Несущие стены — основа здания, ослабление которой может привести к обрушению всей конструкции. Они изнашиваются в процессе эксплуатации и теряют базовые свойства. Срок службы сокращается при инженерных просчетах, нарушении технологии монтажа или при использовании некачественных материалов в процессе строительства. Также негативно сказывается на стенах надстройка дополнительных этажей, установка мощного инженерного оборудования, перепланировка с демонтажем части опор и деформация фундамента.
Во всех перечисленных случаях потребуется ремонт. Усиление стен металлическим каркасом — одна из эффективных технологий. Она позволяет укрепить сооружение и восстановить все базовые свойства. Дает возможность воспринимать конструкциям более сильные нагрузки. Особенности укрепления стен металлическим каркасом рассмотрим дальше.
Усиление металлическим каркасом: технология установки
Ключевая задача конструкции — перераспределение нагрузки, которая оказывается на стены. После ее монтажа ослабленная кладка или бетон продолжают работать. Но значительную часть вертикальных усилий от вышележащих частей здания и горизонтальных воздействий будут воспринимать стальные элементы.
Металлический каркас для укрепления может быть внешним, т. е. накладным или внутренним, т. е. закладным. В первом случае силовые элементы монтируются непосредственно на поверхность стены, образуя поддерживающий экзоскелет. Преимущество заключается в минимальном вмешательстве в тело стены и высокой скорости монтажа. Недостаток — в сокращении полезной площади помещения и изменении архитектурного облика фасада, поскольку все элементы остаются видимыми и требуют маскировки слоем отделки.
Закладной металлокаркас формируется в специально подготовленных углублениях в теле стены с последующей зачеканкой или заделкой ремонтным составом. Преимущество в сохранении геометрии строения. Недостаток в трудоемкости работ, временном ослаблении кладки стены во время монтажа и необходимости полного восстановления отделки.
Усиление металлическим каркасом: методы ремонта
Выбор способа восстановления стен зависит от материала конструкций, характера повреждений и предполагаемых нагрузок.
Укрепление стальными обоймами
Технология предполагает создание внешнего силового каркаса, который жестко связывается со стеной, повышает ее устойчивость и несущую способность без изменения внутренней структуры материала.
В основе обоймы вертикальные стойки из стальных прокатных профилей, равнополочные и неравнополочные уголки, а также швеллеры. Их устанавливают по краям укрепляемого участка стены. Жесткость каркасу придают горизонтальные пояса из железных полос или уголков. Они привариваются или крепятся к стойкам болтами с определенным шагом. Обоймы стабилизируют стену, останавливают развитие трещин и воспринимают на себя часть нагрузок.
Методика эффективна как для общего усиления кирпичной или каменной стены, так и для локального ремонта ослабленных участков. Часто применяется для укрепления узких простенков между оконными или дверными проемами, испытывающих повышенную нагрузку. Подходит для усиления отдельно стоящих столбов или колонн, построенных из кирпича.
Укрепление фермами
Фермы — сложные пространственные системы, состоящие из множества стержней, соединенных в узлах. Они применяются, когда нужно перенаправить вертикальную нагрузку и значительные горизонтальные воздействия. В процессе работы используются заводские (готовые) или сборные на месте конструкции. Они эффективно перераспределяют силовые потоки и стабилизируют деформированные стены.
Основное отличие фермы от обоймы в наличии диагональных каркасных элементов — раскосов, которые превращают простую раму из стоек и ригеля в жесткую систему. Компоненты работают на растяжение и сжатие, воспринимают сдвигающие и опрокидывающие нагрузки.
Фермы применяются при ремонте стен зданий с большими пролетами и минимальным количеством внутренних опор. Такая особенность характерна для производственных цехов, спортивных сооружений, торговых залов и исторических зданий с арочными перекрытиями. Фермы также задействуются при аварийно-восстановительных работах после образования в стенах сквозных разрывных трещин, снижающих их устойчивость.
Усиление металлическим каркасом: способ комбинирования
Применяется, когда дефекты стен имеют комплексный характер, существенно снижена несущая способность и потеряна монолитность материала. Ремонт проводится двумя методами:
- Металлический каркас с железобетонной обоймой — к стене анкерами крепится пространственная система из стальных профилей. Затем вокруг нее возводится опалубка, в которую укладывается мелкозернистый бетонный раствор с арматурой. После его твердения образуется мощная железобетонная рубашка. Первый элемент работает как внутреннее армирование, предотвращающее хрупкое разрушение материала. Бетон защищает металл от коррозии и обеспечивает жесткое распределение нагрузки.
- Стальной каркас с предварительным инъектированием — технология применяется, когда кладка стены рыхлая, имеет много трещин и внутренних пустот. На первом этапе проводится инъектирование. В тело стены через пакеры под давлением нагнетаются цементно-полимерные суспензии или эпоксидные смолы. Материалы заполняют трещины, пустоты и поры, восстанавливая монолитность и первоначальную прочность кладки стены. Далее монтируется обойма, воспринимающая основные силовые нагрузки.
Усиление кирпичных стен металлическим каркасом в комбинации с другими методиками преобразует ослабленное сооружение, увеличивает его надежность и срок службы.
Преимущества
Усиление конструкций металлом обладает многими достоинствами:
- Высокая несущая способность и надежность — сталь более прочная по сравнению с каменными материалами. Это позволяет относительно компактными сечениями обеспечивать существенный прирост несущей способности стены. Все элементы поддаются точному инженерному расчету по действующим нормам. Это обеспечивает соответствие проектным нагрузкам и дает предсказуемый результат.
- Высокая скорость монтажа и возможность проведения ремонта без полного закрытия здания — методика не требует длительных технологических перерывов. Каркас на стены устанавливается быстро, что минимизирует простои. Это важно для промышленных предприятий, коммерческих и других объектов.
- Возможность скрытого монтажа для сохранения архитектурного облика — стальные детали можно установить скрытно в специальных углублениях стен с последующей заделкой штукатуркой.
- Простота ремонта стен в сложных условиях — установка не требует доставки больших объемов бетона, размещения бетононасосов или громоздкой опалубки. Все детали компактные, их удобно монтировать в стены даже при ограниченном пространстве. Например, в подвалах и технических этажах домов, что расширяет сферу применения технологии.
Качество усиленной стены легко проверить, поскольку все сварные швы и болтовые соединения видны невооруженным глазом. Анкерные крепления можно протестировать на вырыв. При выявлении недостатков они быстро устраняются. Кроме этого, на усиление металлического каркаса смета ниже, чем на инъектирование и ремонт композитными материалами.
Ограничения технологии
Усиление конструктивных элементов стен кирпичных металлическим каркасом требует учета базовых требований, игнорирование которых может снизить качество ремонта. Эффективность и безопасность каркаса полностью зависят от грамотного инженерного расчета и профессионального исполнения. Работы должны выполняться по детальному проекту силами опытных монтажников, понимающих специфику ремонта стен существующих зданий.
Сталь подвержена коррозии, скорость которой резко возрастает во влажной среде. Потребуется обработка металлических компонентов, сварных швов и скрытых полостей защитными составами. Если стены с каркасом подвержены термическому воздействию, потребуется защита металлоконструкций от огня. Используется обетонирование, облицовка перегородок гипсокартоном или специальными плитами. Также можно применять тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски, которые под воздействием пламени создают теплоизолирующий коксовый слой.
