V gradbeništvu in obsežni industriji imajo armiranobetonske konstrukcije pogosto ključno vlogo, saj služijo kot okvirji, stropi in funkcionalne platforme za različne zgradbe. Prenašajo večtonske obremenitve, ki delujejo tako v statičnem kot v dinamičnem načinu. Sčasoma stres ne more vplivati na stanje strukture. Posledično je na tak ali drugačen način potrebna ojačitev armiranobetonskih konstrukcij. Posebna metodologija za izvajanje takšnih operacij je odvisna od obratovalnih pogojev objekta, tehničnih in fizičnih parametrov ter zahtev načrtovanja.
Kaj so armiranobetonske konstrukcije?
Najprej se morate odločiti, kaj načeloma je armiranobetonska konstrukcija. V kapitalski gradnji, todel konstrukcije, ki prevzema povečane operativne obremenitve. Osnovo konstrukcije tvori betonska konstrukcija, kot njena osnovna armatura pa so uporabljene armaturne palice. Hkrati je mogoče celovito in delno izvesti krepitev in obnovo armiranobetonskih konstrukcij. Če je bila z diagnostiko ugotovljena okvarjena površina na površini, se popravilo nanaša predvsem na ta del, čeprav je treba najprej raziskati vzroke uničenja, kar lahko upraviči izvedljivost rekonstrukcije drugih delov konstrukcije..
Kaj pomeni amplifikacija kot taka? Gre za tehnično operacijo v gradbeništvu, zaradi katere se podaljšuje življenjska doba stavb in zlasti posameznih objektov. Obstajajo različne metode popravila in krepitve armiranobetonskih konstrukcij. Vsi v različni meri vključujejo reševanje naslednjih nalog:
- Povečanje trdnosti vozlišč in nosilnih komponent konstrukcije z vključitvijo novih elementov. Slednji so lahko tramovi, preklade, konzolni deli, ojačila itd.
- Raztovarjanje ali prerazporeditev mase, ki deluje na armiranobetonsko podlago. V tem primeru je prizadeta razporeditev struktur, ki mehansko vplivajo na ciljno območje utrdbe. Razkladanje zmanjša potrebo po armiranobetonskih konstrukcijah.
- Povečanje osnovnih lastnosti trdnosti predmeta in njegovih elementov z zamenjavo.
Ko je potrebno okrepiti RC-dizajni?
Tudi v fazi montaže nosilnega okvirja se tehnične rešitve in gradbeni materiali izberejo glede na prihodnje obremenitve ob pričakovanju dolgotrajnega delovanja. Sčasoma se zaradi različnih dejavnikov tehnično stanje konstrukcije poslabša in obstaja potreba po podpori njenih kritičnih elementov. Popolno armiranje armiranobetonskih konstrukcij je treba izvesti v naslednjih primerih:
- Izguba konstrukcijske trdnosti zaradi staranja in utrujenosti materialov. To še posebej velja za betonsko konstrukcijo, ki je izpostavljena negativnim kemičnim vplivom in naravnim mehanskim obremenitvam.
- Preoblikovanje objekta, zaradi katerega se spremeni konfiguracija nosilnih sten, nosilcev, stebrov, nosilcev in konzol. Okrepitev ali razbremenitev mase bo morda potrebna na strukturnih sidriščih.
- Spreminjanje števila nadstropij. Obstaja tudi prerazporeditev teže na stebre, strope in stene, kar zahteva revizijo in nosilnost elementov konstrukcije.
- Premiki tal, ki so se že deformirali ali spremenili konfiguracijo udarca na temelj in posledično na nosilna vozlišča okvirja. Potrebna je tudi obnovitev ravnotežja sil med strukturami.
- Uničenje ali delna poškodba nosilnih delov ali posameznih elementov zaradi nesreč, naravnih nesreč, potresov, nesreč, ki jih povzroči človek.
- Ko so napake odkrite v fazi projektiranja ali ugotovljene že med obratovanjem stavbe.
V tem primeru glavni in najboljpogosti razlogi, zaradi katerih je treba na tak ali drugačen način okrepiti armiranobetonske konstrukcije. Specifičnost obrabe oziroma poškodbe je treba določiti med obsežno raziskavo, na podlagi katere se izdela projekt krepitve konstrukcije in izbere najboljši način za izvedbo.
Diagnoza in odpravljanje težav pri oblikovanju
Tehnični pregled se izvaja v skladu s terminskim planom ali nenačrtovan v primeru očitnih znakov uničenja objekta. Ta del dejavnosti urejajo standardi za neporušno testiranje v skladu z GOST 22690 in 17624. Ocena na podlagi rezultatov raziskave je narejena v skladu z nizom pravil (SP) o krepitvi armiranobetonskih konstrukcij pod številka 63.13330.
Diagnostični postopki se začnejo z vizualnim pregledom, med katerim se odkrijejo zunanje poškodbe - okvare, odrezki, razpoke itd. Za odkrivanje skritih poškodb se uporabljajo metode neporušnega testiranja. Takšne naloge se rešujejo s pomočjo posebne opreme, na primer z uporabo elektromagnetnih ali ultrazvočnih detektorjev napak. Zlasti ultrazvočne naprave, ki delujejo na georadarske in eho-pulzne metode, se pogosteje uporabljajo za odpravljanje težav z armiranim betonom. Med pregledom so praznine, prisotnost agresivnih komponent v konstrukciji, uničenje armaturnih palic, sledi korozije itd.
Na podlagi pridobljenih podatkov se razvije nadaljnja strategija za odpravo poškodb, popravilo, obnovo oz.prerazporeditev obremenitev. Na isti stopnji lahko defektologi dajo priporočila za krepitev armiranobetonskih konstrukcij ob upoštevanju posebnosti poškodb, ki jih je mogoče odpraviti le z orodji za neporušno testiranje. Pomembno vlogo pri določanju, kako okrepiti konstrukcijo, bodo imeli specifični tehnični in fizični parametri, na katerih konstrukcija deluje.
Pridobite specifikacije
Parametri ojačitev se lahko razlikujejo glede na konfiguracijo uporabe dodatne sile in posebne zahteve za podporo konstrukcije. Najpogostejši značilnosti sta modul elastičnosti nosilca in natezna trdnost. Tako optimalna ojačitev armiranobetonskih konstrukcij s kompozitnimi materiali v povprečju zagotavlja elastičnost v območju 70.000-640.000 MPa in kazalnike natezne trdnosti - od 1500 do 5000 MPa. Seveda ni nujno, da si v vsakem primeru prizadevamo za največjo učinkovitost. Izbira specifičnega potenciala moči nosilnih in armaturnih elementov je odvisna od trenutnega stanja armiranobetonske konstrukcije.
Glede dimenzijskih parametrov bodo ti odvisni od sheme ojačitve, ki je sestavljena na podlagi načrtovalne rešitve. Na primer, fragmentarno ojačitev armiranobetonske plošče je mogoče izvesti z dodatno podporo za 300 mm debel monolitni modul brez žarkov. Ojačitveni stebri imajo običajno povprečni prerez 400x400 mm in so nameščeni pod tlemi v korakih 5-7,5 m.določeno z napetostno-deformacijskim stanjem tal in nosilnih sten.
V kompleksni obliki ima lahko na primer ojačitev armiranobetonskih konstrukcij z ogljikovimi vlakni naslednje tehnične značilnosti:
- Debelina elementa je 0,3 mm.
- Širina - 300 mm.
- Teža - 500 g/m2.
- Modul elastičnosti – 230000 N/mm2.
- Gostota – 1,7 g/cm3.
- Natezna trdnost - 4000 N/mm2.
- Strična trdnost strukture - 7 N/mm2.
- Tlačna trdnost materiala - 70 N/mm2.
- Deformacija ob zlomu strukture – 1,6%.
- Adhezija kompozitnih vlaken na betonsko konstrukcijo - 4 N/mm2.
- Youngov modul - 400 N/mm2.
Specifičnost uporabe sodobnih kompozitnih materialov je posledica dejstva, da ima lepilna sestava pomembno vlogo pri montažnih operacijah z njimi. Pogosto deluje kot samostojno tesnilno in obnovitveno sredstvo za krepitev betonske konstrukcije. Na primer, epoksi spojine lahko dobro opravljajo funkcije tesnjenja tehnoloških šivov in spojev.
Predpisi
Pri izračunu, načrtovanju in izvajanju inštalacijskih del je treba voditi več GOST-jev, med katerimi so 31937, 22690 in 28570. Ti dokumenti v različni meri urejajo vzdrževanje in rekonstrukcijo zgradb in objektov. Upoštevati je treba tudi standarde dokumenta SP 63.13330, ki daje posebna navodila zaorganizacija in izvajanje sanacijskih in obnovitvenih ukrepov, vključno z utrjevanjem armiranobetonskih konstrukcij s kompozitnimi materiali. SP 164.1325800 bo pomagal tudi pri uporabi drugih plastičnih in steklenih vlaken za ojačitev. Splošni predpisi, na katere morate biti pozorni, so naslednji:
- Razvoj projekta armature naj bo izveden samo na podlagi podatkov terenskega pregleda konstrukcij.
- Do obračuna materialov in konfiguracije montažnih del je treba pripraviti podatke o velikosti ciljnega objekta, njegovem stanju, načinih armiranja, trdnosti betona itd.
- Po pregledu se sprejme temeljna odločitev o dopustnosti konstrukcije za popravilo z nadaljnjim obratovanjem.
- Ojačitvene ukrepe je treba izvesti tako, da kompozitna vlakna ali kovinske palice zagotavljajo skupno obremenitveno delo z betonsko konstrukcijo.
- Ojačitev konstrukcij, v katerih so žepi korozijske poškodbe, ni dovoljena.
- V procesu priprave projekta je pomembno tudi izračunati potrebo po zagotavljanju dodatnih zaščitnih lastnosti materiala, na primer po vključitvi ognjevzdržnih ali vlagoodpornih premazov v konstrukcijo.
Prednosti betonske armature
Poleg pravil, ki urejajo popravilo in obnovo gradbenih konstrukcij, bi bilo koristno najprej pripraviti bazo metodoloških materialov, ki bodo v pomočreševanje nalog v praksi. Do danes obstaja veliko vizualnih navodil, ki korak za korakom in vizualno opisujejo tehnologije za uporabo posebnih metod za rekonstrukcijo določenih struktur. Na primer, LLC "Interaqua" in "NIIZHB" ponujata izčrpen vodnik za krepitev armiranobetonskih konstrukcij s kompozitnimi materiali na podlagi niza pravil SP 52-101-2003. Gradivo opisuje izbiro konstrukcijskih rešitev, principe izračuna utrjevanja sten in stropov ter tehnološke metode uporabe karbonskih delov.
Če govorimo o industrijskih objektih, potem je mogoče uporabiti visoko specializirane priročnike, ki se osredotočajo tudi na posebne pogoje delovanja konstrukcij. Zlasti Far East PromstroyNIIproject LLC ponuja navodila za krepitev armiranobetonskih konstrukcij serije 1.400.1-18. Ta material poudarja nianse krepitve nosilnih sten in stropov v konstrukciji industrijskih zgradb.
Razvoj projekta strukturne ojačitve
Glavna naloga te faze je ponuditi specifično tehnično rešitev za izvedbo krepitve strukture ciljnega objekta. V procesu razvoja strokovnjake vodijo podatki o značilnostih gradbenih materialov, njihovih geometrijskih parametrih, pogojih delovanja in obstoječih poškodbah. Trenutno so bila razvita naslednja načela oblikovanja armature armiranobetonskih konstrukcij:
- Povezovanje komponent. Pogosta napaka, ki se pojavi med gradnjo, je upoštevanje delovnega mestav izolirani obliki. To pomeni, da se bo na primer nosilna stena izračunala na podlagi neposrednih obremenitev na njej brez osredotočanja na bližnje dejavnike vpliva. Pravzaprav je visokokakovosten in vzdržljiv sistem mogoče oblikovati le s celovitim upoštevanjem vseh dejavnikov delovanja.
- Optimizacija. Naloge krepitve konstrukcij je mogoče rešiti na različne načine in skoraj v vsakem primeru obstaja rešitev, ki bo objektu omogočila ohranjanje visoke življenjske dobe. Toda hkrati si je zaželeno prizadevati za čim manjšo količino dela, maso pomožnih podpornih delov in racionalizirati uporabo potrošnega materiala. Nižja kot je stopnja posega v strukturo konstrukcije, večja je njena zanesljivost. Mimogrede, sodobne tehnologije za ojačitev armiranobetonskih konstrukcij s kompozitnimi materiali, ki so po velikosti in teži v primerjavi s kovinskimi kolegi, le omogočajo zmanjšanje količine vključevanja tujih elementov.
- Ekonomska racionalizacija. Tudi če je pri izvedbi projekta armature mogoče uporabiti velika finančna sredstva, je treba upoštevati, da kompleksne in obsežne tehnične rešitve vedno zahtevajo visoke stroške že v procesu vzdrževanja med delovanjem konstrukcije.
- Skladnost z uveljavljenimi zahtevami. Vsaka stopnja načrtovanja mora upoštevati tako splošna normativna pravila kot posebne zahteve tehnične in konstrukcijske naprave v zvezi s ciljno stavbo.
Pravila za izračun armature armiranobetonskih konstrukcij
Tehnični izračun konstrukcij je osnova projektantskega dela, pri katerem se dejanske obremenitve korelirajo z močnostnimi potenciali materialov, uporabljenih za ojačitev. Začetni podatki za kompleksni izračun so vzeti iz načrtovalne sheme, njenih dimenzij, delujočih obremenitev in narave poškodb. Posamezni členi pri ocenjevanju materialov za armiranje armiranobetonskih konstrukcij so izračunani kazalniki za tlačno trdnost, višino tlačne cone, stabilnost vzdolž nagnjenih odsekov itd.
Temeljna vrednost zasnove, ki določa sposobnost obvladovanja dejanskih obremenitev, bo trenutek največjega upogiba. Za njegov izračun se uporabljajo faktorji zanesljivosti za material in obremenitev. Določena je tudi narava porazdelitve poškodb po prerezu konstrukcije ob upoštevanju stopnje njene elastičnosti. Če začetni največji upogibni moment preseže proces razpok vzdolž odseka, je treba izračun izvesti na enak način kot za odsek z razpokami, ne da bi upoštevali možnost razvoja deformacij.
Stalne vrednosti ciljnih materialov se uporabljajo tudi pri izračunih za ojačitev konstrukcij. Sodobne smernice za krepitev armiranobetonskih konstrukcij se opirajo predvsem na naslednje kazalnike:
- Moč - razpon od 1000 do 1500 MPa, vendar ne manj.
- Modul elastičnosti - od 50 do 150 GPa.
- Temperatura stekla (uporablja se za kompozite) - ne manj kot 40 °С.
Dimenzionalni parametri in montažna konfiguracija se določijo individualno glede na določenomodeli.
Razvrstitev metod ojačitve
Sodobne tehnologije omogočajo uporabo obsežnega seznama sredstev za tehnično krepitev različnih konstrukcij, ki se prilagajajo specifičnim pogojem delovanja. Na osnovni ravni je vredno razdeliti vse načine za krepitev armiranobetonskih konstrukcij glede na njihovo fizično stanje. Zlasti je mogoče razlikovati tekoče, tkane in trdne elemente. V prvem primeru bo ojačitev izvedena po metodi popravila zunanjih poškodb. To je lahko odprava razpok s peščeno-cementno m alto in tesnjenje fug z lepilnimi gradbenimi masami. Tkaninski materiali se uporabljajo manj pogosto in večinoma kot ojačitveno sredstvo, ki ga nanesemo na vlito površino z enakimi ojačevalnimi raztopinami.
Pri trdnih snoveh so to strukturni deli, ki so nekako integrirani ali naloženi na poškodovano strukturo. V tem primeru lahko metode ojačitve armiranobetonskih konstrukcij razdelimo tako glede na vrsto uporabljenega materiala (kovina, kompoziti, kamen) kot glede na konfiguracijo namestitve. Najbolj priljubljena metoda ojačitve s trdnimi izdelki je ojačitev pasu, pri kateri profilirane blazinice vpnejo poškodovano območje. Vendar to ni edini način za uporabo takšnih izdelkov.
Osnovne metode utrjevanja armiranobetonskih konstrukcij
Odvisno od rezultatov začetne raziskave in na podlagi oblikovalske odločitvelahko uporabite naslednje metode armiranja armiranobetonskih konstrukcij:
- Polaganje popravljalnega ometa za obnovitev strukture betonske površine. Če obstajajo odprta območja za prehod armature, jih tudi zatesnimo s temeljnimi mešanicami ali ometom.
- Vnos betonske m alte v votline, razpoke, praznine in druge notranje strukturne napake, odkrite z neporušitvenim testiranjem.
- brizgani beton z betonsko mešanico. Betonska m alta se nanese na površino s posebnimi pištolami pri visoki hitrosti. Ta mehanika obdelave poškodovanih območij omogoča tvorbo gostih ojačitvenih plasti visoke trdnosti.
- Krepitev temeljev, na katerih temelji struktura. To se izvaja s pomočjo armiranobetonskih sponk, kovinskih pasov, sidrnih vezi in drugih trdnih elementov.
- Okrepitev armiranobetonskih stebrov, nosilcev in sten z vgradnjo kompleksnih armaturnih sponk, okvirjev in srajc. V takšni napravi se lahko uporabljajo elementi armature, opažev in brizganega betona. Ker ta metoda vključuje ustvarjanje precej pomembnih dodatnih konstrukcij, priporočila za krepitev armiranobetonskih konstrukcij priporočajo skrben izračun največje obremenitve stropa. V nasprotnem primeru bo čez nekaj časa mogoče zaznati že razpoke v konstrukciji spodnjih nosilnih elementov.
- Točkovno povečanje vzdržljivosti prečk, tramov, stebrov in podpornih elementov s kompoziti. Za te namene so majhni, a trpežni deli iz ogljikovih vlaken, kevlarja, karbona initd.
Kot kaže praksa, je najučinkovitejša rešitev pri podpori močnostnega potenciala armiranobetonskih konstrukcij prav konstrukcijska sprememba njihovega temelja. Nasprotno, dodajanje sten in stropov s podpornimi elementi tretjih oseb, kot so oporniki, velja za neučinkovito in tehnološko neprimerno. Toda spet je treba sprejeti posebne odločitve na podlagi obsežne raziskave in izračuna.
Ojačitev z jeklom in kompoziti - kaj je bolje?
Temeljna delitev na več načinov za krepitev gradbenih struktur temelji na vrsti uporabljenega materiala. Močne polprevodniške palice in strukturni elementi so najpogostejši armaturni elementi, vendar jih je mogoče izdelati na osnovi tradicionalnih jeklenih zlitin in z uporabo sodobne plastike. Kateri je boljši?
Prednosti kovine vključujejo njeno vsestranskost, visoko trdnost in dostopne stroške. Mimogrede, ojačitev armiranobetonskih konstrukcij z ogljikovimi vlakni z vsemi pozitivnimi tehničnimi in fizikalnimi lastnostmi lahko stane 20-30% več kot uporaba celo visokokakovostnega nerjavnega jekla. Kaj opravičuje takšne stroške? Kljub temu imajo kompoziti neprekosljivo natezno trdnost, ki presega celo jeklo. Tudi za ogljikova vlakna je za razliko od betona značilen večji vir utrujenosti, kar odpravlja vmesne sanacijske ukrepe med dolgotrajnim obratovanjem stavbe. Ali imajo kompoziti poleg visoke cene še kakšne slabosti? Obstajajo odtenki ekoloških lastnosti, saj vPlastika je še vedno osnova materiala, vendar je pomen vpliva sintetičnih dodatkov glede nevarnosti za ljudi minimalen.
Sklep
Ukrepi za popravilo, obnovo in krepitev armiranobetonskih konstrukcij praviloma zahtevajo veliko organizacijskih in finančnih stroškov. To je posledica zapletenosti njihove zasnove in tehnoloških težav pri izvajanju inštalacij. Tudi manjše kozmetične postopke je treba izvajati v več fazah - od odpravljanja težav s pripravo predmeta za delo do neposredne odprave poškodb ali povečanja trdnosti materialov. Zato strokovnjaki v priporočilih za načrtovanje armature armiranobetonskih konstrukcij ugotavljajo, da je treba upoštevati najbolj tehnično prilagodljive možnosti za rešitev problema. Na primer, najpreprostejša zamenjava jeklene armature s premerom 12 mm s palico iz ogljikovih vlaken debeline 8 mm z enakim učinkom ojačitve bo zmanjšala do 50 % stroškov električne energije. Seveda pa takšna optimizacija ni vedno mogoča. Vsekakor bi morala priti v ospredje načela ohranjanja zahtevane trdnosti, elastičnosti in togosti konstrukcij. Upoštevanje normativnih načrtov in visokokakovostnih inštalacijskih shem bo omogočilo racionalno izvedbo ojačitve, kar bo čim bolj odložilo čas potrebe po dokončanju rekonstrukcije objekta z zamenjavo armiranobetonske konstrukcije.
