Перекрытия на стальных балках

Второстепенные несущие элементы в таких перекрытиях (это, как правило, балочный настил на шиповых соединениях) усиливают новыми стальными балками, воспринимающими часть нагрузки, падающей на участок деревянных балок, устанавливаемыми под этими дефектными балками (см. схему ниже):

Усиление балочного настила между стальными балками перекрытия

1 - стальная балка; 2 - балки на шпоночных соединениях; 3 - новая стальная балка.

Часто для заполнения перекрытий на стальных балках используют армированный шлакобетон. Эта конструкция, представляющая собой перекрытие, состоящее из стальных балок, установленных через 1,5-3,5 м, с заполнением между ними шлакобетонной плитой переменного сечения, была запатентована на рубеже столетия (перекрытия типа "Матраи"). Конструкцию рассчитывали с помощью табличного пособия. Способ расчета перекрытий типа "Матраи" теоретически ошибочен, потому что провисающие канаты и жгуты канатов, прилипая к бетону, вызывают в нем сжимающие усилия, которые из-за низкого качества бетона воздействуют на стальную балку, создавая перенапряжения в ее верхнем поясе. Ошибочным также является предположение, что провисающие жгуты стальных канатов представляют собой чисто растянутые конструкции, так как даже слабое сцепление с бетоном изменяет игру сил. К сожалению, однако, эта армированная в двух направлениях шлакобетонная плита, которая укладывается между балками, вблизи этих балок не имеет никакого армирования и, таким образом, в действительности представляет собой подвесную конструкцию. Запас прочности перекрытий такого типа заключается в том, что балки рассчитывают как двухопорные шарнирные, в то время как на самом деле они являются двухопорными с защемленными концами.

В случаях, когда для приготовления шлакобетона используют невыщелоченные шлаки, влага, проникающая в перекрытия такого типа, образует серную и сернистую кислоты, которые, снижая прочность бетона и уменьшая поперечное сечение, вызывают разрушения. Вследствие имеющегося запаса несущей способности перекрытий типа "Матраи" в негодность приходит только шлакобетон в пространствах между балками. Его разрушение начинается раковинообразным отпадением поверхности, отслоением больших участков. Особенно опасны эти разрушения из-за того, что они не проявляются никакими деформациями, и опасное состояние возникает неожиданно. Взрывоподобно быстро происходит обрушение, которое может повлечь за собой человеческие жертвы. Некоторые специалисты считают, что разрушение перекрытий такого типа не представляет серьезной опасности, так как на практике известно лишь о небольшом количестве, несчастных случаев. Однако необходимо помнить: мало их потому, что в последние годы ремонтники очень серьезно воспринимают опасность таких разрушений и укрепляют перекрытия задолго до наступления аварии, при первом же подозрении на возможность опасного состояния.

Раковинообразное выпадение поверхности происходит вследствие того, что в центральной части балки в довольно широкой зоне располагается такой бетон, в котором, в нижней его части, отсутствует арматура. Под воздействием содержащейся в шлаках серы происходит коррозия, куски бетона отваливаются. Однако несущая способность плиты еще некоторое время сохраняется, пока теперь уже полностью работающая на растяжение арматура сможет удерживать оставшуюся между балками часть плиты перекрытия. Обрушение плиты участками происходит на такой стадии коррозии, когда остатки растягиваемой корродированной арматуры уже не могут удерживать плиту между балками, и после ее разрыва происходит полное обрушение плиты.

Способ усиления перекрытий типа "Матраи" состоит в том, что под балки, предполагая имеющийся у них запас пр6чности на срез, подводят новые стальные балки. Новые балки по длине короче пролета между стенами; в точках приложения равнодействующей давления (1/3 длины) располагают элементы-ограничители расстояния между балками. Затем концы новых балок прикрепляют болтовыми соединениями к старым балкам. При затяжке болтов элементы-ограничители передают концентрированную нагрузку на старые балки и, изменяя распределение напряжений, увеличивают момент несущей способности.

Другой способ усиления также использует запас прочности на срез двутавровых балок и повышает несущую способность старых балок с помощью натяжных канатов. На усиленные таким образом балки подвешивается стальная арматура, затем они бетонируются методом торкретирования. Натяжные втулки привариваются к старым балкам, а натяжение создают затяжкой болтов. Конструкция представляет собой универсальный натяжной угольник. Угольники крепятся к нижнему поясу старых балок винтами и стягиваются натяжными стержнями. Предполагаемое решение обеспечивает достаточное повышение несущей способности балок перекрытия типа "Матраи".

Третий способ, использующий запас прочности на срез старых балок, предусматривает параллельно капитальным стенам прикрепление прогонов на болтовых соединениях. К прогонам через 400-500 мм прикрепляют решетчатые балки. Своей массой новая конструкция принимает полную нагрузку от старой конструкции, а также от подвесного потолка.

Для усиления перекрытий типа "Матраи" по всей поверхности применяют также подпирание трапециевидными листовыми легкими конструкциями. Надежность такого способа сомнительна из-за возможной коррозии. Рекомендовать этот способ для всех случаев нельзя.
 

Перекрытия из сборных железобетонных балок с заполнением между ними

За последние 50 лет такие перекрытия получили распространение. Проблем, связанных с их применением с точки зрения несущих конструкций, не возникает, так как их прочность рассчитывается по типовым требованиям и превосходит действительные напряжения от фактических нагрузок. Характерным недостатком являются эстетические погрешности в местах соединений балок с элементами заполнения, трещины на нижней плоскости перекрытий. Очень большие деформации имеют низкопрофильные предварительно напряженные балки. Поэтому при их применении проектировщик главным образом должен исследовать не их несущую способность, а деформируемость.
 

Каменные, кирпичные и бетонные своды

Эксперт-исследователь должен быть очень опытным специалистом, так как эти конструкции из-за больших, столь привычных для прежних времен размеров могут быть повреждены только при деформациях вертикальных несущих конструкций зданий. Очень важно выявить факторы, вызывающие повреждения, потому что деформации кладки в горизонтальном направлении могут вызвать разрушение всего здания. Методом устранения дефекта обычно является укрепление фундамента или (для чердачных перекрытий) дополнительное устройство дилатационных швов в бетонной стяжке, снимающих горизонтальные напряжения. По данным исследования здания отдельные горизонтальные напряжения уравновешивают заделкой натяжных стержней. Отдельные участки сводов рассматривают как колонны без растягивающих напряжений, и в растянутом поясе допускается трещинообразование.
 

Перекрытие на стальных балках с заполнением сводами из обычного или фасонного кирпича

Такие перекрытия обычно повреждаются при горизонтальном смещении капитальных стен из-за того, что для строительства сводов используют слабые растворы, соответствующие напряжениям в них.


Исследование повреждений железобетонных перекрытий и плит обычно является трудной задачей, так как эксперт даже при наличии первоначальных проектов не может быть уверен в том, имеется ли в конструкции необходимое расчетное количество арматуры. Такая же ситуация наблюдается и для часторебристых перекрытий. Исследования дефектов в таких перекрытиях рекомендуется поручать специализированным организациям.