Būvniecībā un liela mēroga nozarēs dzelzsbetona konstrukcijām bieži ir galvenā loma, kas kalpo kā dažādu ēku rāmji, griesti un funkcionālas platformas. Tie pārvadā vairākas tonnas smagas kravas, kas darbojas gan statiskā, gan dinamiskā režīmā. Laika gaitā stress nevar ietekmēt struktūras stāvokli. Rezultātā tā vai citādi ir nepieciešama dzelzsbetona konstrukciju pastiprināšana. Konkrētā metodika šādu darbību veikšanai ir atkarīga no objekta ekspluatācijas apstākļiem, tehniskajiem un fiziskajiem parametriem un plānošanas prasībām.
Kas ir dzelzsbetona konstrukcijas?
Vispirms jāizlemj, kas principā ir dzelzsbetona konstrukcija. Kapitālajā būvniecībā šisdaļa no konstrukcijas, kas uzņemas palielinātas ekspluatācijas slodzes. Konstrukcijas pamatu veido betona konstrukcija, un kā pamata stiegrojums tiek izmantoti armatūras stieņi. Tajā pašā laikā dzelzsbetona konstrukciju nostiprināšanu un restaurāciju var veikt kompleksi un daļēji. Ja ar diagnostiku tika konstatēts defektīvs virsmas laukums, tad remonts galvenokārt attieksies uz šo daļu, lai gan vispirms ir jāizpēta bojājuma cēloņi, kas var attaisnot citu konstrukcijas posmu rekonstrukcijas iespējamību.
Kas ir domāts ar pastiprināšanu kā tādu? Tā ir tehniska darbība būvniecībā, kuras dēļ tiek pagarināts ēku un īpaši atsevišķu būvju ekspluatācijas laiks. Ir dažādas dzelzsbetona konstrukciju remonta un nostiprināšanas metodes. Visi no tiem dažādās pakāpēs ietver šādu uzdevumu risināšanu:
- Struktūras mezglu un nesošo komponentu stiprības palielināšana, iekļaujot jaunus elementus. Pēdējie var būt sijas, pārsedzes, konsoles daļas, stiprinājumi utt.
- Masas izkraušana vai pārdalīšana, kas iedarbojas uz dzelzsbetona pamatni. Šajā gadījumā tiek ietekmēts to konstrukciju izvietojums, kas mehāniski ietekmē nocietinājuma mērķa zonu. Izkraušana samazina prasības pēc dzelzsbetona konstrukcijām.
- Priekšmeta un tā elementu stiprības pamatīpašību paaugstināšana, aizstājot.
Kad ir nepieciešams pastiprināt RC-dizainu?
Pat nesošā karkasa uzstādīšanas stadijā tehniskie risinājumi un būvmateriāli tiek izvēlēti atbilstoši nākotnes slodzēm, paredzot ilgtermiņa ekspluatāciju. Laika gaitā dažādu faktoru ietekmē būves tehniskais stāvoklis pasliktinās un rodas nepieciešamība atbalstīt tās kritiskos elementus. Dzelzsbetona konstrukciju pilnīga pastiprināšana jāveic šādos gadījumos:
- Konstrukcijas izturības zudums materiālu novecošanas un noguruma dēļ. Tas jo īpaši attiecas uz betona konstrukciju, kas ir pakļauta negatīvai ķīmiskai ietekmei un dabiskai mehāniskai slodzei.
- Ēkas pārbūve, kuras rezultātā tiek mainīta nesošo sienu, siju, kolonnu, kopņu un konsoļu konfigurācija. Strukturālajos enkurpunktos var būt nepieciešama stiprināšana vai reljefs.
- Stāvu skaita maiņa. Notiek arī svara pārdale pa kolonnām, griestiem un sienām, kas prasa pārskatīšanu un konstrukcijas elementu nestspēju.
- Zemes kustības, kas jau ir deformējušas vai mainījušas trieciena konfigurāciju uz pamatu un attiecīgi uz rāmja nesošajiem mezgliem. Nepieciešama arī spēku līdzsvara atjaunošana starp konstrukcijām.
- Nesošo daļu vai atsevišķu elementu iznīcināšana vai daļējs bojājums negadījumu, dabas katastrofu, zemestrīču vai cilvēka izraisītu katastrofu dēļ.
- Kad kļūdas tiek atklātas projektēšanas stadijā vai konstatētas jau ēkas ekspluatācijas laikā.
Šajā gadījumā galvenais un lielākā daļabieži sastopami iemesli, kas rada nepieciešamību vienā vai otrā veidā nostiprināt dzelzsbetona konstrukcijas. Nolietojuma vai bojājumu specifiskais raksturs ir jānosaka visaptverošas apsekošanas laikā, uz kuras pamata tiek izstrādāts konstrukcijas nostiprināšanas projekts un izvēlēts labākais veids, kā to realizēt.
Dizaina diagnostika un traucējummeklēšana
Tehniskā apskate tiek veikta saskaņā ar grafiku vai neplānoti, ja ir acīmredzamas ēkas iznīcināšanas pazīmes. Šo darbību daļu regulē nesagraujošās pārbaudes standarti saskaņā ar GOST 22690 un 17624. Novērtējums, pamatojoties uz apsekojuma rezultātiem, tiek veikts saskaņā ar noteikumu kopumu (SP) par dzelzsbetona konstrukciju stiprināšanu saskaņā ar numurs 63.13330.
Diagnostikas procedūras sākas ar vizuālu apskati, kuras laikā tiek konstatēti ārējie bojājumi - defekti, šķembas, plaisas utt. Lai atklātu slēptos bojājumus, tiek izmantotas nesagraujošās pārbaudes metodes. Šādus uzdevumus risina ar speciāla aprīkojuma palīdzību, piemēram, izmantojot elektromagnētiskos vai ultraskaņas defektu detektorus. Jo īpaši dzelzsbetona problēmu novēršanai biežāk tiek izmantotas ultraskaņas ierīces, kas darbojas ar ģeoradara un atbalss impulsa metodēm. Pārbaudes laikā, tukšumi, agresīvu sastāvdaļu klātbūtne konstrukcijā, stiegrojuma stieņu bojājums, korozijas pēdas utt.
Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, tiek izstrādāta turpmākā stratēģija bojājumu novēršanai, labošanai, atjaunošanai vaikravu pārdale. Tajā pašā posmā defektologi var sniegt ieteikumus dzelzsbetona konstrukciju nostiprināšanai, ņemot vērā bojājumu specifiku, ko var novērst tikai ar nesagraujošiem testēšanas instrumentiem. Svarīga loma, nosakot, kā nostiprināt konstrukciju, būs specifiskajiem tehniskajiem un fiziskajiem parametriem, pēc kuriem konstrukcija tiek darbināta.
Iegūstiet specifikācijas
Pastiprinājumu parametri var atšķirties atkarībā no papildu spēka pielikšanas konfigurācijas un īpašajām prasībām konstrukcijas atbalstam. Visizplatītākie raksturlielumi ir atbalsta elastības modulis un stiepes izturība. Tādējādi optimālā dzelzsbetona konstrukciju pastiprināšana ar kompozītmateriāliem vidēji nodrošina elastību 70 000-640 000 MPa robežās un stiepes izturības rādītājus - no 1500 līdz 5000 MPa. Protams, ne katrā gadījumā ir jātiecas uz maksimālu veiktspēju. Atbalsta un stiegrojuma elementu konkrēta jaudas potenciāla izvēle ir atkarīga no dzelzsbetona konstrukcijas pašreizējā stāvokļa.
Kas attiecas uz izmēru parametriem, tie būs atkarīgi no stiprināšanas shēmas, kas sastādīta, pamatojoties uz plānošanas risinājumu. Piemēram, dzelzsbetona plātnes fragmentāru pastiprināšanu var veikt ar papildu balstu 300 mm biezam monolītam bezsiju modulim. Armatūras kolonnu vidējais šķērsgriezums parasti ir 400x400 mm, un tās novieto zem grīdas ar 5-7,5 m soli.nosaka grīdu un nesošo sienu sprieguma-deformācijas stāvoklis.
Sarežģītā veidā, piemēram, dzelzsbetona konstrukciju pastiprināšanai ar oglekļa šķiedru var būt šādi tehniskie parametri:
- Elementa biezums ir 0,3 mm.
- Platums - 300 mm.
- Svars - 500 g/m2.
- Elastības modulis – 230000 N/mm2.
- Blīvums – 1,7 g/cm3.
- Stiepes izturība - 4000 N/mm2.
- Struktūras bīdes izturība - 7 N/mm2.
- Materiāla spiedes izturība - 70 N/mm2.
- Deformācija struktūras lūzumā – 1,6%.
- Kompozītšķiedras saķere ar betona konstrukciju - 4 N/mm2.
- Junga modulis - 400 N/mm2.
Mūsdienu kompozītmateriālu izmantošanas specifika ir saistīta ar to, ka līmes sastāvam ir būtiska nozīme montāžas darbībās ar tiem. Bieži vien tas darbojas kā neatkarīgs blīvēšanas un atjaunošanas līdzeklis betona konstrukcijas nostiprināšanai. Piemēram, epoksīda savienojumi var labi veikt tehnoloģisko šuvju un savienojumu blīvēšanas funkcijas.
Noteikumi
Aprēķinot, projektējot un veicot uzstādīšanas darbus, jāvadās pēc vairākiem GOST, starp kuriem ir 31937, 22690 un 28570. Šie dokumenti dažādās pakāpēs regulē ēku un būvju uzturēšanu un rekonstrukciju. Jāņem vērā arī dokumenta SP 63.13330 standarti, kas sniedz konkrētus norādījumus parremonta un restaurācijas pasākumu organizēšana un īstenošana, tai skaitā dzelzsbetona konstrukciju nostiprināšana ar kompozītmateriāliem. SP 164.1325800 palīdzēs arī citu plastmasas un stikla šķiedras materiālu izmantošanā stiegrojumam. Vispārīgie noteikumi, kam jāpievērš uzmanība, ir šādi:
- Pastiprināšanas projekta izstrāde jāveic, tikai pamatojoties uz konstrukciju lauka apsekojuma datiem.
- Līdz materiālu aprēķinu brīdim un uzstādīšanas darbu konfigurācijai jāsagatavo informācija par mērķa objekta izmēru, stāvokli, stiegrojuma metodēm, betona stiprību u.c.
- Pēc ekspertīzes tiek pieņemts principiāls lēmums par būves pieļaujamību remontam ar turpmāku ekspluatāciju.
- Jāveic pastiprinošie pasākumi, lai kompozītmateriālu šķiedras vai metāla stieņi nodrošinātu savienojuma slodzes darbu ar betona konstrukciju.
- Nav atļauts pastiprināt konstrukcijas, kurās ir korozijas bojājumu kabatas.
- Projekta sagatavošanas procesā ir svarīgi arī aprēķināt nepieciešamību nodrošināt materiāla papildu aizsargīpašības, piemēram, konstrukcijā iekļaut ugunsizturīgus vai mitrumizturīgus pārklājumus.
Betona stiegrojuma priekšrocības
Līdzās noteikumiem, kas reglamentē būvkonstrukciju remontu un restaurāciju, būtu lietderīgi sākotnēji sagatavot metodisko materiālu bāzi, kas palīdzēsatrisināt uzdevumus praksē. Līdz šim ir daudz vizuālu instrukciju, kas soli pa solim un vizuāli apraksta tehnoloģijas konkrētu metožu pielietošanai noteiktu konstrukciju rekonstrukcijai. Piemēram, LLC "Interaqua" un "NIIZHB" piedāvā visaptverošu ceļvedi dzelzsbetona konstrukciju stiprināšanai ar kompozītmateriāliem, pamatojoties uz noteikumu kopumu SP 52-101-2003. Materiālā aprakstīta konstruktīvo risinājumu izvēle, sienu un griestu stiprinājuma aprēķināšanas principi, kā arī oglekļa detaļu izmantošanas tehnoloģiskās metodes.
Ja runājam par industriālajiem objektiem, tad var izmantot augsti specializētas rokasgrāmatas, kurās uzmanība pievērsta arī īpašiem konstrukciju ekspluatācijas apstākļiem. Jo īpaši Far East PromstroyNIIproject LLC piedāvā norādījumus sērijas 1.400.1-18 dzelzsbetona konstrukciju nostiprināšanai. Šis materiāls izceļ rūpniecisko ēku konstrukciju nesošo sienu un griestu stiprināšanas nianses.
Struktūras pastiprināšanas projekta izstrāde
Šā posma galvenais uzdevums ir piedāvāt konkrētu tehnisko risinājumu mērķa objekta struktūras nostiprināšanas īstenošanai. Izstrādes procesā speciālisti vadās pēc datiem par būvmateriālu īpašībām, to ģeometriskajiem parametriem, ekspluatācijas apstākļiem un esošajiem bojājumiem. Uz doto brīdi ir izstrādāti sekojoši projektēšanas principi dzelzsbetona konstrukciju pastiprināšanai:
- Sastāvdaļu savstarpēja savienošana. Izplatīta kļūda, kas rodas būvniecības laikā, ir darba vietas apsvēršanaizolētā formātā. Tas nozīmē, ka, piemēram, nesošā siena tiks aprēķināta, pamatojoties uz tiešajām slodzēm uz to, nekoncentrējoties uz blakus esošajiem ietekmes faktoriem. Faktiski kvalitatīvu un izturīgu sistēmu var izveidot, tikai visaptveroši ņemot vērā visus darbības faktorus.
- Optimizācija. Konstrukciju nostiprināšanas uzdevumus var risināt dažādi, un gandrīz katrā gadījumā ir risinājums, kas ļaus objektam uzturēt augstu darba mūžu. Bet tajā pašā laikā ir vēlams censties samazināt darba apjomu, palīgdetaļu masu un racionalizēt palīgmateriālu izmantošanu. Jo zemāka ir iejaukšanās pakāpe struktūras struktūrā, jo augstāka ir tās uzticamība. Starp citu, mūsdienu tehnoloģijas dzelzsbetona konstrukciju pastiprināšanai ar kompozītmateriāliem, kas ir mazāki pēc izmēra un svara, salīdzinot ar metāla līdziniekiem, tikai ļauj līdz minimumam samazināt svešķermeņu iekļaušanas apjomu.
- Ekonomikas racionalizācija. Pat ja pastiprinājuma projekta realizācijā ir iespējams izmantot lielus finanšu resursus, ir svarīgi ņemt vērā, ka sarežģīti un masīvi tehniskie risinājumi vienmēr prasa lielas izmaksas jau apkopes procesā būves ekspluatācijas laikā.
- Atbilstība noteiktajām prasībām. Katrā projektēšanas posmā ir jāņem vērā gan vispārīgie normatīvie noteikumi, gan tehniskās un konstruktīvās ierīces īpašās prasības attiecībā uz mērķa ēku.
Dzelzsbetona konstrukciju stiegrojuma aprēķināšanas noteikumi
Konstrukciju tehniskais aprēķins ir projektēšanas darbu pamatā, kuru laikā faktiskās slodzes tiek korelētas ar stiegrojumam izmantoto materiālu jaudas potenciāliem. Sākotnējie dati kompleksajam aprēķinam tiek ņemti no projektēšanas shēmas, tās izmēriem, iedarbojošām slodzēm un bojājumu rakstura. Atsevišķos pantos dzelzsbetona konstrukciju stiegrojuma materiālu novērtēšanā ir aprēķināti rādītāji spiedes stiprībai, saspiešanas zonas augstumam, stabilitātei pa slīpiem posmiem utt.
Konstrukcijas pamatvērtība, kas nosaka spēju tikt galā ar faktiskajām slodzēm, būs maksimālās lieces moments. Tā aprēķināšanai tiek izmantoti materiāla un slodzes uzticamības koeficienti. Tiek noteikts arī bojājumu sadalījuma raksturs pa konstrukcijas šķērsgriezumu, ņemot vērā tās elastības pakāpi. Ja sākotnējais maksimālais lieces moments pārsniedz plaisāšanas procesu gar sekciju, tad aprēķins jāveic tāpat kā posmam ar plaisām, neņemot vērā deformācijas attīstības iespējamību.
Mērķa materiālu nemainīgās vērtības tiek izmantotas arī aprēķinos, lai nostiprinātu konstrukcijas. Mūsdienu vadlīnijas dzelzsbetona konstrukciju stiprināšanai jo īpaši balstās uz šādiem rādītājiem:
- Stiprums - diapazonā no 1000 līdz 1500 MPa, bet ne mazāk.
- Elastības modulis - no 50 līdz 150 GPa.
- Stiklošanās temperatūra (izmanto kompozītmateriāliem) - ne mazāka par 40 °С.
Izmēru parametri un montāžas konfigurācija tiek noteikti individuāli saistībā ar konkrētudizainu.
Pastiprināšanas metožu klasifikācija
Mūsdienu tehnoloģijas ļauj izmantot plašu sarakstu ar līdzekļiem dažādu konstrukciju tehniskai nostiprināšanai, pielāgojoties konkrētiem ekspluatācijas apstākļiem. Pamatlīmenī ir vērts sadalīt visus dzelzsbetona konstrukciju nostiprināšanas veidus, pamatojoties uz to fizisko stāvokli. Jo īpaši var atšķirt šķidros, austos un cietos elementus. Pirmajā gadījumā stiprināšana tiks veikta saskaņā ar ārējo bojājumu novēršanas metodi. Tas var būt plaisu likvidēšana ar smilšu-cementa javu un šuvju noblīvēšana ar adhezīviem celtniecības maisījumiem. Auduma materiāli tiek izmantoti retāk un pārsvarā kā pastiprinošs līdzeklis, kas tiek uzklāts uz izlietās vietas ar tādiem pašiem stiprināšanas šķīdumiem.
Cietām vielām tās ir konstrukcijas daļas, kas kaut kādā veidā ir integrētas vai uzliktas uz bojātas konstrukcijas. Šajā gadījumā dzelzsbetona konstrukciju pastiprināšanas metodes var iedalīt gan pēc izmantotā materiāla veida (metāls, kompozītmateriāli, akmens), gan pēc uzstādīšanas konfigurācijas. Populārākā pastiprināšanas metode ar cietiem izstrādājumiem ir jostas pastiprināšana, kurā profilēti spilventiņi nofiksē bojāto vietu. Taču tas nav vienīgais veids, kā izmantot šādus produktus.
Dzelzsbetona konstrukciju stiprināšanas pamatmetodes
Atkarīgs no sākotnējās aptaujas rezultātiem un pamatojoties uz dizaina lēmumuvar izmantot šādas dzelzsbetona konstrukciju pastiprināšanas metodes:
- Remontapmetuma ieklāšana, lai atjaunotu betona virsmas struktūru. Ja ir atvērtas vietas stiegrojuma caurbraukšanai, tās arī noblīvē ar grunts maisījumiem vai apmetumu.
- Betona javas ievadīšana dobumos, plaisās, tukšumos un citos iekšējos konstrukcijas defektos, kas atklāti nesagraujošās pārbaudēs.
- Skrotbetons ar betona maisījumu. Betona java tiek uzklāta uz virsmas ar īpašām pistolēm lielā ātrumā. Šī bojāto vietu apstrādes mehānika ļauj veidot blīvus, augstas stiprības pastiprinošus slāņus.
- Nostipriniet pamatu, uz kura balstās struktūra. Tas tiek darīts, izmantojot dzelzsbetona klipus, metāla jostas, enkura saites un citus cietus elementus.
- Dzelzsbetona kolonnu, siju un sienu stiprināšana, uzstādot sarežģītus armatūras klipus, rāmjus un kreklus. Šādā ierīcē var izmantot armatūras, veidņu un betona elementus. Tā kā šī metode ietver diezgan nozīmīgu papildu konstrukciju izveidi, ieteikumi dzelzsbetona konstrukciju stiprināšanai iesaka rūpīgi aprēķināt griestu maksimālo slodzi. Pretējā gadījumā pēc kāda laika būs iespējams konstatēt plaisas jau zemākā līmeņa nesošo elementu konstrukcijā.
- Punkts šķērsstieņu, siju, stabu un atbalsta elementu ar kompozītmateriāliem izturības palielinājums. Šādiem nolūkiem tiek izgatavotas maza formāta, bet izturīgas detaļas no oglekļa šķiedras, kevlara, oglekļa unutt.
Kā liecina prakse, visefektīvākais risinājums dzelzsbetona konstrukciju jaudas potenciāla atbalstam ir tieši strukturālas izmaiņas to pamatos. Gluži pretēji, sienu un griestu pievienošana ar trešo pušu atbalsta elementiem, piemēram, statņiem, tiek uzskatīta par neefektīvu un tehnoloģiski nelietderīgu. Taču atkal konkrēti lēmumi jāpieņem, pamatojoties uz visaptverošu aptauju un aprēķinu.
Armatūra ar tēraudu un kompozītmateriāliem - kurš ir labāks?
Būtisks sadalījums daudzos veidos ēku konstrukciju nostiprināšanai ir balstīts uz izmantotā materiāla veidu. Jaudas cietvielu stieņi un konstrukcijas elementi ir visizplatītākie stiegrojuma veidgabali, taču tos var izgatavot, pamatojoties uz tradicionāliem tērauda sakausējumiem un izmantojot modernu plastmasu. Kura ir labāka?
Metāla priekšrocības ietver tā daudzpusību, augstu izturību un pieņemamu cenu. Starp citu, dzelzsbetona konstrukciju pastiprināšana ar oglekļa šķiedru ar visām pozitīvajām tehniskajām un fiziskajām īpašībām var maksāt par 20-30% vairāk nekā izmantojot pat augstas kvalitātes nerūsējošo tēraudu. Kas attaisno šādas izmaksas? Tomēr kompozītmateriāliem ir nepārspējama stiepes izturība, kas pārspēj pat tēraudu. Tāpat, atšķirībā no betona, oglekļa šķiedrai raksturīgs augstāks noguruma stiprības resurss, kas izslēdz starprestaurācijas pasākumus ēkas ilgstošas ekspluatācijas laikā. Vai kompozītmateriāliem ir kādi trūkumi, izņemot augsto cenu? Ir ekoloģisko īpašību nianses, jo inplastmasa joprojām ir materiāla pamatā, taču sintētisko piedevu ietekmes nozīme cilvēkiem ir minimāla.
Secinājums
Pasākumi dzelzsbetona konstrukciju remontam, restaurācijai un nostiprināšanai, kā likums, prasa lielus organizatoriskos un finansiālos izdevumus. Tas ir saistīts ar to konstrukcijas sarežģītību un uzstādīšanas darbību veikšanas tehnoloģiskajām problēmām. Pat nelielas kosmētiskās procedūras jāveic vairākos posmos - no problēmu novēršanas ar objekta sagatavošanu darbam līdz tiešai bojājumu novēršanai vai materiālu stiprības īpašību palielināšanai. Tāpēc ieteikumos dzelzsbetona konstrukciju stiegrojuma projektēšanai eksperti atzīmē nepieciešamību apsvērt tehniski elastīgākos problēmas risināšanas variantus. Piemēram, vienkāršākā tērauda stiegrojuma ar diametru 12 mm aizstāšana ar 8 mm biezu oglekļa šķiedras stieni ar tādu pašu pastiprinājuma efektu samazinās līdz pat 50% enerģijas izmaksu. Bet, protams, šāda optimizācija ne vienmēr ir iespējama. Jebkurā gadījumā priekšplānā jāizvirza principi, kā saglabāt nepieciešamo konstrukciju izturību, elastību un stingrību. Ievērojot normatīvos plānus un kvalitatīvas montāžas shēmas, būs iespējams racionāli veikt nostiprināšanu, iespēju robežās atliekot laiku nepieciešamībai pabeigt ēkas rekonstrukciju ar dzelzsbetona konstrukcijas nomaiņu.
