рекомендуется делать из цементной штукатурки по стальной сетке. Сетка состоит из ряда хомутов с шагом 150–200 мм, связанных между собой продольной арматурой диаметром 8–10 мм. По образованной таким образом сетке делают штукатурку из цементного раствора состава 1:3 (по объему), толщиной 20–25 мм.
Простотой выполнения отличаются обоймы из кирпича, однако их устройство приводит к значительному увеличению размеров поперечных сечений усиливаемых элементов. Обоймы данного вида устраивают из кирпича на ребро с армированием швов кладки стальными хомутами диаметром 10–12 мм.
Для повышения несущей способности каменных столбов применяют железобетонные обоймы. При этом толщину обоймы, как правило, принимают 8– 10 см. К усиливаемым столбам прикрепляют хомуты и продольную стальную арматуру диаметром 10–12 мм, после чего заливают бетоном марки М100 и выше.
Усиление кирпичных столбов стальными обоймами требует много металла, однако это может значительно повысить их несущую способность. Подобное усиление приходится часто делать и для простенков первого этажа в тех случаях, когда низкое качество кирпичной кладки привело к появлению в них трещин.
Технология кладки в зимнее время
... за зимние месяцы раствор может приобрести до 70...80% марочной прочности. В результате применения растворов с противоморозными добавками прочность каменной кладки в зимних условиях оказывается не меньше, чем прочность аналогичной кладки, выполненной летом. Растворы с ...
При нарушении сцепления облицовочного слоя из керамических блоков с кирпичной кладкой можно предпринять общее упрочнение кладки и облицовки за счет инъецирования швов и пустот в кладке, а также трещин и мест отслоения облицовки. Для этого в швы между облицовочными керамическими камнями устанавливают трубки, через которые подают жидкий цементный раствор состава 1 : 3 (по объему).
Необходимо контролировать количество закаченного раствора и радиус его распространения. Последнее легко установить по появлению пятен на внутренней штукатурке стен.
Для упрочнения облицовки и предохранения от внезапного отслоения ее можно закреплять стальными штырями. В стенах просверливают под углом до 30° отверстия диаметром 25 мм на глубину 25–30 см, в которые закладывают на растворе заподлицо с облицовкой стальные штыри. Во избежание аварий необходимо в кратчайшие сроки разрабатывать проекты усилений каменных конструкций и производить все предписанные авторским надзором работы под непосредственным контролем со стороны производителя работ. По окончании составляется акт на выполнение работы по усилению каменных конструкций.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/gidroizolyatsiya-kamennyih-konstruktsiy/
1. СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».
2. В.Г. Козачек, Н.В, Нечаев Обследование и испытание зданий и сооружений. Учебное пособие для вузов. М., Высшая школа, 2004
3. Сайт www.nestor.minsk.by
Вопрос к зачету
Как определяется несущая способность каменных конструкций?
