I byggeri og store industrier spiller armerede betonkonstruktioner ofte en nøglerolle, der tjener som rammer, lofter og funktionelle platforme til forskellige bygninger. De bærer multi-ton belastninger, der virker både i statisk og dynamisk tilstand. Over tid kan stress ikke andet end at påvirke strukturens tilstand. Som følge heraf kræves forstærkning af armerede betonkonstruktioner på en eller anden måde. Den specifikke metode til at udføre sådanne operationer afhænger af anlæggets driftsbetingelser, tekniske og fysiske parametre og planlægningskrav.
Hvad er armerede betonkonstruktioner?
Først og fremmest bør du beslutte, hvad en armeret betonkonstruktion i princippet er. I kapitalbyggeri, dettedel af konstruktionen, der påtager sig øgede driftsbelastninger. Grundlaget for strukturen er dannet af en betonkonstruktion, og armeringsstænger bruges som dens grundlæggende armering. Samtidig kan forstærkning og restaurering af armerede betonkonstruktioner udføres omfattende og delvist. Hvis et defekt område på overfladen blev identificeret ved diagnostik, vil reparationen primært vedrøre denne del, selvom årsagerne til ødelæggelsen først skal undersøges, hvilket kan retfærdiggøre muligheden for at rekonstruere andre sektioner af strukturen.
Hvad menes der med forstærkning som sådan? Dette er en teknisk operation inden for byggeri, hvorved levetiden af især bygninger og individuelle konstruktioner forlænges. Der er forskellige metoder til reparation og forstærkning af armerede betonkonstruktioner. Alle involverer i forskellig grad løsningen af følgende opgaver:
- Forøgelse af styrken af noder og bærende komponenter i strukturen ved at inkludere nye elementer. Sidstnævnte kan være bjælker, overliggere, udkragningsdele, afstivninger osv.
- Aflæsning eller omfordeling af massen, der virker på den armerede betonbase. I dette tilfælde påvirkes arrangementet af strukturer, der mekanisk påvirker målområdet for befæstning. Aflæsning reducerer behovet for armerede betonkonstruktioner.
- Forøgelse af de grundlæggende styrkeegenskaber for et objekt og dets elementer ved at erstatte det.
Når det er nødvendigt at forstærke RC-design?
Selv på opstillingsstadiet af bærerammen vælges tekniske løsninger og byggematerialer i overensstemmelse med fremtidige belastninger med forventning om langsigtet drift. Over tid, på grund af forskellige faktorer, forringes strukturens tekniske tilstand, og der er behov for at understøtte dens kritiske elementer. Fuld armering af armerede betonkonstruktioner bør udføres i følgende tilfælde:
- Tab af designstyrke på grund af ældning og træthed af materialer. Det gælder især betonkonstruktionen, som er udsat for negative kemiske påvirkninger og naturlig mekanisk belastning.
- Ombygning af en bygning, hvorved konfigurationen af bærende vægge, bjælker, søjler, spær og konsoller ændres. Forstærkning eller masseaflastning kan være påkrævet ved strukturelle forankringspunkter.
- Ændring af antallet af etager. Der er også en omfordeling af vægten over søjler, lofter og vægge, hvilket kræver en revision og bæreevnen af konstruktionens elementer.
- Grundbevægelser, der enten allerede har deformeret eller ændret konfigurationen af stødet på fundamentet og dermed på rammens bærende knudepunkter. Gendannelse af kraftbalance mellem strukturer er også påkrævet.
- Ødelæggelse eller delvis beskadigelse af bærende dele eller individuelle elementer på grund af ulykker, naturkatastrofer, jordskælv, menneskeskabte katastrofer.
- Når fejl opdages i designfasen eller identificeres allerede under driften af bygningen.
I dette tilfælde er det vigtigste og mestalmindelige årsager, der medfører behov for at forstærke armerede betonkonstruktioner på den ene eller anden måde. Den specifikke karakter af slid eller beskadigelse bør fastlægges under en omfattende undersøgelse, på grundlag af hvilken et projekt til styrkelse af strukturen udvikles, og den bedste måde at implementere det på vælges.
Diagnose og fejlfinding af design
Teknisk inspektion udføres i overensstemmelse med tidsplanen eller uplanlagt i tilfælde af tydelige tegn på ødelæggelse af bygningen. Denne del af aktiviteterne er reguleret af ikke-destruktive prøvningsstandarder i henhold til GOST 22690 og 17624. Vurderingen baseret på resultaterne af undersøgelsen er foretaget i overensstemmelse med regelsættet (SP) om forstærkning af armerede betonkonstruktioner iht. nummeret 63.13330.
Diagnostiske procedurer begynder med en visuel inspektion, hvor ydre skader opdages - defekter, skår, revner osv. For at opdage skjulte skader anvendes ikke-destruktive testmetoder. Sådanne opgaver løses ved hjælp af specialudstyr, for eksempel ved hjælp af elektromagnetiske eller ultralydsfejldetektorer. Især ultralydsenheder, der opererer med georadar og ekko-pulsmetoder, bruges oftere til fejlfinding af armeret beton. Under inspektionen, hulrum, tilstedeværelsen af aggressive komponenter i strukturen, ødelæggelse af armeringsstænger, spor af korrosion osv.
Baseret på de indhentede data udvikles en yderligere strategi for at eliminere skader, reparere, genoprette elleromfordeling af belastninger. På samme stadium kan defektologer give anbefalinger om styrkelse af armerede betonkonstruktioner under hensyntagen til de specifikke skader, der kun kan rettes med ikke-destruktive testværktøjer. En vigtig rolle i at bestemme, hvordan strukturen skal styrkes, vil blive spillet af de specifikke tekniske og fysiske parametre, som strukturen betjenes på.
Gain-specifikationer
Parametrene for forstærkningerne kan variere afhængigt af konfigurationen af påføringen af den ekstra kraft og de specifikke krav til at understøtte strukturen. De mest almindelige egenskaber er støttens elasticitetsmodul og trækstyrke. Således giver den optimale forstærkning af armerede betonkonstruktioner med kompositmaterialer i gennemsnit elasticitet i området 70.000-640.000 MPa og trækstyrkeindikatorer - fra 1500 til 5000 MPa. Det er naturligvis ikke nødvendigt i alle tilfælde at stræbe efter maksimal ydeevne. Valget af et specifikt kraftpotentiale for støtte- og armeringselementerne afhænger af den aktuelle tilstand af den armerede betonkonstruktion.
Hvad angår de dimensionelle parametre, vil de afhænge af forstærkningsskemaet, som er udarbejdet på baggrund af planlægningsløsningen. For eksempel kan fragmentarisk forstærkning af en armeret betonplade udføres af yderligere støtte til et 300 mm tykt monolitisk bjælkeløst modul. Forstærkningssøjler har norm alt en gennemsnitlig sektion på 400x400 mm og placeres under gulvet i intervaller på 5-7,5 m.bestemt af spændings-belastningstilstanden af gulve og bærende vægge.
I en kompleks form, for eksempel, kan armering af armerede betonkonstruktioner med kulfiber have følgende tekniske egenskaber:
- Tykkelsen af elementet er 0,3 mm.
- Bredde - 300 mm.
- Vægt - 500 g/m2.
- Elasticitetsmodul – 230000 N/mm2.
- Densitet – 1,7 g/cm3.
- Trækstyrke - 4000 N/mm2.
- Forskydningsstyrke af struktur - 7 N/mm2.
- Materialets trykstyrke - 70 N/mm2.
- Deformation ved strukturbrud – 1,6%.
- Vedhæftning af kompositfiber til betonkonstruktion - 4 N/mm2.
- Youngs modul - 400 N/mm2.
Det specifikke ved brugen af moderne kompositmaterialer skyldes, at klæbemiddelsammensætningen spiller en væsentlig rolle i monteringsoperationerne med dem. Ofte fungerer det som et uafhængigt tætnings- og restaureringsmiddel til at styrke betonkonstruktionen. For eksempel kan epoxyforbindelser godt udføre funktionerne som tætning af teknologiske sømme og samlinger.
Regulations
I processen med at beregne, designe og udføre installationsarbejde bør man være styret af flere GOST'er, blandt hvilke er 31937, 22690 og 28570. Disse dokumenter regulerer i varierende grad vedligeholdelse og genopbygning af bygninger og strukturer. Det er også nødvendigt at tage højde for standarderne i dokumentet SP 63.13330, som giver specifikke instruktioner omorganisering og gennemførelse af reparations- og restaureringsforanst altninger, herunder forstærkning af armerede betonkonstruktioner med kompositmaterialer. SP 164.1325800 vil også hjælpe i brugen af andre plast- og glasfibermaterialer til forstærkning. Generelle regler, du skal være opmærksom på, er som følger:
- Udviklingen af forstærkningsprojektet bør kun udføres på grundlag af data fra feltundersøgelsen af strukturer.
- På tidspunktet for beregning af materialer og konfiguration af installationsarbejdet skal der udarbejdes oplysninger om målobjektets størrelse, dets tilstand, armeringsmetoder, betonstyrke osv..
- Efter undersøgelsen træffes der en grundlæggende beslutning om, hvorvidt strukturen er tilladt til reparation med yderligere drift.
- Forstærkningsforanst altninger bør udføres, så kompositfibre eller metalstænger giver fugebelastningsarbejde med betonkonstruktionen.
- Det er ikke tilladt at forstærke strukturer, hvor der er lommer med korrosionsskader.
- I processen med at forberede et projekt er det også vigtigt at beregne behovet for at give materialet yderligere beskyttende egenskaber, for eksempel at inkludere ildfaste eller fugtbestandige belægninger i strukturen.
Fordele ved betonforstærkning
Sammen med reglerne for reparation og restaurering af bygningskonstruktioner ville det være nyttigt først at udarbejde en base af metodologiske materialer, der vil hjælpeløse opgaverne i praksis. Til dato er der mange visuelle instruktioner, der trin for trin og visuelt beskriver teknologierne til at anvende specifikke metoder til rekonstruktion af visse strukturer. For eksempel tilbyder LLC "Interaqua" og "NIIZHB" en omfattende guide til styrkelse af armerede betonkonstruktioner med kompositmaterialer baseret på regelsættet SP 52-101-2003. Materialet beskriver valget af strukturelle løsninger, principperne for beregning af forstærkning af vægge og lofter, samt teknologiske metoder til brug af kulstofdele.
Hvis vi taler om industrianlæg, så kan der bruges højt specialiserede manualer, som også fokuserer på konstruktioners særlige driftsforhold. Især Far East PromstroyNIIproject LLC tilbyder instruktioner til forstærkning af armerede betonkonstruktioner af 1.400.1-18 serien. Dette materiale fremhæver nuancerne ved at styrke bærende vægge og lofter i strukturen af industribygninger.
Udvikling af et strukturelt forstærkningsprojekt
Hovedopgaven for denne fase er at tilbyde en specifik teknisk løsning til implementering af styrkelse af målobjektets struktur. Under udviklingsprocessen bliver specialister styret af data om byggematerialers egenskaber, deres geometriske parametre, driftsforhold og eksisterende skader. I øjeblikket er følgende designprincipper for armering af armerede betonkonstruktioner blevet udviklet:
- Sammenkobling af komponenter. En almindelig fejl, der opstår under byggeriet, er at overveje arbejdsstedeti et isoleret format. Det vil sige, at en bærende væg eksempelvis vil blive beregnet ud fra direkte belastninger på den uden at fokusere på nærliggende påvirkningsfaktorer. Faktisk kan et højkvalitets og holdbart system kun designes med en omfattende overvejelse af alle driftsfaktorer.
- Optimering. Opgaverne med at styrke strukturer kan løses på forskellige måder, og i næsten alle tilfælde er der en løsning, der gør det muligt for anlægget at opretholde et højt arbejdsliv. Men på samme tid er det ønskeligt at stræbe efter at minimere mængden af arbejde, massen af hjælpestøttedele og rationalisere brugen af forbrugsstoffer. Jo lavere grad af indgreb i strukturens struktur, jo højere er dens pålidelighed. Forresten tillader moderne teknologier til forstærkning af armerede betonkonstruktioner med kompositmaterialer, som er mindre i størrelse og vægt sammenlignet med metalmodstykker, bare at minimere mængden af inklusion af fremmede elementer.
- Økonomisk rationalisering. Selvom det er muligt at bruge store økonomiske ressourcer i implementeringen af forstærkningsprojektet, er det vigtigt at tænke på, at komplekse og massive tekniske løsninger altid kræver høje omkostninger allerede i gang med vedligeholdelsen under driften af konstruktionen.
- Overholdelse af etablerede krav. Hvert designtrin skal tage hensyn til både de generelle normative regler og de specifikke krav til den tekniske og strukturelle enhed i forhold til målbygningen.
Regler for beregning af armering af armerede betonkonstruktioner
Teknisk beregning af konstruktioner er grundlaget for designarbejde, hvor de faktiske belastninger korreleres med effektpotentialerne for de materialer, der anvendes til armering. De indledende data for den komplekse beregning er taget fra designskemaet, dets dimensioner, virkende belastninger og skadens art. Separate artikler i vurderingen af materialer til armering af armerede betonkonstruktioner er beregnede indikatorer for trykstyrke, trykzonehøjde, stabilitet langs skrå sektioner osv.
Den grundlæggende værdi af designet, som bestemmer evnen til at klare faktiske belastninger, vil være tidspunktet for maksimal bøjning. Til dens beregning anvendes pålidelighedsfaktorerne for materialet og belastningen. Arten af fordelingen af skader over tværsnittet af strukturen bestemmes også under hensyntagen til graden af dens elasticitet. Hvis det indledende maksimale bøjningsmoment overstiger processen med revnedannelse langs sektionen, så skal beregningen udføres på samme måde som for en sektion med revner uden at tage højde for potentialet for deformationsudvikling.
Konstante værdier for målmaterialer bruges også i beregninger for at forstærke strukturer. Moderne retningslinjer for forstærkning af armerede betonkonstruktioner er især afhængige af følgende indikatorer:
- Strength – spænd fra 1000 til 1500 MPa, men ikke mindre.
- Elasticitetsmodul - fra 50 til 150 GPa.
- Glasovergangstemperatur (bruges til kompositter) - ikke mindre end 40 °С.
Dimensionale parametre og monteringskonfiguration bestemmes individuelt i forhold til en specifikdesigns.
Klassificering af forstærkningsmetoder
Moderne teknologier gør det muligt at bruge en omfattende liste over midler til teknisk forstærkning af forskellige strukturer, tilpasning til specifikke driftsforhold. På et grundlæggende niveau er det værd at opdele alle måder at styrke armerede betonkonstruktioner på baseret på deres fysiske tilstand. Især kan der skelnes mellem flydende, vævede og faste elementer. I det første tilfælde vil forstærkningen blive udført i henhold til metoden til at reparere ydre skader. Dette kan være eliminering af revner ved hjælp af en sandcementmørtel og tætning af samlinger med klæbende byggemasser. Stofmaterialer bruges sjældnere og mest som et forstærkningsmiddel, som påføres det udstøbte område med de samme forstærkningsløsninger.
Med hensyn til faste stoffer er de strukturelle dele, der på en eller anden måde er integreret eller overlejret på en beskadiget struktur. I dette tilfælde kan metoderne til forstærkning af armerede betonkonstruktioner opdeles både efter den anvendte type materiale (metal, kompositter, sten) og af installationskonfigurationen. Den mest populære metode til forstærkning med solide produkter er bælteforstærkning, hvor profilerede puder klemmer det beskadigede område. Men dette er ikke den eneste måde at bruge sådanne produkter på.
Grundlæggende metoder til forstærkning af armerede betonkonstruktioner
Afhænger af resultaterne af den indledende undersøgelse og baseret på designbeslutningenfølgende metoder til forstærkning af armerede betonkonstruktioner kan bruges:
- Udlægning af reparationspuds for at genoprette strukturen af betonoverfladen. Hvis der er åbne områder til passage af armering, forsegles de også med primerblandinger eller puds.
- Introduktion af betonmørtel i hulrum, revner, hulrum og andre interne strukturelle defekter opdaget ved ikke-destruktiv testning.
- Spraybeton med betonblanding. Betonmørtel påføres overfladen med specielle pistoler ved høj hastighed. Denne mekanik til behandling af beskadigede områder tillader dannelsen af tætte forstærkende lag med høj styrke.
- Forstærkning af fundamentet, som strukturen hviler på. Dette gøres gennem armerede betonclips, metalbælter, ankerbindere og andre solide elementer.
- Forstærkning af armerede betonsøjler, bjælker og vægge gennem installation af komplekse forstærkningsclips, rammer og skjorter. I en sådan anordning kan elementer af armering, forskalling og sprøjtebeton anvendes. Da denne metode involverer oprettelse af ret betydelige yderligere strukturer, anbefaler anbefalinger til styrkelse af armerede betonkonstruktioner omhyggeligt at beregne den maksimale belastning på loftet. Ellers vil det efter nogen tid være muligt at detektere revner allerede i strukturen af de lavere niveauer af bærende elementer.
- Punkt forøgelse af holdbarheden af tværstænger, bjælker, stolper og støtteelementer med komposit. Til sådanne formål, små-format, men holdbare dele lavet af kulfiber, Kevlar, kulstof ogosv.
Som praksis viser, er den mest effektive løsning til at understøtte kraftpotentialet i armerede betonkonstruktioner netop den strukturelle ændring i deres fundament. Tilføjelsen af vægge og lofter med tredjeparts støtteelementer såsom stivere anses tværtimod for ineffektive og teknologisk uhensigtsmæssige. Men igen, specifikke beslutninger bør træffes på grundlag af en omfattende undersøgelse og beregning.
Forstærkning med stål og kompositter - hvad er bedre?
Den grundlæggende opdeling på mange måder for at styrke bygningskonstruktioner er baseret på den anvendte type materiale. Power solid-state stænger og strukturelle elementer er de mest almindelige armeringsfittings, men det kan fremstilles på basis af traditionelle stållegeringer og ved hjælp af moderne plast. Hvilken er bedre?
Fordelene ved metal omfatter dets alsidighed, høje styrke og overkommelige omkostninger. Forresten kan forstærkningen af armerede betonkonstruktioner med kulfiber, med alle de positive tekniske og fysiske kvaliteter, koste 20-30% mere end at bruge selv højkvalitets rustfrit stål. Hvad retfærdiggør sådanne omkostninger? Alligevel udviser kompositter uovertrufne trækstyrker, der overgår selv stål. I modsætning til beton er kulfiber også kendetegnet ved en højere udmattelsesstyrke, hvilket eliminerer mellemliggende restaureringsforanst altninger under den langsigtede drift af bygningen. Er der nogle ulemper ved kompositmaterialer udover den høje pris? Der er nuancer af økologiske egenskaber, da iplast er stadig basis for materialet, men betydningen af påvirkningen af syntetiske tilsætningsstoffer er minimal med hensyn til fare for mennesker.
Konklusion
Foranst altninger til reparation, restaurering og forstærkning af armerede betonkonstruktioner kræver som regel mange organisatoriske og økonomiske omkostninger. Dette skyldes kompleksiteten af deres design og de teknologiske problemer med at udføre installationsoperationer. Selv mindre kosmetiske procedurer skal udføres i flere faser - fra fejlfinding med forberedelse af en genstand til arbejde til direkte eliminering af skader eller en stigning i materialers styrkekvaliteter. Derfor bemærker eksperter i anbefalingerne til design af armering af armerede betonkonstruktioner behovet for at overveje de mest teknisk fleksible muligheder for at løse problemet. For eksempel vil den enkleste udskiftning af stålarmering med en diameter på 12 mm med en kulfiberstang 8 mm tyk med samme forstærkningseffekt minimere op til 50 % af strømomkostningerne. Men en sådan optimering er selvfølgelig ikke altid mulig. Under alle omstændigheder bør principperne for opretholdelse af den nødvendige styrke, elasticitet og stivhed af strukturer komme i forgrunden. At følge de normative planer og installationsordninger af høj kvalitet vil gøre det muligt at udføre forstærkningen rationelt, så meget som muligt udskyde tidspunktet for behovet for at fuldføre genopbygningen af bygningen med udskiftning af den armerede betonkonstruktion.
