Как и где применяется внешнее армирование углеволокном?

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.

Почему требуется усиление металлоконструкций зданий и сооружений

При строительстве промышленных и жилых зданий, торговых помещений, складов, выполненных на основе металлоконструкций, проектировщики устанавливают для них определенные показатели прочности. Но под воздействием различных негативных факторов часто происходит разрушение металлоконструкций, вследствие чего нарушается целостность зданий. Эти факты выявляются обычно при обследовании построек инспекторами Ростехнадзора, а также персоналом предприятия или самими жильцами. Также к необходимости дополнительного укрепления металлических конструкций могут привести ошибки в их проектировании, изменение нагрузок и инженерные дефекты.

Многие здания из старого фонда недвижимости требуют в настоящее время проведения ремонтно-восстановительных работ, которые включают усиление имеющихся металлоконструкций. Это связано с тем, что металлоконструкции не всегда обладают достаточно высокой прочностью и долговечностью. Использование дорогого металла во многих случаях бывает экономически невыгодным.

Работы по усилению железобетонных конструкций

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

Функции и мероприятия по усилению ЖБ конструкций:

    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.

Способы усиления деревянных балок

Предлагаемые в статье способы усиления деревянных балок перекрытия позволят продлить срок службы конструкций, где такие балки имеются. Процесс этот очень важный, а в некоторых случаях просто необходим. Ведь балки перекрытий изготовленные из дерева с течением времени приходят в абсолютную или частичную негодность, угрожая разрушению всего строения. Причин для этого много: сырость, грызуны, резкие перепады температур, да и просто естественный износ от переносимых нагрузок.

Содержание

  • Применение накладок.
  • Усиление металлом.
  • Увеличение площади сечения.
  • Армирование углеволокном.

Применение накладок

Применение накладок для усиления и ремонта балок перекрытия используется в том случае, когда есть повреждения на определенном участке. Смысл реставрационных работ заключается в установке с двух сторон проблемного места деревянных накладок, которые крепятся к целым частям бруса болтами в комплекте с гайками и шайбами.

Читайте также:  Пошаговое армирование плиты перекрытия своими руками

Причем накладки можно ставить как с боков балки, так сверху и снизу. Однако, в любом случае для ремонта необходимо использовать высохшею древесину, обработанную антисептиком или антигрибковым раствором.

Если участок балки перекрытия поврежден до такой степени, что от него не осталось практически ничего ‒ накладки необходимо установить по всей длине балки: от одной стены до другой. В местах примыкания следует использовать металлические профили. В частности стальной протез, который представляет собой согнутую под 90º металлическую полосу или металлический прут соответствующего диаметра.

Усиление металлом

В продолжение темы способов усиления деревянных балок перекрытия с помощью стального протеза, нужно заметить, что металл применяется не только в местах примыкания балки к стене.

Его с успехом можно применять так же и в качестве накладок взамен деревянных. При этом любые металлические профили перед установкой должны пройти антикоррозийную обработку. Проще говоря, окрашены.

Кроме полос и профилей круглого сечения в качестве накладок можно использовать швеллер, уголок или просто листовой металл. Все металлические профили крепятся к участкам деревянных балок так же с помощью комплекта: болт, гайка, шайба.

Принимая решение в пользу усиления деревянных балок металлом необходимо учесть тот факт, что металл стоит дороже дерева. К тому же, он имеет больший вес, что может быть служить дополнительной нагрузкой на саму балку.

Увеличение площади сечения

Увеличение площади сечения несущих деревянных балок оправдано в том случае, когда изначально неправильно был сделан расчет перед их установкой или в результате потери прочности в следствие естественного износа. Практически этот вариант похож на усиление с помощью деревянных накладок, но по всей длине балки.

Различие заключается в том, что между основной балкой и материалом для увеличения площади сечения прокладывается гидроизоляция. Кроме того, если усилители деревянные, их нужно обработать антисептиком. В случае варианта из металла, последний подлежит антикоррозийной обработке.

Если существует большой прогиб, перед установкой дополнительного материала балки следует выпрямить с помощью домкрата или установкой вертикальных опор из бруса круглого, или прямоугольного сечения.

Армирование углеволокном

Армирование углеволокном ‒ это способ усиления деревянных балок перекрытия, который является не совсем традиционным, однако используется в случаях где помещение имеет небольшую площадь или же по другим причинам, когда вышеописанные способы применить не представляется возможности.

Углеволокно является инновационным материалом, который прекрасно справляется с любыми механическими нагрузками, в том числе и нагрузками на изгиб.

Выпускаются элементы из углеволокна в различных модификациях, включающих пластины, листы, нити, ленты или просто в виде тканей. Сам процесс армирования балок углеволокном заключается в накладывании слоев с помощью клея (эпоксидной смолы) друг на друга до получения достаточной жесткости балки.

После застывания клея слои представляют собой монолитное покрытие, по своим характеристикам не уступающим металлу.

Усиление плит

В случае если мощность достаточно большая, приходится разбирать часть существующего монолитного перекрытия, а после выполнить новое. Конструктор делает проект усиления бетонных конструкций в зависимости от планируемой мощности на перекрытие. Стальные балки выступают несущими компонентами новой конструкции. Размер, количество и сечение находятся в зависимости от величины нагрузки. Между балками возможно запроектировать плиту Клейна (наполнение из кирпича, которое армировано стержнями, а они уж опираются на полки) или железобетонную плиту.

Читайте также:  Сталебетонное перекрытие по профнастилу /инструкция с фото

Способы усиления железобетонных строительных конструкций.

Фундаменты. Увеличение подошвы фундамента необходимо при росте нагрузок, недостаточной несущей способности грунтов основания, при существенном повреждении фундаментов. Способы: 1. Железобетонная рубашка – монолитная оболочка, которая охватывает фундамент со всех сторон. Стыкуется с арматурой фундамента. Рабочая арматура вдоль граней усиливаемого фундамента. 2. Наращивание – с одной, 2, 3 сторон (ленточные фундаменты). 3. Подводка (частичная или полная) – передача нагрузки на отдельные плиты с помощью металлических или ж/б балок, пропущенных через отверстия в усиливаемом фундаменте. При значительных неравномерных осадках, существенном увеличении нагрузки – устройство свай по контуру или под ним (корневидные сваи, подводка нового ростверка).

Балки и ригели. 1. Подведение жестких опор (стоек, жестких порталов) 2. Упругие опоры (гибкие тяжи вышележащим конструкциям). 3. Устройство разгружающих конструкций (балки, фермы, плиты), небольшие участки, не требуется дополнительных фундаментов (ребристые). Устанавливать желательно сверху. При полном разгружении – зазор. 4. Усиление уголковыми полуобоймами (или просто скалывают защитный слой, подваривают арматуру).

Усиление колонн. 1. Устройство ж/б или металлических обойм (рационально для колонн гибкостью не более 14). 2. Устройство предварительно напряженных распорок – металлические обоймы с преднапряженными стойками (за счет перегиба распорок). Консоли увеличивают преднапряженными горизонтальными или наклонными тяжами (напряжение – стягиванием гаек).

Усиление стропильных конструкций. При дополнительной нагрузке. 1. Преднапряженные шарнирно-стержневые цепи, в пределах высоты или ниже конструкции. Две одинаковые цепи по обе стороны конструкции, создают антинагрузку. Преднапряжение создают закручиванием гаек. 2. Сжатые пояса усиливают металлическими обоймами. 3. Нижний пояс усиливают преднапряженными затяжками. 4. Растянутые раскосы – затяжками, крепление к узлам фермы приваркой к фасонным деталям. 5. Узлы – преднапряженными хомутами, обоймами из листовой стали или ж/б.

Плиты перекрытий, покрытий. 1. Наращивание (монолитных). 2. Использование пустот (пустотные – устанавливают арматурный каркас). Преобразование в неразрезную схему – дополнительные каркасы. 3. Продольные ребра усиливают подведением дополнительных металлических опор, уменьшающих пролет ребер, установка дополнительных каркасов в швах между плитами и бетонирование. 4. Подвести под плиты преднапряженные пространственные шпренгели, расположенные диагонально.

7. Способы усиления деревянных строительных конструкций.

Основная область применения – покрытия с наружным отводом атмосферных вод и междуэтажные перекрытия. При поражении гнилью опорных частей балок взамен обрезанного сгнившего конца устанавливают две накладки, сечение которых должно быть больше – наращивание. При большом объеме повреждений применяют прутковые протезы, длина на 10% больше двойной длины обрезанного конца балки. Для установки прутковых протезов под дефектные балки подводят временные опоры, разбирают деревянное перекрытие, спиливают поврежденный участок балки, заводят протез в опорную нишу и скрепляют его с балкой гвоздями – протезирование.

При достаточной толщине перекрытия усиление деревянных балок осуществляется с помощью надбалок и подбалок, с помощью вертикальных болтов. Усиленные конструкции антисептируют. Элементы усиления должны быть изолированы от каменной кладки прокладкой из толя или рубероида.

Реконструкция кровли требуется при замене более легкого кровельного покрытия на более тяжелое, в этом случае необходимо увеличить уклон стропил и их сечение. Усиление стропил осуществляют протезированием или наращиванием, при увеличении уклона – новые стропила. При невозможности установки подкосов – шпренгель. Продольные трещины в стропилах стягивают металлическими хомутами на болтах.

Читайте также:  1.5.2 Характеристика плит сборных железобетонных перекрытий

Стропильные фермы. При загнивании опорных концов – вырезают опасный участок, заменяя протезами. При недостаточной несущей способности стыка нижнего пояса – устраивают дополнительные накладки. При потере устойчивости верхнего пояса устанавливают дополнительные связи, увеличивают сечение элементов.

Арки. Гнутые арки – устройство обшивки на гвоздях, превращают в металлодеревянные фермы.

Усиление монолитных и пустотных плит углеволокном

Монолитные плиты применяются в перекрытиях между цокольным и первым этажом или последующими этажами в жилищном (ГОСТ 26434-2015) строительстве. Координационные размеры плит должны обеспечивать опору на двух, трех точках или по контуру.

Пустотные плиты применяются во всех типах зданий в качестве межэтажных перекрытий (в промышленных зданиях длина плиты до 12-ти м включительно). Пустотные плиты выполняют функции звукоизоляции и виброизоляции, т.к. при переходе стоячей звуковой или вибрационной волны из тела плиты в полость отверстий внутри плиты происходит формирование вторичных акустических волн, которые гасится слоем бетона. Для создания предварительного напряжения в монолитных плитах используется арматура, в пустотных — трос с заделкой на концах плит, который располагается в отверстиях.

Усиление монолитных и пустотных плит углеволокном

Основным разрушающим фактором является нагрузка на изгиб, которая возникает под весом плиты и оборудования или вещей.

Дополнительные разрушающие факторы:

  • Вибрации, возникающие под действием акустических и вибрационных нагрузок.
  • Превышение нагрузок по сравнению с расчетными. Такая ситуация возникает при перепланировке или смене формата деятельности (перепрофилирование объекта), которая осуществляется в помещении или здании.
  • Работа с агрессивными веществами, которые воздействуют на поверхностный слой плиты снизу или сверху.
  • Сложный режим изменения температуры или влажности.
  • Нарушения технологии производства плит.

При исследовании разрушающих факторов и выборе способа устранения повреждений обращают внимание на целостность плиты (отсутствие трещин, разрушений до арматуры слоя бетона сверху или снизу, сквозные дыры до отверстия пустотной плиты, повреждение армирующих элементов).

Существующие способы ремонта или восстановления несущей способности плит:

  • Укладка дополнительной стяжки после удаления поврежденных участков.
  • Установка дополнительных опор в средине плиты и вблизи точек опоры на несущий элемент здания.
  • Установка дополнительных закладных изделий на краях плит и их обвязка сваркой с использованием стальной полосы или проволоки.
Усиление монолитных и пустотных плит углеволокном

Все работы связаны с прекращением эксплуатации объекта и проводятся за 5…7 рабочих дней, если не связаны с бетонными работами. Ремонт с применением дополнительной бетонной стяжки займет 28 дней до получения проектной прочности бетона. Рекомендуются быстро застывающие бетонные смеси или смеси на основе эпоксидных смол с наполнителем.

Основные способы усиления железобетонных перекрытий

Многие квалифицированные специалисты сходятся во мнении, что для усиления железобетонных плит перекрытия нередко приходиться применять не только традиционные способы, но и новаторские малоизвестные методики.

Выбор в пользу той или иной техники зависит от многих факторов, но в первую очередь необходимо предельно точно установить причины, влияющие на необходимость усиления плит:

  • Ошибки инженеров на этапе проектирования здания.
  • Монтажные дефекты.
  • Износ несущих конструкций в ходе эксплуатации.
  • Полная реконструкция строения, в ходе которой планируется также увеличение нагрузки на перекрытие.

Каждый случай стоит рассматривать отдельно и в соответствии с определенными показателями разрабатывать проектный план усиления плит перекрытий.

Принято выделять несколько распространенных способов решения данного вопроса:

  • Передача частичной или всей нагрузки конструкции усиления.
  • Увеличение несущих свойств уже существующей конструкции.

Радикальный способ увеличения несущей способности плиты – замена старого перекрытия более мощным. Однако в большинстве случаев проще и легче разобрать перекрытие и заново его собрать.