Конструкции из армированного железом бетона в процессе эксплуатации подвергаются разнообразным агрессивным воздействиям. При этом железобетон подвергается структурным изменениям, теряет свою износостойкость и прочность. Для сохранения целостности и продления срока службы сооружений и зданий выполняют усиление бетонных и железобетонных конструкций.
Когда и в каких случаях требуется усиление железобетонных конструкций
Главная цель работ по усилению конструкций из железобетона – восстановление их целостности путем устранения дефектов, восстановление и увеличение несущей способности.
Проводится усиление ЖБ конструкций по разным причинам, к наиболее частым относят:
- обнаружение дефектов и повреждений, которые ухудшают несущую способность изделий из железобетона;
- повышение нагрузки на фундамент, перекрытия и балки вследствие переноса стен или надстройке дополнительных этажей;
- изменение в здании технологических процессов, переоборудование цехов с установкой нового оборудования, что влечет за собой увеличение точечных нагрузок, повышение термического воздействия и вибрации;
- ухудшение технико-эксплуатационных характеристик и понижение прочности конструкций за счет естественного старения;
- нарушение целостности элементов из железобетона после землетрясений, аварий, техногенных и прочих бедствий;
- выявление повреждений, возникших в результате неправильной эксплуатации конструкций или за счет допущенных при проектировании или монтаже ошибок;
- деформации фасадов и прочих элементов в связи с оседанием грунтов.
Причиной усиления могут быть также случайные механические повреждения железобетонных конструкций, например, при реконструкции сооружений или демонтаже отдельных элементов при капитальном ремонте или модернизации объектов.
Необходимость оценки состояния железобетонных конструкций перед усилением
Перед проведением работ по усилению железобетонных конструкций обязательной процедурой является обследование с целью определения их технического состояния. Осуществляется обследование в соответствии СП 13-102-2003, проводить его могут только сертифицированные эксперты.
Только после полноценного, грамотно проведенного техобследования с выполнением всех замеров, геологических и геодезических изысканий, инструментального контроля можно получить объективную картину об объекте.
Обследование конструкций из бетона и железобетона перед усилением позволяет:
- установить позволит ли усиление устранить проблему деформированных конструкций, восстановить или повысить несущую способность;
- определить объем и стоимость работ по усилению бетонных и железобетонных конструкций;
- получить рекомендации по усилению элементов из железобетона по выбору наиболее эффективных способов и материалов для улучшения состояния конструкций;
- безошибочно провести расчеты и составить четкий план работ по усилению конструкций из бетона и железобетона.
По результатам обследования проводится проектирование усиления ЖБ конструкций, подбираются наилучшие схемы и методы по улучшению характеристик и повышению прочности сооружений, принимается решение о необходимости и целесообразности работ по ремонту и усилению ЖБИ.
Способы усиления
Существуют разные методы, позволяющие улучшить прочностные характеристики железобетонных конструкций. К наиболее распространенным принадлежат:
- инъецирование – сущность метода состоит в устранении трещин и пустот. Под высоким давлением в образовавшиеся полости вводятся бетонные инъекции, которые вытесняют влагу и воздух, заполняя при этом пустое пространство;
- торкетирование – под давлением воздуха на поверхность железобетонных элементов наносятся дополнительные слои бетона. Смесь из раструба выбрасывается под высокой скоростью, благодаря чему надежно закрепляется и после застывания обладает повышенной стойкостью к адгезионным, химическим и механическим воздействиям;
- установка вспомогательных разгружающих элементов – для снятия нагрузки с опасных участков и распределения веса между всеми несущими элементами устанавливают укосины, распорки и консоли. Также для разгрузки несущих конструкций добавляют колонны, пояса и стальные рубашки;
- укрепление межэтажных перекрытий – для защиты от механических воздействий на излом и обеспечения дополнительного запаса прочности ЖБИ укрепляют с помощью специальных поясов, анкеров и обойм;
- усиление композитными материалами – углепластик, кевлар и прочие составы на основе углеволокна упрочняют конструкцию, не перегружая ее лишним весом;
- изменение характера сопряжений деталей с подвижных на жесткие;
- упрочнение внешним армированием – работы подразумевают изменение расчетной схемы, наращивание сечения ЖБИ, добавление сжатой и растянутой арматуры.
Любой из методов подразумевает проведение важных и ответственных строительных процедур, требует индивидуального подхода и предварительной оценки техсостояния железобетонных конструкций.
Выбор метода усиления в зависимости от типа конструкций и дефектов
Выбор того или иного способа усиления зависит от типа усиливаемой конструкции, а также вида повреждений и дефектов.
В зависимости от типа объекта усиления для восстановления прочностных характеристик и несущей способности проводятся следующие работы:
- балки и ригеля усиливают путем установки дополнительных колонн или рам из железобетона или стали. Использование данного способа возможно в случае, если установленные вспомогательные опоры не будут препятствовать технологическому процессу. Укрепляют изделия также добавлением растянутой арматуры и увеличением их сечения;
- колонны упрочняют с помощью обойм. Такой вариант идеален для колонн с малой гибкостью. Конструктивно самыми простыми считаются железобетонные обоймы, выполненные с обычной поперечной или продольной арматурой. Также возможно применение обойм углепластиком или стальных;
- фермы укрепляют с использованием предварительно напряженных шарнирно-стержневых стальных цепей, которые размещают в границах высоты ферм. Если пролеты большие, то располагают цепи в двух уровнях;
- фундаменты усиливают методом устройства свай и инъектирования;
- укрепление стен производят посредством создания бандажей из углепластика и методом торкретирования;
- сборные пустотные железобетонные плиты усиливать можно способом обетонировки пустот с установкой вспомогательной арматуры.
Комплекс работ может также включать другие методы. Если прочностные характеристики утрачены вследствие возникновения повреждений и дефектов, то для усиления и восстановления монолитности конструкций производится их устранение.
Для увеличения несущих характеристик ЖБ конструкций используют следующие технологии:
- нанесение штукатурки – способ актуален в случаях, когда нужно создать дополнительную защиту от коррозии арматурному каркасу и для восстановления целостности элементов при наличии незначительных поверхностных трещин;
- бетонные инъекции применяют устранения в конструкциях полостей, раковин, трещин и прочих дефектов;
- если выбоинами, сколами, трещинами и прочими повреждениями поражены большие участки, то такие дефекты устраняют торкретированием бетона.
Что касается технологии работ, то общие правила предполагают расшивку трещин, устранение ржавчины с металлических деталей, создание насечек для повышения адгезии, увлажнение поверхности перед нанесением укрепляющих и восстанавливающих составов.
Усиление ЖБ конструкций в различных типах зданий и сооружений
Поддержание технико-эксплуатационных характеристик зданий и сооружений – важная мера безопасности. Если в ходе обследования объектов обнаружены провисания, трещины или прочие дефекты, то такие конструкции необходимо усиливать. Также потребность в усилении ЖБ элементов возникает при увеличении нагрузок.
Для зданий разного назначения характерны определенные особенности усиления конструкций из железобетона:
- жилые здания – независимо какой причиной вызвана потребность усиления – возникновение повреждений и дефектов или физический износ – выбор способа зависит от конструктивной схемы здания. Учитывать необходимо тип ЖБ элементов (монолитные, сборные или сборно-монолитные), виды и опасность дефектов. В большинстве случаев усиление железобетона в жилых зданиях производят с помощью композитных материалов;
- промышленные здания – состав работ определяется задачами, решение которых должно обеспечить усиление железобетонных конструкций. Учитывать необходимо эксплуатационные нагрузки, текущее техническое состояние. Обязательно перед проведением работ выполняются поверочные расчеты. Крайне важно рассчитать и спланировать все процессы, поскольку от этого зависит надежность конструкций и возможность выдерживать эксплуатационные нагрузки;
- мосты – мостовые конструкции различаются назначением и конструктивным составом. Они могут включать колонны, пустотные и ребристые плиты, балки и прочие элементы. Для усиления каждого элемента важно правильно установить статические и сейсмические нагрузки, учитывая грузоподъемность и транспортную проходимость. Только при наличии полной информации можно подобрать самый эффективный способ усиления;
- памятники архитектуры – в процессе работ крайне важно сохранить подлинность древних частей памятника и не нарушить его первоначальный облик. Связанные с усилением ЖБ конструкций мероприятия принадлежат к работам повышенной сложности, поэтому важно грамотно спроектировать и с точностью рассчитать процесс.
Общей особенностью усиления конструкций из железобетона для зданий любого функционального назначения является то, что в каждом случае проводить работы можно только после обследования объекта и определения оценки его технического состояния.
Заключение
Усиление железобетонных конструкций позволяет повысить несущую способность и продлить срок службы зданий и сооружений. Но важно понимать то, что универсальных способов восстановления монолитности и повышения прочности ЖБИ не существует. Поэтому каждое технологическое решение должно быть обосновано результатами обследований и проектом усиления конструкций из железобетона.
