Усиление строительных конструкций: методы, принципы, этапы
Причины, по которым усиление конструкций стало необходимым
- Естественное старение, значительное снижение несущей способности из-за воздействия динамических нагрузок и вибрации, неблагоприятных условий климата и окружающей среды (например, под воздействием огня).
- Дефекты конструкции, образовавшиеся в результате некорректной эксплуатации конструкции и под влиянием агрессивных сред.
- Увеличение нагрузки на несущие элементы конструкции из-за перепланировки, надстройки, пристройки дополнительных элементов либо в результате появления поблизости новых объектов.
- Внутри объекта было заменено оборудование на более мощное и тяжелое, изменились технологические процессы.
- При разработке проекта до начала строительства были допущены ошибки, которые оказали негативное влияние на несущую способность конструкции.
- При возведении объекта были допущены ошибки или использовались стройматериалы низкого качества.
- Наличие сильных повреждений, возникших в процессе эксплуатации.
- Появление силовых и усадочных трещин.
Общие этапы работ по укреплению конструкции
- Предварительный сбор данных о здании.
- Изыскания надземной и подземной части сооружения, а также прилегающей территории. Работы проводятся с целью установления фактических размеров конструкции, действующих нагрузок, степени прочности, выявления причин, по которым возникла необходимость в усилении. А также проводится проверка правильной организации отвода грунтовых и поверхностных вод, пр. факторов, которые имеют значение.
- Выполнение расчетов, выбор метода усиления объекта, разработка проекта усиления с учетом информации, полученной при изысканиях, составление плана мероприятий.
- Проведение работ по усилению конструкций. При необходимости предварительно проводится ремонт и восстановление объекта.
- случилась сильная усадка здания или отдельных его частей;
- стены вспучились или искривились, в конструкции образовались глубокие трещины;
- поверхность пола подверглась деформации.
Методы усиления конструкций
Существуют разные технологии усиления, выбор направления осуществляется во время экспертных изысканий.
Усиление композитом
Метод используется, если требуется существенно повысить несущую способность сооружения в целом или отдельных его частей.
Усиление проводится углепластиком и стекловолокном. Оба материала экологичны, устойчивы к температурам и агрессивным средам, обладают коррозионной стойкостью, высокой прочностью (в разы выше, чем у высокомарочной стали), имеют малый вес, поэтому не утяжеляют строительную конструкцию.
Типы углепластика
- Ленты с эпоксидным клеем – для усиления мостов и строений с длинными пролетами. Метраж рулонов достигает 250 п.м. Жесткий материал обладает высокой несущей способностью.
- Холсты с эпоксидным клеем – для повышения прочности балок, колонн и др. элементов сооружений. Материал гибкий, что позволяет придавать ему любую форму.
- Сетки на цементном связующим – для усиления железобетона, кирпичной и каменной кладки. Материал высокой прочности, огнеупорный, с высоким уровнем паропроницаемости.
Торкретирование
Метод подразумевает нагнетание бетона или цементного раствора на поверхность конструкции под давлением с использованием торкрет-установки. Подача раствора происходит на высокой скорости. Состав быстро и равномерно распределяется по поверхности, создает дополнительный укрепляющий и защитный слой.
Такая технология обеспечивает качественное усиление конструкции и защиту поверхности от механических повреждений, износа и др. факторов, продлевает срок службы сооружения. Нанесенный слой бетона предупреждает проникновение влаги и агрессивных сред внутрь конструкции.
Работа осуществляется оперативно и обеспечивает нужный результат, при этом затраты на укрепление конструкции сравнительно невысокие. Применять метод можно для поверхностей из различных материалов.
Укрепление конструкций металлом
- Для укрепления структуры строения армирующие элементы размещаются у стен, колонн, столбов, фундамента и балок, которые подвергаются повышенным нагрузкам.
- Упрочнение путем закрепления нескольких слоев стали.
- Усиление фундамента металлическим брусом или стержнями арматуры, которые монтируются непосредственно внутрь конструкции.
- Монтаж стального каркаса (металлической обоймы) для поддержки и усиления объемного сооружения.
Инъектирование
Технология подразумевает внедрение под давлением полимерной смолы, цементного раствора или гидроизоляционных составов в пустоты и трещины конструкции. Состав заполняет все внутренние полости, в результате разрозненные части оказываются структурно склеенные и замоноличенные.
Применение метода позволяет быстро и качественно устранить все внутренние дефекты конструкции и восстановить ее целостность, повысить прочность и гидроизоляцию, предотвратить разрушение, продлить долговечность сооружения. Работы проводятся оперативно, без лишнего шума и необходимости временного прекращения функционала здания.
Усиление предварительно напряженными канатами
В результате проведенных работ увеличивается прочность конструкции, повышается ее жесткость и трещиностойкость. Упрочнение конструкции осуществляется преднапряженными канатами, знак напряжения которых направлен в сторону, противоположную знаку от нагрузки, возникшей в процессе эксплуатации сооружения. С помощью метода проводится усиление монолитных конструкций.
Принципы усиления конструкций
Для усиления создаются дополнительные конструкционные элементы, задача которых разгрузить или заменить существующие конструкции, находящиеся под нагрузкой. То есть непосредственно от объекта, нуждающегося в усилении, возводятся новые конструкции, которые будут принимать на себя часть или всю нагрузку, до этого действующую на сооружение. Недостаток такого метода заключается в необходимости внесения заметных и ощутимых изменений во внутреннюю конструкцию помещения, а также в уменьшении полезной площади объекта.
Усиление для повышения несущей способности конструкции. Подобный метод применяется при необходимости оперативного решения задачи, подразумевает изменение напряженности конструкции и расчетной схемы. В процессе возможна разгрузка несущей конструкции с последующим ее усилением, а также перенос точек воздействия нагрузки для более оптимального ее распределения и снижения нагрузки в определенных местах. Такой принцип усиления реализуется при помощи композитных материалов.
Заключение
Грамотно и своевременно проведенное усиление строительных конструкций позволит продлить срок службы объекта, обеспечить безопасность его эксплуатации, снизить риск необходимости проведения дорогостоящего ремонта и полного демонтажа здания в будущем.