U građevinarstvu i velikim industrijama, armiranobetonske konstrukcije često igraju ključnu ulogu, služeći kao okviri, stropovi i funkcionalne platforme za različite zgrade. Nose višetonska opterećenja koja djeluju u statičkom i dinamičkom načinu rada. S vremenom stres ne može ne utjecati na stanje strukture. Kao rezultat toga, na ovaj ili onaj način potrebno je ojačanje armiranobetonskih konstrukcija. Specifična metodologija za izvođenje takvih operacija ovisi o radnim uvjetima objekta, tehničkim i fizičkim parametrima i zahtjevima planiranja.
Što su armiranobetonske konstrukcije?
Prije svega trebate odlučiti što je u principu armiranobetonska konstrukcija. U kapitalnoj gradnji, ovodio konstrukcije koji preuzima povećana operativna opterećenja. Osnovu konstrukcije čini betonska konstrukcija, a armaturne šipke se koriste kao osnovna armatura. Istodobno, jačanje i obnova armiranobetonskih konstrukcija može se provesti cjelovito i djelomično. Ako je dijagnostikom utvrđeno neispravno područje na površini, tada će se popravak prvenstveno odnositi na ovaj dio, iako se prvo moraju istražiti uzroci uništenja, što može opravdati izvedivost rekonstrukcije ostalih dijelova konstrukcije..
Što se podrazumijeva pod pojačanjem kao takvim? Riječ je o tehničkoj operaciji u graditeljstvu, zbog koje se produljuje radni vijek zgrada, a posebno pojedinih građevina. Postoje različite metode popravka i ojačanja armiranobetonskih konstrukcija. Svi oni, u različitom stupnju, uključuju rješavanje sljedećih zadataka:
- Povećanje čvrstoće čvorova i nosivih komponenti konstrukcije uključivanjem novih elemenata. Potonje mogu biti grede, nadvoji, konzolni dijelovi, ukrućenja, itd.
- Istovar ili preraspodjela mase koja djeluje na armiranobetonsku podlogu. U tom slučaju se utječe na raspored građevina koje mehanički utječu na ciljno područje utvrde. Istovar smanjuje potrebu za armiranobetonskim konstrukcijama.
- Povećanje osnovnih karakteristika čvrstoće predmeta i njegovih elemenata zamjenom.
Kada je potrebno ojačati RC-dizajni?
Još u fazi montaže nosećeg okvira odabiru se tehnička rješenja i građevinski materijali u skladu s budućim opterećenjima uz očekivanje dugotrajnog rada. Tijekom vremena, zbog različitih čimbenika, tehničko stanje konstrukcije se pogoršava i postoji potreba za podupiranjem njezinih kritičnih elemenata. Potpuna armatura armiranobetonskih konstrukcija treba izvesti u sljedećim slučajevima:
- Gubitak čvrstoće dizajna zbog starenja i zamora materijala. To se posebno odnosi na betonsku konstrukciju koja je podvrgnuta negativnim kemijskim utjecajima i prirodnom mehaničkom naprezanju.
- Rekonstrukcija zgrade, uslijed koje se mijenja konfiguracija nosivih zidova, greda, stupova, rešetki i konzola. Učvršćivanje ili rasterećenje mase može biti potrebno na strukturnim sidrištima.
- Promjena broja katova. Također dolazi do preraspodjele težine na stupove, stropove i zidove, što zahtijeva reviziju i nosivost elemenata konstrukcije.
- Pokreti tla koji su se ili već deformirali ili promijenili konfiguraciju udarca na temelj, a time i na nosive čvorove okvira. Također je potrebna obnova ravnoteže sila između struktura.
- Uništenje ili djelomično oštećenje nosivih dijelova ili pojedinih elemenata zbog nesreća, prirodnih katastrofa, potresa, katastrofa koje je uzrokovao čovjek.
- Kada su greške otkrivene u fazi projektiranja ili identificirane već tijekom rada zgrade.
U ovom slučaju, glavna i većinauobičajeni razlozi koji podrazumijevaju potrebu za jačanjem armiranobetonskih konstrukcija na ovaj ili onaj način. Specifičnost habanja ili oštećenja treba utvrditi tijekom sveobuhvatnog izvida, na temelju kojeg se izrađuje projekt za jačanje konstrukcije i odabire najbolji način za njegovu provedbu.
Dijagnostika i rješavanje problema dizajna
Tehnički pregled se obavlja u skladu s planom ili izvanredno u slučaju očitih znakova uništenja objekta. Ovaj dio aktivnosti reguliran je standardima ispitivanja bez razaranja u skladu s GOST 22690 i 17624. Procjena na temelju rezultata istraživanja vrši se u skladu sa skupom pravila (SP) o jačanju armiranobetonskih konstrukcija pod broj 63.13330.
Dijagnostički postupci počinju vizualnim pregledom, tijekom kojeg se otkrivaju vanjska oštećenja - nedostaci, strugotine, pukotine itd. Za otkrivanje skrivenih oštećenja koriste se metode ispitivanja bez razaranja. Takvi se zadaci rješavaju pomoću posebne opreme, na primjer, pomoću elektromagnetskih ili ultrazvučnih detektora mana. Konkretno, ultrazvučni uređaji koji rade georadarskim i eho-pulsnim metodama češće se koriste za otklanjanje kvarova na armiranom betonu. Tijekom pregleda, šupljine, prisutnost agresivnih komponenti u konstrukciji, uništenje armaturnih šipki, tragovi korozije, itd.
Na temelju dobivenih podataka razvija se daljnja strategija za uklanjanje oštećenja, popravak, obnavljanje ilipreraspodjela opterećenja. U istoj fazi defektolozi mogu dati preporuke za jačanje armiranobetonskih konstrukcija, uzimajući u obzir specifičnosti oštećenja koja se mogu popraviti samo alatima za nerazorno ispitivanje. Važnu ulogu u određivanju kako ojačati konstrukciju imat će specifični tehnički i fizički parametri na kojima konstrukcija djeluje.
Dobijte specifikacije
Parametri ojačanja mogu varirati ovisno o konfiguraciji primjene dodatne sile i specifičnim zahtjevima za podupiranje konstrukcije. Najčešće karakteristike su modul elastičnosti oslonca i vlačna čvrstoća. Dakle, optimalna armatura armiranobetonskih konstrukcija kompozitnim materijalima u prosjeku osigurava elastičnost u rasponu od 70.000-640.000 MPa i pokazatelje vlačne čvrstoće - od 1500 do 5000 MPa. Naravno, nije potrebno u svakom slučaju težiti maksimalnom učinku. Izbor specifičnog potencijala snage nosivih i armaturnih elemenata ovisi o trenutnom stanju armiranobetonske konstrukcije.
Što se tiče dimenzijskih parametara, oni će ovisiti o shemi ojačanja koja se sastavlja na temelju planskog rješenja. Na primjer, fragmentarno ojačanje armiranobetonske ploče može se izvesti dodatnom potporom za monolitni modul bez greda debljine 300 mm. Stupovi za ojačanje obično imaju prosječni presjek 400x400 mm i postavljaju se ispod poda u koracima od 5-7,5 m.određeno naprezno-deformacijskim stanjem podova i nosivih zidova.
U složenom obliku, na primjer, armiranje armiranobetonskih konstrukcija karbonskim vlaknima može imati sljedeće tehničke karakteristike:
- Debljina elementa je 0,3 mm.
- Širina - 300 mm.
- Težina - 500 g/m2.
- Modul elastičnosti – 230000 N/mm2.
- Gustoća – 1,7 g/cm3.
- Vlačna čvrstoća - 4000 N/mm2.
- Smična čvrstoća strukture - 7 N/mm2.
- Tlačna čvrstoća materijala - 70 N/mm2.
- Deformacija pri lomu strukture – 1,6%.
- Adhezija kompozitnog vlakna na betonsku strukturu - 4 N/mm2.
- Youngov modul - 400 N/mm2.
Specifičnost upotrebe modernih kompozitnih materijala je zbog činjenice da ljepljivi sastav igra značajnu ulogu u montažnim operacijama s njima. Često djeluje kao neovisno sredstvo za brtvljenje i obnavljanje za jačanje betonske konstrukcije. Na primjer, epoksidni spojevi mogu dobro obavljati funkcije brtvljenja tehnoloških šavova i spojeva.
Propisi
U procesu proračuna, projektiranja i izvođenja instalacijskih radova treba se voditi nekoliko GOST-ova, među kojima su 31937, 22690 i 28570. Ovi dokumenti u različitom stupnju reguliraju održavanje i rekonstrukciju zgrada i građevina. Također je potrebno uzeti u obzir standarde dokumenta SP 63.13330, koji daje posebne upute oorganizacija i provedba sanacijskih i sanacijskih mjera, uključujući jačanje armiranobetonskih konstrukcija kompozitnim materijalima. SP 164.1325800 također će pomoći u korištenju drugih plastičnih i stakloplastičnih materijala za ojačanje. Opći propisi na koje treba obratiti pažnju su sljedeći:
- Razvoj projekta armature treba provoditi samo na temelju podataka iz terenskog snimanja konstrukcija.
- Do trenutka obračuna materijala i konfiguracije instalacijskih radova potrebno je pripremiti podatke o veličini ciljanog objekta, njegovom stanju, načinu armiranja, čvrstoći betona itd.
- Nakon ispitivanja donosi se temeljna odluka o dopuštenosti konstrukcije za popravak uz daljnji rad.
- Mjere armiranja treba provesti tako da kompozitna vlakna ili metalne šipke omoguće rad opterećenja na spoju s betonskom konstrukcijom.
- Nije dopušteno ojačati konstrukcije u kojima postoje džepovi oštećenja od korozije.
- U procesu pripreme projekta također je važno izračunati potrebu za dodatnim zaštitnim svojstvima materijala, na primjer, uključiti vatrostalne premaze ili premaze otporne na vlagu u strukturu.
Prednosti betonske armature
Uz pravila koja uređuju popravak i restauraciju građevinskih konstrukcija, bilo bi korisno u početku pripremiti bazu metodoloških materijala koji će pomoćirješavati zadatke u praksi. Do danas postoji mnogo vizualnih uputa koje korak po korak i vizualno opisuju tehnologije primjene specifičnih metoda za rekonstrukciju određenih građevina. Na primjer, LLC "Interaqua" i "NIIZHB" nude sveobuhvatan vodič za jačanje armiranobetonskih konstrukcija kompozitnim materijalima na temelju skupa pravila SP 52-101-2003. Materijal opisuje izbor konstrukcijskih rješenja, principe proračuna ojačanja zidova i stropova, kao i tehnološke metode korištenja karbonskih dijelova.
Ako govorimo o industrijskim objektima, onda se mogu koristiti visoko specijalizirani priručnici koji se također fokusiraju na posebne uvjete rada konstrukcija. Konkretno, Far East PromstroyNIIproject LLC nudi upute za jačanje armiranobetonskih konstrukcija serije 1.400.1-18. Ovaj materijal ističe nijanse jačanja nosivih zidova i stropova u strukturi industrijskih zgrada.
Razvoj projekta strukturnog ojačanja
Glavni zadatak ove faze je ponuditi specifično tehničko rješenje za implementaciju jačanja strukture ciljnog objekta. Tijekom procesa razvoja stručnjaci se vode podacima o karakteristikama građevinskih materijala, njihovim geometrijskim parametrima, uvjetima rada i postojećim oštećenjima. Trenutno su razvijeni sljedeći principi projektiranja za armiranje armiranobetonskih konstrukcija:
- Međusobno povezivanje komponenti. Česta pogreška koja se događa tijekom gradnje je razmatranje radilištau izoliranom formatu. To jest, na primjer, nosivi zid će se izračunati na temelju izravnih opterećenja na njemu bez usredotočivanja na obližnje čimbenike utjecaja. Zapravo, visokokvalitetan i izdržljiv sustav može se dizajnirati samo uz sveobuhvatno razmatranje svih operativnih čimbenika.
- Optimizacija. Zadaci jačanja konstrukcija mogu se rješavati na različite načine, a gotovo u svakom slučaju postoji rješenje koje će objektu omogućiti održavanje visokog radnog vijeka. No, istodobno je poželjno nastojati minimizirati količinu posla, masu pomoćnih potpornih dijelova i racionalizirati korištenje potrošnog materijala. Što je niži stupanj intervencije u strukturi strukture, to je veća njezina pouzdanost. Usput, moderne tehnologije za armiranje armiranobetonskih konstrukcija kompozitnim materijalima, koji su manji po veličini i težini u usporedbi s metalnim kolegama, samo omogućuju minimiziranje volumena uključivanja stranih elemenata.
- Ekonomska racionalizacija. Čak i ako je moguće iskoristiti velika financijska sredstva u provedbi projekta armature, važno je uzeti u obzir da složena i masivna tehnička rješenja uvijek zahtijevaju visoke troškove već u procesu održavanja tijekom rada konstrukcije.
- Usuglašenost s utvrđenim zahtjevima. Svaka faza projektiranja mora uzeti u obzir i opća normativna pravila i posebne zahtjeve tehničkog i konstrukcijskog uređaja u odnosu na ciljnu zgradu.
Pravila za izračun armature armiranobetonskih konstrukcija
Tehnički proračun konstrukcija je temelj projektiranja, tijekom kojeg se stvarna opterećenja koreliraju s potencijalima snage materijala koji se koriste za armiranje. Početni podaci za složeni izračun uzeti su iz projektne sheme, njegovih dimenzija, djelovanja opterećenja i prirode oštećenja. Zasebni članci u ocjeni materijala za armiranje armiranobetonskih konstrukcija izračunavaju se pokazatelji tlačne čvrstoće, visine tlačne zone, stabilnosti duž kosih presjeka itd.
Temeljna vrijednost dizajna, koja određuje sposobnost podnošenja stvarnih opterećenja, bit će trenutak maksimalnog savijanja. Za njegov izračun koriste se faktori pouzdanosti za materijal i opterećenje. Također se utvrđuje priroda raspodjele oštećenja na poprečnom presjeku konstrukcije, uzimajući u obzir stupanj njezine elastičnosti. Ako početni maksimalni moment savijanja premašuje proces pucanja duž presjeka, tada se proračun treba provesti na isti način kao i za presjek s pukotinama, ne uzimajući u obzir mogućnost razvoja deformacije.
Stalne vrijednosti ciljnih materijala također se koriste u proračunima za ojačanje konstrukcija. Suvremene smjernice za jačanje armiranobetonskih konstrukcija posebno se oslanjaju na sljedeće pokazatelje:
- Snaga - raspon od 1000 do 1500 MPa, ali ne manje.
- Modul elastičnosti - od 50 do 150 GPa.
- Temperatura staklenog prijelaza (koristi se za kompozite) - ne manje od 40 °S.
Dimenzionalni parametri i konfiguracija montaže određuju se pojedinačno u odnosu na određenidizajni.
Klasifikacija metoda pojačanja
Moderne tehnologije omogućuju korištenje opsežnog popisa sredstava za tehničko jačanje različitih konstrukcija, prilagođavajući se specifičnim uvjetima rada. Na osnovnoj razini, vrijedi podijeliti sve načine za jačanje armiranobetonskih konstrukcija na temelju njihovog fizičkog stanja. Posebno se mogu razlikovati tekući, tkani i čvrsti elementi. U prvom slučaju, jačanje će se provesti prema metodi popravka vanjskih oštećenja. To može biti uklanjanje pukotina pomoću pješčano-cementne žbuke i brtvljenje fuga ljepljivim građevinskim smjesama. Materijali od tkanine koriste se rjeđe i uglavnom kao ojačavajuće sredstvo, koje se nanosi na izlivenu površinu istim otopinama za jačanje.
Što se tiče čvrstih tijela, to su strukturni dijelovi koji su na neki način integrirani ili postavljeni na oštećenu strukturu. U ovom slučaju, metode armiranja armiranobetonskih konstrukcija mogu se podijeliti i prema vrsti korištenog materijala (metal, kompoziti, kamen) i prema konfiguraciji instalacije. Najpopularnija metoda armiranja čvrstim proizvodima je armatura remena, u kojoj profilirani jastučići stežu oštećeno područje. Ali ovo nije jedini način korištenja takvih proizvoda.
Osnovne metode ojačanja armiranobetonskih konstrukcija
Ovisno o rezultatima početnog istraživanja i na temelju odluke o dizajnumogu se koristiti sljedeće metode armiranja armiranobetonskih konstrukcija:
- Polaganje sanacijske žbuke u cilju obnavljanja strukture betonske površine. Ako postoje otvoreni prostori za prolaz armature, oni su također zapečaćeni mješavinama temeljnih premaza ili žbukom.
- Unošenje betonske žbuke u šupljine, pukotine, šupljine i druge unutarnje strukturne nedostatke otkrivene ispitivanjem bez razaranja.
- Mlazni beton s mješavinom betona. Betonski mort se nanosi na površinu posebnim puškama velikom brzinom. Ova mehanika obrade oštećenih područja omogućuje stvaranje gustih ojačavajućih slojeva visoke čvrstoće.
- Jačanje temelja na kojem počiva struktura. To se radi pomoću armiranobetonskih kopči, metalnih pojaseva, sidrenih vezica i drugih čvrstih elemenata.
- Jačanje armiranobetonskih stupova, greda i zidova ugradnjom složenih armaturnih obujmica, okvira i košulja. U takvom uređaju mogu se koristiti elementi armature, oplate i mlaznog betona. Budući da ova metoda uključuje stvaranje prilično značajnih dodatnih konstrukcija, preporuke za jačanje armiranobetonskih konstrukcija preporučuju pažljivo izračunavanje maksimalnog opterećenja na stropu. Inače, nakon nekog vremena bit će moguće otkriti pukotine već u konstrukciji nosivih elemenata niže razine.
- Točkovo povećanje izdržljivosti prečki, greda, stupova i potpornih elemenata s kompozitima. Za takve namjene, malog formata, ali izdržljivi dijelovi od karbonskih vlakana, kevlara, karbona iitd.
Kao što praksa pokazuje, najučinkovitije rješenje u podržavanju potencijala snage armiranobetonskih konstrukcija je upravo konstrukcijska promjena njihova temelja. Dodavanje zidova i stropova s potpornim elementima trećih strana kao što su podupirači, naprotiv, smatra se neučinkovitim i tehnološki neispravnim. Ali opet, konkretne odluke treba donijeti na temelju sveobuhvatnog istraživanja i izračuna.
Ojačanje čelikom i kompozitima - što je bolje?
Osnovna podjela na mnoge načine za jačanje građevinskih konstrukcija temelji se na vrsti korištenog materijala. Snažni poluprovodnički štapovi i strukturni elementi najčešći su armaturni elementi, ali se mogu izraditi na bazi tradicionalnih čeličnih legura i korištenjem moderne plastike. Što je bolje?
Prednosti metala uključuju njegovu svestranost, visoku čvrstoću i pristupačnu cijenu. Usput, armiranje armiranobetonskih konstrukcija ugljičnim vlaknima, uz sve pozitivne tehničke i fizičke kvalitete, može koštati 20-30% više od korištenja čak i visokokvalitetnog nehrđajućeg čelika. Što opravdava takve troškove? Ipak, kompoziti pokazuju nenadmašnu vlačnu čvrstoću koja nadmašuje čak i čelik. Također, za razliku od betona, karbonska vlakna karakterizira veći resurs čvrstoće na zamor, što eliminira međumjere sanacije tijekom dugotrajnog rada zgrade. Postoje li nedostaci kompozita osim visoke cijene? Postoje nijanse ekoloških svojstava, budući da uplastika je još uvijek osnova materijala, ali je značaj utjecaja sintetičkih dodataka minimalan u smislu opasnosti za ljude.
Zaključak
Mjere sanacije, obnove i ojačanja armiranobetonskih konstrukcija u pravilu zahtijevaju velike organizacijske i financijske troškove. To je zbog složenosti njihovog dizajna i tehnoloških problema izvođenja instalacijskih operacija. Čak i manji kozmetički zahvati moraju se provoditi u nekoliko faza - od rješavanja problema s pripremom predmeta za rad do izravnog uklanjanja oštećenja ili povećanja kvaliteta materijala. Stoga, u preporukama za projektiranje armature armiranobetonskih konstrukcija, stručnjaci primjećuju potrebu za razmatranjem tehnički najfleksibilnijih opcija za rješavanje problema. Na primjer, najjednostavnija zamjena čelične armature promjera 12 mm šipkom od karbonskih vlakana debljine 8 mm s istim učinkom ojačanja minimizirat će do 50% troškova električne energije. No, naravno, takva optimizacija nije uvijek moguća. U svakom slučaju, načela održavanja potrebne čvrstoće, elastičnosti i krutosti konstrukcija trebaju doći do izražaja. Praćenje normativnih planova i visokokvalitetnih instalacijskih shema omogućit će racionalno izvođenje ojačanja, što je više moguće odgađajući vrijeme potrebe dovršetka rekonstrukcije zgrade uz zamjenu armiranobetonske konstrukcije.
