Причини утворення тріщин в місцях сполучення простінків з підвіконними частинами кладки
Освіта подібних тріщин деякі фахівці пояснюють температурними напругами. Однак найчастіше головною причиною їх появи є депланація (викривлення) перетинів кладки, викликана нерівномірними напруженнями.
У простінках, особливо на перших поверхах, нормальні (вертикальні) напруги σ набагато вище, ніж в підвіконної частини кладки, так як простінки несуть навантаження від всіх вище розташованих поверхів, а підвіконні частини - тільки від власної ваги і ваги одного вікна. У місцях різкого стрибка нормальних напружень виникають горизонтальні напруги σt, які призводять до розриву кладки і утворення вертикальних, іноді похилих, тріщин.
Причини утворення тріщин в місцях сполучення поздовжніх і поперечних стін
Як правило, поява таких тріщин обумовлено дією двох факторів. Перший - це вищезгадана депланація горизонтальних перетинів кам'яної кладки, коли одна стіна, наприклад поздовжня, є несучою, а перпендикулярна їй - самонесущей. У несучій стіні нормальні напруги набагато вище, ніж в самонесущей, і, відповідно, велика різниця вертикальних деформацій стін (деформацій укорочення). Однак в роботі стін є одна особливість, яку розрахункові формули не враховують, а саме: різниця нормальних напружень досягає максимуму на нижньому поверсі, а різниця абсолютних (сумарних) деформацій - на верхньому. Саме в верхній частині починають утворюватися тріщини, довжина яких з роками збільшується, - іноді вони перетинають кілька поверхів. Однак обмежити довжину і ширину розкриття тріщин можна за допомогою армування горизонтальних рядів кладки, в першу чергу - в рівні перекриттів самих верхніх поверхів.
Другий фактор - «зависання» несучих стін на самонесучих. Таке явище відбувається в тому випадку, якщо проектувальник неточно визначив розміри фундаментів під самонесучі стіни і призначив ширину підошви стрічкового фундаменту «на око», з запасом (таку ж або трохи меншу, ніж у несучих стін). В результаті підставу під самонесущей стіною відчуває значно менший тиск р і, отже, деформується (осідає) менше, ніж під несучої. Оскільки обидві стіни перев'язані, самонесуча стіна перешкоджає вільній осаді несучої. В результаті відбувається «зависання» несучих стін, і з'являються викликані ним тріщини, які утворюються переважно в нижній частині будівель. В даному випадку надмірний запас шкодить конструкції. Подібне явище може відбуватися при наявності не тільки стрічкових, але і пальових фундаментів з стрічковими ростверком, якщо не враховані різні навантаження від стін.
«Якщо слідувати формально вимогам ТНПА, зокрема СНиП 2.01.07-85« Навантаження і впливи »при зборі навантажень, в тому числі на фундаменти, нормативне значення рівномірно розподіленого навантаження, відповідно до таблиці 3, становить: для квартир - 150 кгс / м2, на сходи з пов'язаними з ним проходами - 300 кгс / м2. Насправді ймовірність повного завантаження сходи мала. Велике значення має історія завантаження (зведення) стін, наприклад, в разі, коли з-за распора «арочного» ефекту відбувається зависання кладки між раніше зведеними ділянками, причому зі зміщенням »деформаційного шва. Так, в Жлобіні в будівлі «Приорбанк» відбулося зависання перегородок і стін на колонах », - зазначив В. М. Телегін.
Причини обвалення стропильних конструкцій, що спираються на пілястри стін
У нормативно-довідкової літератури рекомендується розподільні плити (подушки) під опорами кроквяних конструкцій (балок, ферм) і підкранових балок заводити в основну стіну не менше ніж на 120 мм, а кладку під подушками на висоту 1 м армувати сітками. Однак при такому рішенні опорний тиск не розподіляється ділянки стіни, що примикають до пілястрі з боків. На цих ділянках напруги близькі нулю, в той час як напруження в кладці пілястр під подушками мають максимальне значення. В результаті горизонтальний переріз кладки викривляється (відбувається депланація), і по межі пілястри зі стіною утворюються вертикальні тріщини, які починаються вгорі. Вони відокремлюють пілястру від стіни і перетворюють її на значному протязі в окремий стовп. Такий стовп відчуває вищі, ніж за розрахунком, напруги і володіє значно більшою гнучкістю. Тому доцільно передбачати в проектах таке армування верхньої частини пілястр, яке захоплювало б і що примикають з боків ділянки стін, а при великих значеннях опорних тисків використовувати поряд з подушками і залізобетонні пояси.
До чого призводить недостатня глибина обпирання елементів перекриттів (покриттів) на кам'яні стіни, пілястри і стовпи
Чим менше глибина (площа) обпирання конструкцій, тим вище напруги зминання в кам'яній кладці. Якщо глибина обпирання недостатня, напруги перевищують міцність кладки на зминання і в ній утворюються небезпечні тріщини, які викликають скол кладки і обвалення спираються конструкцій (ферми, балки, плити, перемички). На жаль, зазначений небезпечний дефект є поширеним, і нерідкі випадки, коли він призводить до загибелі людей.
До чого призводить відсутність розподільних залізобетонних плит під опорами ригелів (ферм, балок)
Розподільні плити (подушки) вирівнюють тиск під опорами конструкцій, зменшуючи максимальні значення напружень зминання в кладці. Причому, чим більше товщина подушки, тим більше рівномірні напруги. На ці зменшені значення напруг і розраховують міцність кладки. Якщо передбачена проектом подушка не встановлена, напруги зминання зростуть, що може привести до аварійних наслідків. Подушки необхідно ставити в тому випадку, коли опорна реакція перевищує 100 кН (10 т), навіть якщо вони не потрібні за розрахунком. Товщина подушок призначається не менше 150 мм, а їх об'ємне армування - не менше 0,5%. Слід, однак, пам'ятати про те, що самі подушки безпосередньо сприймають опорний тиск, тому їх також потрібно розраховувати на зминання з підбором необхідної арматури і класу бетону.
Роль арматурної сітки в кладці під опорами балок, прогонів і перемичок
У разі якщо залізобетонні подушки зменшують напруження зминання в кладці, сітки збільшують її розрахунковий опір зім'яту. При смятии руйнування кладки починається з освіти невеликих тріщин безпосередньо під опорами. Сітки запобігають розвитку цих тріщин і таким чином перешкоджають руйнуванню кладки. Отже, встановлювати сітки слід в самих верхніх швах, інакше вони не принесуть користі. Відсутність сіток в тому випадку, коли вони необхідні за розрахунком, може викликати аварійний стан кладки, і буде потрібно її посилення.
Поява температурних тріщин в стінах
Як правило, тріщини з'являються в тому випадку, коли існує перешкода для вільних деформацій укорочення при падінні температури повітря. Таким перешкодою зазвичай є підземні конструкції (фундаменти і стіни підвалу), сезонний перепад температури яких набагато менше, ніж перепад температури надземних стін. В такому випадку в надземних стінах виникають великі напруги, що розтягують, які і призводять до утворення тріщин в ослаблених перетинах: в місцях розташування прорізів, слабкою перев'язки швів, поганого заповнення вертикальних швів і т. П. Причому напруги більше на ділянках, розташованих на невеликій відстані від підземних конструкцій, тому тріщини починаються, як правило, з нижніх поверхів.
В опалюваних будівлях температурні тріщини, як правило, є поверхневими і не становлять небезпеки для несучої здатності стін. Якщо ж вони стають наскрізними, то причину потрібно шукати не в температурних деформаціях, а в депланації перетинів. Часто температурні тріщини утворюються в «довгобудах» - в будинках, які простояли одну або кілька зим без опалення.
Більш небезпечні тріщини, з шириною розкриття до декількох сантиметрів, утворюються в протяжних будівлях за відсутності в них деформаційних швів. Тріщини розсікають поздовжні стіни по найбільш слабким перетинах - в місцях розташування внутрішніх проїздів і віконних прорізів. Вони послаблюють кладку під опорами балок, плит і перемичок і здатні привести до обвалення даних конструкцій. «Лікування» подібних тріщин звичайними методами - зачеканенням або ін'єкція - практично марно (тріщини «дихають» при зміні температури зовнішнього повітря), а заходи щодо захисту приміщень від проникаючого холоду вимагають великих витрат, так само як і заходи щодо посилення стін. Подібний шлюб - рідкість, проте в практиці будівництва все ж зустрічається.
На думку В. М. Телегіна, нормативна література не містить відповідей на питання, що стосуються вологісних деформацій кам'яної кладки. У посібнику до Сніпу (додаток 11 «Розрахунок конструкцій кам'яних будівель на температури та вологості впливу і усадку»), вплив вологості не розглядається. В результаті обстеження кам'яних конструкцій з'ясувалося, що вологісні деформації роблять значний вплив на міцність конструкцій, їх цілісність та ін. Наприклад, проводилася розбирання кам'яної кладки - сухий і зволоженою. При цьому спостерігався розвиток тріщин в періодично зволожуваних кам'яних конструкціях, утворення тріщин в замках арок, склепінь.
Що станеться, якщо перекриття не пов'язати зі стінами анкерами
Розрахункова схема несучої кам'яної стіни багатоповерхового будинку являє собою Багатопрогоновий вертикально орієнтовану балку. Опорами балки служать перекриття, однак за умови, що стіна пов'язана з ними анкерами, тому правильною фомуліровкой є не «анкеровка перекриттів в стінах», а «анкеровка стін в перекриттях» (в СНиП II-22-81 «Кам'яні і армокам'яних конструкції» розділ має саме таку назву).
Те, що анкера не встановлені хоча б в одному перекритті, означає, що пропущена одна опора і проліт балки і її гнучкість зросли вдвічі. В результаті стіна виявиться перевантаженою, що призведе до аварійних наслідків. Тому анкеруванням стін в рівні перекриттів необхідно приділяти особливу увагу, зважаючи на те, що виправлення подібного дефекту - захід виключно дороге як по витраті металу, так і за витратами праці. Слід також пам'ятати про те, що якщо зі стіною анкером пов'язаний один кінець плити або балки, то з протилежною стіною повинен бути пов'язаний і інший кінець. Крім того, анкера повинні розташовуватися строго перпендикулярно осі стіни і не мати початкових викривлень, в іншому випадку вони не зможуть виконати свою функцію.
Наприклад, в Москві сталося обвалення стін 2-поверхової будівлі в «Даниловський мануфактурі». Через перевантаження конструкцій постійне навантаження на перекриття становила 740 кгс / м2, 400 кгс / м2 (нормативні значення), і в результаті відбулося утворення тріщин в простінках 1-го поверху. Температури та вологості деформації будівлі, яка не експлуатувалося більше двох років, привели до випучіванію простінків і розшарування їх кладки на окремі елементи. З метою посилення балки перекриттів підперли сталевими трубами і таким чином порушили анкеровку простінків до балок, тобто «довершили» розпочате, - в результаті сталося обвалення.
До чого може привести пристрій нових прорізів в існуючих стінах підвалу
Нові отвори зменшують довжину існуючих стін, а разом з нею - довжину передачі навантаження від будівлі на фундамент, і призводять до збільшення тиску на грунт підстави. Однак збільшений тиск передається нерівномірно, його максимальні значення знаходяться у країв прорізів, і на даній ділянці грунт буде деформуватися (просідати) більше, ніж в інших місцях. Слід враховувати, що чим більше ширина прорізів, тим більше величина деформацій земної поверхні і тим більше їх нерівномірність. У разі якщо фундаменти виконані не монолітними, а зі збірних залізобетонних подушок, утворюються тріщини в стінах, перекоси конструкцій перекриттів і інші дефекти.
Сьогодні при переплануванні підвалів існуючих будівель для потреб заказик проектувальники зазвичай обмежують свою роботу черговими заходами - підведенням перемичок і посиленням ослаблених простінків, хоча часто потрібно також посилення фундаментів або ґрунтів підстав. Слід пам'ятати, що, тільки встановивши справжні причини появи пошкоджень і дефектів в кам'яних конструкціях, можна ефективно запобігти або усунути ці явища.
За матеріалами доповіді В. М. Телегіна