Классификация способов усиления железобетонных конструкций

Железобетонные конструкции могут усиливаться бетоном, железобетоном и металлом. Все способы усилений разделяются на две основные группы:

проектирование новых разгружающих или заменяющих конструкций, полностью или частично воспринимающих нагрузки, которые передавались ранее на усиливаемые конструкции;

увеличение несущей способности существующих конструкций за счет усиления сечений, изменения статических схем работы конструкций и других способов.

При проектировании усиления конструкций любого вида необходимо обеспечить включение в работу элементов усиления и повсеместную работу элементов усиления с усиливаемой конструкцией. Усиления рассчитывают для двух стадий работы конструкций: до включения в работу усилений на нагрузки, включающие нагрузку от усиления (расчет ведется только по первой группе предельных состояний); после включения в работу элементов усиления на полные эксплуатационные нагрузки (по первой и второй группе предельных состояний). Расчет по предельным состояниям второй группы может не производиться, если эксплуатационные нагрузки не увеличиваются, жесткость и трещиностойкость конструкций удовлетворяет требованиям эксплуатации, а усиление направлено па устранение влияния дефектов или повреждений.

При сильно поврежденных конструкциях (разрушено 50 % и более сечения бетона или 50 % и более сечения рабочей арматуры) элементы усиления рассчитывают на полную действующую нагрузку без учета нагрузки, воспринимаемой усиливаемой конструкцией.

При проектировании усиленных конструкций следует предусматривать, чтобы нагрузка во время усиления не превышала 65 % расчетной величины. При сложности или невозможности достижения требуемой степени разгрузки допускается выполнять усиление под большей нагрузкой

В любом случае степень разгрузки конструкций должна выбираться из условия обеспечения безопасного ведения работ.

При проектировании усиления в виде разгружающих или заменяющих конструкций следует стремиться к тому, чтобы система, образуемая из разгружаемых и разгружающих конструкций имела четкую расчетную схему. При этом расчетная схема не должна изменяться в процессе эксплуатации.

Классификация способов усиления фундаментов

Классификация наиболее распространенных методов усиления представлена в табл. 1. где приведены основные конструктивные схемы усиления. Сборные и монолитные железобетонные конструкции усиливают обетонированием путем устройства железобетонных обойм, трехсторонних рубашек и односторонних (двухсторонних) наращиваний с установкой дополнительной арматуры. Толщины обойм и наращиваний принимают по расчету, а также в зависимости от конструктивных и технологических требований.

Класс бетона конструкций усиления принимается на один выше, чем у бетона усиливаемой конструкции, но не ниже В15, а для фундаментов— не ниже В 12,5.

Железобетонные обоймы используют при необходимости значительного увеличения или восстановления несущей способности фундаментов различного назначения, колонн (в том числе с консолями) и стоек рамных конструкций. На уровне подошвы существующего фундамента под обоймой усиления необходимо устраивать бетонную подготовку толщиной 100 мм из бетона В7,5. Обойма усиления фундаментов стаканного типа должна быть заведена на колонну на расчетную высоту. Железобетонные обоймы усиления колонн устраивают в пределах одного или нескольких этажей, доводя их в верхнем сечении до уровня вышележащего перекрытия, а в нижнем сечении — до верхнего обреза фундамента или до уровня нижележащего перекрытия. Конструкции усиления армируют сетками, каркасами или отдельными стержнями.

Источник

Методы усиления железобетонных конструкций.

Для усиления железобетонных конструкций разработано большое количество способов:

· увеличение геометрических размеров поперечных сечений конструктивных элементов, что сопровождается увеличением собственного веса конструкций и увеличением строительной высоты;

· устройство внешних стяжек, подпоров, поясов, шпренгелей, приводящее к изменению архитектурного вида сооружений и значительным временным и материальным затратам;

· приклеивание металлических пластин или их сварка.

Так, усиление железобетонных конструкций, путем наклейки композиционных материалов позволяет в значительной степени увеличить их несущую способность и жесткость, а также продлить срок эксплуатации всего сооружения. Здесь следует отметить основные следующие преимущества материала:

· совместная работа элемента внешнего армирования с усиливаемой конструкцией на всех этапах ее загружения (такая работа обеспечивается надежным клеевым соединением);

· высокая долговечность и стойкость к коррозии;

· высокие механические характеристики (прочность и модуль упругости) материалов, составляющих систему усиления;

· высокое относительное удлинение материалов усиления;

· простота монтажа и малый собственный вес.

Способы усиления жб констр с изменением статической схемы их работы.

Усиление констр этим методом производится

1.Изменением места передачи нагр с помощью распределительных усилий в виде балок изменяющих место сосредоточенных нагр и уменьшающие изгибающий момент

2.Повышение степени статической неопределенности путем устр-ва доп опор установкой дополнительных связей с целью обеспечения пространственной работы и неразрезности.

Дополнит опоры — жесткие в виде стоек с жесткими функ-ями или подкосов подвесов передающих нагрузку на существующий ф-т.

Для включения в совместную работу дополнительных жестких опор в местах сопряжения усиливаемых констр их предвар напрягают домкратами или с помощью клиньев. Дополнит упругие опоры менее эффективны но и менее стесняют габариты помещения. К упругим опорам относят опоры осадкой которых пренебречь нельзя. Их устанавливают с помощью балок системой ферм которые расположены снизу сверху или с боковых сторон усиливаемых констр. Для изгибаемых большепролетных констр многопролетные здания эффективно выполнять доп упругие связив виде упругих кронштейнов из прокатных профилей.

3. Повышение степени внутренней статической неопределимости устройством затяжек распоров сопряжений шарнирно стержневых цепей

при обеспечении совместной работы доп растянутой ар-ры с усиливаемой констр закреплением ее по концам доп ар-ра играет роль затяжки. Закрепление ее по концам производится с помощью анкерных устройств.В зависимости от места закрепления ар-ры на констр различ горизонтальную шпренгельную затяжку.

Способы усиления балок и ригелей затяжками

а — горизонтальными; б — шпренгельными; в —- комбинированными; 1 — натяжной болт; 2 — шайба-упор; 3 — тяжи-затяжки; 4 — опорный анкер из швеллера; 5 — подкладки из круглого стержня; 6 — отверстие в плите, заделываемое после установка анкера; 7 — уголковый упор; 8 — анкеры уголкового упора; 9 — тяжи-затяжки; 10 — подкладки из полосовой стали

Усиление колонн распорками

а — сжатых; б — енецентренно сжатых; I — стяжные болты; 1 — упоры аз уголков; 3 — планки; 4 — распорки; 5 — натяжной болт; 6 — планки, привариваемые после установки распорок

Способы усиления железобетонных плит наращиванием

Область применения каменных и армокаменных конструкций. Материалы для изготовления каменных кладок, их физико-механические свойства. Прочность и деформативные характеристики каменой кладки. Основные факторы, влияющие на прочность кладки. Расчет элементов каменных конструкций на центральное и внецентренное сжатие.

б) Перекрытия (арки своды перемычки оболочки)

в) Столбы, простенки

а) Конструкции с поперечной арматурой

б) Конструкции с продольной арматурой

в) Конструкции с поперечной и продольной

г) Конструкции с напрягаемой арматурой

Классификация каменных материалов
По происхождению:
— природные;
— искусственные.
По размеру:
— блоки (высота > 500 мм);
— мелкоштучные камни (высота

Источник

Усиление железобетонных конструкций

Лекция № 8

Тема. Классификация методов усиления конструкций

План лекции

1. Общие положения

2. Классификация способов усиления железобетонных конструкций

3. Классификация способов усиления каменных конструкций

4. Методы усиления различных конструкций

1. Юдина А.Ф. Реконструкция и техническая реставрация зданий и сооружений: учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования / А.Ф. Юдина. – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2012. – 320с.

2. Девятаева Г.В. Технология реконструкции и модернизации зданий: Учебное пособие. – М: ИНФА-М, 2008. – 250с – (Среднее профессиональное образование).

3. Фёдоров В.В. Реконструкция зданий, сооружений и городской застройки: Учебное пособие / В.В.Фёдоров, Н.Н.Фёдорова, Ю.В.Сухарев. – М: ИНФА – М, 2008, -224с, — (Высшее образование).

Общие положения

Усиление в отличие от восстановления проводится в основном в тех случаях, когда при реконструкции возрастает нагрузка на конструкции.

Классификация методов ремонта (восстановления) и усиления конструкций унифицирована, так как применяются похожие методы.

При проведении ремонта необходимо руководствоваться проектом, разработанным в соответствии с техническим заданием.

При проведении восстановления или усиления прежде всего ориентируются на материал, из которого изготовлена конструкция, а также наличие дефектов и повреждений, установленных в ходе технического обследования.

При проведении ремонта (восстановления) в большинстве случаев достаточно восстановить рабочее сечение конструкции.

При усилении проводят наращивание рабочего сечения конструкции.

Классификация способов усиления железобетонных конструкций

Классификация способов усиления каменных конструкций

Методы усиления различных конструкций

Усиление каменных конструкций

Устройство напряженных поясов с наружной стороны здания

1 ‒ деформированное здание;

2 ‒ стальные тяжи;

3 ‒ прокатный профиль из уголка 150×150 мм;

4 ‒ стяжные муфты;

6 ‒ трещины в стенах здания;

7 ‒ штроба в стене для тяжа, заполненная цементно-песчаным раствором;

8 ‒ промежуточный карниз из цементно-песчаного раствора

Устройство железобетонной обоймы

1 ‒ усиленная стена;

2 ‒ арматурные стержни диаметром 10‒14 мм;

3 ‒ хомуты-связи диаметром 10 мм;

4 ‒ отверстия в стене;

5 ‒ арматурные сетки, привязанные к арматурным стержням;

Усиление железобетонных конструкций

Подведение столбиков по типу «коромысло»

1 ‒ смещенная панель;

3 ‒ уголок; полка на всю ширину панели;

4 ‒ тяжи с гайками (гайки затянуть и заварить) через 400 мм;

5 ‒ отверстия в палках панелей и в бетонных пробках;

6 ‒ ребра жесткости;

8 ‒ центрирующая пластина (может служить для подклинки);

9 ‒ выравнивающий слой раствора

Усиление узлов опирания панелей перекрытий

1 ‒ многопустотная панель перекрытия, имеющая малое опирание на стену;

2 ‒ стеновые бетонные панели;

3 ‒ дополнительная опора из уголка;

4 ‒ стяжные болты М14, установленные через 600 мм в просверленные отверстия;

5 ‒ ребра жесткости;

6 ‒ отверстия в полках плит для укладки бетона;

7 ‒ бетонные пробки из бетона класса В15 через две пустоты;

8 ‒ штукатурка в сетке

Устройство железобетонного наращивания

1 ‒ сборные пустотные плиты перекрытия;

2 ‒ пазы вырубленные в полках плит для установки каркасов и укладки бетона;

3 ‒ арматурные каркасы;

4 ‒ арматурная сетка;

5 ‒ поверхность плит, подготовленная к бетонированию;

6 ‒ бетон наращивания и заполнения швов и пустот

Источник

Усиление железобетонных конструкций: колонн, ригеля — основные способы и методы

Усиление железобетонных конструкций – эффективный способ продлить срок эксплуатации определенных элементов и всего здания в общем. Методов усиления разных конструкций, в зависимости от их назначения, особенностей эксплуатации, типа и состояния, задач работ и других условий, существует множество. И очень важно до начала реализации работ верно определить способ усиления, а потом все рассчитать и выполнить.

Увеличение несущей способности конструкций может быть выполнено без изменения напряженного их состояния либо конструктивной схемы (металлическая или железобетонная обойма, наращивание, железобетонная рубашка) либо с изменением напряженного состояния, самой конструктивной схемы (опираемые на сваи металлические балки, преднапряженные распорки, стойки, консоли, подкосы, горизонтальные шпрегельные/комбинированные затяжки).

Как правило, усиление железобетонной конструкции предполагает гораздо меньшие затраты в сравнении с полной заменой элементов новыми. Зачастую невозможность или сложность замены связана с необходимостью реализовывать дорогостоящие и масштабные строительные процессы (усилить фундамент или построить здание заново, к примеру). Немаловажно и то, что конструкции усиливают без остановки производства, эксплуатации помещений и здания либо же с кратковременными остановками.

Усиление чаще всего применяется для железобетонных колонн, фундаментов, плит перекрытий, ригелей. А вот подкрановые балки ЖБ обычно заменяют новыми вместо усиления. То же касается и ЖБ ферм, пришедших в аварийное состояние – их демонтируют и заменяют новыми (из металла часто) либо ремонтируют.

Самыми сложными считаются работы по упрочнению балок, фундаментов, ригелей. Меньше сложностей предполагает усиление железобетонных колонн, плит перекрытия. Независимо от того, какой элемент планируется усилить, любые работы обосновываются проектом.

Для чего требуется усиление конструкций

Любые операции, призванные усилить железобетонные конструкции, выполняются с целью улучшения несущих характеристик, продления срока эксплуатации. Реставрируются разные изделия после длительного износа или при условии потери определенных свойств под воздействиям внешних негативных и иных факторов.

Повышение нагрузки на элемент из-за усиления или замены конструкций, расположенных выше (надстройка сооружений, перестройка помещений).
Модернизация технологического оборудования и изменение технологических процессов в здании, что реконструируется.
Появившиеся приобретенные конструктивные дефекты, которые стали следствием неверной эксплуатации конструкций, разлива или разбрызгивания агрессивных жидкостей.
Эксплуатационный износ (когда несущая способность потеряна из-за воздействия вибрационных/динамических нагрузок, влияние агрессивной воздушной среды и иных факторов).
Случайные повреждения – когда выходят из строя отдельные элементы конструкции в процессе демонтажа, установки или транспортировки технологического оборудования.

Работы по усилению железобетонных конструкций

Усиление бетонных конструкций может осуществляться с использованием разнообразных методов, предполагать проведение тех или иных мероприятий.

Увеличение поперечного сечения тех или иных компонентов конструкций – реализуется бетонированием слоями с армировочным каркасом, методом торкретирования, инъектирования раствора в опалубки.
Упрочнение несущих деталей за счет установки новых элементов – выполняется благодаря верному распределению давления, уменьшению воздействия на деталь за счет установки дополнительных элементов.
Увеличение технических характеристик ЖБ изделий за счет монтажа внешних каркасов армировочных – устанавливаются различные анкеры, швеллеры, армирование, бетонные пласты, преднапряженные детали, стальные листы и т.д.
Освобождение и точное распределение влияния за счет переноса его на другие детали конструкции – для этого добавляют новые консоли, модифицируют имеющиеся детали, подменяют детали с большой массой элементами с меньшим весом.
Монтаж специальных подошв, свай из бетона, упоров под землей – обычно применяют метод бурения отверстий алмазными сверлами в нужных местах с последующим заполнением их бетонным раствором. Так удается повысить стойкость подземных элементов.

Общие сведения

Любые методы усиления железобетонных конструкций предполагают проведение ответственных и важных строительных операций, для реализации которых нужны определенные навыки проектирования, знания для совершения расчетов и т.д. С целью укрепления и реконструкции элементов могут применяться самые разные способы и действия.

Операции, связанные с усилением ЖБ конструкций, относятся к числу процессов повышенной сложности в сравнении с обычными монтажными работами. Ведь при восстановлении плит или перекрытий, фундаментов или ферм у мастера нет возможности понимать и видеть исходное положение конструкции, отсутствуют точные технические характеристики и т.д. Особенно это важно учитывать, когда речь идет о старых строениях, отсутствии информации касательно положения внутренних элементов, арматуры, реального распределения давления и т.д.

В связи с высоким уровнем рисков такие операции проводятся четко по инструкциям, с соблюдением техники безопасности, большим числом страховочных мероприятий. Учитываются специфические условия монтажа, со стесненным доступом инструментов, ограниченным пространством, невозможностью остановить работы.

Чтобы понизить уровень опасности и увеличить скорость проведения работ, все делают по предварительно составленному графику, с четким определением методик и планированием технологии.

Создание разгружающих конструкций с последовательным изменением статической схемы работы.
Наращивание сечений в формате обойм, набетонок, рубашек. Набетонку делают с 1 стороны, рубашку – с 3, обойму – с 4.

Создание разгружающих конструкций предполагает включение их в совместную работу с упрочняемой конструкцией прямо в ходе установки, производство останавливать не приходится, что во многих случаях является самым важным фактором.

Второй способ предполагает остановку процесса, частичную разгрузку конструкций для последующего загружения, а также включения в работу разного типа наращенных элементов. Метод достаточно трудоемкий, связан с мокрыми процессами бетонирования, предполагает дополнительное время (когда бетон набирает прочность), но зато универсальный.

Усиление железобетонных конструкций посредством ремонта защитного слоя бетона включает такие методы: замена/восстановление защитного слоя (частичная/сплошная), заделка отдельных раковин и выколов. Когда выполняют сплошную замену, увеличивают толщину защитного слоя (минимальное значение составляет 3 сантиметра для рабочей арматуры и 2 сантиметра для нерабочей арматуры и хомутов).

Замену защитного слоя реализуют в случаях, когда свойства монолита снижены, арматура покрыта коррозией, наблюдается отслаивание защитного слоя. Тогда старый слой удаляют полностью, арматуру зачищают от ржавчины, кладут новый защитный слой бетона.

ЖБ рубашки делают при серьезных разрушениях поверхностного бетонного слоя для защиты сооружения от дальнейшей деформации. Чтобы заделать значительные повреждения, применяют ручную штукатурку мастерком: укладывают, потом через час увлажняют водой, аккуратно присыпают сухим цементом, заглаживают кельмой, гладилками из металла/дерева.

Если объемы работ существенные, актуально использование торкретирования, когда бетон наносят под сильным давлением и создают прочный и плотный защитный слой. Когда монолит готовят к бетонированию, единичные трещины шириной больше 1 миллиметра разделывают прямоугольником, зачеканивают бетоном. Где отколы большие и видно арматуру, используют армирующую сетку с квадратами 2.5-10 сантиметров и сечением проволоки 0.5-6 миллиметров, крепя их к основной арматуре.

Чтобы повысить адгезию между новым/старым бетоном, делают прослойку клея К-153 (эпоксидно-тиоколовый). Бетон укладывают до момента, когда клей перестает быть липким.

Самый распространенный метод упрочнения конструкций – это увеличение сечения посредством одностороннего наращивания либо создания всесторонних обойм. Такие способы усиления дают возможность существенно увеличить несущую способность поврежденных/целых элементов.

Если есть местные повреждения в формате одиночных/сконцентрированных на минимальной длине трещин, конструкцию упрочняют так: делают местные четырехсторонние обоймы из железобетона (армированные хомутами, отогнутой/продольной арматурой), металлические обоймы из напрягаемых вертикальных хомутов.

Когда наблюдаются косые/вертикальные трещины, под хомутами монтируют продольные распределительные уголки, которые должны охватывать всю поврежденную часть балки. Все хомуты бетонируются либо покрываются торкретбетоном.

В случае, когда необходимо усилить колонны, обоймы армируют продольными прутьями и хомутами либо спиральной арматурой. Обойму можно бетонировать в опалубке либо покрывать торкретбетоном. Толщина стенок составляет минимум 10 сантиметров при обычном бетонировании и 5 сантиметров при торкретировании. Углы колонны, которая упрочняется, лучше скалывать.

Внизу/вверху колонны на длине, соответствующей самому большому размеру поперечного диаметра колонны, шаг хомутов в 2 раза уменьшают. Если есть местные дефекты, усиливающую обойму делают в границах деформированной зоны с перепуском на длину 50 сантиметров в обе стороны, но не меньше величины поперечного сечения.

Со стороны усиления сколоть защитный слой в местах приварки, очистить продольные прутья арматуры до половины диаметра.
Поверхность бетона промыть пущенной под напором струей воды, если такой возможности нет – сделать насечки зубилом, обработать щеткой, продуть воздухом для удаления пыли, а потом промыть водой.
На влажную поверхность нанести пластичный бетон (раствор в пропорции 1:2, слоем толщиной 1-2 миллиметра).
Забетонировать новым бетоном.

Все открытые прутья арматуры тщательно очищаются металлическими щетками, пескоструйным или иным методом от ржавчины, грязи, окалины. Если повреждения прутьев серьезные, пленку поражения убирают молотком либо зубилом, очищают стальной щеткой, подваривают новую арматуру. До бетонирования прутья красят цементной смесью 1:2 слоем в 2 миллиметра.

Опалубку монтируют таким образом, чтобы была возможность постепенно ее наращивать в соответствии с высотой усиливаемых колонн и балок. Когда создается опалубка, предусматривают нужные отверстия и зазоры в ней, специальные лотки для заливки бетона, уплотнения. Далее за напыленным торкретбетоном или залитым обычным бетоном обеспечивают оптимальный уход.

Показания к применению работ по усилению перекрытий

Мероприятия по улучшению характеристик железобетонных перекрытий осуществляют в случае острой необходимости. Для профилактики или просто так комплекс мер выполнять нельзя.

Изделие износилось и понизились показатели прочности из-за коррозии, ухудшения свойств материалов, по причине внешних химических воздействий.
Изменение планировки здания – когда меняется конструкция несущих элементов, вследствие чего давление на элементы перераспределяется.
Увеличение числа этажей в здании, что повышает давление на фундамент, цоколь, перекрытия, другие элементы, вследствие чего могут появляться деформации.
Движения грунта, которые вызывают деформации фундамента, повышают нагрузку на опоры и стены, несущие элементы конструкции.

Деформация/износ отдельных элементов здания из-за военного, техногенного, стихийного воздействия, аварии и т.д.
Перестройка здания или изменение функций, из-за чего появляются новые способы разрушения (высокие температуры, вибрация и другие воздействия).
Ликвидация просчетов, которые были совершены при составлении проекта или реализации монтажных операций.

Это основные проблемы, решение которых может предполагать усиление перекрытия. Решение про усиление железобетонной конструкции принимается после тщательного обследования, выяснения характеристик компонентов и предельной возможности прочности, действующих нагрузок на каждый элемент.

Как усилить

Для упрочнения отдельных элементов или всей конструкции используют самые разные методы и способы. Одни из них применяются чаще, другие – реже, но все они способны повысить характеристики железобетонных элементов и устранить определенные проблемы.

Штукатурка для реставрации элемента, изоляции арматуры и защиты от коррозии, ликвидации повреждений на поверхности.
Инъектирование в поврежденные зоны для реставрации.
Нанесение раствора бетона под давлением с применением специального оборудования – метод торкретирования. Благодаря высокой скорости подачи и давлению слой бетона становится плотным и прочным.

Укрепление перекрытий, иных элементов за счет создания особых обойм над самой конструкцией: изнаночный каркас, бетонирование заливкой раствора в опалубки, нанесение смеси слоями с вибрацией.
Упрочнение плиты цоколя с применением специальных анкеров, обойм, поясов.
Упрочнение ЖБ элементов карбоновым волокном, кевларом, другими аналогичными веществами.
Установка разгружающих компонентов – это могут быть консоль, распорка.

Усиление железобетонных конструкций позволяет существенно продлевать срок эксплуатации зданий и элементов, ликвидировать небезопасные зоны, устранять последствия аварий, качественно подготовить сооружение к изменению планировки или перестройке и т.д.

Источник