Методы усиления деревянных конструкций без изменения прежней схемы их работы

Без изменения схемы работы можно усилить деревянные конструкции следующими методами:

установкой дополнительного числа крепежных изделий (болтов, гвоздей, шурупов и т. п.);

установкой дополнительного числа самостоятельно работающих конструкций, разгружающих усиляемую конструкцию;

заменой или усилением целиком элемента деревянной конструкции, который содержит дефекты, работает с пе­ренапряжением и т. д. (рис.14.1). Элементы усиления можно выполнять либо из того же материала, из кото­рого изготовлены усиляемые конструкции, либо из дру­гих материалов;

 

Рис. 14.1. Усиление разорванной деревянной стойки стальными тяжами. а, б — возможные варианты усиления

 

 

Рис. 14.2. Способ усиления поврежденных гниением концов балок протезами из синтетических материалов

а — разделение опорного конца балки на зоны с различной степенью повреждения гнилью; б — конец балки, зачищенный от гнили (в здоровой части про сверлены отверстия под стеклопластиковую арматуру); в — вклеивание стеклопластиковой арматуры; г — завершение изготовления пластмассового про­теза

 

 

усилением деревянных конструкций или их элемен­тов протезами. Протез представляет собой специальную конструкцию, включаемую в состав усиляемой конструк­ции для замены в работе дефектного участка или узла ее самой или какого-либо из ее элементов. Протезами, например, наращивают удаленные из-за сильного по­вреждения домовыми грибами опорные концы деревян­ных балок, опорные узлы деревянных ферм и т. д. В на­стоящее время в практику строительства начинают внедряться протезы, выполненные из полимерных мате­риалов - из полимербетона на основе модифицированной эпоксидной смолы, изготовляемого на месте, и стеклопластиковой арматуры в форме стержней круглого сечения (рис. 14.2);

усилением неклееных конструкций, содержащих усушечные трещины или клееных конструкций с усушечными трещинами и расслоившихся по клеевым швам, клеевыми составами.

Усиление опорных частей прогонов и балок, опертых на наружные стены и пораженных гниением, производят следующим образом (рис.14.3).

Рис. 14.3. Усиление концов балок перекрытий:

а — нижний протез; б — верхний протез, в — расчетная схема;

1— балка; 2 — стальная накладка; 3 — болт

 

После подпирания балки близ опоры пораженный гниением конец отрезают и сжигают. Удаленный конец балки заменяют новым металлическим или деревянным, называемым иногда протезом.

Металлический протез состоит из отрезков стального швеллера или двух уголков, которые прикрепляются к концу балки двумя болтами, а между металлом и древесиной прокладывается слой гидроизоляции.

Расчет металлического протеза производят на изгиб от действия изгибающего момента, который определяют в зависимости от величины опорной реакции балки R и расстояния от оси опоры до первого болта а из выражения M=Ra.

Один из болтов — второй от опоры, если протез расположен внизу, и ближайший к опоре, если протез расположен вверху, является растянутым. Он рассчитывается на растяжение, шайба на изгиб, а древесина на смятие.

Отрезанный конец дощатой балки можно заменить также двумя дощатыми накладками. Их прибивают к балке двумя группами гвоздей, причем первая группа располагается у конца балки на расстоянии а от оси опоры, а вторая — на расстоянии bот первой группы. Количество симметрично изгибаемых двухсрезных гвоздей определяют в зависимости от величины усилий. Если позволяют габариты перекрытия, то конец балки может быть усилен деревянным брусом, расположенным выше или ниже усиляемой балки и соединенным с ней болтами.

Выполненные из брусьев или досок балки перекрытий часто содержат продольные и косые усушенные трещи­ны, существенно снижающие сопротивление этих балок сдвигу (скалыванию). Клееные деревянные конструкции при эксплуатации иногда расслаиваются по клеевым швам.

Усиление деревянных конструкций, содержащих тре­щины и расслоения, иногда можно осуществить клеевы­ми составами (клеи, клеи-пасты), которыми заполняют трещины и непроклеенные швы для обеспечения монолитости конструкций.

Рис. 14.4.Усиление треугольных распорных систем с расслоивши­мися по клеевым швам деревянными блоками методами превраще­ния в шпренгельную систему и вклеивания болтов. 1 — дощатоклееный блок, частично расслоившийся по клеевым швам; 2—вкле­енные болты; 3 — стойка шпренгельной системы; 4 — клинья

 

 

Рис.14.5. Усиление стяжными бол­тами растрескавшегося конца

де­ревянной балки

Один из методов усиления кле­еных деревянных конструкций состоит в том, что рас­слоившиеся швы предварительно по краям заклеивают лентами из специальной фольги, а затем к каждому уча­стку с двух сторон сверлят наклонные отверстия для нагнетания эпоксидного клея. Расстояния между отвер­стиями составляют до 30 см. Затем в непроклеенные участки через просверленные отверстия нагнетают спе­циальной форсункой эпоксидный клей;

усилением деревянных конструкций вклеиванием стальных стержней и болтов. Метод усиления клееных деревянных конструкций (балок) вклеиванием стальных стержней и болтов применим в случаях, когда необходи­мо повысить сопротивление балок сдвигу на участках, расположенных близ опор, ослабленных отверстиями, в случаях расслоения клееных деревянных конструкций по клеевым швам, а также если необходимо повысить сопротивление растяжению поперек волокон в зонах перегиба двускатных гнутоклееных балок (рис. 14.4). Наиболее распространенный вариант этого метода усиления деревянных балок состоит в том, что в пред­варительно просверленные в балках вертикальные или наклонно расположенные глухие отверстия вклеивают специально изготовленные для этой цели болты, снаб­женные резьбой на всю длину стержня и продольным пазом прямоугольного сечения. Паз предназначен для того, чтобы при ввинчивании болта обеспечить возмож­ность выхода из глухого отверстия избыточного количе­ства клеевого состава. Глухие отверстия сверлят либо с верхней, либо с нижней грани балки. Глубину глухого отверстия принимают на 1 см больше длины вклеивае­мого стержня болта. Перед вклеиванием стержень бол­та обезжиривают промывкой соответствующими хими­ческими средствами, а глухое отверстие очищают от стружки и пыли струей сжатого воздуха. Клеевой состав вводят в глухое отверстие специальным шприцем, запол­няя его на половину глубины;

усилением деревянных конструкций стяжными бол­тами и хомутами. В случаях, если деревянные конструк­ции выполнены из неклееной древесины, то усиление состоит в обжатии составных пакетов деревянных эле­ментов, в обеспечении восприятия болтами и хомутами в деревянных балках растягивающих усилий поперек волокон в местах глубоких подрезок у опор, где иногда образуются горизонтальные трещины и т. д.

Работающие с перенапряжением на растяжение по­перек волокон, а также частично расслоившиеся по кле­евым швам клееные деревянные конструкции и их эле­менты могут быть усилены постановкой стяжных болтов и хомутов (рис.14.5). Усилением частично расслоивших­ся клееных деревянных конструкций и элементов по кле­евым швам с помощью хомутов достигают восприятия в конструкциях и элементах растягивающих усилий по­перек волокон. Преимущество использования хомутов перед использованием стяжных болтов состоит в том, что для постановки хомутов не требуется предварительного сверления сквозных отверстий;

усилением деревянных конструкций нашивкой накла­док или двойной перекрестной обшивкой досками. Этот метод широко используется для усиления клееных и не­клееных деревянных конструкций, которые имеют глу­бокие усушечные трещины, расслоения по клеевым швам, работающих с перенапряжением и сильно деформиро­ванных. Накладками из досок обычно усиливают дере­вянные конструкции небольших сечений, а конструкции больших сечений усиливают двойной перекрестной обшивкой досками или обшивкой из листовых древесных материалов, чаще всего фанерой. Накладки и обшивки крепят на гвоздях, шурупах или болтах. Фанерную об­шивку выполняют либо с использованием отдельных, ли­бо состыкованных по длине на ус листов фанеры.

Рис.14.6 Узел усиления фанерными обшивками

1 – поперечина; 2 – бобышка; 3 - гвозди