Усиление деревянных конструкций: инструкция по монтажу своими руками, особенности

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Принципы усиления деревянных конструкций

Необходимость ремонта или усиления конструкций возникает при изменении условий эксплуатации, габаритов здания, увеличении технологических нагрузок в связи с планируемой реконструкцией, при отнесении конструкций к 3-й и 4-й категориям технического состояния и другими причинами.

Основные требования к усилению конструкций:

– обеспечение необходимой несущей способности, надежности и долговечности;
– включение в работу элементов усиления, обеспечение их совместной работы с основной конструкцией;
– элементы усиления не должны изменять положение центра тяжести основного сечения и нарушать центровку элементов в узлах конструкций.

Усиление конструкций выполняется при отсутствии временных нагрузок: снеговой нагрузки – на покрытии и технологических – на перекрытиях.

Выбор того или иного способа усиления (или их комбинаций) зависит от технического состояния конкретной конструкции. Классификация основных способов усиления конструкций приведена в табл. 14.1.

Наиболее эффективными считаются способы усиления конструкций путем изменения статической (конструктивной) схемы (введение затяжек, устройство дополнительных стоек, подкосов — рис. 14.18. 14.20). Эти способы рекомендуется применять, как правило, при неудовлетворительном техническом состоянии конструкций, при наличии свободного пространства под усиливаемой конструкцией.

Как отмечалось в главе 12, чаще всего встречаются случаи поражения деревянных конструкций домовыми грибами. При незначительных биологических повреждениях древесины (загнивание на глубину 1.. .3 см) необходимо механическим способом снять загнивший поверхностный слой древесины с захватом здоровых слоев на глубину 2. 3 см и обработать этот участок антисептиком.

При значительном грибковом поражении (на глубину до 1/4 сечения элемента) загнившая часть древесины удаляется полностью с захватом здоровых слоев на глубину 2 . 3 см и прилегающих участков длиной до 0,3 м здоровой на вид древесины. Проверочным расчетом решается вопрос об усилении накладками ослабленного сечения.

При гнилостных разрушениях на глубину более 1/4 сечения (опорные части балок, ферм) рекомендуется полностью выпилить пораженный участок с захватом прилегающих участков длиной до 0,5 м здоровой древесины. Ослабленное сечение усиливается одним из приводимых ниже способов (рис. 14.21).

Каменные и бетонные поверхности, примыкающие к пораженным участкам древесины (балочные гнезда, кирпичные столбы и т. д.), тщательно очищаются от грибковых образований и обрабатываются маслянистыми антисептиками.

. Ремонт стоек сплошного сечения, имеющих излом или выпучивание из плоскости, заключается в восстановлении проектного положения элемента и увеличении его жесткости в плоскости изгиба путем установки деревянных накладок и прокладок на болтах. Накладки ставятся со стороны вогнутости деформированного элемента. При значительном биологическом разрушении стоек (более 1/2 сечения) в опорных узлах производится их предварительная разгрузка путем постановки рядом временной стойки на домкрате. Поврежденная часть стойки выпиливается и заменяется новой того же сечения. Новая вставка тщательно приторцовывается к основной стойке и скрепляется с ней деревянными или стальными накладками на болтах.

Усиление цельных балок. Балки с механическими ослаблениями, надрывами растянутых волокон, недопустимыми прогибами (более 1 /200/) усиливают деревянными накладками на болтах или изменяют конструктивную схему введением шпренгеля или установкой промежуточной стойки.

Чердачные балки можно подвешивать к стропильным ногам. При ремонте опорных частей балок, применяются деревянные или стальные протезы (рис. 14.21).

Усиление двутавровых балок с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях. В случае местного повреждения нижнего пояса балки, этот дефект перекрывается парными накладками на болтах или натяжных металлических хомутах. При наличии значительного прогиба (более 1/200l) усиление балки производится постановкой дополнительных поясов или путем устройства стального тяжа по всей длине нижнего пояса балки.

Усиление стропил. Наиболее часто встречающееся повреждение стропил – загнивание их опорных частей и прилегающих участков мауэрлатов. В этом случае концы стропильной ноги вывешивают, выпиливают сгнившие части стропильной ноги и мауэрлата, затем укладывают слой гидроизоляции, новый мауэрлат, усиливают стропильную ногу парными накладками из досок, прикрепляя их гвоздями к здоровой части стропил, и закрепляют стропильную ногу на место скобой.

Усиление ферм. Растянутые элементы (нижние пояса, раскосы, стойки) усиливаются с помощью деревянных накладок на болтах или натяжных металлических хомутов, дублируются или заменяются стальными тяжами. Деформированные сжатые элементы ферм усиливаются постановкой накладок и прокладок на гвоздях и болтах. Опорные узлы усиливаются стальными протезами.

Усиление клееных деревянных конструкций. Клееные деревянные конструкции нуждаются в усилении при механических повреждениях сечения и в случае значительных расслоений по клеевым швам. При механических повреждениях ослабленные участки конструкций перекрываются стальными накладками на болтах и глухарях или, при наличии технологических условий, наклеиваются дополнительные слои досок с клее-гвоздевой запрессовкой.

Наиболее часто в КДК расслоение по клеевым швам встречается в сечениях с максимальной поперечной силой (например, вблизи опорных узлов), а также в местах концентрации больших внутренних напряжений при растяжении древесины поперек волокон (например, в арках на участках с положительным изгибающим моментом, который стремится разогнуть криволинейный элемент). Основная причина расслоений по клеевым прослойкам – некачественное изготовление конструкций. Характерные места возникновения этих дефектов в стрельчатых арках показаны на рис. 14.22.

Рекомендуются следующие способы усиления конструкций:

– при местном расслоении отдельных слоев на глубину до 1/3 сечения в опорных узлах сечение перекрывается боковыми накладками из бакелизированной фанеры марки ФБС на эпоксидном клее с гвоздевой или шурупной запрессовкой (узел 1 на рис. 14.22), поверхность конструкций в местах приклеивания накладок предварительно фрезеруется;

– при сквозном расслоении нескольких клеевых швов на небольших по протяженности участках (2. 4 м) элемент усиливается системой из стальных уголков и стяжек (узел 3 на рис. 14.22) или стальными пластинчатыми нагелями (узел 4 на рис. 14.22 – по типу нагелей Деревягина) и поврежденный участок стягивается хомутами; или производится вклеивание арматурных стержней на эпоксидном клее в предварительно просверленные вертикальные или наклонные глухие отверстия;

– при наличии многих сквозных трещин на локальном участке в опасном сечении можно усилить такой участок натяжными хомутами по типу растянутого стыка конструкции Б. А. Освенского (узел 2 на рис. 14.22).

Для снижения внутренних усилий и уменьшения опасности дальнейших расслоений эффективно введение в конструктивную схему различных затяжек (рис. 14.19). При многочисленных сквозных расслоениях практически по всей длине элемента необходима его замена. На рис. 14.23 и 14.24 показаны практические примеры усиления конструкций. Расчет усиления конструкций является сложной инженерной задачей и дается в специальной литературе.

Способы и средства усиления деревянных конструкций

При реконструкции зданий с деревянными конструкциями (в основном междуэтажные перекрытия зданий старой застройки и стропильные крыши) часто возникает необходимость усиления отдельных элементов или конструкции в целом.

Снижение прочности деревянных конструкций связано с неудовлетворительной их эксплуатацией, допускающей увлажнение древесины при отсутствии защиты от гниения и вредителей. На ранней стадии обнаружения дефектов бывает достаточно изменить условия эксплуатации: создать для деревянных конструкций соответствующий температурно-влажностный режим (исключение попадания атмосферных и технологических вод, систематическое проветривание и просушка, качественная термо- и пароизоляция) или тщательно обработать древесину антисептиками.

При необходимости восстановления или увеличения прочности (жесткости) деревянных элементов их усиление выполняют заменой части разрушенного элемента, а также увеличением поперечного их сечения.

Частичная замена древесины в сечении заключается в вырезании дефектного участка, антисептировании древесины в местах усиления и последующей плотной установке новой древесины (рис. 16.1). Совместная работа старой и новой древесины в сечении обеспечивается болтовым, гвоздевым, нагельным соединением или приклеиванием.

Рис. 16.1. Усиление деревянных элементов частичной заменой древесины в сечении:
1 – усиливаемый элемент, 2 – накладки из новой древесины, 3 – болты (гвозди)

Для усиления растянутых и изгибаемых деревянных элементов применяется стержневая арматура, которая вклеивается в специально подготовленные продольные пазы. Стальные профили прикрепляются к усиливаемому элементу путем приклеивания или болтового (гвоздевого) соединения. Расчет усиленных элементов производится по их приведенному сечению в предположении совместной работы древесины и арматуры вплоть до разрушения.

Наиболее часто происходит снижение прочности деревянных балок междуэтажных перекрытий в местах их заделки в кирпичные стены. Из-за недостаточной термоизоляции стен и отсутствия проветривания концы балок увлажняются конденсатом, вызывая повышенную деформативность балок, их гниение и снижение прочности.

При большом количестве поврежденных балок с целью экономии металла применяются стержневые накладки, представляющие собой заранее изготовленные стальные фермы из уголков и круглых стержней (рис. 16.2).

Рис. 16.2. Усиление опорных участков стержневыми накладками:

1 – усиливаемая балка, 2 – стержневая накладка

Замена разрушенного концевого участка балок перекрытий производится установкой накладок из досок или брусьев, а также стальных профилей взамен обрезанного конца. Накладки могут устанавливаться сбоку или сверху сечения (рис. 16.3). На время установки накладок под балки подводят временные опоры. Элементы усиления должны быть изолированы от стен прокладками из гидроизоляционного материала. Размеры сечений накладок и соединительных болтов определяются расчетом, деревянные накладки должны быть несколько больше размеров сечения балки.

Читайте также:  Как правильно покрасить деревянный забор на даче своими руками

Усиление деревянных элементов стропильных крыш

В конструкциях стропильных крыш наиболее часто подвержены гниению элементы мауэрлата, соприкасающиеся с кирпичной кладкой, и участки стропильных ног, примыкающие к нему, а также стропила и обрешетка в местах протечек кровельного покрытия.

При перегрузке кровли одним из повреждений стропил могут быть продольные трещины, которые стягивают стальными хомутами на болтах (рис. 16.4).

Рис. 16.4. Усиление деревянных элементов с продольными трещинами:
1 – усиливаемый элемент, 2 – продольная трещина, 3 – стальной хомут

Усиление стропил может производиться увеличением поперечного сечения с помощью накладок на наиболее нагруженном участке или установкой шпренгелей (рис. 16.5). При недостаточной прочности стыка стропил с мауэрлатом устраивают дополнительные накладки или затяжки, воспринимающие горизонтальные усилия (рис. 16.6).

При значительных дефектах деревянных конструкций устраивают полную замену элементов междуэтажных перекрытий и стропильной крыши путем установки новых конструкций рядом с поврежденными.

Одним из методов реконструкции стропильной крыши при увеличении на нее нагрузки (например, замена более легкого покрытия на более тяжелое) является увеличение уклона стропил (рис. 16.7).

Рис. 16.5. Усиление деревянных элементов шпренгелем:
1 – усиливаемый элемент, 2 – шпренгель

Рис. 16.6. Усиление стыка стропил с мауэрлатом: а – с помощью накладок,

б – устройством затяжки: 1 – стальная накладка, 2 – затяжка

4. Усиление кирпичных, каменных и деревянных конструкций зданий

4.2. Основные способы усиления деревянных конструкций зданий [2, 9]

Частичный или полный ремонт деревянных конструкций чаще всего связан с некачественной их защитой от непосредственного увлажнения атмосферными или техногенными водами, плохой термо- и пароизоляцией, отсутствием систематической просушки древесины, неудовлетворительной защитой от гниения и энтомологических разрушителей.

В связи с этим для длительной безопасной эксплуатации деревянных конструкций необходимо создать вокруг них соответствующие температурно-влажностные условия. Если это невозможно по технологическим или другим соображениям, деревянные конструкции следует тщательно обработать ядохимикатами, т.е. антисептировать.

Антисептирование производят в весенний или летний период, так как в это время личинки жучков подходят к поверхности пораженной древесины и обеспечивается просушивание деревянных конструкций. Антисептики в виде водных растворов применяют для тех деревянных конструкций, которые защищены от увлажнения и вымывающего воздействия воды. Антисептические пасты используют для защиты деревянных конструкций, которые эксплуатируются в условиях повышенной влажности.

Деревянные элементы, подлежащие сплошной окраске (окна, двери, чистые полы), не антисептируются. При влажности окружающей среды до 25 %, отсутствии опасности увлажнения или обеспечении быстрого высыхания конструкций применяют нормальное (одноразовое) антисептирование, при более сложных условиях эксплуатации – повышенное (удвоенное).

Защита деревянных конструкций от возгорания осуществляется специальными огнезащитными составами – антипиренами. В огнезащитные составы могут добавляться антисептики, которые не снижают огнезащитных свойств состава и позволяют осуществить комбинированную защиту деревянных конструкций от возгорания и гниения.

Наиболее уязвимыми местами загнивания деревянных конструкций являются опорные узлы и крепления. Устранение загнивания достигается прокладками из рубероида, антисептированием древесины, созданием условий, не допускающих увлажнения древесины. Подтягивание болтов соединений, тяжей, затяжек, стяжных муфт производится при обнаружении провисания, неравномерности натяжения отдельных элементов и при уменьшении жесткости деревянных конструкций.

При поражении гнилью опорных частей отдельных балок перекрытий взамен обрезанного сгнившего конца устанавливают две накладки из досок, сечение которых определяется расчетом и должно быть несколько больше, чем сечение существующей балки (рис. 4.15).

Рис. 4.15 Усиление балок перекрытия прутковыми протезами: 1 – прутковый протез; 2 – усиливаемая балка; 3 – вкладыш; 4 – соединительные элементы

При большом объеме повреждений применяют прутковые протезы, которые изготовляют заранее в мастерских. Длину протезов принимают на 10 % больше двойной длины обрезанного конца балки. Опорные части выполняют из швеллеров (№ 20-30 – для балок междуэтажных перекрытий, № 12-16 – для чердачных перекрытий).

Для установки прутковых протезов под дефектные балки подводят временные опоры, разбирают деревянное перекрытие по ширине на 75 см снизу и на 1,5 м сверху от стены, спиливают поврежденный участок балки по длине примерно на 0,5 м, заводят протез в опорную нишу и скрепляют его с балкой гвоздями (рис. 4.16).

Новую древесину должны применять в воздушно-сухом состоянии, а также обрабатывать огнезащитными составами и антисептиками.

При повышенных нагрузках на перекрытие в деревянных балках появляются продольные трещины в средней зоне. Аналогичные трещины могут возникнуть и при усушке древесины.

При незначительных дефектах деревянных перекрытий их ремонт осуществляют протезированием, наращиванием сечения балок, частичной заменой черного или чистого пола. Протезирование применяют при поражении гнилью или жучками небольших участков балок, оно заключается в аккуратном вырезании дефектного участка и установкой на гвоздях (болтах) новой древесины. Места усиления должны быть соответствующим образом антисептированы.

При усилении наращиванием сечение балки увеличивается накладками расчетного сечения по всей длине или на части пролета. Усиливаемые элементы крепят к существующей балке гвоздями или болтами.

Рис. 4.16 Усиление балок перекрытия прутковыми протезами: 1 – прутковый протез; 2 – усиливаемая балка

При достаточной толщине перекрытия усиление до деревянных балок может быть осуществлено с помощью надбалок или подбалок, которые крепят к усиливаемой балке с помощью вертикальных болтов. Усиленные концы балок междуэтажных перекрытий антисептируют и заделывают в стены наглухо, в чердачных перекрытиях балки оставляют открытыми сверху, утепляя их эффективным материалом. Элементы усиления должны быть изолированы от каменной кладки (бетона) прокладкой из толя или рубероида.

При значительных дефектах деревянных балок рекомендуется преобразование их в шпренгельные фермы, в балки составного сечения или полная замена путем установки рядом с поврежденной балкой новой.

Ремонт деревянных покрытий, как правило, связан с расстройством узловых соединений (появлением трещин в местах концентрации напряжений), обнаружением продольных трещин в стропильных конструкциях из-за усушки древесины или перегрузки кровли, гниением деревянных конструкций из-за плохого проветривания, замачивания, некачественного антисептирования и т.п. Чаще всего гниению подвержены мауэрлат и участки стропильных ног, примыкающих к нему. При перегрузке кровли появляются также расслоения древесины в стропилах в местах крепления затяжки.

Реконструкция кровли требуется при замене более, легкого кровельного покрытия (например, кровельного железа) на более тяжелое (асбестоцементные листы). В этом случае, как правило, необходимо увеличить уклон стропил и их сечение.

Усиление стропил при незначительных повреждениях гнилью осуществляют протезированием или наращиванием. При необходимости увеличения уклона устанавливают новые стропила, которые соединяют с существующими стойками и подкосами (рис. 4.17). При наличии средней стены увеличения несущей способности стропил можно добиться установкой дополнительных подкосов, а в случае ее отсутствия – второй по высоте затяжкой или шпренгелем.

Рис 4.17. Усиление деревянных стропил: 1 – усиливаемые стропила; 2 – новые стропила; 3 – подкос; 4 – шпренгель

Продольные трещины в стропилах стягивают металлическими хомутами на болтах.

Усиление деревянных стропильных ферм всех типов осуществляют различными способами с учетом характера обнаруженных дефектов:

– при загнивании опорных концов ферм вырезают опасный участок, заменяя его протезами;

– при недостаточной несущей способности стыка нижнего пояса (растянутого раскоса) устраивают дополнительные накладки или растянутые тяжи между узлами ферм;

– при потере устойчивости верхнего пояса или сжатых элементов решетки устанавливают дополнительные связи или увеличивают сечения элементов, прикрепляя к ним с помощью болтов или гвоздей дополнительные бруски или доски.

Усиление деревянных арок и рам зависит от вида конструкции и характера обнаруженных дефектов. Наиболее простым способом усиления гнутых арок из нескольких слоев досок, соединенных на гвоздях, является устройство обшивки из двух слоев досок, которые крепятся к вертикальным поверхностям арок также на гвоздях. Кружальные арки усиливают постановкой рядом со старой аркой новой из косяков и скреплением их гвоздями или болтами. Гнутые арки можно усилить, превратив их в металлодеревянные фермы (рис. 4.18).

К распространенным дефектам в дощато-гвоздевых и клеефанерных рамах является выпучивание их нижних поясов в карнизных узлах. После разгрузки рам нижние пояса выправляют и усиливают постановкой парных накладок или нашивкой фанерных диагональных фасонок. Усиленные сжатые пояса смежных рам должны быть раскреплены связями. Нижние растянутые пояса рам усиливают парными накладками или металлическими тяжами.

Рис. 4.18 Усиление гнутых арок: 1 – затяжка; 2 – ферма усиления

Тонкостенные пространственные деревянные своды-оболочки усиливают пришивкой по поверхности купола дополнительного кольцевого настила из реек или постановкой изнутри ребер жесткости. Ребра усиления должны упираться в нижнее растянутое кольцо из стали и в верхнее сжатое кольцо из деревянных кружальных косяков. Таким образом, тонкостенный купол-оболочка превращается в ребристый купол. Загнившую на небольших участках дощатую обшивку сводов заменяют новой.

Читайте также:  Как сделать деревянные ворота своими руками правильно: распашные, откатные, гаражные, инструкция

Во многих случаях эффективными мероприятиями по усилению поврежденных стоек, балок, ферм при наличии опасных трещин, разрывов, гнили, значительных прогибов являются установка дополнительных стальных или деревянных накладок на болтах, применение стальных шпренгелей или дополнительных опор. Сильно поврежденные конструкции, если позволяют условия, заменяются на новые.

Временное усиление поврежденных конструкций деревянными элементами (рис. 4.19) при аварийном состоянии строительных конструкций и возможность их обрушения производят установкой:

– подкрепляющих стоек из бревен и брусьев при высоте до 6,5 м (рис. 4.19 а);

– пространственных опор из бревен и брусьев, при высоте более 6,5 м (рис. 4.19 б).

Рис. 4.19 Временные крепления поврежденных конструкций: а – в виде стоек; б – пространственной опоры; в, г – подкосов для стен; 1 – конструкция; 2 – временная подпорка-стойка из бревна; 3 – клинья; 4 – пространственная опора; 5 – подкосы из бревен диаметром 16-20 см; 6 – прокладка диаметром 16-20 см; 7 – лежень диаметром 18-22 см; 8 – упорный столб диаметром 18-22 см; 9 – крепежный штырь

Передача нагрузки от конструкции производится с помощью подкладок с обязательным подклиниванием стоек. В одиночных и двойных стойках подклинивание производится под низ стойки, а в пространственных клинья ставят между верхом стойки и подпираемой конструкцией.

Крепление стен по схеме рис. 4.19 в, применяется при высоте стен до 6 м, а по схеме рис. 4.19 г – при высоте 6-12 м.

Усиление деревянных конструкций (рис. 4.20) при частичном разрушении древесины подрезами, смятиями под шайбами болтов, разрывами, сколами, гнилью осуществляется с помощью дополнительного крепления гвоздями или болтами досок, брусьев, накладок, швеллерных профилей.

Рис. 4.20 Усиление деревянных прогонов и стоек: а – с помощью швеллерных профилей; б, в – с помощью накладок; г – с помощью досок или брусьев; 1 – скрепляющие болты; 2 – швеллер; 3 – накладка; 4 – доски (брусья); д – стойка с разрушенным основанием; 5 – трещины; ж – пристыковка нового основания стоек с помощью врубки вполдерева; е – заключение основания стойки в обойму из швеллерных профилей

Разрушенное гнилью основание стоек отрезают и пристыковывают новое с помощью врубки «вполдерева». При наличии опасности повторного гниения основание заключают в обойму из швеллерных профилей.

Усиление узлов деревянных конструкций (рис. 4.21) производят следующим образом:

– при разрушении опоры балки, находящейся в кладке и гнили, осуществляется с помощью наращивания поврежденного конца стальными уголками или швеллерными профилями (рис. 4.21 а);

– при образовании трещин в опорном узле врубки зубом и в стыковом узле балок при наличии поперечной силы – укреплением скрепляющими болтами (рис. 4.21 б, в).

Рис. 4.21 Усиление узлов деревянных конструкций: а – опоры балки; б – опорного узла врубки; в – стыкового узла балок; 1 – кладка; 2 – стальные уголки усиления; 3 – скрепляющие болты; 4 – балка; 5 – трещина

Современный способ усиления деревянных балок в объектах культурного наследия

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Дата публикации: 11.06.2019 2019-06-11

Статья просмотрена: 207 раз

Библиографическое описание:

Полякова Н. А. Современный способ усиления деревянных балок в объектах культурного наследия // Молодой ученый. — 2019. — №23. — С. 63-65. — URL https://moluch.ru/archive/261/60463/ (дата обращения: 06.03.2020).

В статье поставлена цель изучить особенности реконструкции и дальнейшей эксплуатации зданий культурного наследия. В статье рассмотрены области применения и преимущества углеволокна. В результате анализа выявлены задачи внедрения способа усиления зданий КГИОПа при помощи углеволокна.

Ключевые слова: здания КГИОПа, прогиб, деформации, углеволокно, усиление.

В Санкт-Петербурге находится множество зданий дореволюционной постройки. У большинства из этих зданий перекрытие — это деревянная балочная система, которая в большинстве случаев либо никогда не менялась, либо менялась очень давно. В этих зданиях проживает огромное количество людей, а значит вопрос усиления перекрытий является всегда актуальным.

Плохое состояние балочной конструкции происходит вследствие повреждения целостности древесины. Перепады температуры, влажности, вредоносное действие жуков короедов приводит к деформированию балки перекрытия.

Под тяжестью собственного веса, а также постоянной и переменной нагрузки балки могут достигать предела допустимого нормами прогиба. Если прогиб находится в пределах 1:300, то значение прогиба считается нормальным, но если показатели больше, то балку усиливают.

Часто требуется сделать из чердака мансарду или жилое помещение, тем самым увеличится и постоянная нагрузка, и временная, и тогда автоматически требуется увеличить сечение деревянных несущих конструкций.

Приступать к восстановлению деревянных конструкций следует только после проведения детального инженерно-технического обследования здания. В процессе обследования изначально следует выявить особо опасные дефекты, которые могут привести к обрушению, а именно:

  1. сильное поражение от жизнедеятельности дереворазрушающих грибов и насекомых;
  2. растрескивание ответственных частей конструкции;
  3. разрывы растянутых элементов (поясов, раскосов, стоек и т. д.);
  4. деформации изогнутых элементов.

При незначительных биологических повреждениях древесину, сохранившую прочность, следует очистить от грибковых налетов до здоровых слоев и тщательно обработать антисептиками с последующим усилением.

Древесину, в значительной степени утратившую свои нормальные физико-механические свойства, необходимо удалить, при этом удаляется не только явно разрушенная древесина, но и прилегающая к ней на расстоянии до 0,5 м здоровая на вид [1].

Рассмотрим основные способы усиления деревянных конструкций.

Усиление деревянными накладками

Данный способ является наиболее распространенным. Он достаточно прост в исполнении, и не требует больших навыков от рабочих, совершающих установку накладок.

Накладки применяются при повсеместном, но не очень сильном повреждении древесины. Устанавливаются они с двух сторон бруса, или сверху и снизу, или по бокам, но по всей длине. Сначала все части плотно затягиваются друг к другу, а затем насквозь скрепляются. Особое внимание уделяют обработке поврежденной балки и накладок противогрибковым раствором.

Рис. 1. Усиление балки деревянными накладками

Усиление пролетов металлическими накладками (пластинами)

Также вместо деревянных накладок можно использовать стальные. Металл перед установкой следует обработать антикоррозионным раствором.

Монтаж пруткового протеза

Очень часто происходит так, что конец балки сгнивает особенно сильно, тогда ту часть обрезают и ставят на место её прутковый протез, выполненный из двух спаренных металлических ферм малого сечения (10–25 мм).

Длина протеза должна быть на 10 % больше двойной длины сгнившего конца балки, но не более 1,2 м.

Усиление балок шпренгельными затяжками

Также распространено усиление деревянных балок шпренгельными затяжками. Это металлическая система из стержней, закрепленных снизу балки, она не позволяет балке прогнуться, более чем на нормируемую величину.

Изменение условий работы конструкций

Данный способ применяется, при условии возможности установки дополнительных раскосов и стоек, которые улучшают работу конструкции, но занимают большое количество пространства.

Но задача усиления усложняется, когда конструкции здания относятся к объектам культурного наследия. Обязательное условие при этом — максимально возможная сохранность существующих конструкций, их внешнего вида. Обеспечить эти требования, при условии сохранения или увеличения несущей способности, возможно путем их армирования с использованием полимерных композитных материалов, а именно — наклеиваемые тканые материалы.

Усиление углеродным волокном является современной технологией. Представляет собой наклеивание стольких слоев углеволокна, с помощью эпоксидной смолы, сколько потребуется для обеспечения требуемых показателей жесткости.

Рис. 2. Усиление деревянной балки углеволокном

Целесообразность применения углеволокна при усилении существующих конструкций обусловлена несколькими факторами. Главный из них — это высокие прочностные характеристики, которые могут компенсировать выявленные пороки и повреждения в деревянных конструкциях.

Второе достоинство полимерных композитов состоит в их относительно малой плотности, что позволяет не увеличивать габариты и нагрузку на фундамент при усилении.

Третье достоинство — это высокая устойчивость к воздействию химически агрессивных сред, которая позволяет применять углеволокно в аквапарках, бассейнах, складах минеральных удобрений и солей.

К преимуществам полимерных композитов относится и сравнительно простой их монтаж, что важно при производстве работ на конструкции, находящейся в проектном положении и при ограниченном доступе к ней [2].

Но сдерживающим фактором расширения усиления полимерными композитами можно считать отсутствие нормативной базы и специальных руководств по проектированию, а также недостаточный объем исследований в этом направлении.

Подводя итоги можно сказать, что за годы исследований было разработано и внедрено в строительную практику множество вариантов усиления деревянных конструкций, однако, многие из них связаны с изменением статической схемы, они оказывают существенное влияние на эстетический вид конструкции и уменьшают полезное пространство в помещении. Часто это является нежелательным, а при усилении конструкций культурного наследия — недопустимым. Поэтому в таких случаях целесообразно усиление армированием, которое позволяет значительно повысить несущую способность и жесткость деревянного элемента без изменения его внешнего вида, а именно углеродное волокно.

  1. Погорельцев А. А. Высокомодульные материалы, используемые в массивных клеедощатых конструкциях / А. А. Погорельцев, С. Б. Турковский, В. О. Стоянов // Современные строительные конструкции из металла и древесины: сб. научных трудов. — Одесса.- 2015. — С.106–109.
  2. СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. М.: Стандартинформ, 2015. — 56с.
Читайте также:  Стоить ли делать теплый пол на втором этаже

Усиление деревянных конструкций стропильных систем — 2 основных способа

Варианты усиления

Итак, усилить крышу можно двумя способами:

Варианты усиления стропильных систем

Как правило, оба метода применяются одновременно, поэтому далее отдельно рассмотрим каждый из них.

Способ 1: усиление стропил

Потребность в усилении конструкции может возникнуть по разным причинам. Чаще всего начинающие строители допускают следующие ошибки:

  • Неправильно подбирают сечение стропил;
  • Делают слишком большой шаг ферм, в результате чего прогибаются как сами ноги, так и обрешетка;

Невысокая несущая способность может быть связана с большим шагом ферм (параметр «Н»)

  • Неправильно собирают конструкцию, поэтому она обладает недостаточной прочностью и жесткостью;
  • В целях экономии используют пиломатериалы низкого качества.

Если деформировался скат, вне зависимости от причины данной проблемы, прежде всего необходимо выполнить усиление стропильных ног. Сделать это, в зависимости от ситуации, можно тремя способами:

ИллюстрацииДействия
Увеличение поперечного сечения. Если прогиб ноги превышает допустимую норму, осуществляется ее укрепление путем увеличения поперечного сечения. Делается это следующим образом:
  • Подготавливается балка необходимого сечения длиной, равной расстоянию от мауэрлата до подстропильной ноги или до самого конька, если подстропильная нога отсутствует;
  • Балка накладывается на нижнюю кромку стропила и крепится зубчатыми пластинами либо болтовыми хомутами.Такая дополнительная балка, устанавливаемая под стропилом, называется подмогой.
Установка накладок. Если стропильная система прогибается на участке опирания на подкос, поперечное сечение в этом узле увеличивается при помощи боковых накладок. Делается это следующим образом:

  • С двух сторон ноги накладываются доски толщиной не менее 2 см;
  • Накладки крепятся к ноге хомутами или гвоздями.
Удлинение стропил. Бывают ситуации, когда в результате несоблюдения технологии монтажа или по причине некачественного пиломатериала, нижняя часть ноги подгнивает. В этом случае усиление, а точнее, ремонт осуществляется следующим образом:

  • На участке расположения испорченных ног демонтируется кровельный материал;
  • Испорченные ноги временно подпираются опорами;
  • Испорченный участок стропил обрезается;
  • Длина наращивается прутковыми протезами. Последние изготавливаются согласно приведенной схеме из арматуры диаметром не менее 10 мм.

Чтобы стропильные ноги не гнили, перед их монтажом обязательно должна применяться антисептическая защита. Также пропитка периодически наносится в течение всего срока эксплуатации кровли, так как время действия состава ограничено.

Следует отметить, что прутковый способ ремонта применяется крайне редко, так как в подобных ситуациях чаще меняют стропило целиком. А вот использование подмог и накладок — это достаточно простые и распространенные методы усиления стропильных ног, поэтому пользуются большой популярностью.

Причем накладки могут применяться не только для усиления опорной части стропильной ноги, но и в случае появления на стропилах трещин. Кроме того, накладки отлично справляются с усилением горизонтальных балок.

Накладки можно использовать для ремонта горизонтальных балок

Способ 2: усиление конструкции

Существует довольно много различных способов увеличения несущей способности крыши, а точнее – деталей, которые способны увеличить прочность стропильной системы. Далее рассмотрим все наиболее распространенные элементы:

  • Ригели (затяжки). Представляют собой горизонтальные балки, расположенные между стропильных ног. С их помощью нижние части ног, как бы, притягиваются друг к другу, в результате чего снижается распорная нагрузка на стены, т.е. скаты не разъезжаются.

Надо сказать, что затяжки могут устанавливаться у самого основания ферм, и выполнять функцию деревянных балок, на которые устанавливаются опоры и подстропильные ноги для разгрузки скатов;

Ригель позволяет стянуть стропильные ноги и тем самым уменьшить распорную нагрузку на стены

  • Опоры. Представляют собой вертикальные стойки. Они могут подпирать как отдельные стропила, так и весь скат. В последнем случае опоры подпирают не стропила, а прогон (горизонтальную балку), а та в свою очередь служит опорой для всех стропил ската.

Чаще всего опоры устанавливаются на несущие стены. Но, если стропильная система висячая, как я уже сказал выше, они могут упираться в затяжку или балки перекрытия, как показано на схеме ниже;

Опоры и подкосы снимают нагрузку со скатов крыши и передают их несущим конструкциям или балкам

  • Подкосы (подстропильные ноги). Представляют собой наклонные опоры, выполняющие те же функции, что и стойки. Они могут устанавливаться между балок перекрытия и стропилами, либо между несущими стенами и ногами;
  • Бабка (коньковая стойка). Представляет собой опору, которая подпирает коньковый прогон. Бабка может устанавливаться не только на несущие стены, но и ригель, расположенный под самым коньком.

Коньковая стойка может устанавливаться между коньковым прогоном и ригелем

Если опоры передают нагрузку от крыши несущим стенам, под них обязательно подкладывается лежень. Он представляет собой балку, выполняющую ту же функцию, что и мауэрлат — равномерно распределяет нагрузку на стену.

Все эти элементы устанавливаются изнутри, т.е. со стороны чердака, благодаря чему можно усилить конструкцию, не демонтируя кровельное покрытие. Это конечно, большой плюс, однако имеется и минус — в случае деформации стропильных конструкций, вышеописанными элементами, в большинстве случаев, не получается выровнять кровлю.

Они лишь усиливают систему, т.е. как я уже говорил, повышают несущую способность и предотвращают еще большую деформацию.

Ремонт деформированной двухскатной крыши осуществляется путем накладки нового коньки и обрешетки

Для выравнивания конька или скатов, придется все же демонтировать кровельное покрытие, так как принцип ремонта заключается в накладке новой обрешетки и, при необходимости, нового конькового прогона. Но, учтите, что прибегать к данному методу можно только после усиления опорных узлов и всех несущих элементов.

Вывод

Мы рассмотрели с вами все наиболее эффективные способы усиления стропильной системы, и теперь вы можете браться за ее ремонт самостоятельно. Если же возникнут сложности —обращайтесь ко мне в комментариях, и я с радостью помогу вам советом.

Усиление деревянных конструкций

Наращивание опорной части деревянными накладками

Наращивание опорной части металлическими накладками

Установка надбалок и подбалок

Установка прутковых протезов

Установка концевых протезов из прокатных профилей

Установка протезов в пролете балки Установка шпренгелей Усиление растянутых деревянных элементов конструкций

Усиление опоры стропильных ног подкосами

Усиление низа стропильных ног деревянными накладками или металлическим протезами

Усиление стропил переносом нагрузки со сгнившего мауэрлата на новый

Замена поврежденной части стойки

Замена прогнившего основания стойки

Выправление выпучившейся деревянной стойки

Усиление деформированной стойки

Решение по восстановлению деревянных конструкций принимается после проведения детального инженерно-технического обследования всех строительных конструкций здания или сооружения. В процессе обследования в первую очередь следует выявить дефекты, которые могут вызвать обрушение конструкций, а именно:

  • поражение древесины в сильной степени грибковой гнилью или дереворазрушающими насекомыми;
  • разрывы полные или частичные растянутых элементов (поясов, раскосов, стоек и т.д.);
  • трещины в древесине ответственных частей конструкций (узлы, стыки);
  • значительные деформации сжатых и изогнутых конструкций и их элементов.

Для предотвращения обрушения конструкций, находящихся в аварийном состоянии, обязательна постановка временных подпирающих стоек и балок.

При незначительных биологических повреждениях древесину, сохранившую прочность, следует очистить от грибковых налетов до здоровых слоев и тщательно обработать антисептиками с последующим усилением накладками из досок. Древесину, в значительной степени утратившую свои нормальные физико-механические свойства, необходимо
удалить, при этом удаляется не только явно разрушенная древесина, но и прилегающая к ней на расстоянии до 0,5 м здоровая на вид.

Каменные, кирпичные и бетонные поверхности, примыкающие к пораженным участкам древесины (балочные гнезда, кирпичные столбы и т.д.), тщательно очищают от грибковых образований, а затем прокаливают паяльной лампой или обрабатывают маслянистыми антисептиками.

Древесина для усиления несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям первого сорта.

Поскольку размеры и характер усиливаемых элементов очень разнообразен, выбор того или иного способа усиления, а также сечения элементов усиления (профилей, болтов, накладок и т.д.) определяются в проекте на усиление конструкций.

Усиливают не только деревянные конструкции, но и берега.В качестве наиболее распространенных вариантов укрепления склонов можно назвать:

  • буны;
  • гибкие и жесткие волногасящие сооружения;
  • шпунтовое ограждение;
  • подпорные стены из габионов;
  • биоматы и растения.

Ссылка на основную публикацию