Усиление конструкций
Иногда несущие конструкции здания настолько сильно теряют в своих физических свойствах, что это ставит под угрозу их дальнейшую эксплуатацию и может привести к возникновению опасных для жизни людей ситуаций. Наиболее логичное в данном случае решение — выполнить усиление конструкций с помощью скрепляющих материалов. Вот какие причины чаще всего приводят к снижению несущей способности стен и перегородок:
- серьезные ошибки на стадии проектирования или возведения
- естественный износ материалов, из которых они выполнены
- просадка фундамента, вызвавшая смещение конструкций
- механические повреждения, полученные в результате пробивки отверстий и проемов
- воздействие химически активных веществ
- воздействие окружающей среды, в том числе перепады температур
- землетрясения
- пожары
Кроме того, усиление конструкций непременно следует проводить в тех случаях, когда ожидается увеличение действующих на них нагрузок — например, при надстройке этажей, изготовлении дверных проемов, переносе стен, алмазное сверление отверстий иного назначения или изменении предназначения всего здания.
Любые работы по усилению конструкций всегда выполняются по индивидуальному плану. Выбор материалов, инструментов и просто способа усиления зависит от следующих факторов:
- текущее состояние несущих конструкций и в частности их поверхностей
- габариты конструкций
- прочность материалов, из которых они выполнены
- уже действующие на эти конструкции нагрузки
- состояние несущих стен, расположенных этажом ниже
- наличие или отсутствие каких-либо технических ограничений при выполнении работ
Работы по усилению конструкций должны проводиться по специально разработанному проекту, учитывающему положения действующих нормативных элементов. Основа любого такого плана — это проектная документацию по зданию, результаты технического обследования и расчеты прочности конструкций.
Способы усиления конструкций
Сотрудники нашей компании владеют множеством методик усиления несущих конструкций. Какая из них в конечном итоге будет использована, во многом зависит от типа конструкций.
Для усиления плит перекрытия (как монолитных, так и сборных) подходят следующие варианты:
- наращивание горизонтального сечения плиты снизу и сверху;
- размещение продольных и поперечных балок в качестве дополнительных опор для плиты;
- заполнение каналов и пустот монолитным материалом;
- создание двухконсольных врезок из швеллеров и двутавров.
Если требуется провести усиление балок покрытия и перекрытия, то наши специалисты чаще всего обращаются к следующим методикам:
- установка дополнительных разгружающих конструкций из жестких материалов (железобетон или сталь);
- установка гибких преднапряженных ферм, балок, кронштейнов, арматуры, затяжек или наклонных тяжей;
- наращивание сечения балок с одной или двух сторон;
- обустройство охватывающих конструкций и рубашек с добавлением арматуры;
- установка шарнирно-стержневых цепей;
- установка металлических ферм, стоек и шпренгельных систем.
Для усиления колонн мы используем следующие методики:
- наращивание сечения железобетоном;
- установка преднапряженных распорок;
- создание вокруг колонны железобетонной или металлической обоймы или рубашки;
- установка дополнительных стальных деталей для усиления консоли.
Усиление подкрановых балок проводится одним из следующих способов:
- укрепление конструкции армированным бетоном;
- нанесение слоя железобетона для увеличения полки;
- создание горизонтального стального пояса для восприятия соответствующих нагрузок;
- установка стальных элементов.
В ходе работ по усилению конструкций, так же как и по укреплению проемов, наши сотрудники используют только самые качественные материалы — например, композиционные армирующие и ремонтные смеси повышенной прочности. Это позволяет значительно экономить время по сравнению с более традиционными методами, а значительный опыт и высокая квалификация работников нашей компании станут дополнительной гарантией долгосрочного результата. Мы работаем со зданиями и конструкциями любого типа. При необходимости на ваш объект может выехать специалист, который произведет предварительный расчет сметы и составит план работ.
Источник
5. Усиление строительных конструкций
5.1. Факторы, вызывающие необходимость усиления конструкций
Под усилением строительных конструкций подразумеваются мероприятия, способствующие повышению несущей способности, жесткости, трещиностойкости и других физических качеств строительной конструкции. Необходимость усиления строительных конструкций вызывают следующие основные факторы:
надстройка и пристройка зданий; изменение габаритов помещений, пролетов, высот, шага колонн; устройство больших проемов и т. д.;
потеря эксплуатационных свойств конструкций вследствие физического износа при значительных сроках эксплуатации, агрессивности среды и других неблагоприятных для работы конструкций условий;
замена физически и морально устаревших ограждающих конструкций; улучшение гидро-, тепло-, звуко- и других видов изоляции;
увеличение расчетных нагрузок, вызванное модернизацией технологии или изменением назначения помещений зданий;
ошибки при проектировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации, снизившие несущую способность конструкций;
изменение расчетной схемы и условий эксплуатации по сравнению с проектными, вызванное большими остаточными деформациями при нагреве, осадках грунтов и т. д.;
улучшение освещенности, аэрации, снижение уровня шума, вибрации и т. д.;
выявление неблагоприятных качеств материала эксплуатируемых конструкций;
9) особые условия: землетрясения, тайфуны, взрывы и т. д.
При разработке проекта по усилению конструкций сталкиваются с трудностями, которых нет при новом строительстве.
Во-первых, еще недостаточно разработана инструктивно-нормативная литература по усилению конструкций, слабо освещены вопросы расчета, конструирования, технологии выполнения и т. д.
Во-вторых, усиливать приходится конструкции, изготовленные ранее, механические свойства и типоразмеры их могут отличаться от применяемых в период усиления.
В-третьих, следует учитывать стесненность выполнения работ при реконструкции, необходимость как можно меньших остановок основного производства, устройства подстраховочных лесов, согласования графикаработ и т. д.
В-четвертых, при выполнении работ необходим специальный набор механизмов, инструментов, приспособлений, особые технологическиеприемы и т. д.
В-пятых, вопросы обеспечения безопасного ведения работ длястроителей и эксплуатационников должны быть четко проработаны.
5.2. Основные способы усиления конструкций
Несмотря на многообразие строительных конструкций, существуют общие для них приемы усиления, которые могут быть применены для различных видов конструкций [20—30, 34—40]. Основными способами усиления конструкций являются:
увеличение сечения элементов и их соединений за счет присоединения к ним новых элементов;
введение дополнительных элементов (связей, ребер, диафрагм и т. д.), уменьшающих расчетные длины несущих элементов конструкций и повышающих их устойчивость;
разгрузка конструкций за счет замены тяжелых плит или утепли теля на легкие; установка ограничителей, изменяющих расположения колес двух кранов, снижение их грузоподъемности; снятие части тяжелого оборудования; создание разгружающих консолей;
изменение схемы передачи нагрузки с помощью дополнительных распределительных устройств, в том числе автоматических, при управлении работой конструкции;
изменение закрепления концов стержней, например, шарнирного на жесткое, превращение однопролетных систем в многопролетные и т. д.;
6) устройство дублирующих элементов;
7) введение затяжек, шпренгелей, тяжей с созданием предвари тельного напряжения в конструкциях;
применение распорных устройств, снижающих расчетное усилие в сечениях элементов, а также подкосов, оттяжек, расчалок;
включение в совместную работу соприкасающихся элементов, например плит с балками или фермами, и т. д.;
регулирование высотой (осадками) опор в статически неопределимых системах;
превращение рам и арок в фермы или ферм в распорные системы;
завальцовка или вклеивание растянутой проволоки;
упругий выгиб отдельных частей с последующим их соединением;
введение дополнительных элементов или конструкций, обеспечивающих пространственную работу покрытия или всего каркаса;
изменение свойств материала, например, упрочнение грунтов, древесины и т. д.;
16) замена дефектных частей протезами или новыми элементами. Приведенный перечень не является законченным, т. к. возникают
все новые способы усиления или их усовершенствования. Особенно широко применяются способы усиления, основанные на предварительном натяжении с помощью затяжек и шпренгелей. Передаваемые затяжками и стойками шпренгеля реакции на конструкцию вызывают в ней снижение напряжения в момент усиления или ее разгрузку. При этом можно добиться нетолько полной разгрузки наиболее опасных сечений в конструкции, но и создания напряжений обратного знака, вплоть до величины, равной расчетному сопротивлению. Таким образом, общий прирост напряжений превысит величину расчетного сопротивления. Такого эффекта нельзя получитьпри изготовлении предварительно напряженных новых конструкций.
Ниже представлены примеры применения различных способов усиления эксплуатируемых конструкций, том числе предложенных нами, как с использованием преднапряжения, так и без преднапряжения.
5.3. Увеличение сечения элементов и их соединений
Все элементы конструкции из любого материала могут быть усилены присоединением дополнительных элементов или наращиванием сварных швов и других видов соединений.
К стержням металлических конструкций (колонн, балок, ферм и др.) при усилении с помощью сварки или болтов (заклепок) дополнительноприсоединяют элементы усиления из различных профилей: полос, уголков, швеллеров, двутавров, арматуры и т. д. (рис. 5.1). Аналогично этим схемам было проведено усиление некоторых раскосов ферм пространственногопокрытия Центрального рынка в г. Волгограде. Усиление узловых соединений возможно увеличением габаритов фасонок и длины дополнительных
сварных швов. При присоединении новых элементов сечения необходимо предусмотреть такие меры, чтобы конструкция, находящаяся под нагрузкой, не получила от разогрева металла во время сварки дополнительных деформаций или не произошло потери ее несущей способности. Сварку производят при напряжениях в сечениях менее0,7R. Осуществляют ее поэтапно, за несколько приемов. Например, приваривают шов длиной 20 мм, затем его охлаждают, снова накладывают шов 20 мм и т. д. В каждом конкретном случае должна быть разработана технология присоединения элементов усиления к существующей конструкции и отражена в технических указаниях на чертежах.
В железобетонных конструкциях этот прием усиления также широко применяется. Балки, колонны и другие конструкции могут быть усилены наращиванием бетона в сжатой зоне и присоединением дополнительной арматуры и защитного слоя бетона в растянутой зоне (рис. 5.2). Перед набетонкой существующие бетонные поверхности очищают и обрабатывают для обеспечения схватывания нового слоя бетона со старым. Армируют
новый слой бетона сеткой, которую прикрепляют дюбелями или анкерами к старому бетону.
После предварительной очистки участков арматуры длиной 50— 100 мм с шагом 300—500 мм от защитного слоя бетона к существующей арматуре приваривают через прокладки (из коротышей арматуры) новую арматуру, которую в дальнейшем защищают новым слоем мелкозернистого бетона по сетке.
В пустотелых железобетонных панелях (рис. 5.2, в) можно пробитьщели в пустоты и завести туда дополнительно каркасы, забетонировать их с набетонкой по сетке сверху плиты. Таким образом, можно увеличить все сечение железобетонной конструкции — растянутую и сжатую зоны.
В деревянных и пластмассовых конструкциях присоединяют на клею, нагелях (гвоздях, шурупах, болтах и т. д.) элементы усиления в виде досок, пластин, листов фанеры, ДВП и т. д. (рис. 5.3). Часто усиливают деревянные конструкции металлическими профилями: полосами, уголками, швеллерами и т. д. Вклеивают в пропиленные борозды арматуру, иногда, предварительно растянутую.
Каменные и бетонные конструкции: стены, столбы, фундаменты наращивают присоединением к ним новых элементов в виде кирпичных пилястр, дополнительных стен из кирпича, бетона или железобетона (рис. 5.4а, 6).
Например, кирпичная стена одноэтажной части корпуса А Волгоградского инженерно-строительного института усилена с внутренней стороны железобетонной стенкой толщиной 10 см, связанной анкерами со старой стенкой и опирающейся на усиленные фундаменты.
Фундаменты наращивают с нескольких сторон или с частичным подведением под существующие фундаменты. При этом необходимо распределить нагрузку от вышележащих конструкций на дополнительные части фундамента, либо непосредственно от новых стен или стоек на фундаменты, либо через поперечные распределительные траверсы — балки, пропущенные через стены поверх фундаментов (рис. 5.2,д).
Кирпичные и бетонные столбы и простенки можно усиливать обоймой из железобетона или цементного раствора по сеткам, а также из металлических уголков, объединенных планками (рис. 5.4в, г, д). Металлические уголки могут выполняться изогнутыми и при установке стягиваться поперечными болтами с передачей распора на нижележащие и вышележащие конструкции, что обеспечивает их включение в работу и разгрузкуусиливаемых столбов.
Целесообразно элементы усиления выполнять предварительно напряженными инвентарными затяжками, которые после прикрепления элементов усиления снимают с конструкции. В этом случае, снимая затяжки, создают эффект разгрузки усиливаемой конструкции за счет загрузки элементов усиления.
Необходимо отметить, что все элементы усиления, увеличивая расчетную площадь сечения несущего элемента, повышают также его жесткость и, следовательно, снижают гибкость, что для сжатых и сжато-изогнутых элементов конструкции имеет большое значение. Поэтому, если даже элементы усиления по каким-либо причинам не могут воспринимать непосредственно расчетное усилие или воспринимают только его часть от загружения дополнительной временной нагрузкой, все равно, снижая гибкость .элемента, они повышают его несущую способность. Отсюда вытекает, что иногда можно увеличивать жесткость элемента только в его средней части, например, усиливая сжатые раскосы ферм, не доводить элементы усиления до узлов, если затруднено присоединение их к фасонкам. В этом случае элементы усиления не воспринимают усилий, но снижают гибкостьстержней, предохраняя их от потери устойчивости, тем самым, повышая их несущую способность.
Источник
