I bygg og storindustri spiller armerte betongkonstruksjoner ofte en nøkkelrolle, og fungerer som rammer, tak og funksjonelle plattformer for ulike bygninger. De bærer flere tonns last som virker både i statisk og dynamisk modus. Over tid kan stress ikke annet enn å påvirke strukturens tilstand. Som et resultat er det nødvendig med armering av armerte betongkonstruksjoner på en eller annen måte. Den spesifikke metodikken for å utføre slike operasjoner avhenger av driftsforholdene til anlegget, tekniske og fysiske parametere og planleggingskrav.
Hva er armerte betongkonstruksjoner?
Først og fremst bør du bestemme deg for hva en armert betongkonstruksjon i prinsippet er. I kapitalkonstruksjon, dettedel av konstruksjonen som tar på seg økte driftsbelastninger. Grunnlaget for strukturen er dannet av en betongkonstruksjon, og armeringsjern brukes som grunnleggende armering. Samtidig kan forsterkning og restaurering av armerte betongkonstruksjoner utføres omfattende og delvis. Hvis et defekt område på overflaten ble identifisert ved diagnostikk, vil reparasjonen først og fremst gjelde denne delen, selv om årsakene til ødeleggelsen først må undersøkes, noe som kan rettferdiggjøre muligheten for å rekonstruere andre deler av strukturen.
Hva menes med forsterkning som sådan? Dette er en teknisk operasjon i konstruksjon, på grunn av hvilken levetiden til bygninger og individuelle strukturer spesielt forlenges. Det finnes forskjellige metoder for reparasjon og forsterkning av armerte betongkonstruksjoner. Alle involverer i ulik grad løsning av følgende oppgaver:
- Øke styrken til noder og bærende komponenter i strukturen ved å inkludere nye elementer. Sistnevnte kan være bjelker, overliggere, utkragende deler, stivere osv.
- Lossing eller omfordeling av massen som virker på den armerte betongbasen. I dette tilfellet påvirkes arrangementet av strukturer som mekanisk påvirker målområdet for befestning. Lossing reduserer behovet for armerte betongkonstruksjoner.
- Øke de grunnleggende styrkeegenskapene til et objekt og dets elementer ved å erstatte det.
Når det er nødvendig å forsterke RC-design?
Selv i monteringsstadiet av bærerammen velges tekniske løsninger og byggematerialer i henhold til fremtidige belastninger med forventning om langsiktig drift. Over tid, på grunn av ulike faktorer, forverres den tekniske tilstanden til strukturen, og det er behov for å støtte dens kritiske elementer. Full armering av armerte betongkonstruksjoner bør utføres i følgende tilfeller:
- Tap av designstyrke på grunn av aldring og utmatting av materialer. Dette gjelder spesielt betongkonstruksjonen, som er utsatt for negative kjemiske påvirkninger og naturlig mekanisk påkjenning.
- Ombygging av bygg, som fører til at utformingen av bærende vegger, bjelker, søyler, takstoler og konsoller endres. Forsterkning eller masseavlastning kan være nødvendig ved strukturelle forankringspunkter.
- Endre antall etasjer. Det er også en omfordeling av vekt over søyler, tak og vegger, noe som krever en revisjon og bæreevnen til elementene i konstruksjonen.
- Bakbevegelser som enten allerede har deformert eller endret konfigurasjonen av støtet på fundamentet, og følgelig på de bærende nodene til rammen. Gjenoppretting av kraftbalanse mellom strukturer er også nødvendig.
- Ødeleggelse eller delvis skade på bærende deler eller individuelle elementer på grunn av ulykker, naturkatastrofer, jordskjelv, menneskeskapte katastrofer.
- Når feil oppdages på prosjekteringsstadiet eller identifiseres allerede under driften av bygget.
I dette tilfellet er det viktigste og mestvanlige årsaker som medfører behov for å forsterke armerte betongkonstruksjoner på en eller annen måte. Den spesifikke karakteren av slitasje eller skade bør bestemmes under en omfattende undersøkelse, på grunnlag av hvilken et prosjekt for å styrke strukturen utvikles og den beste måten å implementere det på velges.
Diagnose og feilsøking av design
Teknisk inspeksjon utføres i henhold til tidsplan eller uplanlagt ved åpenbare tegn på ødeleggelse av bygget. Denne delen av virksomheten er regulert av ikke-destruktive teststandarder i henhold til GOST 22690 og 17624. Vurderingen basert på resultatene av undersøkelsen er gjort i henhold til regelverket (SP) om forsterkning av armerte betongkonstruksjoner iht. nummeret 63.13330.
Diagnostiske prosedyrer begynner med en visuell inspeksjon, der ytre skader oppdages - defekter, fliser, sprekker osv. For å oppdage skjulte skader brukes ikke-destruktive testmetoder. Slike oppgaver løses ved hjelp av spesialutstyr, for eksempel ved bruk av elektromagnetiske eller ultralydfeildetektorer. Spesielt ultralydenheter som opererer med georadar og ekkopulsmetoder brukes oftere for feilsøking av armert betong. Under inspeksjonen, tomrom, tilstedeværelsen av aggressive komponenter i strukturen, ødeleggelse av armeringsstenger, spor av korrosjon osv.
Basert på dataene som er innhentet, utvikles en ytterligere strategi for å eliminere skade, reparere, gjenopprette elleromfordeling av laster. På samme stadium kan defektologer gi anbefalinger om styrking av armerte betongkonstruksjoner, under hensyntagen til skadespesifikasjonene som bare kan fikses med ikke-destruktive testverktøy. En viktig rolle i å bestemme hvordan strukturen skal forsterkes, vil spilles av de spesifikke tekniske og fysiske parametrene som strukturen drives på.
Gain spesifikasjoner
Parametrene til forsterkningene kan variere avhengig av konfigurasjonen av påføringen av tilleggskraften og de spesifikke kravene for å støtte strukturen. De vanligste egenskapene er støttens elastisitetsmodul og strekkfasthet. Dermed gir den optimale armeringen av armerte betongkonstruksjoner med komposittmaterialer i gjennomsnitt elastisitet i området 70 000-640 000 MPa og strekkstyrkeindikatorer - fra 1500 til 5000 MPa. Selvfølgelig er det ikke nødvendig i alle tilfeller å strebe etter maksimal ytelse. Valget av et spesifikt kraftpotensial for støtte- og armeringselementene avhenger av den nåværende tilstanden til den armerte betongkonstruksjonen.
Når det gjelder dimensjonsparametere, vil de avhenge av forsterkningsskjemaet, som er satt sammen med utgangspunkt i planløsningen. For eksempel kan fragmentarisk forsterkning av en armert betongplate utføres med ekstra støtte for en 300 mm tykk monolittisk bjelkeløs modul. Forsterkende søyler har vanligvis en gjennomsnittlig seksjon på 400x400 mm og plasseres under gulvet i trinn på 5-7,5 m.bestemt av spennings-tøyningstilstanden til gulv og bærende vegger.
I en kompleks form kan for eksempel armering av armerte betongkonstruksjoner med karbonfiber ha følgende tekniske egenskaper:
- Tykkelsen på elementet er 0,3 mm.
- Bredde - 300 mm.
- Vekt - 500 g/m2.
- Elastisitetsmodul – 230000 N/mm2.
- Tetthet – 1,7 g/cm3.
- Strekkfasthet - 4000 N/mm2.
- Skjærstyrke for struktur - 7 N/mm2.
- Kompresjonsstyrke på materialet - 70 N/mm2.
- Deformasjon ved brudd på strukturen – 1,6%.
- Adhesjon av komposittfiber til betongkonstruksjon - 4 N/mm2.
- Youngs modul - 400 N/mm2.
Spesifisiteten til bruken av moderne komposittmaterialer skyldes det faktum at limsammensetningen spiller en betydelig rolle i monteringsoperasjonene med dem. Ofte fungerer det som et uavhengig tetnings- og restaureringsmiddel for å styrke betongkonstruksjonen. For eksempel kan epoksyforbindelser godt utføre funksjonene til å tette teknologiske sømmer og skjøter.
Regulations
I prosessen med å beregne, designe og utføre installasjonsarbeid, bør man være veiledet av flere GOST-er, blant annet 31937, 22690 og 28570. Disse dokumentene regulerer i varierende grad vedlikehold og gjenoppbygging av bygninger og konstruksjoner. Det er også nødvendig å ta hensyn til standardene i dokumentet SP 63.13330, som gir spesifikke instruksjoner omorganisering og gjennomføring av reparasjons- og restaureringstiltak, herunder styrking av armerte betongkonstruksjoner med komposittmaterialer. SP 164.1325800 vil også hjelpe ved bruk av andre plast- og glassfibermaterialer til forsterkning. Generelle regler du bør se etter er som følger:
- Utviklingen av forsterkningsprosjektet bør kun utføres på grunnlag av data fra feltundersøkelsen av konstruksjoner.
- På tidspunktet for beregning av materialer og konfigurasjon av installasjonsarbeid bør informasjon om målobjektets størrelse, dets tilstand, armeringsmetoder, betongstyrke osv. være utarbeidet.
- Etter undersøkelsen tas det en grunnleggende avgjørelse om konstruksjonens tillatelighet for reparasjon med videre drift.
- Forsterkningstiltak bør utføres slik at komposittfibre eller metallstenger gir fugelastarbeid med betongkonstruksjonen.
- Det er ikke tillatt å forsterke konstruksjoner der det er lommer med korrosjonsskader.
- I prosessen med å forberede et prosjekt er det også viktig å beregne behovet for å gi ytterligere beskyttelsesegenskaper til materialet, for eksempel å inkludere ildfaste eller fuktbestandige belegg i strukturen.
Fordeler med betongforsterkning
Sammen med reglene for reparasjon og restaurering av bygningskonstruksjoner, ville det være nyttig å i utgangspunktet utarbeide en base av metodologiske materialer som vil hjelpeløse oppgavene i praksis. Til dags dato er det mange visuelle instruksjoner som beskriver trinn for trinn og visuelt teknologiene for å bruke spesifikke metoder for rekonstruksjon av visse strukturer. For eksempel tilbyr LLC "Interaqua" og "NIIZHB" en omfattende veiledning for å styrke armerte betongkonstruksjoner med komposittmaterialer basert på regelsettet SP 52-101-2003. Materialet beskriver valg av konstruksjonsløsninger, prinsippene for beregning av forsterkning av vegger og tak, samt teknologiske metoder for bruk av karbondeler.
Hvis vi snakker om industrianlegg, kan det brukes høyt spesialiserte manualer, som også fokuserer på de spesielle driftsforholdene til konstruksjoner. Spesielt tilbyr Far East PromstroyNIIproject LLC instruksjoner for styrking av armerte betongkonstruksjoner i 1.400.1-18-serien. Dette materialet fremhever nyansene ved å styrke bærende vegger og tak i strukturen til industribygg.
Utvikling av et strukturell forsterkningsprosjekt
Hovedoppgaven til dette stadiet er å tilby en spesifikk teknisk løsning for implementering av styrking av strukturen til målobjektet. Under utviklingsprosessen blir spesialister veiledet av data om egenskapene til byggematerialer, deres geometriske parametere, driftsforhold og eksisterende skader. For øyeblikket er følgende designprinsipper for armering av armerte betongkonstruksjoner utviklet:
- Sammenkobling av komponenter. En vanlig feil som oppstår under bygging er å vurdere arbeidsstedeti et isolert format. Det vil si at en bærende vegg for eksempel vil bli beregnet ut fra direkte belastninger på den uten å fokusere på nærliggende påvirkningsfaktorer. Faktisk kan et høykvalitets og holdbart system bare designes med en omfattende vurdering av alle driftsfaktorer.
- Optimalisering. Oppgavene med å forsterke strukturer kan løses på ulike måter, og i nesten alle tilfeller finnes det en løsning som gjør at anlegget kan opprettholde et høyt arbeidsliv. Men samtidig er det ønskelig å strebe etter å minimere mengden arbeid, massen av hjelpestøttedeler og rasjonalisere bruken av forbruksvarer. Jo lavere grad av inngrep i strukturen til strukturen, desto høyere er dens pålitelighet. Forresten, moderne teknologier for å forsterke armerte betongkonstruksjoner med komposittmaterialer, som er mindre i størrelse og vekt sammenlignet med metallmotstykker, tillater bare å minimere volumet av inkludering av fremmede elementer.
- Økonomisk rasjonalisering. Selv om det er mulig å bruke store økonomiske ressurser i gjennomføringen av forsterkningsprosjektet, er det viktig å tenke på at komplekse og massive tekniske løsninger alltid krever høye kostnader allerede i vedlikeholdsprosessen under driften av konstruksjonen.
- Overholdelse av etablerte krav. Hvert designtrinn må ta hensyn til både de generelle normative reglene og de spesifikke kravene til den tekniske og strukturelle enheten i forhold til målbygningen.
Regler for beregning av armering av armerte betongkonstruksjoner
Teknisk beregning av konstruksjoner er grunnlaget for prosjekteringsarbeid, der de faktiske lastene er korrelert med kraftpotensialene til materialene som brukes til armering. De første dataene for den komplekse beregningen er hentet fra designskjemaet, dets dimensjoner, virkende belastninger og skadens art. Egne artikler i vurdering av materialer for armering av armerte betongkonstruksjoner er beregnede indikatorer for trykkfasthet, trykksonehøyde, stabilitet langs skråseksjoner, etc.
Den grunnleggende verdien av designet, som bestemmer evnen til å takle faktiske belastninger, vil være øyeblikket for maksimal bøyning. For beregningen brukes pålitelighetsfaktorene for materialet og belastningen. Arten av fordelingen av skade over tverrsnittet av strukturen bestemmes også, under hensyntagen til graden av dens elastisitet. Hvis det innledende maksimale bøyemomentet overstiger prosessen med å sprekke langs seksjonen, bør beregningen utføres på samme måte som for en seksjon med sprekker, uten å ta hensyn til potensialet for deformasjonsutvikling.
Konstante verdier av målmaterialer brukes også i beregninger for å forsterke strukturer. Moderne retningslinjer for styrking av armerte betongkonstruksjoner er spesielt avhengige av følgende indikatorer:
- Strength – varierer fra 1000 til 1500 MPa, men ikke mindre.
- Elastisitetsmodul - fra 50 til 150 GPa.
- Glassovergangstemperatur (brukes for kompositter) - ikke mindre enn 40 °С.
Dimensjonsparametere og monteringskonfigurasjon bestemmes individuelt i forhold til en spesifikkdesign.
Klassifisering av armeringsmetoder
Moderne teknologier gjør det mulig å bruke en omfattende liste over metoder for teknisk forsterkning av ulike strukturer, tilpasset spesifikke driftsforhold. På et grunnleggende nivå er det verdt å dele alle måtene å styrke armerte betongkonstruksjoner basert på deres fysiske tilstand. Spesielt kan flytende, vevde og faste elementer skilles. I det første tilfellet vil forsterkningen utføres i henhold til metoden for å reparere ekstern skade. Dette kan være eliminering av sprekker ved hjelp av en sandsementmørtel, og tetting av skjøter med klebende bygningsmasser. Stoffmaterialer brukes sjeldnere og mest som et forsterkningsmiddel, som påføres det støpte området med de samme forsterkningsløsningene.
Når det gjelder faste stoffer, er de strukturelle deler som på en eller annen måte er integrert eller lagt over en skadet struktur. I dette tilfellet kan metodene for å forsterke armerte betongkonstruksjoner deles både etter typen materiale som brukes (metall, kompositter, stein) og installasjonskonfigurasjonen. Den mest populære metoden for å forsterke med solide produkter er belteforsterkning, der profilerte puter klemmer det skadede området. Men dette er ikke den eneste måten å bruke slike produkter på.
Grunnleggende metoder for å forsterke armerte betongkonstruksjoner
Avhengig av resultatene fra den første undersøkelsen og basert på designbeslutningenfølgende metoder for å forsterke armerte betongkonstruksjoner kan brukes:
- Legging av reparasjonspuss for å gjenopprette strukturen til betongoverflaten. Hvis det er åpne områder for gjennomføring av armering, tettes de også med primerblandinger eller puss.
- Innføring av betongmørtel i hulrom, sprekker, hulrom og andre interne strukturelle defekter oppdaget ved ikke-destruktiv testing.
- Spraybetong med betongblanding. Betongmørtel påføres overflaten med spesialpistoler i høy hastighet. Denne mekanikken for behandling av skadede områder tillater dannelse av tette forsterkende lag med høy styrke.
- Forsterkning av fundamentet som strukturen hviler på. Dette gjøres gjennom armerte betongklemmer, metallbelter, ankerbånd og andre solide elementer.
- Forsterkning av søyler, bjelker og vegger av armert betong gjennom montering av komplekse armeringsklemmer, rammer og skjorter. I en slik anordning kan elementer av armering, forskaling og sprøytebetong brukes. Siden denne metoden innebærer opprettelse av ganske betydelige tilleggskonstruksjoner, anbefaler anbefalinger for å styrke armerte betongkonstruksjoner å nøye beregne maksimal belastning på taket. Ellers vil det etter en tid være mulig å oppdage sprekker allerede i strukturen til de nedre nivået bærende elementer.
- Punktøkning i holdbarheten til tverrstenger, bjelker, stolper og støtteelementer med kompositter. For slike formål, småformat, men holdbare deler laget av karbonfiber, Kevlar, karbon ogosv.
Som praksis viser, er den mest effektive løsningen for å støtte kraftpotensialet til armerte betongkonstruksjoner nettopp den strukturelle endringen i fundamentet. Tilsetningen av vegger og tak med tredjeparts støtteelementer som stivere, tvert imot, anses som ineffektiv og teknologisk uhensiktsmessig. Men igjen, spesifikke avgjørelser bør tas på grunnlag av en omfattende undersøkelse og beregning.
Forsterkning med stål og kompositter - hva er bedre?
Den grunnleggende inndelingen på mange måter for å styrke bygningskonstruksjoner er basert på typen materiale som brukes. Power solid-state stenger og strukturelle elementer er de vanligste armeringsbeslagene, men de kan lages på grunnlag av tradisjonelle stållegeringer og ved hjelp av moderne plast. Hvilken er bedre?
Fordelene med metall inkluderer dets allsidighet, høye styrke og rimelige kostnader. Forresten, forsterkning av armerte betongkonstruksjoner med karbonfiber, med alle de positive tekniske og fysiske egenskapene, kan koste 20-30% mer enn å bruke til og med høykvalitets rustfritt stål. Hva rettferdiggjør slike kostnader? Likevel viser kompositter uovertruffen strekkstyrker som overgår selv stål. Dessuten, i motsetning til betong, er karbonfiber preget av en ressurs med høyere utmattingsstyrke, noe som eliminerer mellomliggende restaureringstiltak under langsiktig drift av bygningen. Er det noen ulemper med kompositter i tillegg til den høye prisen? Det er nyanser av økologiske egenskaper, siden iplast er fortsatt grunnlaget for materialet, men betydningen av påvirkning av syntetiske tilsetningsstoffer er minimal med tanke på fare for mennesker.
Konklusjon
Tiltak for reparasjon, restaurering og forsterkning av armerte betongkonstruksjoner krever som regel store organisatoriske og økonomiske kostnader. Dette skyldes kompleksiteten i deres design og de teknologiske problemene med å utføre installasjonsoperasjoner. Selv mindre kosmetiske prosedyrer må utføres i flere stadier - fra feilsøking med klargjøring av et objekt for arbeid til direkte eliminering av skade eller en økning i styrkekvalitetene til materialer. Derfor, i anbefalingene for utforming av armering av armerte betongkonstruksjoner, bemerker eksperter behovet for å vurdere de mest teknisk fleksible alternativene for å løse problemet. For eksempel vil den enkleste erstatningen av stålarmering med en diameter på 12 mm med en 8 mm tykk karbonfiberstang med samme armeringseffekt minimere opptil 50 % av kraftkostnadene. Men selvfølgelig er slik optimalisering ikke alltid mulig. I alle fall bør prinsippene for å opprettholde den nødvendige styrken, elastisiteten og stivheten til strukturer komme i forgrunnen. Å følge de normative planene og installasjonsordningene av høy kvalitet vil gjøre det mulig å rasjonelt utføre forsterkningen, så mye som mulig utsette tidspunktet for behovet for å fullføre rekonstruksjonen av bygget med utskifting av den armerte betongkonstruksjonen.
