Усиление железобетонных, металлических, металлоконструкций, деревянных и строительных конструкций

Содержание

• Усиление конструкций / Анализ существующих технологий
• Усиление железобетонных конструкций
• Усиление деревянных конструкций
• Усиление металлических конструкций
• Полезно знать / Усиление строительных конструкций / Усиление несущих конструкций / Увеличение площади подошвы / Усиление каменных конструкций
  

Усиление конструкций - это наиболее важная составляющая любого строительного процесса, связанного с повышением общей прочности сооружения.

Самыми распространенными причинами, по которым проводится усиление, являются:

• любое повреждение конструкции, при котором снизилась ее несущая способность;
• изменение или перераспределение действующих нагрузок;
• ошибки при первичном проектировании;
• увеличение срока службы и надежности конструкции.

Усиление конструкций

Существует несколько способов повышения надежности и долговечности. При традиционном методе используются такие приемы, как: устройство рубашек и обойм; наращивание сечения балок; установка дополнительной арматуры и разгружающих стоек; монтаж металлических порталов. Основным преимуществом, является относительно невысокая цена. Однако к минусам данного способа можно отнести достаточно сложный технологический процесс, который занимает значительное количество времени, а так же то, что сечения конструкций могут существенно увеличиться. Последнее время потребители стали отказываться от традиционного усиления, в связи с его меньшей эффективностью, в пользу нетрадиционного.

Нетрадиционный способ появился благодаря такому высокотехнологичному материалу как высокопрочное и высокомодульное искусственное углеродное волокно, которое выпускается в виде хостов и лент. Усиление углепластиком относят к внешнему армированию, поскольку материалы крепятся на конструкции с помощью монтажного клея (эпоксидного, эпоксиполиуретанового или полимерцементного). Быстрота и легкость монтажа элементов внешнего армирования из углеволокна, является основным преимуществом нетрадиционного способа. Кроме того, применение технологии внешнего армирования не влияет на внешний вид, при этом процесс становится значительно проще.

Нетрадиционный способ является наиболее оправданным при необходимости усиления уникальных, дорогостоящих, исторически важных конструкций. Например, таких как памятники архитектуры, транспортные и гидротехнические сооружения, реконструкция которых другими способами затруднительна или невозможна вообще. Такая технология, на сегодняшний момент, является наиболее современной и практичной для увеличения эксплуатационных характеристик.

Анализ существующих технологий

Различные конструкций по принятым методикам элементов балок, перекрытий, фундаментов и других элементов. Возникшие в результате не правильной эксплуатации в результате которой появляются дефекты и деформации, повреждения и разрушения строительных конструкций. В следствии естественных причин и внешних факторов влияющих на условия эксплуатации. На примере фундаментов традиционные и новые методики предполагают усиление фундаментов и грунтов оснований. После выявления проблемных участков и оценив причины возникновения проблем.

Можно выбрать одну или несколько технологий:

• возрастание нагрузки на конструкции фундамента; ветхость и высокая степени износа (разрушения) материалов кладки фундамента или разрушения гидроизоляции что приводит снижение его теплоизолирующих свойств;
• ухудшение характеристик, условий устойчивости фундаментов либо грунтов в их основании;
• увеличение показателей деформативности грунтов;
• постоянно (непрерывное) развитие процессов недопустимых перемещений конструкций

Усиление железобетонных конструкций

Здания и сооружения, построенные на основе железобетонных конструкций, со временем изнашиваются и требуют ремонта или укрепления. Чаще всего усиливают плиты перекрытий, фундаменты, колонны, ригели, балки. Подкрановые железобетонные балки и фермы обычно заменяют новыми. Перед усилением железобетона проводят ряд общих подготовительных операций.

Необходимых для прочного сцепления старого бетона с новым:

• очищают поверхность усиливаемой конструкции от отслоений старого бетона
• устанавливают арматуру и опалубку
• очищают арматуру от ржавчины

Для усиления несущей способности сооружения используют металлические и железобетонные рубашки и обоймы, одно или двухсторонние наращивания, которые плотно сжимают укрепляемую конструкцию. Для укрепления балок, колонн, ригелей применяют кроме обойм, металлические балки, опирающиеся на сваи, горизонтальные шпренгельные и комбинированные затяжки, стойки, подкосы, распорки. Металлические обоймы приваривают к арматуре усиливаемого железобетона.

Усиление железобетонных конструкций проводят еще и с применением эпоксидных полимерных связующих, которые надежно склеиваются с бетоном и металлом.

Это - комплекс мер по сохранению или увеличению их несущей способности. Восстановительные работы могут производиться без перерыва в эксплуатации сооружений, частью которых является конструкция, или с незначительными перерывами. Методы усиления зависят от используемых материалов.

Традиционный способ - с помощью монолитного железобетона путём устройства обойм или наращивания. Производятся композиционные материалы на основе углепластика, а также полимерцементные составы. Такие материалы неоднородны, они состоят из нескольких компонентов, среди которых выделяются армирующие элементы, которые обеспечивают механическую устойчивость материала, и связующие (матрица), отвечающие за совмещение с укрепляемым элементом.

В таком случае применяется метод внешнего армирования, когда на несущую железобетонную конструкцию при помощи адгезивных составов наклеиваются полосы высокопрочных материалов - ламинатов или холстов.
Также используются полимерные гели, которые заливаются в полости и, схватываясь, обеспечивают усиление железобетонных конструкций.

Усиление деревянных конструкций

Усиление деревянных конструкций производят в зависимости от вида повреждения. Однако первоначальным для всех является разгрузка конструкции. Если какую-то часть помяло надо, используя гвозди или болты, прикрепить выравнивающие накладки. А чтоб конструкция была более надежной, по бокам поврежденной части прибивают доски буквой Х, в несколько слоев. Если в креплении элементов образовался зазор, в отверстия ставят шайбы которые уменьшают диаметр до необходимого. При повреждении в больших количествах принудительно стягивают участки по верху. При провисании деревянных балок ставят дополнительный элемент рядом и соединяют их, или крепят к потолку тросами, делая подвесы. Опорные узлы усиливают только удалением поврежденного элемента и установкой новых деталей, соединяя их хомутами с соседними частями. Если все строение требует укрепления можно построить рядом полную копию или непохожую по виду, но выполняющее тоже назначение конструкцию.

Это ряд работ, связанных с нейтрализацией разрушительных действий, которое причинило время дереву. Со временем, под воздействием температуры, влажности, развития грибков и других внешних факторов, древесина начинает гнить и деформироваться. Наиболее подвержены гниению балки, начинающие прогибаться, трескаться и гнить в местах их опоры. Для усиления используют внешние накладки из различных материалов, которые защитят древесину от внешних губительных факторов. Если состояние древесины таково, что накладки уже неэффективны, деформированные балки демонтируют и заменяют новыми. Третий вид - обработка ядохимикатами деревянной поверхности, которая защитит строение от вредных насекомых. Подобный вид работ советуют осуществлять каждый год, так как зимой снег смывает защитную пленку из ядохимикатов.

Рекомендуется ежегодный (обычно он происходит весной) осмотр деревянного строения, после которого принимаются меры по защите строения от разрушения.

Усиление металлических конструкций

Для усиления металлических конструкций необходимо увеличить площадь нагружаемого сечения или повысить жесткость.

Усиление стоек, работающих на сжатие.

Используется прием повышения жесткости конструкции с помощью предварительно напряженных элементов. Вплотную к усиливаемой стойке нужно установить конструкцию из двух труб. Трубы собираются в телескопическую конструкцию, с минимальным зазором. Внутренняя труба, предварительно нагретая и растянутая, приваривается к наружной по торцу. Телескопическая конструкция соединяется при помощи сварки к установленной рядом конструкции. Затем, надрезав нижнюю часть телескопической конструкции, отделяют внутреннюю трубу от наружной. Вместо труб можно использовать также другие жесткие профили.

Усиление металлоконструкций балок и ферм.

Эти конструкции усиливают ненапряженными элементами. Основной принцип – в увеличении площади нагружаемого сечения. В балках – это приваривание по их длине уголков, швеллеров или труб. В фермах – наращивание элементов ферм. Приваривать новые элементы нужно поперек или по диагонали самой нагруженной части. Крепление дополнительных элементов выполняют на опоры, при помощи сварки.

Усиление металлических конструкций - это способ восстановления их проектных характеристик (несущей способности и устойчивости), сниженных в процессе эксплуатации конструкции из-за влияния различных механических, химических и электрохимических факторов. Одним из основных способов является увеличение их поперечного сечения.

Поперечное сечение металлической конструкции может быть увеличено следующими способами:

• дополнением конструкции ненапрягаемыми элементами в виде стоек, стержней, ригелей и т.д.;
• дополнением конструкции предварительно напряженными гибкими (натяжными) или жесткими элементами (стержнями и балками);
• устройством дополнительных разгружающих конструкций (балок, колонн, оснований);
• усилением сварных, заклепочных, болтовых и других соединений элементов металлической конструкции.

Использование сварки для изменения поперечного сечения конструкции в некоторых случаях приводит к снижению её несущей способности из-за перегрева металла. В настоящее время используются также легкие полимерные материалы.

Полезно знать

Усиление строительных конструкций

Усиление строительных конструкций во время реконструкции бывает временным - на период выполнения работ по реконструкции, и постоянным - на весь рассчитываемый эксплуатационный период после завершения работ по реконструкции. Усиление строительных конструкций и мероприятия для их проведения во время выполнения работ предусматриваются при составление проекта производства работ.

Это связано с тем, что безопасность и технология производства СМР требуют, чтобы были обеспечены - жесткость, устойчивость и прочность в целом каркаса всего здания и конструкций, сохраняемые после того, как демонтированы элементы здания, подлежащие замене.

Выбор средств и методов

Выбор средств и методов временного усиления строительных конструкций в большей степени имеет зависимость, от того как организован процесс демонтажа и монтажа, а также применения существующих конструкций здания для опор механизмов монтажа или демонтажа. В некоторых случаях элементы конструкций здания, которые не служат опорами, но получили ослабление в результате демонтажа смежных с ними конструкций, также подвержены усилению.

Когда оно вызвано изменением процесса по технологии и установкой в сооружении или здании более тяжелого и мощного оборудования, увеличением вибрационных и динамических нагрузок. В других случаях производится по следующим причинам: конструктивные дефекты, которые возникли в эксплуатируемом процессе, случайные повреждения, износ по срокам эксплуатации.

Усиление строительных конструкций - это работы, связанные с реконструкцией, ремонтом или реставрацией здания и направленные на увеличение прочности несущих строительных конструкций, после увеличения нагрузки на них, или возникновения дефектов.

Включают в себя:

• усиление стен, перекрытий, опор, фундамента и железобетонных конструкций

Основными методами являются:

• выполнение инъекций, штукатурки и торкретирования, включает в себя заделку дефектов, раковин, трещин и т.д.;
• наращивание сечения элементов конструкций, включает в себя установку обойм, устройство рубашек в сечениях, одностороннее наращивание, усиление узлов сопряжения конструкций;
• дополнительные конструкции усилений, включает в себя установку дополнительной напряженной арматуры, тяжей, металлических и железобетонных поясов;
• изменение схемы передачи нагрузок, включает в себя монтаж дополнительных опор, металлических кронштейнов и подкосов, разгружающих балок, стоек, и рам;
• замена конструкций.

Усиление несущих конструкций

Это комплекс мероприятий, направленный на повышение несущей способности, а также эксплуатационных свойств конструкции. Несущие конструкции - элементы конструкции зданий или сооружений, которые принимают на себя основные нагрузки, таких как вес снега или напор ветра. Несущие конструкции - залог прочности сооружения.

Необходимость в увеличении несущей способности конструкций возникает вследствие увеличения нагрузки, а также при проявлении каких-либо дефектов в элементах конструкций. Усиление несущих конструкций осуществляется как без изменения, так и с изменением их напряженного состояния и конструктивной схемы.

Увеличение площади подошвы

Основной ответственной конструкцией здания является фундамент усиление которого выполняется в преимуществе за счет строительства монолитных конструкций, рекомендовано использование банкетов (1, 2 сторонних). В недавнем прошлом мастера применяли метод уширения фундаментов в перевязку с существующей кладкой. Оперились такие прикладывание на уровне разных отметок. Так, проходка шурфов старых фундаментов в древних городах под историческими зданиями показала, что прикладывание не оказывали влияния. Традиционный способ это увеличение площади подошвы Уширения подошвы основания фундаментной конструкции рекомендовано проводить с предварительной прессовкой.

Сколько надо изысканий?

Всего существует четыре основных вида получения исходных данных для проектирования и дальнейшего строительства:

• Инженерное Обследование зданий сооружений
• Инженерно геодезические изыскания для строительства
• Инженерно экологические изыскания для строительства
• Инженерно геологические изыскания в том числе инженерно - гидрологические изыскания

Чтобы понимать в коком объеме проводить работы прежде всего целесообразно понимать что все изыскания проводятся для проектной организации и государственной экспертизы и по этой причине задание на работу должен выдавать проектировщик. В задании как правило ставятся задачи и вопросы, а пути реализации поставленных задач решает специалист по изысканиям.

Усиление каменных конструкций

Это повышение прочности кирпичной кладки с использованием армокирпичных, стальных и железобетонных обойм. Нарушения, допущенные при проектировании, строительстве и эксплуатации объекта, при выпуске и использовании различных материалов, оборачиваются неприятными последствиями в виде повреждений каменных сооружений. Это приводит к снижению устойчивости, прочности и долговечности зданий. Для продления срока службы поврежденного объекта необходимо установить причину неполадок. Необходима тщательная проверка каменной кладки или бетона на прочность. На основании полученных данных рассчитывается несущая способность сооружения с учетом повреждений. В результате определяется, насколько повреждено здание, и какое будут приниматься меры: постоянное капитальное усиление или временное крепление. Несвоевременное или слишком поспешное решение влекло за собой непредвиденные и неоправданные расходы, которые приводили к нежелательным последствиям и значительно увеличивали сроки выполнения работ.

Наши заказчики: