Изложены методы и принципы проектирования усиления железобетонных и каменных конструкций. Даны основные сведения по методике обследования и оценке прочности и трещиностойкости конструкций. Систематизированы и обобщены данные о причинах и характере повреждений конструкций, вызванных эксплуатационными воздействиями и высокотемпературным нагревом при пожарах. Приведены конструктивные решения по усилению элементов здания. Рассмотрены методы расчета усиленных элементов. Фрагменты обследования, конструирование и расчет проиллюстрированы примерами. Учебное пособие подготовлено на кафедре строительных конструкций Пензенской государственной архитектурно-строительной академии и предназначено для использования студентами специальности 290300 при изучении курса «Обследование и реконструкция зданий», а также для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Предисловие
Введение

1. Обследование зданий

2. Повреждения строительных конструкций
2.1. Увлажнение конструкций
2.2. Коррозия железобетонных конструкций
2.2.1. Коррозия бетона
2.2.2. Коррозия арматуры
2.3. Трещины в железобетонных конструкциях
2.4. Трещины в каменных конструкциях
2.5. Повреждения конструкций при пожарах

3. Усиление железобетонных конструкций
3.1. Усиление плит перекрытий
3.2. Усиление балок
3.3. Усиление колонн
3.4. Усиление стропильных ферм

4. Усиление каменных конструкций
4.1. Оценка технического состояния и усиление кирпичных стен
4.2. Усиление кирпичных столбов
4.3. Усиление фундаментов

Заключение
Приложения
Библиографический список

Предисловие

Восстановление эксплуатационных качеств строительных конструкций является важнейшим звеном реконструкции зданий и составляет от 40 до 80% общих затрат.

Необходимость усиления конструкций возникает в результате повреждений, вызванных неблагоприятными атмосферными воздействиями, коррозией материала, действием высоких температур при пожарах, перегрузками, а также не предусмотренных проектом изменений условий технологии производства и эксплуатации.

Среди строительных конструкций, применяемых в строительстве, значительное место занимают железобетонные и каменные конструкции, поэтому изучение их эксплуатационных качеств, разработка и реализация эффективных методов усиления имеют большое практическое значение.

В учебном пособии предпринята попытка обобщения и систематизации имеющихся сведении по диагностике повреждений и проектированию усиления конструкций. При этом особое внимание уделяется вопросам, не получившим должного отражения в нормативной и соответствующей справочной литературе.

Наряду с известными положениями автор излагает и результаты собственных исследований, базирующихся на многолетнем опыте обследования и усиления зданий.

Изложенный в учебном пособии материал иллюстрирован расчетными схемами и примерами, что, несомненно, способствует глубокому усвоению студентами теоретического материала, а также поможет им при подготовке курсового и дипломного проектов.

Введение

Диагностика повреждений и восстановление эксплуатационных качеств конструкций являются неотъемлемыми составляющими эксплуатации зданий и, как правило, сопутствуют реконструкции.

Из зарубежных и отечественных публикаций известно немало случаев, когда из-за ошибок, допущенных при оценке запаса прочности конструкции, неудовлетворительной диагностики и не принятия своевременных мер по усилению происходили крупные обрушения с человеческими жертвами.

Так, в 60-х годах рухнула переполненная зрителями трибуна в Анкаре (Турция), в 1972 году обрушился козырек над трибуной в Саламанке (Испания). Не обошли аналогичные по последствиям трагедии и нашу страну. В 1980-90 гг. обрушились 30-метровый балкон спортивного комплекса в Котласе, где покалечено 115 человек, и 90-метровый балкон в Нальчике, где скончались 18 и получили увечья 29 человек. По информации из газеты «Аргументы и факты» №30, 1998 г. только в 1997 году в России произошло 27 крупных обрушений зданий и сооружений, в которых погибли 14 человек, а за первую половину 1998 года - 17 обрушений с гибелью 26 человек.

Характерно, что большинство аварий происходит на эксплуатируемых объектах, которые в соответствии с действующими нормами должны были неоднократно обследоваться.

Анализ дефектов конструкций, выполненный отечественными исследователями А.Г. Ройтманом и Н.Г. Смоленской, показал, что дефекты возникают как из-за ошибок проектирования (4%), неудовлетворительной эксплуатации зданий (8%), некачественного изготовления конструкций (17,6%), низкого качества монтажа (41,6%), так и совокупности указанных причин и факторов (17,6%).

Нельзя забывать, что современное строительство существенно изменилось и качественно и количественно. Повысилась этажность зданий и насыщенность технологическим оборудованием. В то же время ввиду массовости строительства с повышенными требованиями к экономии материалов снижаются коэффициенты запаса прочности и надежности конструкций.

В связи с вышеизложенным, проблема эффективной диагностики эксплуатируемых зданий становится особо актуальной.
Следует отметить, что данные диагностики используются не только для ремонта и усиления зданий, но и для повышения качества разрабатываемых проектов, совершенствования технологии изготовления конструкций и методов монтажа.

Неоценима роль диагностики при обследовании капитальных зданий после пожара. Хотя бетон и относится к несгораемому и огнестойкому материалу, все же при длительном воздействии температуры пожара 250°С и выше, а главное при действии на него струи воды во время тушения пожара бетон растрескивается, снижаются его защитные, прочностные и деформативные качества. Расположенная в бетоне арматура также негативно реагирует на длительный нагрев, т.е. снижаются ее модуль упругости и предел текучести.

В учебном пособии акцентируется внимание на диагностике трещин. При научном подходе картина образования и раскрытия трещин, их форма и изменение во времени являются важными критериями в оценке состояния конструкций, что облегчает выявление причин возникновения повреждений изгибаемых элементов, позволяет оценить резерв прочности.

По результатам обследования обычно принимается решение об усилении или ремонте конструкции.

К настоящему времени в мировой практике накоплен большой опыт усиления, причем способы усиления постоянно совершенствуются и дополняются новыми решениями. Уже традиционным стало усиление с использованием металлических и железобетонных обойм, наращиванием сечения шпренгельными затяжками, преднапряжением и др.

Из-за невозможности охватить все вопросы этой обширной темы в данной работе рассматриваются лишь отдельные методы, одни из которых стали традиционными и используются повсеместно, а другие, как например, усиление зданий стальными поясами со стабилизирующим устройством, или обоймой на напрягающем цементе являются новыми и достаточно перспективными.

Аналогичный подход осуществлен в отношении расчета усиливаемых конструкций, где наряду с традиционными предлагается усовершенствованный способ расчета усиления стен зданий с магистральными трещинами.

Автор выражает признательность сотрудникам кафедры строительных конструкций ПГАСА кандидатам технических наук Б.В. Миряеву и В.И. Муленковой за ценные замечания и дополнения к материалу учебного пособия.