Всего на сайте:
148 тыс. 196 статей

Главная | Культура, Искусство

Усиление столбов, стен и простенков.  Просмотрен 343

Укрепление при перегрузках. Необходимость усиления каменных стен и столбов возникает при механи­ческих повреждениях кладки, рас­тесках проемов, ликвидации промежу­точных перекрытий, чрезмерных на­грузках, наличии трещин или других признаков деформации и т.д. Следст­вием каждой из причин становится перегрузка рабочих сечений кладки, либо внецентренно обжатых, либо многократно сокративших несущую способность, например при расслоении конструкции на отдельные гибкие элементы. Поэтому большинство видов укрепления стен и столбов заключа­ется в обеспечении местной устой­чивости обжатой кладки.

Традиционным способом укрепле­ния служит устройство внешнего “кор­сета” или обойм, препятствующих го­ризонтальному “расползанию” кладки. Обоймы столбов и узких простенков представляют собой систему несколь­ких угловых профилей, объединенных между собой горизонтальными поло­совыми связями, шаг которых зави­сит от гибкости стоек и величины сжимающего давления. (Следует заме­тить, что “горизонтальная составля­ющая”, принимаемая в расчетах равной 10—15% вертикальной нагрузки, уве­личивается по мере расслоения и де­струкции кладки.) Металлическими обоймами укреплено множество стол­бов и простенков древних зданий, в том числе центральный столб Грановитой палаты Московского Крем­ля и столбы в помещениях так назы­ваемой Собственной половины Большо­го Кремлевского дворца. Для усиления широких простенков используются иногда двухсторонние корсеты в виде плоских сварных решеток, соединен­ных арматурными стержнями через просверленные в кладке отверстия. Подобным образом закреплены слабые и перегруженные стены старого здания МХАТа (реставрация 1980-х годов).

Металлические корсеты маскируются обычно в специально пробиваемых штрабах или внутри толстого штука­турного слоя, что создает значитель­ные трудности при укреплении столбов и пилонов сложного профиля, несу­щих лепной или живописный декор.

В практике реставрации нередки случаи замены старого строительного материала более прочным современ­ным. Это может быть простая внеш­няя с перевязкой и сквозная пере­кладка с армированием опасной зоны. Например, аварийный просевший столб крыльца церкви Троицы в Никитниках (Москва) был разобран и переложен вместе с фундаментом (с временным сложным “вывешиванием” вышеука­занных конструкций). Перегруженный (безуспешно “усиляемый” еще в XVIII в.) раздавленный простенок ал­тарной преграды церкви Спаса за Зо­лотой решеткой в Московском Кремле был переложен (также с временной разгрузкой) при реставрации 1979 г. Иногда старая кладка сохраняется фрагментарно или только в качестве облицовочного слоя, скрывающего вне­дренный в тело конструкции метал­лический или железобетонный несущий элемент (рис. 95). Заделка современно­го несущего каркаса в ветхую или перегруженную кладку — довольно сложная задача, связанная с необхо­димостью глубокого штрабления, вве­дения разгрузочного элемента, времен­ного крепления и т.д. Кроме того, должна быть обеспечена полная пере­дача нагрузки на новую конструкцию, так как включение в совместную про­порциональную работу разнородных материалов практически неосуществи­мо из-за различных модулей дефор­мации.

Именно по этой причине при реставрации западной стены надвратной церкви Перервинского мона­стыря были демонтированы чугунные стойки XIX в., которые первона­чально предполагалось сохранить внутри восстанавливаемых кирпичных пилонов. Металлические стойки доста­точно часто применяются также для усиления или разгрузки деревянных зданий каркасного типа и срубов.

Укрепление при структурном разру­шении кладки. Под структурным раз­рушением здесь подразумевается, во-первых, деструкция строительного материала кладочных элементов, а во-вторых, нарушение монолитности кладочной структуры целых конструкций. Структурному разрушению подвергает­ся перегруженная, а также мокрая кладка (при протечках кровель и коммуникаций, капиллярном подсосе влаги из грунта, коррозии заклад­ного металла, изменении температурно-влажностного режима).

Характерные признаки структурно­го разрушения при перегрузках — об­разование системы Х-образных тре­щин, выкалывание треугольных призм и истощение обжатых сечений, иног­да — вертикально ориентированных трещин, расслоение или волнообразное искривление поверхностей. Морозное и солевое разрушение при замачивании может быть выражено в размягчении и высыпании раствора из швов в поверхностном слое, отслоении и паде­нии целых пластов кладки, образова­нии рыхлого, осыпающегося щебеноч­ного конгломерата.

Перечисленные виды разрушений создают необходимость разработки так называемых технологических или ком­бинированных способов укрепления, например армирования и инъекции кладки (рис. ). Расслоившиеся кир­пичные конструкции могут быть ук­реплены системой анкерных стержней, установленных в просверленные отверстия нормально или под неко­торым углом к плоскости рассло­ения. На первой стадии стержни работают как противоаварийные эле­менты, препятствующие дальнейшему расслоению и уменьшающие свободную длину каждого слоя как самостоятель­ной сжимаемой конструкции. На вто­рой стадии при инъецировании зазо­ров между слоями анкерные стержни воспринимают избыточное давление раствора, создаваемое насосом и способное вызвать обрушение наружного слоя. Далее, после твердения раст­вора и склеивания слоев, стержни служат элементами армирования.

Часто расположенными пересекаю­щимися стержнями “косвенного” арми­рования укрепляются перегруженные аварийные конструкции небольшого сечения — столбы, контрфорсы, аркбу­таны. Для массивных стен большого протяжения, имеющих одну или две открытые боковые поверхности, воз­можно только поперечное армиро­вание. Поярусное расположение стерж­ней, концы которых могут быть объе­динены арматурными сетками, удобно для создания “опорных” армированных рядов или железобетонных поясов при восстановлении утраченной лице­вой кладки.

Анкерное крепление и другие комбинированные способы требуют вы­сокой культуры производства. Для ар­мирования рекомендуется применять нержавеющий металл, количество чер­ного металла должно быть минималь­ным даже при его антикоррозийном покрытии. Коррозия закладного ме­талла в сырой кладке способна при­вести к ее разрывам и расслое­ниям, выдергиванию растянутого стержня или анкера, сдвигу и обруше­нию блоков кладки. Практика пока­зывает, что в условиях некачественного производства работ анкерное крепление или армирование особо ответственных конструкций следует рассматривать только как часть укре­пительного комплекса, но не как основной или единственный вид укреп­ления.

Инъецирование специально по­добранными растворами представляет собой современный и весьма рацио­нальный способ укрепления кирпичной, каменной и смешанной кладки, рас­члененной трещинами на крупные и средние блоки или на щебеночные фракции. Эффективность инъекцион­ного укрепления зависит от структуры кладки, степени ее расслоения, влаж­ности и химического состава матери­ала, качества раствора, частоты сква­жин и других факторов. Наилучшие результаты обычно достигаются при инъецировании сравнительно сухой, расслоившейся кладки из кирпича, белого камня, песчаника и туфа при раскрытии трещин более 1 мм.

Тесаная кладка из гранита, базальта и других тяжелых непористых материалов ук­репляется инъекцией плохо, так как не происходит отбора воды, и раствор, заполняющий швы, остается рыхлым, слабо сцепляющим разорванные тре­щинами блоки и отдельные камни. Вообще затвердевший инъекционный раствор должен быть близок по своим физико-техническим свойствам к мате­риалу кладки. Компонентами растворов могут быть известь-тесто, цемент, квар­цевая пыль, белокаменная мука, цемянка. Для нагнетания растворов исполь­зуются ручные или механические насосы, создающие давление до 6—8 атм.

Инъекция нежелательна для укреп­ления кладки стен и сводов, имеющих темперную или масляную живопись, так как отбор воды из раствора сопровождается движением солей, раз­рушающим грунт и живописный слой.

Укрепление гибких и наклонных стоек и стен. К внешне неустойчивым конструкциям, требующим введения от­крытых, логически завершающих рабочую схему элементов усиления, от­носятся наклоненные крепостные и подпорные стены, а также ограждаю­щие стены и столбы зданий с обру­шенными или разобранными между­этажными перекрытиями. Если восста­новление этих перекрытий трудноосуществимо или не оправдано методи­чески, то чрезмерная свободная дли­на стен и колонн может быть сниже­на с помощью стержневых связей-затяжек и распорок, объединяющих элементы в пространственные блоки.

Отдельно стоящие гибкие стены при отсутствии близких жесткостных мо­дулей (лестничных клеток, угловых сопряжений стен и т. п.) могут быть укреплены открытыми подкосами трубчатого и иного сечения, решет­чатыми диафрагмами, а также контр­форсами (рис. ).

Контрфорсы — достаточно рас­пространенный способ укрепления в реставрации. В зависимости от архи­тектурных требований и характера нагрузки они выполняются либо из традиционных материалов — кирпича и камня, либо из железобетона. Эффективная работа контрфорса воз­можна лишь при надлежащей устой­чивости его основания. Практика показывает, что многие исторические контрфорсы, возведенные как до, так и после начала деформаций, своих функций не выполняют, суще­ствуя независимо от укрепляемого объекта. При укреплении подпорных стен возможно применение обратных контрфорсов, а также буроинъекционных свай в сочетании с распреде­лительными подхватами, зачеканкой и инъецированием кладки.

Выпрямление стен, столбов, пило­нов. Если наклон стен, пилонов, башен и т.п. достаточно заметен, а укрепление с помощью открытых конструкций не представляется воз­можным, например, из эстетических соображений, возникает необходи­мость в их подъеме (повороте).

Наиболее просто выпрямление от­дельно стоящих сплошных сооружений или компактных жестких объемов — обелисков, пьедесталов, пилонов, невы­соких декоративных башенок, крепост­ных зубцов и консольных простенков, масса которых не превышает 10—15 т. В этом случае подъем может произво­диться легкими винтовыми и гидрав­лическими домкратами при минималь­ных трудозатратах. В основание вы­прямляемой конструкции врезается временная обойма из металлических профилей (железобетона), служащая либо непосредственно наддомкратной балкой, либо упором при рычажном приложении сил (выпрямление надгро­бия Ахмета Ясави в г.

Туркестане). Нижним упором домкрата может быть фундаментная кладка или специально укрепленная плита. Для подъема наклоненных барабанов горьковского Благовещенского собора в качестве нижнего упора домкрата использованы железобетонные пояса стягивающего собор корсета. Если выпрямляется не целиком все сооружение, а какая-то его часть или ярус, то усилие домкрата расходуется не только на подъем этой части, но и на “раз­рыв” сооружения, т. е. на преодо­ление сил сцепления раствора. Поэ­тому в зоне предполагаемого разры­ва производится штрабление кладки или расчистка шва.

Сравнительно высокие столбы, а также сквозные или расчлененные тре­щинами конструкции выпрямляются с применением страховочных крепле­ний — оттяжек, траверс, рам и т.п. Усилие домкратов с помощью на­клонных бревенчатых или металли­ческих упоров передается на вертикаль­ный распределительный элемент или в обойму одного из верхних ярусов крепления.

Выпрямление звонниц, минаретов и башен, т.е. зданий с очень высо­ко расположенным центром тяжести, представляет собой сложную задачу, требующую постадийного расчета ус­тойчивости и разработки системы взаимосвязанных подъемных и удер­живающих устройств. Так как длина толкающих упоров ограничивается пре­дельной их гибкостью, массой и уг­лом наклона (не более 45°), выпрям­ление высотных сооружений осущест­вляется натяжными тросовыми систе­мами. Существуют методы выпрямле­ния, основанные не на подъеме, а на опускании сооружения с помощью домкратов, мешков с песком, сгора­емых шпальных клеток, закладывае­мых в специальные штрабы и проемы со стороны, противоположной наклону. Как при подъеме, так и при опускании промежуточное положение конструкции фиксируется временными прокладками и контролируется систе­мой отвесов. При достижении проект­ного положения штрабы заклады­ваются, швы зачеканиваются и инъеци­руются.

Особого рода сложность возника­ет при выпрямлении длинных волно­образно наклоненных стен (например, крепостных) или фрагментов деформированных зданий. Принцип подъема или опускания сохраняется, однако возникает необходимость в искусствен­ном расчленении конструкции на блоки — вертикальном распиливании и горизонтальном штраблении стен. Подъем крепостных прясел многомет­ровой толщины и стен так называе­мой полубутовой кладки требует двух­стороннего или сквозного крепления, так как может сопровождаться рас­слоением кладки и выпучиванием ли­цевого слоя. Подъем крепостных стен успешно проведен при рестав­рации Кирилло-Белозерского, Боров­ского и Данилевского монастырей, Псковского кремля. Тонкостенные прясла и кирпичные ограды иногда могут быть выпрямлены и без разре­зания на блоки с помощью распре­делительных траверс при дифферен­цированных усилиях в домкратах.

 

Предыдущая статья:Усиление фундаментов и оснований. Следующая статья:Укрепление элементов распорных систем.
page speed (0.0161 sec, direct)