11.3. Принципи посилення дерев’яних конструкцій
Дерев'яні конструкції широко застосовувалися в старих житлових, громадських і рідше у промислових будівлях із нормальним температурно-вологісним режимом. Основна сфера застосування конструкцій з дерева - покриття із зовнішнім відведенням атмосферних вод та міжповерхові перекриття. Багаторічний досвід їх експлуатації показав, що за відсутності зволоження, провітрювання, систематичного захисту від гниття дерев'яні конструкції забезпечують тривалий (кілька десятків років) термін безпечної роботи.
Для конструкцій із дерева застосовують переважно хвойні породи, а для відповідальних деталей сполук (шпонок, нагелів, вкладишів) – тверді листяні породи.
Частковий або повний ремонт дерев'яних конструкцій найчастіше пов'язаний з неякісним їх захистом від безпосереднього зволоження атмосферними або техногенними водами, поганою термо- та пароізоляцією, відсутністю систематичного просушування деревини, незадовільним захистом від гниття та ентомологічних руйнівників.
Гниєння деревини відбувається при вологості понад 25 %, температурі від - 3 до +35. 70°С, застійному повітрі та зараженні її грибками. У сухій деревині з вологістю до 12% і в деревині, яка перебуває у повітряно-сухому стані (15. 18%), будинкові грибки не розвиваються. Дерев'яні конструкції, розташовані у воді та на протязі, грибками також не руйнуються. У зв'язку з цим для тривалої безпечної експлуатації дерев'яних конструкцій необхідно створити довкола них відповідні температурно-вологісні умови. Якщо це неможливо з технологічних чи інших міркувань, дерев'яні конструкції слід ретельно обробити отрутохімікатами – антисептувати.
Антисептування проводять у весняний або літній період, тому що в цей час личинки жучків підходять до поверхніураженої деревини та забезпечується просушування дерев'яних конструкцій.
В якості антисептиків використовують водні розчини фтористого натрію та содового фтористого натрію (концентрація 3. 4%), кремнефтористого натрію (3. 4%), кремнефтористого амонію (5. 10%), хлористого цинку (5%), пасти на основі бітумних матеріалів. , кузбасслаке і т.д.
Антисептики у вигляді водних розчинів застосовують для тих дерев'яних конструкцій, які захищені від зволоження та вимивальної дії води. Антисептичні пасти використовують для захисту дерев'яних конструкцій, які експлуатуються за умов підвищеної вологості.
Дерев'яні елементи, що підлягають суцільному фарбуванню (вікна, двері, чиста підлога), не антисептуються. При вологості навколишнього середовища до 25 %, відсутності небезпеки зволоження або забезпеченні швидкого висихання конструкцій застосовують нормальне (одноразове) антисептування, за більш складних умов експлуатації підвищене (подвоєне).
Захист дерев'яних конструкцій від займання здійснюється вогнезахисними складами-антипіренами (борною кислотою, бурою, сульфатом амонію і т.д.). Для захисту зовнішніх поверхонь застосовують атмосферостійкі склади (ПХВ та парафін з пігментами, хлорлакойль, уайт-спірит, сурик тощо); при великій вологості (61. 75%) - вологостійку фарбу ХЛ-СЖ, сланцеву смолу, залізний сурик; при вологості менше 60% - неблагостійку хлоридну фарбу ХЛ-К, силікатну фарбу СК-Л, суперфосфатну обмазку та ін.
Вогнезахисні склади можуть додаватися антисептики, які не знижують вогнезахисних властивостей складу і дозволяють здійснити комбінований захист дерев'яних конструкцій від загоряння та гниття.
Відсутність якісних продухів або їх закладення мешканцями будинку погіршує вентиляцію дерев'яних конструкцій,призводить до інтенсивного гниття насамперед опорних частин несучих балок та чорної статі. Через погану термоізоляцію кінці балок з північного боку будівлі промерзають і зволожуються конденсатом. Зволоження конструкцій перекриттів призводить до підвищення деформативності балок, їх гниття та зниження експлуатаційної надійності.
При ураженні гниллю опорних частин окремих балок перекриттів замість обрізаного згнилого кінця встановлюють дві накладки з дощок, переріз яких визначається розрахунком і має бути дещо більшим, ніж переріз існуючої балки (рис. 11.8).
Мал. 11.8. Посилення опорної частини балки перекриття:
1 -накладки;2- балка, що посилюється;3- вкладиш;4- сполучні елементи
При великому обсязі пошкоджень застосовують пруткові протези, які виготовляють заздалегідь у майстернях. Довжину протезів приймають на 10% більше за подвійну довжину обрізаного кінця балки. Опорні частини виконують зі швелерів (№ 20 – 30 – для балок міжповерхових перекриттів, № 12 – 16 – для горищних перекриттів).
Для встановлення пруткових протезів під дефектні балки підводять тимчасові опори, розбирають дерев'яне перекриття по ширині на 75 см знизу і на 1,5 м зверху від стіни, спилюють пошкоджену ділянку балки по довжині приблизно на 0,5 м, заводять протез в опорну нішу та скріплюють його з балкою цвяхами (рис.11.9).
Мал. 11.9. Посилення балок перекриття прутковими протезами:1- прутковий протез;2— балка, що посилюється.
Уражену грибком деревину необхідно негайно спалити; нову деревину повинні застосовувати у повітряно-сухому стані, а також обробляти вогнезахисними складами та антисептиками.
При підвищених навантаженнях на перекриття у дерев'яних балках з'являються поздовжнітріщини у середній зоні. Аналогічні тріщини можуть виникнути і при усиханні деревини.
При незначних дефектах дерев'яних перекриттів їх ремонт здійснюють протезуванням, нарощуванням перерізу балок, частковою заміною чорної чи чистої підлоги. Протезування застосовують при ураженні гниллю або жучками невеликих ділянок балок, воно полягає в акуратному вирізанні дефектної ділянки та встановленням на цвяхах (болтах) нової деревини. Місця посилення мають бути відповідним чином антисептовані.
При посиленні нарощуванням перетин балки збільшується накладками розрахункового перерізу по всій довжині або частини прольоту. Елементи, що посилюються, кріплять до існуючої балки цвяхами або болтами.
При достатній товщині перекриття підсилення дерев'яних балок може бути здійснено за допомогою надбалок або підбалок, які кріплять до балки, що посилюється, за допомогою вертикальних болтів. Посилені кінці балок міжповерхових перекриттів антисептують і закладають у стіни наглухо, у горищних перекриттях балки залишають відкритими зверху, утеплюючи їх ефективним матеріалом.
Елементи посилення мають бути ізольовані від кам'яної кладки (бетону) прокладкою з толю або руберойду.
При значних дефектах дерев'яних балок рекомендуються перетворення їх на шпренгельні ферми, на балки складеного перерізу або повну заміну шляхом встановлення поруч із пошкодженою балкою новою.
Ремонт дерев'яних покриттів, як правило, пов'язаний з розладом вузлових з'єднань (появою тріщин у місцях концентрації напруг), виявленням поздовжніх тріщин у кроквяних конструкціях через усування деревини або перевантаження покрівлі, гниттям дерев'яних конструкцій через погане провітрювання, замочування, неякісно т. п. Найчастіше схильні до гниттямауерлат та ділянки кроквяних ніг, що примикають до нього. При перевантаженні покрівлі з'являються також розшарування деревини у кроквах у місцях кріплення затяжки.
Реконструкція покрівлі потрібна при заміні легшого покрівельного покриття (наприклад, покрівельного заліза) на важче (азбестоцементні листи). У цьому випадку, як правило, необхідно збільшити ухил крокв та їх перетин.
Посилення крокв при незначних ушкодженнях гниллю здійснюють протезуванням чи нарощуванням. При необхідності збільшення ухилу встановлюють нові крокви, які з'єднують із існуючими стійками та підкосами (рис. 11.10). За наявності середньої стінки збільшення несучої здатності крокв можна домогтися встановленням додаткових підкосів, а в разі її відсутності — другою за висотою затяжкою або шпренгелем.
Мал. 11.10. Посилення дерев'яних крокв:1- посилені крокви;2- нові крокви;3- підкіс;4 -шпренгель
Поздовжні тріщини в кроквах стягують металевими хомутами на болтах.
Посилення дерев'яних кроквяних ферм всіх типів здійснюють різними способами з урахуванням характеру виявлених дефектів:
при загниванні опорних кінців ферм вирізують небезпечну ділянку, замінюючи її протезами;
при недостатній несучій здатності стику нижнього пояса (розтягнутого розкосу) влаштовують додаткові накладки або розтягнуті тяжі між вузлами ферм;
при втраті стійкості верхнього пояса або стислих елементів решітки встановлюють додаткові зв'язки або збільшують переріз елементів, прикріплюючи до них за допомогою болтів або цвяхів додаткові бруски або дошки.
Посилення дерев'яних арок та рам залежить від виду конструкції та характеру виявлених дефектів. Найбільшпростим способом посилення гнутих арок з декількох шарів дощок, з'єднаних на цвяхах, є пристрій обшивки двох шарів дощок, які кріпляться до вертикальних поверхонь арок також на цвяхах. Кружеві арки підсилюють постановкою поряд зі старою новою аркою з косяків і скріпленням їх цвяхами або болтами.
Гнуті арки можна посилити, перетворивши їх на металодерев'яні ферми (рис. 11.11).
До поширених дефектів у дощато-цвяхових та клеєфанерних рамах є витріщення їх нижніх поясів у карнизних вузлах. Після розвантаження рам нижні пояси виправляють та підсилюють постановкою парних накладок або нашивкою фанерних діагональних фасонок. Посилені стислі пояси суміжних рам мають бути розкріплені зв'язками. Нижні розтягнуті пояси рам посилюють парними накладками або металевими тяжами.
Мал. 11.11. Посилення гнутих арак:1- затяжка;2- ферма посилення
Тонкостінні просторові дерев'яні склепіння-оболонки підсилюють пришивкою по поверхні купола додаткового кільцевого настилу з рейок або постановкою зсередини ребер жорсткості. Ребра підсилення повинні упиратися в нижнє розтягнуте кільце зі сталі та у верхнє стиснене кільце з дерев'яних кружальців. Таким чином, тонкостінний купол-оболонка перетворюється на ребристий купол. Загнілу на невеликих ділянках дощату обшивку склепінь замінюють на нову.