Усиление обоймами. Усиление железобетонных конструкций. Усиление сжатых элементов

Колонны - это вертикальные конструкции, основное предназначение которых заключается в поддержке несущих элементов здания (ригелей, балок и т.д.). В ряде случаев может потребоваться усиление колонн. К таким случаям относятся:

1. Увеличение предполагаемой нагрузки на несущие конструкции здания
2. Повышение сейсмической устойчивости строительного объекта
3. Разрушение колонн

Задача

Если в ходе строительства увеличивается предполагаемая нагрузка на несущие конструкции, возрастают (или не были должным образом учтены) риски сейсмической активности, колонны разрушаются под влиянием внешних факторов - необходимо провести работы по их усилению.

Решение

Традиционно для усиления колонн применяются несколько методов:

1. Укрепление колонн с помощью обойм (стальных или железобетонных);
2. Усиление распорками (односторонними и двухсторонними);
3. Усиление разгружающими элементами (стойками, опорами);
4. Усиление предварительно напряженными элементами (хомутами, распорками, поясами),

а также ряд других методов.

Однако сегодня существует более эффективный и надёжный метод - усиление углеволокном. Он основан на ограничении поперечного деформирования элемента. Волокна углепластика наклеиваются перпендикулярно к оси колонны. Прочность композитов на растяжение как минимум в 6 раз выше, чем у классической стальной арматуры, а это значит, что материал выдерживает колоссальные нагрузки без разрушения. Кроме того, усиленные углепластиком сжатые элементы отлично воспринимают не только центральную нагрузку, но и изгибающий момент - для этого необходимо установить армирующие углеродные холсты вдоль плоскости действия момента.

Как итог - усиление колонн углепластиком с успехом решает практически все задачи, связанные с усилением сжатых элементов.

Преимущества усиления кирпичных, бетонных и железобетонных колонн композитными материалами перед традиционными методами

	Углеволокно Грузоподъемность балок для увеличения вертикальной нагрузки увеличивается из-за жесткости узлов. Предположим, что высота зоны давления после первоначального разрушения является границей между 2а и 3а. Использовался метод инженерных расчетов с учетом состояния сил равновесия в плоскости. Расчеты выполнялись со второй группой граничных состояний. Из теста пучка после армирования углеродным волокном на ступенях вертикальной нагрузки оказывается, что теоретический момент, полученный при первой трещине, соответствует полному заклиниванию суставов, из которых мы можем принять статическую схему рамы.	Традиционные методы
Преимущества	Очень высокая коррозийная стойкость; Прочность на растяжение в 6-10 раз выше, чем у традиционных армирующих материалов (стали); Малый вес углепластика (порядка 230 г/кв. метр), который не добавляет нагрузки на конструкцию; Толщина пластины углеволокна составляет около 1 мм, что делает незначительным её влияние на изменение площади поперечного сечения колонны и внутренних размеров помещения; Заключение Результаты исследований показывают, что усиление углерода эффективно в том смысле, что оно не изменяет характеристики железобетонных элементов, а только увеличивает его несущую способность и гарантирует существенное восстановление части потребляемого физического износа. В предыдущем выпуске журнала обсуждались причины разрушения железобетонных конструкций за счет карбонизации бетона и последующей неизбежной коррозии стального арматуры. Это явление, против которого никакое строительство такого типа не застраховано, если не будут приняты необходимые меры для его защиты. Причиной этого фанатичного отношения является также тот факт, что процесс коррозии и разрушения бетона медленно развивается и значительно превышает условия, охватываемые гарантией. Когда первые пятна пятна ржавчины на поверхности, строители могут быть уже уволены или за его пределами. Быстрая реализация работ; Низкая стоимость рабочей силы; Универсальность (метод может быть применен для большинства материалов, в том числе бетона, стали, железобетона и дерева); Не требует серьёзного монтажа и сложных работ по установке - для соединения достаточно обычного клея; Не требует консервации объекта; В предыдущей статье мы попытались установить убеждение, что при решении таких ответственных строительных задач, как восстановление и постоянная защита железобетонных конструкций, только известные и сертифицированные для соответствующей деятельности компании, имеющие необходимый опыт и технику неразрушающего и точного анализ состояния конкретной структуры. Необходимо использовать только самые современные материалы для ремонта и укрепления железобетонной конструкции и назначать ее только компаниям, которые доказали свою компетентность в работе с ними. Отсутствие размерных ограничений усиливаемой конструкции по длине. Экстремально высокая прочность на усталостное разрушение	Сравнительно низкая стоимость материалов; Меньшая, чем у композитов, но достаточная прочность
Недостатки	Высокая стоимость материалов. Чтобы быть более конкретным, мы использовали опыт из практики - реконструкцию железобетонной конструкции в подвале многоэтажного здания в центре столицы, построенного до Второй мировой войны. Импортером этих материалов, конструктором и исполнителем ремонта был Новострой Инженер, а технический осмотр строительства был присвоен специализированной передвижной лаборатории по контролю строительных материалов и неразрушающему контролю строительных конструкций - «Новострой Контрол». В середине периода между публикацией двух книг журнала в столице была проведена самая авторитетная строительная выставка в Болгарии «Строительная неделя Болгарии», для которой «Новострой» уже много лет является традиционным участником.	Сравнительно низкая коррозийная стойкость; Значительный вес; Высокая стоимость рабочей силы; Необходимость в обустройстве строительной площадки, возведении подмостей и других подготовительных работах; Необходимость в сложном монтаже укрепляющих конструкций; Используется только для усиления бетонных конструкций. На стенде компании, как всегда, нет образцов строительных материалов, но решения с самыми передовыми технологиями и соответствующими материалами для решения таких ответственных и важных задач, как восстановление железобетонных конструкций, их защита от проникновения воды, «молния», закрытие пирсинга в железобетонных трубопроводах и других гидроизоляционных сооружениях, защита стальных конструкций методом «холодного цинкования», современные методы контроля строительных материалов и конструкций, в том числе за их энергоэффективность, импорт специализированного измерительного оборудования для строительных целей.

Пожалуй, единственным минусом в использовании метода укрепления углеволокном является относительно высокая стоимость материалов. Однако с учётом сокращения временных издержек на проведение работ, материальных издержек на персонал и экстремальной усталостной прочности - фактор цены перестаёт быть значимым.

Приведенное ниже видео испытаний балки на изгиб иллюстрирует эффективность метода:

Компания СДТ - проверенные временем методы усиления колонн

Компания СДТ предлагает инновационное решение для укрепления колонн - усиление углеродными холстами. Этот метод по повышению прочности, лёгкости монтажа и другим характеристикам существенно превосходит традиционные методы. Благодаря тому, что наш персонал регулярно проходит обучение (в том числе и в Европе) и успел «набить» руку на многочисленных строительных объектах - вы получите оптимальный проект усиления колонн углеродным волокном в рамках вашей задачи и его реализацию по приемлемой стоимости.

Общий порядок работ

1. Проведение экспертизы строительного объекта: обследование колонн, расчёт нагрузки на них и принятие решения об усилении конструкции;
2. Составление проекта усиления;
3. Формирование проектной сметы на основе полученных расчётов;
4. Очищение усиливаемой поверхности от грязи, пыли, цементного молока и прочих элементов, препятствующих адгезии;
5. При необходимости проведение ремонта колонны: и устранение дефектов;
6. Нанесение адгезионного клея на отремонтированную и очищенную поверхность;
7. Монтаж углеволокна;
8. Нанесение запечатывающего слоя;
9. Присыпка кварцевым песком для лучшей адгезии с отделочными материалами (по желанию клиента)

Стоимость и сроки

Расчёт стоимости усиления колонн углеволокном основан на множестве параметров: площади, необходимости предварительного ремонта колонны и объёме работ. Цена усиления углепластиком начинается от 3000 рублей за квадратный метр (плотность материала составляет 150-650 гр./кв. метр). Усиление общей площадью 500 квадратных метров в среднем занимает около 14 дней, 2000 квадратных метров - 30 дней. Однако итоговый проект и его стоимость наши инженеры смогут предоставить вам только после экспертизы объекта.

Зам. директора института Гликин С.М.

Нач. отдела инженерных сооружений Туголуков А.М.

Главный специалист Ильин В.Т.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее пособие представляет собой практическое руководство по обследованию, оценке несущей способности и восстановлению конструкций зданий и сооружений, получивших повреждения во время эксплуатации. Рекомендации пособия распространяются также на конструкции, необходимость усиления которых возникает в связи с увеличением нагрузок при реконструкции.

1.2. По результатам обследования устанавливается пригодность конструкции к эксплуатации, необходимость ее ремонта или усиления.

1.3. Повреждения строительных конструкций в зависимости от причин их возникновения могут быть разделены на следующие группы:

- от силовых воздействий;

- от воздействия внешней среды;

- от температурных воздействий (пожара);

- в результате чрезвычайных ситуаций (землетрясения, наводнения, взрыва и др.).

1.4. Характерными повреждениями железобетонных строительных конструкций от силовых воздействий являются нормальные и наклонные трещины в элементах конструкций, чрезмерные прогибы, выпучивание сжатой арматуры, выкрашивание бетона в сжатой зоне и др.

1.5. Основными дефектами конструкций, возникающими от воздействия внешней среды, является коррозия бетона и арматуры, разрушение материалов от попеременного замерзания и оттаивания и других факторов.

1.6. Дефекты, возникающие от воздействия высоких температур, характеризуются, как правило, изменением цвета бетона, образованием на поверхности бетона сетки из мелких трещин с отслаиванием защитного слоя, а также появлением в растянутой зоне бетона вертикальных и наклонных трещин, появлением прогиба сверх нормативного и др.

1.7. В зависимости от характера и величины повреждений, для конструкций установлено пять категорий их технического состояния, которые определяют соответствующие мероприятия по восстановлению их эксплуатационной надежности.

Под эксплуатационной надежностью строительных конструкций понимается сохранение во времени установленной нормами или проектом несущей способности и долговечности конструкции.

1.8. Количественные и качественные параметры дефектов строительных конструкций устанавливаются на основе визуальных обследований с использованием простейших измерительных инструментов (щупов, линейки, лупы и др.).

1.9. В пособие включены наиболее надежные в эксплуатации и простые в исполнении способы усиления конструкций.

1.10. При расчете несущей способности усиливаемой конструкции вводятся коэффициенты условия работы, дифференцированные в соответствии с категориями технического состояния, которые отражают степень поврежденности конструкции.

1.11. При разработке настоящего пособия использована научно-техническая документация по обследованию, ремонту и усилению железобетонных и стальных конструкций зданий и сооружений, список которой приведен в приложении.

1.12. Пособие предназначено для инженерно-технических работников проектных, производственных и ремонтно-строительных организаций, а также для работников служб, занимающихся эксплуатацией зданий и сооружений.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ВНЕШНИМ ПРИЗНАКАМ

2.1. Работы, связанные с усилением и ремонтом строительных конструкций в значительной мере зависят от того, насколько объективно и квалифицированно проведены натурные обследования с точки зрения достоверности имеющихся дефектов.

2.2. В зависимости от имеющихся повреждений техническое состояние конструкций может быть классифицировано на пять категорий (состояний):

Категория 1 - Нормальное состояние.

Категория 2 - Удовлетворительное состояние.

Категория 3 - Неудовлетворительное состояние.

Категория 4 - Предаварийное состояние.

Категория 5 - Аварийное состояние.

2.3. К категории 1 относятся конструкции, усилия в элементах которых не превышают допустимые по расчету, т.е. отсутствуют видимые повреждения, свидетельствующие о снижении несущей способности. При этом могут быть отдельные раковины, выбоины в пределах защитного слоя.

2.4. К категории 2 относятся конструкции, потеря несущей способности которых не превышает 5%, но имеющиеся в них дефекты способны со временем снизить долговечность конструкции. К дефектам конструкций этой категории относятся такие, как повреждение защитного слоя, частичная коррозия арматуры и др.

2.5. К категории 3 относятся конструкции, не пригодные к дальнейшей нормальной эксплуатации. При этом конструкция перегружена или имеются дефекты и повреждения, свидетельствующие о снижении ее несущей способности. В этом случае необходим поверочный расчет несущей способности конструкции и выполнение работ по ремонту и усилению.

2.6. К категории 4 относятся конструкции, дефекты и повреждения которых не могут гарантировать сохранность конструкции и безопасность ее эксплуатации. Для конструкций этой категории необходим капитальный ремонт с усилением. До проведения усиления необходимо ограничение нагрузок и принятие необходимых мер по безопасности.

2.7. Категория 5 включает конструкции, находящиеся в аварийном состоянии, установленном на основании поверочных расчетов и анализа дефектов и повреждений, В этом случае нет гарантии сохранности конструкций на период усиления. Конструкции подлежат замене или требуют капитальных ремонтно-восстановительных работ с немедленной разгрузкой конструкций и устройством временных креплений.

2.8. Предельные значения дефектов железобетонных балок и плит, соответствующие различным категориям технического состояния конструкций, приведены в таблице 1, а их характерные повреждения показаны на рис.1.

Предельно допустимые значения параметров дефектов для различных категорий технического состояния железобетонных балок и плит

Таблица 1

	Вид разрушения
	Ширина раскрытия нормальных трещин (рис.1а), мм
	Ширина раскрытия наклонных трещин (рис.1б), мм
	Прогиб балок (рис.1в)
	То же, подкрановых балок					более 1/200
	Снижение прочности бетона (рис.1г), %
	Уменьшение поперечного сечения арматуры в результате коррозии (рис.1г), %

Рис.1. Дефекты железобетонных балок

Рис.1. Дефекты железобетонных балок

а) вертикальные нормальные трещины в пролете;

б) наклонные трещины у опор;

в) прогиб;

г) разрушение бетона, коррозия арматуры и бетона


Предельные значения дефектов железобетонных колонн и их характерные повреждения приведены в таблице 2 и на рис.2.

Предельно допустимые значения параметров дефектов для различных категорий технического состояния железобетонных колонн

Таблица 2

	Вид разрушения
	Ширина раскрытия продольных (вертикальных) трещин (рис.2а), мм
	Ширина раскрытия поперечных (горизонтальных) трещин (рис.2б), мм
	Уменьшение поперечного сечения колонны в результате коррозии бетона (рис.2в), %
	Уменьшение поперечного сечения продольной арматуры в результате коррозии (рис.2в), %
	Выпучивание сжатой арматуры (рис.2г)

Рис.2. Дефекты железобетонных колонн

Рис.2. Дефекты железобетонных колонн

а) продольные трещины;

б) поперечные трещины;

в) коррозия бетона и арматуры;

г) выпучивание сжатых стержней арматуры

2.9. Для железобетонных конструкций, подвергнутых температурному воздействию при пожаре, категория технического состояния, в зависимости от возникших дефектов, определяется по таблице 3.

Таблица 3

Оценка состояния железобетонных конструкций при температурных воздействиях (пожарах)

	Контролируемый показатель
		В пределах допустимого нормами			Более, чем допускается нормами
	Изменение цвета бетона			До розового	От розового до красного	До темно-желтого
	Оголение рабочей арматуры		Оголена часть периметра рабочей арматуры на длину не более 20 см, кроме зоны анкеровки	Оголена часть периметра рабочей арматуры на длину не более 40 см, кроме зоны анкеровки	Оголена рабочая арматура по всему периметру на длину не более 30 см, кроме стержней в зоне анкеровки	Оголена рабочая арматура по всему периметру, включая стержни в зоне анкеровки
	Отслаивание поверхностного слоя бетона от основной массы конструкции		Местами (до 3-х мест) в пределах защитного слоя бетона на площади не более 30 см каждое	Местами в пределах защитного слоя бетона на площади не более 50 см, кроме зоны анкеровки	На глубину более толщины защитного слоя бетона, но не более 5 см, кроме зоны анкеровки	На глубину более 5 см
	Трещины в бетоне, не более, мм
	Снижение прочности бетона, %

2.10. Для установления категории технического состояния конструкции достаточно наличия одного из наиболее опасных дефектов, указанных в таблицах, характеризующего эту категорию.

2.11. Ширина раскрытия трещин в железобетонных конструкциях определяется при помощи щупов или других инструментов, обеспечивающих точность измерений не ниже 0,01 мм, например, лупы с масштабными делениями.

2.12. Для оценки прочности бетона строительных конструкций могут быть применены следующие методы:

- упрощенный, с использованием простейших инструментов (зубила, молотка);

- с применением специальных инструментов (молотка Кашкарова, молотка Физделя);

2.13. Определение прочности бетона упрощенным способом производится путем оценки результатов удара молотком или зубилом по поверхности бетона. При этом делают 10 ударов средней силы молотком весом 0,3-0,4 кн непосредственно по бетону или зубилу, установленному жалом на поверхности бетона. Для оценки прочности бетона используются данные табл.4.

Таблица 4

Определение прочности бетона при помощи молотка и зубила

Прочность бетона на сжатие, кПа	Способ оценки прочности бетона
	ребром молотка	зубилом
	Звук бетона глухой, остается неглубокий след, края вмятины не осыпаются	Зубило относительно легко вбивается в бетон на глубину 10-15 мм
	Бетон крошится и осыпается, остаются вмятины	Зубило погружается в бетон на глубину около 5 мм
	Остается заметный след на поверхности бетона, вокруг которого откалываются тонкие лещадки	На поверхности бетона отделяются тонкие лещадки
	Звук бетона звонкий, остается слабо заметный след на поверхности бетона	Остается неглубокий след, лещадки не отделяются, при царапании остаются мало заметные штрихи

2.14. Оценка прочности бетона механическими методами с помощью молотка Кашкарова или молотка Физделя основывается на величине внедрения бойка в поверхностный слой бетона.

Принцип действия молотка Кашкарова заключается в том, что между металлическим молотком и завальцованным шариком имеется отверстие, в которое вводится контрольный металлический стержень. При ударе молотком по поверхности конструкции получается два отпечатка: на поверхности материала с диаметром , на конрольном (эталонном) стержне с диаметром . Отношение диаметров получаемых отпечатков зависит от прочности обследуемого материала и эталонного стержня и практически не зависит от скорости и силы удара, наносимого молотком. По среднему значению величины по графику на рис.3 определяют прочность материала.

Рис.3 Зависимость прочности бетона на сжатие от соотношения D/d (молоток Кашкарова)

Рис.3 Зависимость прочности бетона на сжатие от соотношения (молоток Кашкарова)

Диаметр лунки на поверхности бетона; - то же, на контрольном стержне

На участке испытания должно быть выполнено не менее пяти определений, при расстоянии между отпечатками на бетоне не менее 30 мм, а на металлическом стержне - не менее 10 мм.

Метод определения прочности бетона молотком Физделя основан на использовании пластических деформаций строительных материалов. При ударе молотком по поверхности бетона локтевым ударом средней силы (локоть руки прижат к поверхности конструкции) по 10-12 ударов на каждом участке конструкции. Расстояние между отпечатками ударного молотка должно быть не менее 30 мм. Диаметр лунки измеряют линейкой с точностью до 0,1 мм. Прочность бетона определяют по графику на рис.4, в зависимости от диаметра отпечатка на поверхности бетона.

Рис.4. Зависимость прочности бетона на сжатие от диаметра лунки на поверхности материала (молоток Физделя)

Рис.4. Зависимость прочности бетона на сжатие от диаметра лунки на поверхности материала (молоток Физделя)

2.15. Прочность бетона конструкции может быть определена другими способами, например, с помощью пистолета ЦНИИСКа, основанного на измерении упругого отскока ударника при постоянной величине кинетической энергии металлической пружины или ультразвуковыми приборами, работа которых основана на наличии связи между прочностью бетона и скоростью распространения в бетоне ультразвукового импульса.

2.16. Снижение прочности бетона в зависимости от температуры нагрева конструкций во время пожара приведены в табл.5, если на момент обследования имеются данные о температурном режиме при пожаре.

Таблица 5

Снижение прочности бетона в зависимости от температуры нагрева и условий твердения

Вид бетона и условия твердения	Снижение прочности бетона после пожара, %, при температуре на его поверхности, °С
Тяжелый с гранитным заполнителем, естественное

2.17. Оценка технического состояния стальных конструкций в зависимости от характера и величины дефектов приведена в табл.

Таблица 6

Оценка технического состояния стальных конструкций в зависимости от характера и величины дефектов

Вид дефекта
Местами разрушено антикоррозионное покрытие; На отдельных участках наблюдается коррозия в виде отдельных пятен с поражением до 5% площади поперечного сечения элемента; Прогиб балок и ферм не превышает 1/150 пролета.
Пластинчатая ржавчина с уменьшением площади сечения несущих элементов до 15% из-за коррозии металла; Небольшая, но ощутимая вибрация балок и ферм; Местные вмятины от ударов транспортных средств и другие механические повреждения, не приводящие к уменьшению несущей способности более, чем на 10%; Прогиб изгибаемых элементов превышает 1/150 пролета
Коррозия металла с уменьшением расчетного сечения несущих элементов до 25%; Трещины в сварных швах или в околошовной зоне; Потеря местной устойчивости конструкции (выпучивание стенок или полок балок и колонн); Срез отдельных болтов или заклепок в многоболтовых соединениях; Отклонение ферм от вертикальной плоскости более 25 мм; Прогибы изгибаемых элементов более 1/75 пролета.
Коррозия металла с уменьшением расчетного сечения несущих элементов более 25%; Потеря общей устойчивости балок и сжатых элементов; Наличие трещин в основном материале элементов; Выход из строя отдельных элементов ферм; Расстройство стыков со взаимным смещением опор; Прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролета.

2.18. Характерные дефекты стальных конструкций, связанные с потерей местной и общей устойчивости элементов, а также повреждения стальных конструкций от коррозии материала и появления трещин показаны на рис.5.

Рис.5. Повреждения стальных конструкций

Рис.5. Повреждения стальных конструкций

а - общая потеря устойчивости балки;

б - то же, стойки;

в - потеря местной устойчивости балки;

г - коррозия металла (общая, местная, язвенная);

д - трещины в фасонке по металлу и сварному шву;

1 - трещины.


Различные виды дефектов сварных швов приведены на рис.6.

Рис.6. Дефекты сварных соединений

Рис.6. Дефекты сварных соединений

а - неравномерное сечение шва, кратеры; б - прожоги; в - резкий переход от метала шва к основному; г - неполномерность шва; д - наплывы; е - подрезы основного металла; ж - трещины; з - непровары; и - шлаковые включения

2.19. Сварные швы и околошовные зоны являются наиболее вероятными очагами возникновения трещин. Контроль сварных швов должен осуществляться с особой тщательностью визуальным осмотром с использованием лупы с 6-8 - кратным увеличением, причем поверхность металла в осматриваемых листах должна быть очищена от пыли продуктов коррозии и хорошо освещена.

Для измерения толщины угловых швов с помощью пластилина делают слепок, размеры катетов шва при этом определяется мерным угольником (рис.7).

Рис.7. Схема измерения сечения угловых швов с помощью снятия слепка

Рис.7. Схема измерения сечения угловых швов с помощью снятия слепка

1 - основной металл; 2 - наплавленный металл; 3 - пластилин; 4 - слепок сварного соединения; 5 - угловая линейка; 6 - размеры катетов шва

2.20. Для выявления величины раскрытия трещины, ее длины и конфигурации, зачищенную поверхность стальной конструкции смачивают керосином, что способствует четкому проявлению трещины.

2.21. Отклонение элементов стальных конструкций от вертикали измеряется с помощью отвеса и миллиметровой линейки. При измерениях отклонений элементов большой высоты (например, колонн) следует обеспечить неподвижное состояние отвеса путем опускания его в сосуд с жидкостью (рис.8).

Рис.8. Измерение отклонений от вертикали конструкций с помощью отвеса

Рис.8. Измерение отклонений от вертикали конструкций с помощью отвеса

1 - стена, перегородка или колонна; 2 - перекрытие; 3 - отвес; 4 - сосуд с водой; 5 - измерительная линейка; 6 - точка измерения

Отклонение элементов от вертикального положения может определяться с помощью нивелира и теодолита.

2.22. Выявление повреждений заклепочных соединений производится их внешним осмотром и остукиванием молотком весом около 0,3 кг. При ударе слабая заклепка издает глухой дребезжащий звук, а приложенный к ним палец ощущает вибрацию.

2.23. Контроль качества болтовых соединений осуществляется с помощью тарировочных ключей, обеспечивающих величину затяжки болтов, указанную в проекте.

При отсутствии проектных данных при контроле затяжки болтов величина крутящего момента не должна превышать значений, указанных в табл.7.

Таблица 7

Диаметр болта , мм
Допускаемый крутящий момент , Н.м

2.24. Для оценки состояния металлоконструкций в условиях нагрева (пожара) может быть использовано время, в течение которого они находились под воздействием высокой температуры. Это время следует сравнить с пределом огнестойкости конструкций, в течение которого они способны нормально функционировать в условиях воздействия высоких температур (около 500 °С).

2.25. Исходными материалами для оценки качества металла являются рабочие чертежи конструкций и сертификат на материал.

При отсутствии сертификатов и указаний о марке стали следует провести дополнительные исследования механических свойств стали (предела текучести, временного сопротивления, относительного удлинения и ударной вязкости) в соответствии с действующими нормативными документами.

2.26. По установленной категории технического состояния конструкций по табл.8 определяются требуемые мероприятия по усилению и ремонту конструкции, а также устанавливается коэффициент условий работы "", учитывающий снижение прочностных характеристик для расчета конструкций при усилении.

Таблица 8

Мероприятия по ремонту и усилению конструкций в зависимости от их повреждений

	Характер повреждения	Требуемые мероприятия	Коэффициент условия работы
1. Нормальное состояние	Отсутствуют видимые повреждения, свидетельствующие о снижении несущей способности конструкций	Необходимости в ремонтных работах нет
2. Удовлетворительное состояние	Незначительное снижение несущей способности конструкции (до 5%)	Требуется восстановление защитного слоя бетона для железобетонных конструкций или антикоррозионного покрытия для стальных
3. Неудовлетворительное состояние	Существующие повреждения свидетельствуют о снижении несущей способности конструкций	Требуется усиление конструкций
4. Предаварийное состояние	Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности конструкции и эксплуатации	Требуется капитальный ремонт с усилением конструкций. До проведения усиления необходимо ограничение нагрузок
5. Аварийное состояние	Требуется немедленная разгрузка конструкций и устройство временных креплений	Конструкция подлежит замене или требует капитальных ремонтно-восстановительных работ

3. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

3.1. Усиление железобетонных балок, ригелей и плит может производиться следующими способами:

- методом наращивания сечения (рис.9);

Рис.9. Способы усиления железобетонных изгибаемых элементов (балки, ригели, плиты) методом наращивания сечения

Рис.9. Способы усиления железобетонных изгибаемых элементов (балки, ригели, плиты) методом наращивания сечения

1) Прямоугольное сечение с усилением в растянутой зоне;

2) То же, с усилением в сжатой зоне;

3) Тавровое сечение с нейтральной осью в полке. Усиление в растянутой зоне;

4) То же. Усиление в сжатой зоне;

5) Тавровое сечение с нейтральной осью в ребре. Усиление в растянутой зоне;

6) То же. Усиление в сжатой зоне.


- с помощью металлических шпренгельных элементов (рис.10);

Рис.10. Усиление железобетонной балки стальным шпренгелем

1 - усиливаемый элемент;

2 - стальные уголки;

3 - металлические планки (пластинки)


- с применением стальных подкосов (рис.11).

Рис.11. Усиление железобетонных балок стальными подкосами

1 - усиливаемый элемент;

2 - стальные подкосы;

3 - стальные уголки;

4 - распорная планка

3.2. Усиление железобетонных колонн, опор и стоек производится следующим способом:

- методом наращивания сечения (рис.12);

Рис.12. Способы усиления внецентренно сжатых железобетонных элементов (колонн, опор, стоек) методом наращивания сечения

1) Одностороннее усиление сечения;

2) Двухстороннее усиление сечения;

3) Усиление сечения по периметру;

4) Усиление таврового сечения


- с помощью устройства обоймы из металлических уголков (рис.13);

Рис.13. Усиление железобетонной колонны стальной обоймой из уголков

1 - усиливаемый элемент;

2 - стальная обойма из уголков;

3 - упоры из стальных уголков;

4 - соединительные планки


- с помощью устройства обоймы из металлических труб (рис.14).

Рис.14. Усиление железобетонной колонны стальной обоймой

1 - усиливаемый элемент;

2 - стальной лист полукруглой формы (или разрезанная вдоль труба);

3 - накладная полоса;

4 - сварка;

5 - бетон замоноличивания

3.3. Метод наращивания сечения предусматривает увеличение сечения железобетонных элементов с установкой дополнительной арматуры, с обеспечением ее анкеровки и сцепления старого и вновь уложенного бетона.

Конструктивные указания по обеспечению сцепления бетона и анкеровке арматуры приведены в разделе 4.

3.4. Применение металлических шпренгельных элементов при усилении конструкций позволяет часть усилий, действующих на балку, передать на шпренгельную конструкцию и повысить несущую способность балки.

3.5. Усиление балочных конструкций с помощью стальных подкосов уменьшает расчетный пролет балки и существенно повышает ее несущую способность. Угол наклона подкосов определяется технологическими условиями эксплуатируемого здания и величиной усилий, действующих на балку.

3.6. Усиление железобетонных колонн стальной обоймой из уголков позволяет часть усилий, приходящихся на колонну, передать на металлические стойки. При этой необходимо обеспечить передачу усилий от балок на стальную обойму за счет плотного примыкания упорных уголков к балкам.

3.7. Применение стальных листов полукруглой формы или разрезанных вдоль стальных труб при усилении железобетонных колонн позволяет значительно повысить расчетное сопротивление бетона на сжатие, как материала находящегося в замкнутом пространстве (обойме). Полость между существующей колонной и обоймой заполняется цементно-песчаной смесью.

3.8. Усиление стальных конструкций может производиться следующими способами:

- увеличением сечений элементов;

- устройством дополнительных связей ребер, диафрагм и распорок для увеличения местной и общей устойчивости конструкций;

- установкой дополнительных элементов с целью изменения конструктивной схемы;

- обетонированием стальных конструкций.

3.9. Способ увеличения сечения несущих элементов используется при усилении ветвей решетчатых колонн, сплошных балок, прогонов, стоек разных конфигураций и элементов других сплошных и пространственных конструкций.

Примеры усиления конструкций способом увеличения сечения приведены на рис.15.

Рис.15. Усиление конструкций способом увеличения сечения

1 - существующая конструкция;

2 - дополнительный элемент сечения;

3 - сварка


Присоединение дополнительных элементов к основной конструкции при помощи сварки требует частичной разгрузки усиливаемой конструкции, т.к. нагрев элементов в процессе сварки может снизить несущую способность усиливаемых элементов до 20%.

3.10. Устройство дополнительных связей, ребер, диафрагм, распорок и др. служит для повышения жесткости отдельных элементов конструкций. Например, постановка дополнительных поперечных и продольных ребер жесткости производится в случае недостаточной местной устойчивости стенок балок, местную жесткость составных полок увеличивают постановкой дополнительных диафрагм. Принципы конструирования ребер жесткости и диафрагм усиления такие же, как и в новых конструкциях.

3.11. Установка дополнительных элементов с целью изменения конструктивной формы сооружения и увеличения общей пространственной жесткости осуществляется путем введения, например, шпренгельных элементов в балочные конструкции, установкой подкосов, уменьшающих пролет элементов и другими аналогичными мероприятиями.

3.12. Обетонирование стальных конструкций, главным образом стоек, колонн, позволяет значительно повысить жесткость и несущую способность усиливаемой конструкции, а кроме того, увеличить огнестойкость и коррозионную стойкость материала.

3.13. Расчет усиления стальных конструкций производится как для новых конструкций в соответствии с действующими нормативными документами. При этом несущая способность нового сечения (в том числе и сварных швов) определяется с учетом коэффициента условия работы "", учитывающего техническое состояние конструкции (табл.8).

3.14. Усиление несущих элементов ферм (раскосов, поясов, стоек), имеющих значительные повреждения и находящихся в неудовлетворительном, предаварийном или аварийном состоянии, - не допускается. Эти конструкции должны быть демонтированы и взамен них установлены новые. Локальные дефекты элементов ферм могут быть усилены в зависимости от имеющихся повреждений в каждом конкретном случае.

3.15. Методика расчета усиления железобетонных конструкций приведена в разделе 5, а примеры расчета - в разделе 6.

4. КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОСУЩЕСТВЛЕНИЮ СВЯЗИ СТАРОГО БЕТОНА С ВНОВЬ УЛОЖЕННЫМ

4.1. При проведении ремонтно-восстановительных работ, связанных с усилением железобетонных конструкций методом наращивания сечения, возникает проблема надежного сцепления старого с вновь уложенным, определение состава бетона замоноличивания, анкеровки дополнительно уложенной арматуры и другие факторы.

4.2. При назначении высоты наращиваемой части бетона следует исходить из условия размещения в этом слое дополнительной арматуры, обеспечивающей повышение несущей способности железобетонного элемента, соответствующего защитного слоя, а также способов соединения этой арматуры с арматурой существующей конструкции. При этом минимальная высота наращиваемого бетона должна обеспечивать качественное производство работ (необходимая плотность и надежное сцепление с бетоном существующей конструкции).

После проведения расчетов по предлагаемой методике, в случаях, когда полученные результаты не удовлетворяют требуемым условиям (обеспечение совместной работы нового и старого бетона, сохранение несущей способности конструкции), следует изменить толщину наращиваемой части бетона или увеличить диаметр дополнительной арматуры.

Усиление конструкций путем наращивания сжатой зоны конструкции позволяет осуществить более тщательное производство работ, однако применение этого способа усиления в некоторых случаях требует дополнительных мероприятий, обеспечивающих фронт для проведения ремонтно-восстановительных работ.

4.3. При ремонте защитного слоя бетона предусматриваются следующие виды работ:

- заделка отдельных выколов и раковин;

- замена или восстановление защитного слоя (частичная или сплошная).

Толщина защитного слоя должна быть не менее 2,5 см для рабочей арматуры и не менее 1,5 см для хомутов и конструктивной арматуры. При замене защитного слоя бетона арматура должна быть очищена от ржавчины.

Восстановление защитного слоя бетона должно производиться цементно-песчаным раствором или торкрет бетоном. Уложенный раствор примерно через час смачивается водой, присыпается сухим цементом, заглаживается с помощью кельм, деревянной или металлической гладилкой.

При подготовке поверхности к ремонту одиночные трещины с шириной раскрытия свыше 1 мм разделываются в виде прямоугольника и зачеканиваются цементно-песчаным раствором.

В местах больших околов бетона и обнажения арматуры устанавливают дополнительную арматурную сетку с размерами ячеек от 2,5 до 10 см и диаметром проволоки от 0,5 до 6 мм с прикреплением вновь устанавливаемых сеток к основной арматуре конструкций.

При восстановлении защитного слоя, для увеличения сил сцепления между новым и старым бетоном рекомендуется применять прослойку из эпоксидного клея.

4.4. В зависимости от степени развития трещин могут применяться следующие способы ремонта конструкций:

- при раскрытии трещин до 0,3 мм - устройство защитных пленок и покрытий из лако-красочных материалов;

- при раскрытии трещин более 0,3 мм - герметизация трещин водонепроницаемым эластичным материалом.

Герметизация трещин эластичными материалами производится с помощью шприцов.

4.5. Увеличение несущей способности методом наращивания могут производиться следующими способами:

- с установкой дополнительных арматурных стержней, которые непосредственно привариваются к основной арматуре (рис.16а) шпоночными швами через 50-100 см или с помощью прокладок в виде коротышей из круглой стали длиной 10-20 см;

- путем приварки к существующей продольной арматуре наклонных стержней или пластинок (рис.16б). Диаметр отогнутых стержней рекомендуется принимать диаметром от 12 до 20 мм. Размеры швов назначают из условия равнопрочности швов и привариваемых стержней арматуры. Минимальные размеры (длину) сварных швов принимают равными: при двухстороннем шве - четырем диаметрам привариваемых стержней, при одностороннем - шести диаметрам;

Рис.16. Установка дополнительной арматуры в растянутой зоне

а) крепление дополнительной арматуры с помощью коротышей;

б) то же, с помощью наклонных хомутов;

1 - усиливаемая конструкция;

2 - арматура усиливаемой конструкции;

3 - дополнительная рабочая арматура;

4 - коротыши;

5 - наклонные стержни (коротыши);

6 - поперечные стержни


- увеличением рабочей высоты сечения элемента путем наращивания бетона сжатой зоны.

4.6. Способ усиления с установкой дополнительной арматуры, приваренной непосредственно к основной (в том числе и через коротыши) позволяет увеличить, главным образом, количество растянутой арматуры и в меньшей мере высоту сечения (на 2-8 см).

4.7. При усилении сечения путем установки дополнительной арматуры, которая приваривается с помощью отогнутых стержней, достигается существенное увеличение несущей способности сечения как за счет увеличения количества растянутой арматуры, так и за счет увеличения рабочей высоты сечения. Однако данный способ более трудоемок при производстве работ за счет необходимости установки опалубки, укладки и уплотнения бетона.

4.8. При наращивании сечения со стороны сжатой зоны необходимо обеспечить совместную работу старого и вновь уложенного бетона. Для этого производят обработку поверхности бетона с целью придания ему необходимой шероховатости в виде насечки с помощью перфоратора или зубила. Перед бетонированием поверхность бетона очищают от пыли и тщательно промывают водой.

Набетонка армируется металлической сеткой из стержней диаметром 4-8 мм.

5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

А. Железобетонные конструкции

5.1. Расчет железобетонных конструкций, получивших повреждения и подлежащих усилению, производится в соответствии с указаниями главы СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" * на нагрузки, фактически действующие на момент обследования, с учетом возможного их увеличения.
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует СНиП 52-01-03 , здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

5.2. При расчете сечений усиливаемых элементов на прочность вводится коэффициент условий работы (см. табл.8), учитывающий изменение микроструктуры материала от физического износа конструкций, коррозию бетона и арматуры, характер повреждения и другие факторы.

5.3. При выборе конструктивного решения усиления конструкций необходимо обеспечить прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость конструкций, а также технико-экономическую целесообразность принятого решения в конкретных условиях строительства.

Идет завершение процесса оплаты.

Полный текст документа будет доступен вам, как только оплата будет подтверждена.
После подтверждения оплаты, страница будет автоматически обновлена , обычно это занимает не более нескольких минут.

Приносим извинения за вынужденное неудобство.

Если денежные средства были списаны, но текст оплаченного документа предоставлен не был, обратитесь к нам за помощью: [email protected]

Если процедура оплаты на сайте платежной системы не была завершена, денежные
средства с вашего счета списаны НЕ будут и подтверждения оплаты мы не получим.
В этом случае вы можете повторить покупку документа с помощью кнопки справа.

Произошла ошибка

Платеж не был завершен из-за технической ошибки, денежные средства с вашего счета
списаны не были. Попробуйте подождать несколько минут и повторить платеж еще раз.