ОСНОВЫ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ

  Строительные конструкции усиливают в двух случаях. Первый — когда в процессе эксплуатации в них возникли дефекты и повреждения: трещины, искривления, провисания, коррозия и т. п. Тогда способ усиления зависит от вида и степени повреждений, а сама конструкция усиления и сечения ее элементов определяется расчетом, который учитывает остаточную несущую способность существующей конструкции и действующие на нее нагрузки. Однако при угрожающем состоянии эксплуатируемых конструкций усиление представляет собой оперативные противоаварийные меры временного характера — тут вопрос стоит о предотвращении обрушения, и времени для тщательной разработки, изготовления и монтажа усиливающих конструкций не всегда остается, потому зачастую приходится принимать решения, наиболее просто и быстро осуществимые.
  Второй случай — когда предполагается увеличить нагрузку на конструкцию (при надстройке или реконструкции зданий, перепланировке помещений, замене оборудования и т. п.). Тогда необходимость усиления конструкции определяется расчетом ее действительной несущей способности (с учетом фактических размеров сечений, характеристик материалов и наличия дефектов) и сравнением ее с усилиями от ожидаемых нагрузок.
  Существуют многие десятки приемов усиления, которые достаточно подробно описаны в научно-технической и справочной литературе, — приводить их все в рамках данной работы нет возможности. Поэтому в настоящей главе рассмотрены только сами основы усиления, принципы работы усиливающих конструкций и ошибки, которые иногда допускают строители и проектировщики, а в качестве примеров использованы самые распространенные схемы усиления.
  Усиливающие конструкции обычно проектируют из металла или монолитного железобетона (изредка из каменной кладки). Технология усиления железобетоном требует мокрых процессов, в большинстве случаев устройства опалубки (а то и строительных лесов) и времени для набора бетоном проектной прочности, что неизбежно приводит к продолжительному выводу из эксплуатации помещений или их отдельных участков. Поэтому там, где есть возможность выбора вариантов, практика предпочтение отдает металлу, хотя по стоимости и эксплуатационным затратам он существенно дороже железобетона, а во многих случаях нуждается и в специальной защите от огня.
  Следует заметить, что работы по усилению несущих конструкций требуют более высокой квалификации и опыта исполнителей и более тщательного контроля качества, чем обычные строительно-монтажные работы, а проектирование усиления — более глубоких знаний строительных конструкций, прочностных и деформативных свойств строительных материалов, чем проектирование новых конструкций и зданий.
  Приступая к данной главе, автор считает своим долгом упомянуть о неоценимом вкладе, который внес в разработку теории, методов расчета и новых конструкций усиления выдающийся ученый и инженер Н.М. Онуфриев. Его книги, изданные в 1940-70-е гг., до сих пор остаются незаменимыми пособиями — учебными для студентов и справочными для инженеров.
  Вместе с тем в вопросах усиления остается очень много неизученного. Имеется множество способов усиления, авторы которых были больше озабочены получением патентов и авторских свидетельств, нежели всесторонним исследованием своих изобретений и доведением их до реального воплощения. Даже некоторые давно известные способы не всегда имеют сопровождение в виде инженерных методов расчета. Поэтому во многих случаях конструктору-проектировщику приходится полагаться на свой опыт и интуицию, и хорошо, если опыт у него богатый, а интуиция не подводит. Хочется надеяться, что молодое поколение ученых и инженеров всерьез займется нерешенными вопросами и сумеет ликвидировать многочисленные "белые пятна".
  При всем разнообразии приемов усиления все они базируются на двух принципах – уменьшении усилий (изгибающих моментов, продольных и поперечных сил) в конструкции или увеличении ее несущей способности. В первом случае конструкцию разгружают (т. е. передают всю или часть нагрузки на другую – усиливающую – конструкцию). Разгружение зачастую осуществляют за счет изменения расчетной схемы существующей конструкции (например, превращают балку из однопролетной в двухпролетную, подводя под нее дополнительную опору). Во втором случае увеличивают (наращивают) сечение конструкции или увеличивают сопротивление материала (например, за счет поперечного обжатия). Конечно, такое разделение достаточно условно – часто в одном приеме усиления используют оба принципа.