Statybose ir didelės apimties pramonėje gelžbetoninės konstrukcijos dažnai atlieka pagrindinį vaidmenį, tarnaujančios kaip įvairių pastatų karkasai, lubos ir funkcinės platformos. Jie gabena kelių tonų krovinius, veikiančius tiek statiniu, tiek dinaminiu režimu. Laikui bėgant stresas gali tik paveikti struktūros būklę. Dėl to vienaip ar kitaip reikalingas gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimas. Konkreti tokių operacijų atlikimo metodika priklauso nuo objekto eksploatavimo sąlygų, techninių ir fizinių parametrų bei planavimo reikalavimų.
Kas yra gelžbetoninės konstrukcijos?
Visų pirma turėtumėte nuspręsti, kas iš esmės yra gelžbetoninė konstrukcija. Kapitalinėje statyboje taikonstrukcijos dalis, kuri patiria padidintas eksploatacines apkrovas. Konstrukcijos pagrindą sudaro betoninė konstrukcija, o kaip pagrindinė jos armatūra naudojami armatūros strypai. Tuo pačiu metu gelžbetoninių konstrukcijų stiprinimas ir restauravimas gali būti atliekamas kompleksiškai ir iš dalies. Jei atliekant diagnostiką buvo nustatytas defektinis paviršiaus plotas, remontas pirmiausia bus susijęs su šia dalimi, nors pirmiausia reikia ištirti sunaikinimo priežastis, kurios gali pateisinti kitų konstrukcijos dalių rekonstrukcijos galimybes.
Ką reiškia stiprinimas kaip toks? Tai techninė statybos operacija, dėl kurios pailgėja pastatų ir ypač atskirų konstrukcijų eksploatavimo laikas. Galimi įvairūs gelžbetoninių konstrukcijų remonto ir stiprinimo būdai. Visos jos, skirtingu mastu, apima šių užduočių sprendimą:
- Mazgų ir laikančiųjų konstrukcijos komponentų stiprumo didinimas įtraukiant naujus elementus. Pastarieji gali būti sijos, sąramos, konsolės dalys, standikliai ir kt.
- Masės, kuri veikia gelžbetoninį pagrindą, iškrovimas arba perskirstymas. Šiuo atveju paveikiamas konstrukcijų, kurios mechaniškai veikia tikslinę įtvirtinimo sritį, išdėstymas. Iškrovimas sumažina gelžbetoninių konstrukcijų poreikį.
- Pagrindinių objekto ir jo elementų stiprumo charakteristikų didinimas pakeičiant.
Kai reikia sustiprinti RC-dizainas?
Nr. Laikui bėgant, dėl įvairių veiksnių, prastėja konstrukcijos techninė būklė ir atsiranda poreikis remti svarbiausius jos elementus. Visiškas gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimas turėtų būti atliekamas šiais atvejais:
- Dėl medžiagų senėjimo ir nuovargio prarandamas konstrukcijos stiprumas. Tai ypač pasakytina apie betono konstrukciją, kuri yra veikiama neigiamo cheminio poveikio ir natūralių mechaninių įtempių.
- Pastato pertvarkymas, dėl kurio keičiama laikančiųjų sienų, sijų, kolonų, santvarų ir konsolių konfigūracija. Struktūriniuose tvirtinimo taškuose gali prireikti sutvirtinimo arba reljefo.
- Aukštų skaičiaus keitimas. Svoris taip pat perskirstomas tarp kolonų, lubų ir sienų, todėl reikia peržiūrėti konstrukcijos elementus ir jų laikomąją galią.
- Žemės judesiai, kurie jau deformavo arba pakeitė smūgio konfigūraciją į pamatą, taigi ir į rėmo laikančiųjų mazgus. Taip pat būtina atkurti jėgų pusiausvyrą tarp konstrukcijų.
- Nelaimių dalių arba atskirų elementų sunaikinimas arba dalinis sugadinimas dėl nelaimingų atsitikimų, stichinių nelaimių, žemės drebėjimų, žmogaus sukeltų nelaimių.
- Kai klaidos aptinkamos projektavimo etape arba nustatomos jau eksploatuojant pastatą.
Šiuo atveju pagrindinė ir daugumadažnos priežastys, dėl kurių reikia vienaip ar kitaip sustiprinti gelžbetonio konstrukcijas. Konkretus susidėvėjimo ar pažeidimo pobūdis turėtų būti nustatytas atliekant išsamią apklausą, kurios pagrindu parengiamas konstrukcijos stiprinimo projektas ir parenkamas geriausias būdas jį įgyvendinti.
Dizaino diagnozė ir trikčių šalinimas
Techninė apžiūra atliekama pagal grafiką arba neplaninė, esant akivaizdžiam pastato sunaikinimo požymiui. Šią veiklos dalį reglamentuoja neardomųjų bandymų standartai pagal GOST 22690 ir 17624. Apklausos rezultatais pagrįstas vertinimas atliekamas pagal gelžbetoninių konstrukcijų stiprinimo taisyklių rinkinį (SP) pagal 2008 m. numeris 63.13330.
Diagnostinės procedūros prasideda vizualiniu patikrinimu, kurio metu nustatomi išoriniai pažeidimai – defektai, drožlės, įtrūkimai ir kt. Norint aptikti paslėptus pažeidimus, naudojami neardomieji bandymo metodai. Tokios užduotys sprendžiamos naudojant specialią įrangą, pavyzdžiui, naudojant elektromagnetinius ar ultragarsinius defektų detektorius. Visų pirma, gelžbetonio gedimų šalinimui dažniau naudojami ultragarsiniai prietaisai, veikiantys georadaro ir echo-impulsiniais metodais. Patikrinimo metu atsirado tuštumų, agresyvių komponentų buvimas konstrukcijoje, armatūros strypų sunaikinimas, korozijos pėdsakai ir kt.
Remiantis gautais duomenimis, parengiama tolesnė strategija, kaip pašalinti žalą, taisyti, atkurti arbakrovinių perskirstymas. Tame pačiame etape defektologai gali pateikti rekomendacijas dėl gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimo, atsižvelgdami į pažeidimų, kuriuos galima pašalinti tik neardomaisiais bandymo įrankiais, specifiką. Svarbų vaidmenį nustatant, kaip sustiprinti konstrukciją, turės konkretūs techniniai ir fiziniai parametrai, pagal kuriuos konstrukcija yra eksploatuojama.
Gaukite specifikacijas
Sutvirtinimų parametrai gali skirtis priklausomai nuo papildomos jėgos taikymo konfigūracijos ir konkrečių reikalavimų konstrukcijai palaikyti. Dažniausios charakteristikos yra atramos tamprumo modulis ir atsparumas tempimui. Taigi optimalus gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimas kompozitinėmis medžiagomis vidutiniškai užtikrina elastingumą 70 000-640 000 MPa diapazone, o tempiamojo stiprio rodiklius - nuo 1500 iki 5000 MPa. Žinoma, ne kiekvienu atveju būtina siekti maksimalaus našumo. Konkretaus atraminių ir armatūros elementų galios potencialo pasirinkimas priklauso nuo esamos gelžbetoninės konstrukcijos būklės.
Kalbant apie matmenų parametrus, jie priklausys nuo stiprinimo schemos, kuri yra sudaryta remiantis planavimo sprendimu. Pavyzdžiui, fragmentinis gelžbetoninės plokštės sutvirtinimas gali būti atliktas papildomai atrama 300 mm storio monolitiniam besijiniam moduliui. Armatūrinių kolonų vidutinis skerspjūvis paprastai yra 400x400 mm ir po grindimis dedamos 5-7,5 m žingsniais.nustatoma pagal grindų ir laikančiųjų sienų įtempių ir deformacijų būseną.
Sudėtinga forma, pavyzdžiui, gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimas anglies pluoštu gali turėti šias technines charakteristikas:
- Elemento storis 0,3 mm.
- Plotis – 300 mm.
- Svoris – 500 g/m2.
- Elastingumo modulis – 230000 N/mm2.
- Tankis – 1,7 g/cm3.
- Tempimas – 4000 N/mm2.
- Struktūros šlyties stipris - 7 N/mm2.
- Medžiagos atsparumas gniuždymui - 70 N/mm2.
- Deformacija lūžio metu – 1,6%.
- Kompozitinio pluošto sukibimas su betono konstrukcija - 4 N/mm2.
- Youngo modulis – 400 N/mm2.
Šiuolaikinių kompozitinių medžiagų naudojimo specifiškumas yra susijęs su tuo, kad klijų sudėtis atlieka reikšmingą vaidmenį montuojant su jomis. Dažnai jis veikia kaip savarankiška sandarinimo ir atkūrimo priemonė betono konstrukcijai sustiprinti. Pavyzdžiui, epoksidiniai junginiai gali puikiai atlikti technologinių siūlių ir jungčių sandarinimo funkcijas.
Taisyklės
Skaičiuojant, projektuojant ir atliekant montavimo darbus, reikia vadovautis keliais GOST, tarp kurių yra 31937, 22690 ir 28570. Šie dokumentai įvairiais laipsniais reglamentuoja pastatų ir statinių priežiūrą ir rekonstrukciją. Taip pat būtina atsižvelgti į dokumento SP 63.13330 standartus, kuriuose pateikiamos konkrečios instrukcijosremonto ir restauravimo priemonių organizavimas ir įgyvendinimas, įskaitant gelžbetoninių konstrukcijų stiprinimą kompozitinėmis medžiagomis. SP 164.1325800 taip pat padės sutvirtinimui naudojant kitas plastikines ir stiklo pluošto medžiagas. Bendrosios taisyklės, į kurias reikia atkreipti dėmesį, yra šios:
- Sutvirtinimo projekto rengimas turėtų būti vykdomas tik remiantis konstrukcijų lauko tyrimo duomenimis.
- Iki medžiagų skaičiavimo ir montavimo darbų konfigūracijos turėtų būti parengta informacija apie tikslinio objekto dydį, jo būklę, armavimo būdus, betono stiprumą ir kt.
- Po ekspertizės priimamas esminis sprendimas dėl konstrukcijos leistinumo remontuoti ir toliau eksploatuoti.
- Turėtų būti atliekamos sutvirtinimo priemonės, kad kompozitiniai pluoštai arba metaliniai strypai užtikrintų jungties apkrovą su betono konstrukcija.
- Neleidžiama sutvirtinti konstrukcijų, kuriose yra korozijos pažeidimų.
- Rengiant projektą taip pat svarbu apskaičiuoti poreikį suteikti papildomas apsaugines medžiagos savybes, pavyzdžiui, į konstrukciją įtraukti ugniai atsparias arba drėgmei atsparias dangas.
Betono sutvirtinimo privalumai
Kartu su taisyklėmis, reglamentuojančiomis pastato konstrukcijų remontą ir restauravimą, pravartu iš pradžių parengti metodinės medžiagos bazę, kuri padėspraktiškai išspręsti užduotis. Iki šiol yra daug vaizdinių instrukcijų, kuriose žingsnis po žingsnio ir vaizdžiai aprašomos tam tikrų konstrukcijų rekonstrukcijos specifinių metodų taikymo technologijos. Pavyzdžiui, LLC „Interaqua“ir „NIIZHB“siūlo išsamų gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimo kompozicinėmis medžiagomis vadovą, pagrįstą taisyklių rinkiniu SP 52-101-2003. Medžiagoje aprašomas konstrukcinių sprendimų pasirinkimas, sienų ir lubų sutvirtinimo skaičiavimo principai, taip pat anglies dalių panaudojimo technologiniai metodai.
Jei kalbame apie pramoninius objektus, gali būti naudojami labai specializuoti vadovai, kuriuose taip pat dėmesys sutelkiamas į specialias konstrukcijų eksploatavimo sąlygas. Visų pirma, Far East PromstroyNIIproject LLC siūlo instrukcijas, kaip sustiprinti 1.400.1-18 serijos gelžbetonines konstrukcijas. Ši medžiaga išryškina pramoninių pastatų konstrukcijų laikančiųjų sienų ir lubų stiprinimo niuansus.
Struktūrinio stiprinimo projekto rengimas
Pagrindinė šio etapo užduotis – pasiūlyti konkretų techninį sprendimą tikslinio objekto struktūros stiprinimo įgyvendinimui. Kūrimo procese specialistai vadovaujasi duomenimis apie statybinių medžiagų charakteristikas, jų geometrinius parametrus, eksploatavimo sąlygas ir esamus pažeidimus. Šiuo metu yra sukurti šie gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimo projektavimo principai:
- Komponentų sujungimas. Dažna statybų metu pasitaikanti klaida yra atsižvelgti į darbo vietąizoliuotu formatu. Tai yra, pavyzdžiui, laikančioji siena bus apskaičiuojama pagal tiesiogines apkrovas ant jos, nekreipiant dėmesio į netoliese esančius įtakos veiksnius. Tiesą sakant, aukštos kokybės ir patvarią sistemą galima sukurti tik visapusiškai įvertinus visus veikimo veiksnius.
- Optimizavimas. Konstrukcijų stiprinimo uždaviniai gali būti sprendžiami įvairiai ir beveik kiekvienu atveju yra sprendimas, kuris leis objektui išlaikyti ilgą tarnavimo laiką. Tačiau tuo pačiu metu pageidautina stengtis sumažinti darbo kiekį, pagalbinių atraminių dalių masę ir racionalizuoti eksploatacinių medžiagų naudojimą. Kuo mažesnis įsikišimo į konstrukcijos struktūrą laipsnis, tuo didesnis jos patikimumas. Beje, šiuolaikinės gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimo kompozitinėmis medžiagomis, kurių dydis ir svoris yra mažesnis nei metalinių atitikmenų, technologijos kaip tik leidžia sumažinti pašalinių elementų įtraukimo tūrį.
- Ekonomikos racionalizavimas. Net jei įgyvendinant sutvirtinimo projektą galima panaudoti didelius finansinius išteklius, svarbu atsižvelgti į tai, kad kompleksiniai ir masiniai techniniai sprendimai visada reikalauja didelių išlaidų jau statinio eksploatacijos metu.
- Atitikimas nustatytiems reikalavimams. Kiekviename projektavimo etape turi būti atsižvelgta tiek į bendrąsias normatyvines taisykles, tiek į specifinius techninio ir konstrukcinio įrenginio reikalavimus, susijusius su tiksliniu pastatu.
Gelžbetoninių konstrukcijų armatūros skaičiavimo taisyklės
Techninis konstrukcijų skaičiavimas yra projektavimo darbų, kurių metu faktinės apkrovos koreliuojamos su armatūrai naudojamų medžiagų galios potencialais, pagrindas. Pradiniai duomenys kompleksiniam skaičiavimui paimti iš projektinės schemos, jos matmenų, veikiančių apkrovų ir žalos pobūdžio. Atskiri gelžbetoninių konstrukcijų medžiagų vertinimo straipsniai yra apskaičiuojami gniuždomojo stiprio, gniuždymo zonos aukščio, stabilumo išilgai nuožulnių ruožų ir kt.
Pagrindinė konstrukcijos vertė, kuri lemia gebėjimą atlaikyti faktines apkrovas, bus maksimalaus lenkimo momentas. Skaičiavimui naudojami medžiagos ir apkrovos patikimumo koeficientai. Taip pat nustatomas žalos pasiskirstymo per konstrukcijos skerspjūvį pobūdis, atsižvelgiant į jos elastingumo laipsnį. Jei pradinis didžiausias lenkimo momentas viršija įtrūkimo išilgai pjūvio procesą, tada skaičiavimai turi būti atliekami taip pat, kaip ir plyšių turinčios sekcijos atveju, neatsižvelgiant į galimą deformacijos vystymąsi.
Pastovios tikslinių medžiagų vertės taip pat naudojamos konstrukcijoms sustiprinti. Šiuolaikinės gelžbetoninių konstrukcijų stiprinimo gairės, visų pirma, remiasi šiais rodikliais:
- Tvirtis – nuo 1000 iki 1500 MPa, bet ne mažiau.
- Elastingumo modulis – nuo 50 iki 150 GPa.
- Stiklėjimo temperatūra (naudojama kompozitams) – ne žemesnė kaip 40 °С.
Matmenų parametrai ir montavimo konfigūracija nustatomi individualiai, atsižvelgiant į konkrečiądizainas.
Armatūros metodų klasifikacija
Šiuolaikinės technologijos leidžia naudoti platų įvairių konstrukcijų techninio stiprinimo priemonių sąrašą, priderinant prie konkrečių eksploatavimo sąlygų. Pradiniame lygmenyje visus gelžbetoninių konstrukcijų stiprinimo būdus verta suskirstyti pagal jų fizinę būklę. Visų pirma galima išskirti skystus, austus ir kietus elementus. Pirmuoju atveju stiprinimas bus atliekamas pagal išorinių pažeidimų taisymo būdą. Tai gali būti įtrūkimų pašalinimas smėlio-cemento skiediniu ir siūlių sandarinimas lipniais statybiniais junginiais. Audinių medžiagos naudojamos rečiau ir dažniausiai kaip sutvirtinanti medžiaga, kuri išliejamame plote tepama tais pačiais stiprinamaisiais tirpalais.
Kalbant apie kietąsias medžiagas, tai yra konstrukcinės dalys, kurios kažkaip integruotos arba uždėtos ant pažeistos konstrukcijos. Šiuo atveju gelžbetoninių konstrukcijų armavimo būdus galima skirstyti tiek pagal naudojamos medžiagos tipą (metalas, kompozitai, akmuo), tiek pagal montavimo konfigūraciją. Populiariausias sutvirtinimo kietais gaminiais būdas – diržo sutvirtinimas, kai profiliuotos trinkelės suspaudžia pažeistą vietą. Tačiau tai nėra vienintelis būdas naudoti tokius produktus.
Pagrindiniai gelžbetoninių konstrukcijų stiprinimo būdai
Priklauso nuo pirminės apklausos rezultatų ir projektavimo sprendimogali būti naudojami šie gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimo būdai:
- Remontinio tinko klojimas, siekiant atkurti betono paviršiaus struktūrą. Jei yra atvirų zonų armatūros praėjimui, jos taip pat sandarinamos grunto mišiniais arba tinku.
- Betono skiedinio įterpimas į ertmes, įtrūkimus, tuštumas ir kitus vidinius konstrukcijos defektus, nustatytus neardomuoju bandymu.
- Smūginis betonas su betono mišiniu. Betono skiedinys ant paviršiaus tepamas specialiais pistoletais dideliu greičiu. Ši pažeistų vietų apdorojimo mechanika leidžia suformuoti tankius, didelio stiprumo armuojančius sluoksnius.
- Pagrindo, ant kurio remiasi konstrukcija, stiprinimas. Tai atliekama naudojant gelžbetoninius spaustukus, metalinius diržus, tvirtinimo jungtis ir kitus tvirtus elementus.
- Gelžbetoninių kolonų, sijų ir sienų sutvirtinimas montuojant sudėtingus armavimo spaustukus, rėmus ir marškinius. Tokiame įrenginyje gali būti naudojami armatūros, klojinių ir betono elementai. Kadangi šis metodas apima gana reikšmingų papildomų konstrukcijų sukūrimą, gelžbetoninių konstrukcijų stiprinimo rekomendacijose rekomenduojama atidžiai apskaičiuoti didžiausią lubų apkrovą. Priešingu atveju po kurio laiko bus galima aptikti įtrūkimus jau žemesnio lygio laikančiųjų elementų konstrukcijoje.
- Žymiai padidintas skersinių, sijų, stulpų ir atraminių elementų su kompozitais patvarumas. Tokiems tikslams naudojamos mažo formato, bet patvarios detalės iš anglies pluošto, kevlaro, anglies irir tt
Kaip rodo praktika, efektyviausias sprendimas palaikant gelžbetoninių konstrukcijų galios potencialą yra būtent konstrukcinis jų pamato pakeitimas. Priešingai, sienų ir lubų papildymas su trečiųjų šalių atraminiais elementais, tokiais kaip statramsčiai, laikomas neveiksmingu ir technologiškai netikslingu. Bet vėlgi, konkretūs sprendimai turėtų būti priimami remiantis išsamia apklausa ir skaičiavimais.
Armatūra plienu ir kompozitais – kas geriau?
Pagrindinis pastato konstrukcijų stiprinimo būdas daugeliu atžvilgių yra pagrįstas naudojamos medžiagos tipu. Galingi kietojo kūno strypai ir konstrukciniai elementai yra dažniausiai sutvirtinančios jungiamosios detalės, tačiau jos gali būti pagamintos iš tradicinių plieno lydinių ir naudojant šiuolaikinius plastikus. Kuris geresnis?
Metalo pranašumai yra jo universalumas, didelis stiprumas ir prieinama kaina. Beje, gelžbetoninių konstrukcijų sutvirtinimas anglies pluoštu, turintis visas teigiamas technines ir fizines savybes, gali kainuoti 20-30% daugiau nei naudojant net kokybišką nerūdijantį plieną. Kas pateisina tokias išlaidas? Tačiau kompozitai pasižymi neprilygstamu tempimo stipriu, kuris pranoksta net plieną. Taip pat anglies pluoštui, skirtingai nei betonui, būdingas didesnis atsparumo nuovargiui resursas, dėl kurio ilgalaikio pastato eksploatavimo metu eliminuojamos tarpinės atkūrimo priemonės. Ar yra kokių nors kompozitų trūkumų, be didelės kainos? Yra ekologinių savybių niuansų, nes inplastikas vis dar yra medžiagos pagrindas, tačiau sintetinių priedų poveikio reikšmė žmogui yra minimali.
Išvada
Gelžbetoninių konstrukcijų remonto, restauravimo ir stiprinimo priemonės, kaip taisyklė, reikalauja daug organizacinių ir finansinių išlaidų. Taip yra dėl jų konstrukcijos sudėtingumo ir technologinių problemų atliekant montavimo operacijas. Net ir nedidelės kosmetinės procedūros turi būti atliekamos keliais etapais – nuo gedimų šalinimo ruošiant objektą darbui iki tiesioginio pažeidimų pašalinimo ar medžiagų stiprumo savybių padidinimo. Todėl rekomendacijose dėl gelžbetoninių konstrukcijų armatūros projektavimo ekspertai pažymi, kad reikia apsvarstyti techniškai lanksčiausius problemos sprendimo variantus. Pavyzdžiui, paprasčiausias 12 mm skersmens plieninės armatūros pakeitimas 8 mm storio anglies pluošto strypu, turinčiu tą patį armatūros efektą, sumažins iki 50% energijos sąnaudų. Tačiau, žinoma, toks optimizavimas ne visada įmanomas. Bet kokiu atveju reikia atkreipti dėmesį į reikiamo konstrukcijų stiprumo, elastingumo ir standumo palaikymo principus. Vadovaujantis normatyviniais planais ir kokybiškomis įrengimo schemomis, bus galima racionaliai atlikti sutvirtinimą, kiek įmanoma nukeliant pastato rekonstrukcijos užbaigimo, keičiant gelžbetoninę konstrukciją, laiką.
