Ehituses ja suurtööstuses mängivad sageli võtmerolli raudbetoonkonstruktsioonid, mis toimivad erinevate hoonete karkasside, lagede ja funktsionaalsete platvormidena. Nad kannavad mitmetonniseid koormaid, mis toimivad nii staatilises kui dünaamilises režiimis. Aja jooksul ei saa stress muud kui struktuuri seisundit mõjutada. Sellest tulenev alt on ühel või teisel viisil vaja raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamist. Selliste toimingute teostamise konkreetne metoodika sõltub rajatise töötingimustest, tehnilistest ja füüsilistest parameetritest ning planeerimisnõuetest.
Mis on raudbetoonkonstruktsioonid?
Kõigepe alt peaksite otsustama, mis on põhimõtteliselt raudbetoonkonstruktsioon. Kapitaliehituses seeosa konstruktsioonist, mis võtab suurema töökoormuse. Konstruktsiooni aluse moodustab betoonkonstruktsioon ja selle põhiarmatuurina kasutatakse armatuurvardaid. Samal ajal saab raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamist ja taastamist teostada terviklikult ja osaliselt. Kui diagnostikaga tuvastati pinnal defektne ala, puudutab remont eelkõige seda osa, kuigi esm alt tuleb uurida hävimise põhjuseid, mis võivad õigustada konstruktsiooni teiste osade rekonstrueerimise otstarbekust.
Mida tähendab võimendus kui selline? Tegemist on ehitustehnilise toiminguga, mille tõttu pikeneb eelkõige hoonete ja üksikute ehitiste kasutusiga. Raudbetoonkonstruktsioonide parandamiseks ja tugevdamiseks on erinevaid meetodeid. Kõik need hõlmavad erineval määral järgmiste ülesannete lahendamist:
- Sõlmede ja konstruktsiooni kandekomponentide tugevuse suurendamine uute elementide kaasamisega. Viimased võivad olla talad, sillused, konsooldetailid, jäigastajad jne.
- Raudbetoonalusele mõjuva massi mahalaadimine või ümberjaotamine. Sel juhul mõjutab kindluse sihtala mehaaniliselt mõjutavate konstruktsioonide paigutust. Mahalaadimine vähendab raudbetoonkonstruktsioonide vajadust.
- Objekti ja selle elementide põhiliste tugevusomaduste suurendamine asendamise teel.
Kui on vaja tugevdada RC-kujundused?
Isegi tugiraami püstitamise etapis valitakse tehnilised lahendused ja ehitusmaterjalid vastav alt tulevastele koormustele, eeldades pikaajalist töötamist. Aja jooksul halveneb erinevate tegurite mõjul konstruktsiooni tehniline seisukord ja tekib vajadus selle kriitilisi elemente toetada. Raudbetoonkonstruktsioonide täielik tugevdamine tuleks läbi viia järgmistel juhtudel:
- Projekteerimistugevuse kaotus materjalide vananemise ja väsimise tõttu. See kehtib eriti betoonkonstruktsioonide kohta, mis on allutatud negatiivsetele keemilistele mõjudele ja looduslikule mehaanilisele pingele.
- Hoone ümberehitamine, mille tulemusena muudetakse kandeseinte, talade, sammaste, sõrestike ja konsoolide konfiguratsiooni. Konstruktsiooni kinnituspunktides võib olla vajalik tugevdamine või massileevendus.
- Korruste arvu muutmine. Samuti jaotub kaal ümber sammaste, lagede ja seinte vahel, mis nõuab konstruktsiooni elementide ülevaatamist ja kandevõimet.
- Maapinna liikumised, mis on kas juba deformeerinud või muutnud löögi konfiguratsiooni vundamendile ja sellest tulenev alt karkassi kandvatele sõlmedele. Samuti on vajalik konstruktsioonidevahelise jõu tasakaalu taastamine.
- Kannatavate osade või üksikute elementide hävimine või osaline kahjustumine õnnetuste, loodusõnnetuste, maavärinate või inimtegevusest tingitud katastroofide tõttu.
- Kui vead avastatakse projekteerimisetapis või tuvastatakse juba hoone ekspluatatsiooni käigus.
Sel juhul peamine ja kõigelevinud põhjused, mis toovad kaasa vajaduse raudbetoonkonstruktsioone ühel või teisel viisil tugevdada. Kulumise või kahjustuse eripära tuleks välja selgitada põhjaliku uuringu käigus, mille põhjal töötatakse välja konstruktsiooni tugevdamise projekt ja valitakse välja selle parim elluviimise viis.
Disaini diagnostika ja tõrkeotsing
Tehniline ülevaatus viiakse läbi vastav alt graafikule või plaaniväliselt hoone hävimisnähtude ilmnemisel. Seda tegevuste osa reguleerivad mittepurustavate katsete standardid vastav alt standarditele GOST 22690 ja 17624. Uuringu tulemustel põhinev hindamine toimub vastav alt raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamise reeglistikule (SP). number 63.13330.
Diagnostikaprotseduurid algavad visuaalse kontrolliga, mille käigus avastatakse välised kahjustused - defektid, kiibid, praod jne. Varjatud kahjustuste tuvastamiseks kasutatakse mittepurustavaid katsemeetodeid. Sellised ülesanded lahendatakse spetsiaalse varustuse abil, näiteks elektromagnetiliste või ultraheli veadetektorite abil. Eelkõige kasutatakse raudbetooni tõrkeotsinguks sagedamini georadari ja kajaimpulssmeetodil töötavaid ultraheliseadmeid. Kontrollimise käigus ilmnesid tühimikud, agressiivsete komponentide olemasolu konstruktsioonis, armatuurvarraste hävimine, korrosioonijäljed jne.
Saadud andmete põhjal töötatakse välja edasine strateegia kahjustuste kõrvaldamiseks, parandamiseks, taastamiseks võikoormate ümberjaotamine. Samal etapil saavad defektoloogid anda soovitusi raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks, võttes arvesse kahjustuste eripära, mida saab parandada ainult mittepurustavate katsevahenditega. Struktuuri tugevdamise määramisel mängivad olulist rolli konkreetsed tehnilised ja füüsilised parameetrid, mille alusel konstruktsiooni kasutatakse.
Kasutage tehnilisi andmeid
Armatuuride parameetrid võivad varieeruda olenev alt lisajõu rakendamise konfiguratsioonist ja konstruktsiooni toetamise erinõuetest. Levinumad omadused on toe elastsusmoodul ja tõmbetugevus. Seega tagab raudbetoonkonstruktsioonide optimaalne tugevdamine komposiitmaterjalidega keskmiselt elastsuse vahemikus 70 000-640 000 MPa ja tõmbetugevusnäitajad - 1500 kuni 5000 MPa. Loomulikult ei pea igal juhul püüdlema maksimaalse jõudluse poole. Tugi- ja tugevduselementide konkreetse võimsuspotentsiaali valik sõltub raudbetoonkonstruktsiooni hetkeseisust.
Mis puudutab mõõtmete parameetreid, siis need sõltuvad tugevdusskeemist, mis koostatakse planeeringulahenduse alusel. Näiteks raudbetoonplaadi fragmentaarset tugevdamist saab teostada lisatoega 300 mm paksusele monoliitsele taladeta moodulile. Armatuursammaste keskmine sektsioon on tavaliselt 400x400 mm ja need asetatakse põranda alla 5-7,5 m sammuga.määrab põrandate ja kandvate seinte pinge-deformatsioon.
Keerulisel kujul, näiteks raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamisel süsinikkiuga, võivad olla järgmised tehnilised omadused:
- Elemendi paksus on 0,3 mm.
- Laius – 300 mm.
- Kaal – 500 g/m2.
- Elastsusmoodul – 230000 N/mm2.
- Tihedus – 1,7 g/cm3.
- Tõmbetugevus - 4000 N/mm2.
- Struktuuri nihketugevus - 7 N/mm2.
- Materjali survetugevus - 70 N/mm2.
- Deformatsioon struktuuri katkemisel – 1,6%.
- Komposiitkiu nakkumine betoonkonstruktsiooniga - 4 N/mm2.
- Youngi moodul – 400 N/mm2.
Kaasaegsete komposiitmaterjalide kasutamise eripära on tingitud asjaolust, et liimi koostis mängib nendega koostamisel olulist rolli. Sageli toimib see iseseisva tihendus- ja taastamisvahendina betoonkonstruktsiooni tugevdamisel. Näiteks võivad epoksüühendid hästi täita tehnoloogiliste õmbluste ja vuukide tihendamise funktsioone.
Eeskirjad
Paigaldustööde arvutamisel, projekteerimisel ja teostamisel tuleks juhinduda mitmest GOST-ist, mille hulgas on 31937, 22690 ja 28570. Need dokumendid reguleerivad erineval määral hoonete ja rajatiste hooldust ja rekonstrueerimist. Samuti on vaja arvesse võtta dokumendi SP 63.13330 standardeid, mis annab konkreetsed juhisedremondi- ja taastamismeetmete korraldamine ja rakendamine, sh raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamine komposiitmaterjalidega. SP 164.1325800 aitab ka muude plastik- ja klaaskiudmaterjalide kasutamisel tugevdamiseks. Üldised eeskirjad, millele tähelepanu pöörata, on järgmised:
- Armatuurprojekti väljatöötamine peaks toimuma ainult konstruktsioonide väliuuringu andmete põhjal.
- Materjalide ja paigaldustööde konfiguratsiooni arvutamise ajaks tuleks ette valmistada teave sihtobjekti suuruse, seisukorra, tugevdusmeetodite, betooni tugevuse jms kohta.
- Pärast ekspertiisi tehakse põhimõtteline otsus konstruktsiooni remondiks koos edasise kasutamisega.
- Tugevdusmeetmed tuleks läbi viia nii, et komposiitkiud või metallvardad tagaksid betoonkonstruktsiooniga liigeste koormuse.
- Ei ole lubatud tugevdada konstruktsioone, milles on korrosioonikahjustusi.
- Projekti koostamise käigus on oluline arvutada ka materjali täiendavate kaitseomaduste tagamise vajadus, näiteks lisada konstruktsiooni tulekindlaid või niiskuskindlaid katteid.
Betooni tugevdamise eelised
Koos ehituskonstruktsioonide remonti ja restaureerimist reguleerivate reeglitega oleks kasulik esialgu koostada metoodiliste materjalide baas, mis aitablahendada ülesandeid praktikas. Praeguseks on palju visuaalseid juhiseid, mis kirjeldavad samm-sammult ja visuaalselt tehnoloogiaid konkreetsete meetodite rakendamiseks teatud struktuuride rekonstrueerimiseks. Näiteks LLC "Interaqua" ja "NIIZHB" pakuvad põhjalikku juhendit raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks komposiitmaterjalidega, mis põhinevad reeglistikul SP 52-101-2003. Materjalis kirjeldatakse konstruktsioonilahenduste valikut, seinte ja lagede tugevdamise arvutamise põhimõtteid, samuti süsinikdetailide kasutamise tehnoloogilisi meetodeid.
Kui me räägime tööstusrajatistest, siis võib kasutada väga spetsiifilisi käsiraamatuid, mis keskenduvad ka konstruktsioonide erilistele töötingimustele. Eelkõige pakub Far East PromstroyNIIproject LLC juhiseid seeria 1.400.1-18 raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks. See materjal toob esile tööstushoonete struktuuris kandvate seinte ja lagede tugevdamise nüansid.
Struktuuri tugevdamise projekti väljatöötamine
Selle etapi põhiülesanne on pakkuda konkreetset tehnilist lahendust sihtobjekti struktuuri tugevdamise teostamiseks. Arendusprotsessi käigus juhinduvad spetsialistid andmetest ehitusmaterjalide omaduste, nende geomeetriliste parameetrite, töötingimuste ja olemasolevate kahjustuste kohta. Hetkel on raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks välja töötatud järgmised projekteerimispõhimõtted:
- Komponentide omavaheline ühendamine. Levinud viga, mis ehituse ajal ette tuleb, on töökoha arvestamineisoleeritud formaadis. See tähendab, et näiteks kandev sein arvutatakse selle otseste koormuste põhjal, keskendumata lähedalasuvatele mõjuteguritele. Tegelikult saab kvaliteetse ja vastupidava süsteemi kujundada ainult kõiki töötegureid igakülgselt arvesse võttes.
- Optimeerimine. Konstruktsioonide tugevdamise ülesandeid saab lahendada erineval viisil ja peaaegu igal juhul on olemas lahendus, mis võimaldab rajatisel säilitada kõrge tööea. Kuid samal ajal on soovitav püüda minimeerida töömahtu, abistavate tugiosade massi ja ratsionaliseerida kulumaterjalide kasutamist. Mida madalam on sekkumise määr konstruktsiooni struktuuri, seda suurem on selle töökindlus. Muide, kaasaegsed tehnoloogiad raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks komposiitmaterjalidega, mis on väiksemate mõõtmete ja kaaluga võrreldes metallist analoogidega, võimaldavad võõrelementide lisamise mahtu minimeerida.
- Majanduse ratsionaliseerimine. Isegi kui tugevdusprojekti elluviimisel on võimalik kasutada suuri rahalisi ressursse, on oluline arvestada, et keerukad ja massiivsed tehnilised lahendused nõuavad alati suuri kulutusi juba konstruktsiooni ekspluatatsiooni käigus hoolduse käigus.
- Vastavus kehtestatud nõuetele. Igas projekteerimisetapis tuleb arvesse võtta nii üldisi normatiivreegleid kui ka tehnilise ja ehitusliku seadme spetsiifilisi nõudeid sihthoone suhtes.
Raudbetoonkonstruktsioonide armatuuri arvutamise reeglid
Konstruktsioonide tehniline arvutus on projekteerimistööde aluseks, mille käigus korreleeritakse tegelikud koormused armatuuriks kasutatavate materjalide võimsuspotentsiaalidega. Kompleksarvutuse lähteandmed võetakse projekteerimisskeemist, selle mõõtmetest, mõjuvatest koormustest ja kahjustuse olemusest. Eraldi artiklid raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks kasutatavate materjalide hindamisel on arvutatud survetugevuse, survetsooni kõrguse, kaldsektsioonide stabiilsuse jne näitajad.
Disaini põhiväärtus, mis määrab võime taluda tegelikke koormusi, on maksimaalse painde hetk. Selle arvutamiseks kasutatakse materjali ja koormuse usaldusväärsuse koefitsiente. Samuti määratakse kindlaks kahjustuste jaotumise olemus konstruktsiooni ristlõikes, võttes arvesse selle elastsuse astet. Kui esialgne maksimaalne paindemoment ületab pragunemise protsessi piki sektsiooni, tuleks arvutus läbi viia samamoodi nagu pragudega sektsiooni puhul, arvestamata deformatsiooni tekkimise võimalust.
Sihtmaterjalide püsiväärtusi kasutatakse ka arvutustes konstruktsioonide tugevdamiseks. Kaasaegsed juhised raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks tuginevad eelkõige järgmistele näitajatele:
- Tugevus – vahemikus 1000–1500 MPa, kuid mitte vähem.
- Elastsusmoodul – 50–150 GPa.
- Klaasistumistemperatuur (kasutatakse komposiitide puhul) - mitte alla 40 °С.
Mõõtmete parameetrid ja paigalduskonfiguratsioon määratakse individuaalselt vastav alt konkreetselekujundused.
Tugevdusmeetodite klassifikatsioon
Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad kasutada laia valikut vahendeid erinevate konstruktsioonide tehniliseks tugevdamiseks, kohandades neid konkreetsete töötingimustega. Põhitasemel tasub kõik raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamise viisid jagada nende füüsilise seisundi alusel. Eelkõige saab eristada vedelaid, kootud ja tahkeid elemente. Esimesel juhul tehakse tugevdamine vastav alt väliskahjustuste parandamise meetodile. Selleks võib olla pragude kõrvaldamine liivtsementmördi abil ja vuukide tihendamine liimsegudega. Kangasmaterjale kasutatakse harvemini ja enamasti tugevdusainena, mis kantakse valatavale kohale samade tugevduslahustega.
Mis puudutab tahkeid aineid, siis need on konstruktsiooniosad, mis on kuidagi integreeritud või asetatud kahjustatud konstruktsiooni peale. Sel juhul saab raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamise meetodeid jagada nii kasutatud materjali tüübi (metall, komposiidid, kivi) kui ka paigalduskonfiguratsiooni järgi. Kõige populaarsem tahkete toodetega tugevdamise meetod on vöötugevdus, mille käigus profileeritud padjad fikseerivad kahjustatud koha. Kuid see pole ainus viis selliste toodete kasutamiseks.
Raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamise põhimeetodid
Sõltub esialgse küsitluse tulemustest ja kujundusotsusestraudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks võib kasutada järgmisi meetodeid:
- Paranduskrohvi ladumine betoonpinna struktuuri taastamiseks. Kui sarruse läbipääsuks on avatud alad, tihendatakse need ka krundisegude või krohviga.
- Betoonmördi sisestamine õõnsustesse, pragudesse, tühimikesse ja muudesse mittepurustavate katsetega tuvastatud sisemistesse konstruktsiooni defektidesse.
- Shotcrete betooniseguga. Betoonmört kantakse pinnale spetsiaalsete püstolitega suurel kiirusel. See kahjustatud piirkondade töötlemise mehaanika võimaldab moodustada tihedaid tugeva tugevusega kihte.
- Vundamendi tugevdamine, millel konstruktsioon toetub. Seda tehakse raudbetoonist klambrite, metallrihmade, ankrusidemete ja muude tahkete elementide abil.
- Raudbetoonsammaste, talade ja seinte tugevdamine keeruliste tugevdusklambrite, raamide ja särkide paigaldamise kaudu. Sellises seadmes saab kasutada sarruse, raketise ja toorbetooni elemente. Kuna see meetod hõlmab üsna oluliste lisakonstruktsioonide loomist, soovitatakse raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamise soovitustes hoolik alt arvutada lae maksimaalne koormus. Vastasel juhul on mõne aja pärast võimalik avastada pragusid juba madalama taseme kandeelementide konstruktsioonis.
- Komposiitmaterjalidega risttalade, talade, postide ja tugielementide vastupidavuse märkimisväärne suurenemine. Selliseks otstarbeks väikeseformaadilised, kuid vastupidavad osad süsinikkiust, kevlarist, süsinikust jajne
Nagu praktika näitab, on kõige tõhusam lahendus raudbetoonkonstruktsioonide võimsuspotentsiaali toetamisel just nende vundamendi struktuurimuutus. Seinte ja lagede lisamist kolmandate osapoolte tugielementidega, näiteks tugipostidega, peetakse vastupidi ebatõhusaks ja tehnoloogiliselt ebaotstarbekaks. Kuid jällegi tuleks konkreetsed otsused teha põhjaliku küsitluse ja arvutuste põhjal.
Armatuur terase ja komposiitmaterjalidega – kumb on parem?
Ehituskonstruktsioonide tugevdamise põhiline jaotus põhineb kasutatava materjali tüübil. Jõulised tahkisvardad ja konstruktsioonielemendid on levinumad tugevdusliitmikud, kuid neid saab valmistada traditsiooniliste terassulamite baasil ja kasutades kaasaegseid plastmassi. Kumb on parem?
Metalli eelised hõlmavad selle mitmekülgsust, suurt tugevust ja taskukohast hinda. Muide, kõigi positiivsete tehniliste ja füüsiliste omadustega raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamine süsinikkiuga võib maksta 20-30% rohkem kui isegi kvaliteetse roostevaba terase kasutamine. Mis õigustab selliseid kulusid? Kuid komposiitidel on ületamatu tõmbetugevus, mis ületab isegi terast. Samuti iseloomustab süsinikkiudu erinev alt betoonist suurem väsimustugevuse ressurss, mis välistab vahepealsed taastamismeetmed hoone pikaajalisel ekspluatatsioonil. Kas komposiitidel on peale kõrge hinna ka puudusi? Ökoloogilistes omadustes on nüansse, kuna aastalMaterjali aluseks on endiselt plast, kuid sünteetiliste lisandite mõju tähtsus inimesele on minimaalne.
Järeldus
Raudbetoonkonstruktsioonide remondi-, restaureerimis- ja tugevdamismeetmed nõuavad reeglina suuri korralduslikke ja rahalisi kulutusi. See on tingitud nende disaini keerukusest ja paigaldustoimingute teostamise tehnoloogilistest probleemidest. Ka väiksemad kosmeetilised protseduurid tuleb läbi viia mitmes etapis – alates tõrkeotsingust objekti tööks ettevalmistamisel kuni kahjustuste otsese kõrvaldamiseni või materjalide tugevusomaduste tõstmiseni. Seetõttu märgivad eksperdid raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamise projekteerimise soovitustes vajadust kaaluda probleemi lahendamiseks tehniliselt kõige paindlikumaid võimalusi. Näiteks 12 mm läbimõõduga terasarmatuuri lihtsaim asendamine sama tugevdusefektiga 8 mm paksuse süsinikkiust vardaga minimeerib kuni 50% elektrikuludest. Kuid loomulikult pole selline optimeerimine alati võimalik. Igal juhul tuleks esiplaanile seada konstruktsioonide vajaliku tugevuse, elastsuse ja jäikuse säilitamise põhimõtted. Normatiivplaanide ja kvaliteetsete paigaldusskeemide järgimine võimaldab tugevdamist ratsionaalselt teostada, lükates võimalikult palju edasi hoone rekonstrueerimise koos raudbetoonkonstruktsiooni väljavahetamisega lõpule viimise aega.
