Усиление монолитных и пустотных плит углеволокном

При эксплуатации любых видов ригелей и балок может возникнуть необходимость их усиления из-за потери несущей способности, увеличения нагрузок, неправильной эксплуатации, выявлении дефектов изготовления и монтажа. В технической литературе и строительных нормах можно найти большое разнообразие различных способов усиления:

Железобетонная обойма для усиления фундамента

Фундамент такого типа может быть монолитным или сборным. Монолитный – заливается бетоном в подготовленную опалубку с арматурной обвязкой. Сборный возводится из железобетонных конструкций блочного типа.

Железобетонную обойму для усиления фундамента ставят двумя способами – с расширением подошвы основания и без такого расширения:

  • С расширением основания устраивают в случае надстройки дома или недостаточной толщине несущих стен.
  • Обойму без уширения используют при укреплении отдельных поврежденных фрагментов фундамента. При этом несущая способность стен является достаточной.

Очередность проведения работ следующая:

  1. По всей длине основания дома выкапывают траншею. Открытый фундамент очищают от частиц грязи и обрабатывают цементным молочком. На поверхности фундамента просверливают отверстия для арматурных прутьев. Их диаметр составляет до 20 мм и размещают их в шахматном порядке. Прутья должны выступать из стены на 15 см.
  2. На этих арматурных стержнях в дальнейшем формируют арматурный каркас, обваривая его листовым металлом. В очищенные от грязи пустоты фундамента и отверстия с закрепленными стержнями под давлением подается бетон. Жидким раствором обрабатываются и все трещины на фундаменте. После затвердевания бетонного раствора бетоном заполняют все пространство металлической опалубки.

Железобетонная обойма представляет собой полностью замкнутую конструкцию, охватывающую собой всю площадь фундамента, а не только поврежденной части.

Основная задача усиления фундамента посредством устройства железобетонной обоймы – более равномерное распределение нагрузки на подошвы вследствие некачественного выполнения строительных работ. Именно таким фактором вызывается обустройство металлических обойм без увеличения площади подошвы. В верхней ее части для дополнительного крепления к основанию устанавливают анкера.

Фундаменты неглубокого заложения обустраивают железобетонными обоймами с увеличенной площадью подошвы. Прежде всего, это касается бетонных оснований и оснований из кладки.

При устройстве обойм для усиления фундамента следует учитывать состояние старого основания. Для увеличения качественного и прочного сцепления необходимо снять верхний слой бетона из усиливаемого фундамента. Таким образом, можно достичь монолитности существующего фундамента и железобетонной обоймы. В качестве дополнительного обеспечения прочности приваривают к поверхности арматурные стержни, штрабы, металлические балки, бетонные шпонки, анкера и другие крепежные элементы.

Усиление деревянного перекрытия

Обычно такие перекрытия ремонтируются в результате повреждения или разрушения балок. В данном случае балки усиливают или меняют, увеличивая их сечение. Если помещение меняет свою функцию или повышается нагрузка на перекрытие, значит нужно провести усиление балок, заменить их на более крупные или увеличить количество и расположить их чаще.

Схема армированной плиты перекрытия: 1 – Cетка, 2 – Усиление основной сетки, 3 – Усиления краев плиты, 4 – Усиление углов плиты, 5 – Несущие стены.

Для работы понадобятся:

  • гвозди;
  • молоток;
  • клей для оклеивания древесины рубероидом.
  • антисептик.

Не обойтись и без соответствующих материалов:

  • досок или брусьев;
  • рубероида для изоляции древесины.

Усиление балок выполняется при помощи досок или брусьев соответствующей толщины, которые прибиваются с двух сторон. Доски, используемые для накладок, должны иметь толщину не менее 38 мм, но при этом расчет сечения брусьев и толщины должен проводить конструктор.

Если нагрузка на перекрытие повышается, понадобится увеличить и несущую способность балок путем крепления накладок на всю их длину. Когда нужен ремонт поврежденных балок, накладки используются только в необходимых местах. Обычно их крепят на концах. Причина повреждения балок в этом месте обусловлена их неправильным опиранием о стену. Образование конденсата способствует тому, что древесина прогнивает и теряет прочность в месте контакта со стеной. Чтобы избежать подобной проблемы, концы балок нужно обработать антисептиком и оклеить рубероидом.

Читайте также:  Какое давление выдерживает плита перекрытия

Чтобы увеличить количество балок, вставляются дополнительные конструкции между уже существующими, в результате чего значительно уменьшается расстояние между ними. Сечение и количество дополнительных балок и их размещение на определенных участках или всем перекрытии зависят от силы нагрузки на новое перекрытие.

Основные методы усиления балок и ригелей

Усиление балок наращиванием

Усиление балок железобетонными обоймами, рубашками и наращиванием

Обоймы выполняются замкнутыми для плотного обхвата элемента и надежной связи нового бетона со старым в единое целое, толщина бетона как правило составляет от 60 до 100 мм. Рубашка – это не замкнутая с одной стороны набетонка. Наращивание – это усиление путем увеличения высоты элемента. Сечение рабочей продольной и поперечной арматуры определяется расчетом, для восприятия касательных напряжений в плоскости контакта нового бетона со старым устанавливаются хомуты, отгибы, коротыши и приваркой к существующей арматуре или анкеровкой.

Усиление ригелей предварительно напряженными затяжками, дополнительной арматурой и шпренгелями

Основными элементами затяжек как правило являются тяжи из арматурной стали, реже применяются прокатные профили из уголков и швеллеров. Крепление затяжек осуществляют на опорах с помощью анкеров или приваркой к существующей арматуре балок. Напряжение затяжек осуществляется путем взаимного стягивания обеих ветвей болтами, изготавливаемыми в виде хомута с двумя нарезанными болтами и общей шайбой. После натяжения на болты устанавливаются контргайки, соединение заваривается. В местах перегиба стержней устанавливаются прокладки, передающие усилия на нижнюю грань элемента. Напряжение дополнительной арматуры, установленной в растянутой зоне элемента, выполняется термическим или электротермическим методом. Параметры нагрева должны быть определены в проекте усиления.

Усиление элементов предварительно напряженными металлическими балками

Для создания эффекта предварительного напряжения, стальным балкам усиления сообщают начальный прогиб до момента их введения в совместную работу. Величина прогиба определяется исходя из требуемой степени разгрузки поврежденной балки, прогиб фиксируется установкой прокладок по схеме, определенной в проектной документации.

Усиление балок на восприятие поперечных сил

Необходимость усиления балок на восприятие поперечных сил как правило обуславливается появлением наклонных трещин. Усиление производится установкой дополнительной поперечной арматуры или стягивающих хомутов, предпочтительно их предварительное напряженние с применением стяжных устройств.

Усиление балок шпренгельными затяжками

Усиление подкрановых балок

Повышение несущей способности железобетонных подкрановых балок достигается устройством различных обойм и рубашек, двухконсольных балочных конструкций на опорах, устройством металлической полки с ребрами жесткости или полной стальной обоймой. Из дополнительных мероприятий, обычно необходимо улучшение качества крепления рельсов и закрепления балок на опорах, восстановление бетона балки в местах сколов и повреждений, упрочнение и развитие верхней зоны балок.

Усиление балок и ригелей внешней композитной арматурой

Эффективным методом усиления балок является армирование по поверхности композитной арматурой на основе углеродных волокон. Такое армирование эффективно для усиления нижней (растянутой) грани балок и для увеличения поперечного армирования в опорных сечениям. Наклеивание лент, тканей или ламелей позволяет повысить несущую способность до 100% от начального значения. При проектировании усиления определяют требуемые характеристики применяемых материалов: толщину, прочность, модуль упругости, количество слоев, а также их расположение на конструкции. В проекте необходимо тщательно проработать вопрос технологии производства работ, включая ремонт и подготовку поверхности, учесть защитные мероприятия.

Компания “Технологии усиления” предлагает услуги по ремонту и реконструкции стен и колонн. Инженеры компании выезжают на объект, осуществляют предварительный расчет и готовят проектную документацию.

Для получения бесплатной консультации и вызова специалиста на объект для оценки обращайтесь: – по тел: +7 (495) 118-39-91 – e-mail: [email protected]

Конструктивные решения.

При проектировании усиления конструкций углеволокном необходимо руководствоваться Сводом правил СП «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования.»

Усиление плит перекрытий и балок выполняется путем наклейки углеволокна в наиболее напряженных зонах – обычно в центре пролета по нижней грани конструкции. Это повышает их несущую способность по изгибающим моментам. Для решения таких задач подходят все виды углеродных материалов – ленты, ламели и сетки.

Кроме того, для балок часто требуется выполнить усиление приопорных зон на повышение несущей способности при действии поперечных сил (по наклонной трещине). Для этого выполняется наклейка U-образных хомутов из углеродных лент, или сеток.

Читайте также:  Опалубка перекрытий на телескопических стойках

Углеродные ленты и ламели иногда применяются в совокупности, так как их способ монтажа и адгезивные составы схожи. Применение углеродных сеток, как правило, исключает использование лент и ламелей в связи с производством «мокрых» видов работ.

Усиление колонн происходит путем их оклейки углеродными лентами, или сетками в поперечном направлении. Таким образом достигается эффект «бондажирования» и происходит сдерживание поперечных деформаций бетона по схожему принципу с «бетоном в трубе», или «трехосным сжатием».

Порядок проведения работ по усилению плит с помощью углепластика

Работы по восстановлению несущей способности плит перекрытий проводятся специализированными строительно-ремонтными организациями, которые имеют возможность производить технические расчеты и специалистов по созданию проектов усиления.

Основные этапы работ:

  • Анализ причин повреждений и состояния плит перекрытия. Составление схемы повреждений.
  • Разработка проекта ремонта и усиления. Проект содержит расчет по методу конечных элементов с применением специального ПО, которое моделирует ситуацию до и после ремонтных работ. На основании модели выбирается количество слоев, схема укладки (могут понадобиться поперечные слои углепластика) и тип углепластика (ширина, плотность, одно или двунаправленность нитей углеволокон в ткани).
  • Составление и согласование проекта усиления с отделениями Госстроя и владельцем проекта здания.
  • Составление сметы и графика выполнения работ.
  • Удаление однослойного пола или покрытия.
  • Разгрузка плиты с помощью домкратов.
  • Подготовка поверхности под укладку полотна или ленты. При необходимости удаляется поврежденный слой, проводится разделка, очистка рабочей зоны от грязи, пыли и ржавчины. Укладка ремонтного слоя из композиций с высокой скоростью «схватывания» для уменьшения сроков выполнения работ. При серьезных повреждениях используют армирующую сетку из углеволокна (напр., CarbonWrap Grid 300/1200).
  • Укладка слоев углепластика на подготовленную обеспыленную и загрунтованную поверхность по утвержденной схеме и последовательности. В промышленных и коммерческих зданиях с большой площадью перекрытий используются монолитные плиты с ригелем. Ригель ремонтируют и укладывают на него усиливающую углеволоконную ленту со стороны ригеля с заходом на поверхность плиты.
  • При необходимости делают косметический ремонт или восстанавливают покрытие пола.
  • Сдача работы заказчику.

Работы по ремонту проводятся в сухом помещении при температуре поверхности не ниже +5° С и влажности не более 4%. Следующий слой укладывают через 2…3 часа в зависимости от условий полимеризации эпоксидного клея. При повышенной влажности помещение следует просушить.

Достоинства усиления перекрытий монолитного или пустотного исполнения:

  • Работы по укладке полотна, ленты или ламината не требуют дополнительных конструкций или специальной техники. Большинство работ производится со строительных лесов.
  • Короткие сроки выполнения работ. Оклеивание можно проводить через 6…12 часов после проведения ремонтных работ, т.е. набора 60…70% прочности ремонтной смеси на основе эпоксидной смолы.
  • Толщина усиливающего слоя влияет на толщину плиты незначительно. При выполнении усиления со стороны пола или потолка отделочные работы решают вопросы неровности. Сроки выполнения работ составляют 2…5 рабочих дней.
  • Стоимость усиления с помощью углеволокна, в пересчете на кв. метр, с учетом затрат на материалы и оплату рабочих получается ниже, чем традиционные способы усиления.

Усиление бетонных монолитных и пустотных плит перекрытий с помощью композиционных материалов на основе углеволокна и эпоксидных компаундов имеет значительные перспективы, но сдерживается отсутствием нормативных документов на методику расчета прочности и материалы.

Армирование монолитного перекрытия. Продольное и поперечное армирование

Бетон отлично работает на сжатие. Арматура – на растяжение. Объединяя два этих элемента, мы получаем композитный материал. Железобетон, в котором задействуются сильные стороны каждой составляющей. Очевидно, что арматура должна быть установлена в растянутой зоне бетона и воспринять собой растягивающие усилия. Такую арматуру называют продольной или рабочей. Она должна иметь хорошее сцепление с бетоном, в противном случае он не сможет передать на неё нагрузку. Для рабочего армирования применяют стержни периодического профиля. Обозначаются они A-III (по старому ГОСТу) или А400 (по новому).

Расстояние между арматурными стержнями – это шаг армирования. Для перекрытий его обычно принимают равным 150 или 200 мм.В случае защемления в приопорной зоне возникает опорный момент. Он формирует растягивающее усилие в верхней зоне. Поэтому рабочую арматуру в монолитных перекрытиях располагают как в верхней, так и в нижней зоне бетона. Особое внимание следует обратить на нижнее армирование в центре плиты, и верхнее у её краев. А также в области опирания на внутренние, промежуточные стены/колонны, если они есть – именно здесь возникают наибольшие напряжения.

Читайте также:  Крепление профлиста к металлическим прогонам

Для обеспечения требуемого положения верхнего армирования при бетонировании применяют поперечное армирование. Оно располагается вертикально. Может быть в виде поддерживающих каркасов или специальным образом согнутых деталей. В несильно нагруженных плитах они выполняют конструктивную функцию. При больших нагрузках поперечное армирование вовлекается в работу, препятствуя расслаиванию (растрескиванию плиты).

В частном строительстве в плитах перекрытия поперечная арматура обычно выполняет сугубо конструктивную функцию. Опорная поперечная сила (сила “среза”) воспринимается бетоном. Исключением является наличие точечных опор – стоек (колонн). В этом случае понадобится расчет поперечного армирования в опорной зоне. Поперечная арматура, как правило, предусматривается с гладким профилем. Обозначается он A-I или А240.

Для поддержания верхнего армирования при бетонировании наибольшее распространение получили гнутые П-образные детали.

Монтаж арматуры перекрытия.

Заливка перекрытия бетоном.

Что делать, если не удалось равномерно разложить изделия по ширине

Иногда размеры помещения не соответствуют ширине изделий, в этом случае все промежутки сгоняют в один. Это пространство перекрывают с помощью монолитного участка. Армирование, происходит изогнутыми сетками. По длине они опираются на верх перекрытия и словно провисают в середине монолитного участка. для перекрытий применяют бетон не ниже В 25.

Технология сборного перекрытия на кирпич или блоки достаточно проста, но требует внимания к деталям.

Как выявить нарушение конструкции

Часто дефекты неумышленно могут быть замаскированы различными окрасками, штукатурками, подвесными потолками, что не позволяет своевременно их обнаружить и приступить к работам по восстановлению и ремонту.

Следует обращать внимание на сколы и отслоения бетона плит в нижней части, также на трещины и отслоения стяжки или покрытия пола в верхней части. На обнажение и коррозию арматуры, на появление на поверхности бетона следов замачивания, а также различных высолов и выщелачиваний (потемнение или осветление локальных участков). Недопустимые прогибы и провисания перекрытия, трещины в центральной части конструкции и у опор в соответственно зонах действия так называемых «максимального момента» и «перерезывающих сил».

Усиление перекрытий – необходимое мероприятие

Необходимость осуществления восстановительных работ, направленных на увеличение прочности перекрытий, возникает достаточно часто:

  • при выполнении планового ремонта обычной квартиры, расположенной в многоэтажном доме;
  • при осуществлении ремонтных работ внутри помещений производственного или складского назначения;
  • в процессе реставрации архитектурных памятников и восстановления межэтажных конструкций старых зданий;
  • при производстве ремонтных мероприятий, связанных с серьезной перепланировкой различных видов помещений.

Причины разрушения несущих конструкций различные:

  • несоблюдение требований технологии при выполнении строительных работ;
  • использование низкокачественных строительных материалов;
  • значительное повышение нагрузки на несущие стены и потолки;
  • арматурная коррозия, связанная с нарушением защитного слоя.

Кроме того, иногда возникает потребность в укреплении межэтажных панелей, состояние которых вполне удовлетворительное. Такая ситуация связана с изменением функционального назначения помещений. Ведь новые владельцы зданий достаточно часто размещают массивное оборудование, выполняют существенную реконструкцию, а также повышают этажность строения.

В зависимости от характерных особенностей разрушения, ремонтные работы предусматривают:

  • удаление разрушающихся элементов и локальную их замену новыми;
  • восстановление бетонного массива или наращивание толщины плит;
  • усиление панелей стальной сеткой или дополнительными прутками арматуры;
  • установку в участках стыковки балок стальных накладок и мощных хомутов.

Выбор оптимального метода усиления определяется строителями в зависимости от материала перекрывающих конструкций. В качестве материала перекрытий используется:

  • древесина;
  • металлопрофиль;
  • железобетон.

Эти работы предусматривают целый комплекс мероприятий, которые направлены на восстановление несущей способности перекрытия и отдельных частей

В одних случаях для увеличения нагрузочной способности применяется бетон, усиленный стальной арматурой, в других производится установка опорных элементов или используются металлические хомуты. Допускается установка на проблемном участке опорных стоек, изготовленных из металлопроката или деревянных брусьев. При выполнении восстановительных мероприятий и установке перекрытий следует придерживаться требований технологии и использовать качественное сырье.

Усиление перекрытий – необходимое мероприятие

Выполнение указанных рекомендаций позволит избежать проблемных ситуаций в процессе эксплуатации строения.

Усиление перекрытий – необходимое мероприятие