Как армировать монолитную плиту перекрытия: схемы и примеры

Преимущества и недостатки углеродного материала

При таких характеристиках невозможно не поговорить о достоинствах представленного материала. Из основных преимуществ можно выделить:

• Простота и высокий темп монтажа – одни из важных критериев производства. Для установки углеродного полотна не потребуется дополнительной силы в виде громоздкого оборудования. Предприятие не придется закрывать и останавливать производство или эксплуатацию сооружения. Такие результаты достигаются благодаря малому весу композитного материала.
• Повреждения и любое другое силовое воздействие не влечет за собой острые сколы, глубокие трещины.
• КМ не подвергается деформированию при воздействии с высокими температурами (до 2000 градусов по цельсию).
• Имеет хорошую теплоемкость, значение которой достигает 10 Дж/кг-К.
• Снижает воздействие вибрационных волн.
• За счет своего состава не подвергается коррозионным изменениям и другим воздействиям внешних факторов.
• Срок службы продолжительный, может достигать 80 лет.
• Материал обладает свойствами упругости, прочности. Не повышает нагрузки на сооружение из-за своего маленького веса.
• Представленный композитный материал существенно сокращает последствия силовых воздействий на месте применения углеволокна. Здания меньше подвержены повреждениям.
• Влагостойкость углеродного волокна защищает бетонную конструкцию, обеспечивая влагоотталкивающей оболочкой.

Недостатки не серьезные, но и без них никак не обходится. Из минусов можно выделить следующие:

• Достаточно восприимчивы к точечным ударам, могут образовываться вмятины. На несущие характеристики конструкции это не влияет.
• Если видимые дефекты образовались, то они трудно устранимы.
• Процесс изготовления материала занимает продолжительное время в связи со сложностями производства.
• Необходимо применение дополнительных элементов при соединении с металлами для профилактики и предотвращения разрушительного процесса коррозией. Обычно в этой роли выступает стекловолокно.
• Повышенная стоимость и полная невозможность вторичной эксплуатации, утилизации.

Усиление железобетонных перекрытий

Усиление железобетонных плит перекрытий и покрытия — сложный инженерно-технический процесс, требующий высокого профессионализма мастеров. В каждом конкретном случае мы разрабатываем проектный план усиления конструкций, отвечающий требованиям СНИП и эстетическим характеристикам. На вооружении специалистов КСК Construction есть несколько многократно проверенных, существенно отличающихся методов, успешно решающих две основные задачи:

1. Передача части или всей нагрузки конструкции усиления;
2. Увеличение несущих способностей ранее существующих архитектурных составляющих.

Популярное и экономичное в последние годы строительство офисных зданий по быстровозводимой технологии из металлоконструкций после длительной эксплуатации требует реконструкции. Мы проведем усиление монолитных железобетонных перекрытий:

• Наращивая монолитный слой сверху с устройством железобетонных шпонок;
• Наращивая монолитный слой сверху в виде ребристой плиты;
• Наращивая монолитный слой сверху при обеспечении сцепления поверхностей;
• Наращивая монолитный слой сверху при недостаточном сцеплении поверхностей;
• Создавая неразрезности наращенного перекрытия;
• Подводя металлические разгружающие балки снизу.

Усиление монолитных безбалочных перекрытий, как правило, требуется тогда, когда проводится реконструкция административного здания и других зданий, имеющих перекрытия в виде гладких плит, опирающихся на капители. Укрепление проводим наиболее рентабельным способом из представленных:

• Замена существующего перекрытия новым;
• Переустройство существующего перекрытия в плиты опертые по контуру;
• Переустройство существующего перекрытия в балочные плиты;
• Наращивание сверху с устройством шпонок;
• Устройство железобетонного наращивания в виде кессонной плиты;
• Полное разгружение существующего перекрытия балками из прокатного металла.

Срок службы межэтажных перекрытий намного ниже, чем стен и фундамента. Усиление межэтажных перекрытий железобетоном сверху позволит устроить перекрытия без разборки старых. Закрепив металлическую арматуру в капитальные стены и закачав бетонную массу, мы получаем новое железобетонное перекрытие со значительно увеличенными несущими возможностями.

Усиление бетонного перекрытия осуществляем с помощью набетонки сверху и снизу. Если перекрытие кроме стен, опирается и на балки, то их тоже укрепляем. Особое внимание уделяем прочности адгезии нового бетона со старым.

Усиление многопустотных плит перекрытия требует замоноличивания каналов пустот. Особенно, если между пустотами образованы продольные трещины.

Превратить пустотную плиту в монолитную конструкцию возможно, проведя усиление пустотного перекрытия дополнительным армированием части пустот плоскими металлическими каркасами с последующим заполнением бетоном.

Усиление балок перекрытия

Аварийность здания во многом зависит от состояние балок перекрытия, подвергающихся большим несущим нагрузкам. Как именно усилить балки перекрытия вашего объекта, поможет разобраться наш эксперт, учитывая степень износа, требования к помещению и условия работы.

Усиление перемычек и балок перекрытия многократно апробировано практикой работы компании и состоит из основных способов:

• Увеличение сечения;
• Усиление металлом;
• Установка протезов;
• Уменьшение пролета;
• Уменьшение шага;
• Усиление стропил.

Местное или общее усиление металлических балок перекрытий путем установки накладок и ребер или затяжкой вдоль нижнего пояса, посредством шпренгелей – простые, доступные и весьма эффективные методы усиления. Строительство ангаров и других быстровозводимых зданий из металлоконструкций предусматривает изначальное усиление балок перекрытий.

То, что пора начинать усиление деревянных балок перекрытий накладками или другим способом, владельцы недвижимости могут определить сами по появившимся вибрациям и скрипу. Установка накладок из дерева толщиной не менее 50 мм на ослабленном участке поможет решить проблему. Перед установкой обязательно обрабатываем балки противогрибковыми препаратами, при помощи домкратов сводим до минимума образовавшийся прогиб. Насквозь прикрепленные болты и шпильки надежно удерживают конструкцию.

Кроме традиционных способов, КСК Construction широко применяет усиление балок перекрытий углеволокном. Закрепленное эпоксидным клеем в несколько слоев углеволокно придает деревянной конструкции прочность металла!

Все виды работ по усилению перекрытий проводим со строгим соблюдением норм техники безопасности и высокой гарантией качества! Звоните! Наши консультанты предоставят необходимую информацию!

Оглавление диссертации кандидат наук Григорьева, Яна Евгеньевна

Оглавление

Введение

Глава 1 Актуальность вопроса исследования. Задачи работы

1.1 Международный опыт исследования прочности и жесткости изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных полимерами, армированными различными типами волокон

1.2 Исследования трещинообразования изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных композиционными материалами

1.3 Нормативные документы по усилению железобетонных конструкций композиционными материалами на основе различного типа волокон

1.4 Анализ методик расчета прочности и деформативности элементов конструкций, усиленных внешним армированием композиционными материалами

1.5 Выводы. Задачи экспериментального исследования

Глава 2 Экспериментальное исследование прочности и трещиностойкости железобетонных балок, усиленных

углепластиком, под нагрузкой

2.1 Расчетные предпосылки экспериментального исследования

2.2 Программа проведения эксперимента

2.3 Описание опытных образцов. Механические свойства бетона и арматуры

2.4 Физико – механические свойства материалов системы усиления

2.5 Технология усиления железобетонных конструкций элементами внешнего армирования из углепластика

2.6 Методика проведения эксперимента

2.7 Выводы

Глава 3 Анализ результатов экспериментальных исследований

3.1 Результаты испытаний образцов

3.1.1 Результаты испытаний эталонных образцов

3.1.2 Результаты испытаний усиленных образцов

3.1.2.1 Оценка влияния увеличения площади углепластика на несущую способность образцов по результатам эксперимента

3.1.2.2 Исследование деформирования и разрушения изгибаемых железобетонных элементов

3.2 Оценка прочности усиленных образцов

3.2.1 Расчетная оценка прочности усиленных образцов согласно Руководству по усилению железобетонных конструкций композитными материалами

3.2.2 Определение относительной высоты сжатой зоны усиленных образцов

3.2.3 Деформации экспериментальных образцов

3.3 Оценка прочности усиленных образцов по результатам полученных экспериментальных данных

3.4 Численное исследование поведения изгибаемых железобетонных элементов при помощи программного комплекса ANSYS

3.5 Выводы

Глава 4 Оценка деформативности усиленных образцов, получивших значительные повреждения до усиления

4.1 Оценка деформаций усиленных образцов

4.2 Определение кривизны оси при изгибе и жесткости железобетонных элементов на участке с трещинами

4.3 Прогибы усиленных образцов

4.4 Выводы

Заключение

Список литературы

Приложение А Свидетельство о поверке

Приложение Б Задача для численного моделирования экспериментальных образцов, усиленных углепластиком на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, с использованием программного комплекса ANS YS

Приложение В Справка о внедрении результатов диссертационного исследования

Особенности технологии усиления проемов углеволокном

Углеволокно эффективно работает на растяжение, поэтому технология усиления  полотном или лентой может использоваться только в верхней части проема, если он не доходит до верхнего несущего элемента здания. Если проем доходит до верхней несущей конструкции (расширение вверх), то ее следует усилить полотном и проверить боковые стороны проема на несущую способность в соответствии с проектом. Вертикальную часть проема следует укреплять с помощью ламелей.

При необходимости расширения проема для получения несущей конструкции из углеволокна в верхней части необходимо обеспечить условия, которые не снизят несущую способность стены. На практике это означает, что технология расширения проемов должна быть комплексной, т.е. несущие металлические конструкции необходимы. Но они могут быть легче и иметь другую конфигурацию (напр., вместо вертикальных швеллеров, прижатых полками наружу применить уголок, одна полка которого врезается в стену и другие конструктивные решения). Усиление углеволокном производится после расширения проема поверх металлической конструкции. Работы по расширению проемов требуют выполнения силовых строительных расчетов в зоне действия нагрузок и проверки изменения жесткости в целом строительной конструкции.

Усиление проемов на горизонтальных строительных конструкциях (технологические отверстия, проемы лестничных маршей и т.п.) производится для сохранения прочностных характеристик плиты перекрытия. Углеволокно укладывается по контуру проема сверху и снизу с заходом на внутреннюю часть проема.

Технология устройства сталежелезобетонных перекрытий

В исходном варианте профлист укладывается не только на стены, но и на каркас из стальных балок (прогоны), который и является несущим. Количество и параметры балок высчитываются индивидуально, исходя из габаритов перекрываемого пролета и предполагаемых нагрузок, в среднем шаг составляет от 1,5 до 3 м, но на каждый лист должно приходиться три точки опоры – по центру и по краям. Армирование однослойное – сетка, диаметр проволоки от 3 мм, шаг 200×200 мм, толщина защитного слоя над сеткой не менее 15 мм.

Профлисты укладываются поперек длинной стороны пролета, широкими гофрами вниз, по длине на прогонах внахлест, минимум на одну волну, по ширине встык. Между собой волны фиксируют заклепками или саморезами с шагом не больше 500 мм. Чтобы профиль и прогоны работали, как одна система, настил крепят стержневыми анкерами, которые приваривают к балкам. Рядом с несущими стенами анкер должен проходить сквозь каждую волну, на промежуточных балках через одну. Кроме того, настил фиксируют к балкам посредством саморезов или дюбелей.

Однако использование стальных балок – не самый привлекательный для самозастройщиков вариант, поэтому многие из умельцев нашего портала предпочитают альтернативный вариант – безопорное монолитное перекрытие по профильному листу.

Расчёт колонны с усилением

Новые исходные данные

Предположим, что по новым условиям, продольная сила, действующая на колонну, увеличится на 200 т, что явно больше допустимой величины, так что для рассматриваемой колонны потребуется спроектировать усиление. Выполнять усиление планируется путём устройства обоймы из прокатных уголков. Будем предполагать, что на момент устройства усиления, конструкция будет полностью разгружена, так что элементы усиления вступят в совместную работу с конструкцией колонны без дополнительных технических мероприятий. Это позволит воспользоваться возможностью ПК ЛИРА САПР по расчёту сталежелезобетонных сечений (сечения с жёсткой арматурой). Параметры жёсткости для расчёта колонны с обоймой, приведены на рисунке:

Параметры жёсткости сталежелезобетонного сеченияПараметры жёсткости сталежелезобетонного сечения

Для жёсткой арматуры (уголков) выбираем сталь С345, которую указываем в настройках типа армирования:

Параметры арматуры для сечения, усиленного обоймой из уголковПараметры арматуры для сечения, усиленного обоймой из уголков

Результаты проверки прочности сталежелезобетонного сечения представлены на рисунке:

Проверка прочности сечения колонны, усиленной обоймой из уголковПроверка прочности сечения колонны, усиленной обоймой из уголков

Приведённая выше технология, позволяет подобрать сечение ветвей обоймы для усиления железобетонной колонны. У данной технологии есть существенное ограничение: рассматриваемая колонна, на момент устройства усиления, должна быть полностью разгружена, т.е. в ней не должно быть никаких напряжений, за исключением напряжений от её собственного веса, что вызывает необходимость проведения серьёзных организационно-технических мероприятий по разгрузке конструкций.

Чем и зачем армируют перекрытие

Для армирования плит перекрытия используют стальную, так и композитную арматуру (в основном стеклопластиковую). Более распространена металлическая арматура А500С (в проектной спецификации может обозначаться S500), популярны диаметры 10 и 12 мм. Для основного армирования железобетонной конструкции используют только рифлёную арматуру, чтобы создания качественную связь арматуры с бетоном. Для изготовления дополнительных элементов, не влияющих на несущую способность будущей железобетонной конструкции, можно использовать гладкую арматуру А1. Практикуют в современном частном строительстве и комбинирование арматуры, используют для армирования монолитной плиты одновременно металлические и стеклопластиковые пруты.

Несмотря на то что какая арматура используется, играет она одну и ту же роль в бетоне – придаёт ему необходимую прочность, чтобы выдержать все будущие нагрузки на растяжение, скручивание и изгиб.

Выполненные объекты

• Бизнес Центр MIRAX PLAZA Бизнес Центр MIRAX PLAZA

  Расположение: г. Москва

  Период работ: 2013 гг.

  Вид работ: Усиление перекрытий БЦ MIRAX PLAZA с применением углеволокна, ул. Кульнева, Москва

• Ашан на Люблинской улице Ашан на Люблинской улице, Москва

  Расположение: Люблинская улица, Москва

  Период работ: 2013 г.

  Вид работ: Усиление углепластиком балок перекрытия в связи с недостаточным армированием.

• Бизнес Центр на ул. Мишина, Москва Бизнес Центр на ул. Мишина, Москва

  Расположение: ул. Мишина, Москва

  Период работ: 2006 г.

  Вид работ: Усиление балок перекрытия (ферм) в связи с увеличением этажности здания, надстройка мансардного этажа, устройство мокрого фасада

• Жулебино, жилой дом Жулебино, жилой дом, Москва

  Период работ: 2013 г.

  Вид работ: Усиление перекрытий углепластиком на участках с прочностью бетона ниже проектной.

Армирование углеволокном

Армирование углеволокном ‒ это способ усиления деревянных балок перекрытия, который является не совсем традиционным, однако используется в случаях где помещение имеет небольшую площадь или же по другим причинам, когда вышеописанные способы применить не представляется возможности.

Углеволокно является инновационным материалом, который прекрасно справляется с любыми механическими нагрузками, в том числе и нагрузками на изгиб.

Выпускаются элементы из углеволокна в различных модификациях, включающих пластины, листы, нити, ленты или просто в виде тканей. Сам процесс армирования балок углеволокном заключается в накладывании слоев с помощью клея (эпоксидной смолы) друг на друга до получения достаточной жесткости балки.

После застывания клея слои представляют собой монолитное покрытие, по своим характеристикам не уступающим металлу.

Показания к применению работ по усилению перекрытий

Мероприятия по улучшению характеристик железобетонных перекрытий осуществляют в случае острой необходимости. Для профилактики или просто так комплекс мер выполнять нельзя.

Когда актуально усиление перекрытий:

Изделие износилось и понизились показатели прочности из-за коррозии, ухудшения свойств материалов, по причине внешних химических воздействий. Изменение планировки здания – когда меняется конструкция несущих элементов, вследствие чего давление на элементы перераспределяется. Увеличение числа этажей в здании, что повышает давление на фундамент, цоколь, перекрытия, другие элементы, вследствие чего могут появляться деформации. Движения грунта, которые вызывают деформации фундамента, повышают нагрузку на опоры и стены, несущие элементы конструкции.

Деформация/износ отдельных элементов здания из-за военного, техногенного, стихийного воздействия, аварии и т.д. Перестройка здания или изменение функций, из-за чего появляются новые способы разрушения (высокие температуры, вибрация и другие воздействия). Ликвидация просчетов, которые были совершены при составлении проекта или реализации монтажных операций.

Это основные проблемы, решение которых может предполагать усиление перекрытия. Решение про усиление железобетонной конструкции принимается после тщательного обследования, выяснения характеристик компонентов и предельной возможности прочности, действующих нагрузок на каждый элемент.

После исследований в соответствии с их результатами создают проект, в нем прописывают усиливаемые элементы, указывают все технические данные, расходы на мероприятия. Обычно расчеты укрепления перекрытий поручают профессионалам из проектных компаний, так как без опыта и знаний выполнить все правильно очень сложно.

Советы по усилению проемов в несущих стенах при недостаточной несущей способности

Достаточно часто возникает надо сделать новый проем в несущей стене или укрепить существующий. При выполнении указанных работ, надо придерживаться разработанных технологий и соблюдать существующие нормы:

• если вы решили сделать проем в несущей стене, то надо придерживаться существующих нормативов, ширина проема в помещении высотой 2,5-3 метра не должна быть больше 2 метров;
• монтаж проема надо выполнять ближе к середине стены, тогда нагрузка будет распределяться равномерно;
• если дом многоэтажный, то на нижних этажах ширина проема не должна быть более 90 см;
• если вы делаете проем в кирпичной стене, то надо предварительно установить опорные контракции;
• делать проем в кирпичной стене лучше не отбойным молотком, а при помощи алмазной резки, в этом случае получается меньше пыли и шума, а сам проем будет более аккуратным;
• при создании проема учитывайте, что он должен быть немного больше ширины самой двери или окна, это необходимо для установки коробки.
• для сокрытия следов усиления можно использовать декоративные панели для имитации кладки

Если вам необходимо укрепить проем в кирпичной стене, то сделать это можно при помощи металлических уголков, двутавров или швеллеров. Эти элементы позволяют равномерно распределить нагрузку и усилить прочность проема.

При использовании швеллера учтите, что у него округлые края, поэтому он будет неплотно прилегать к краям проема. В этом случае, его края надо обтачивать или заливать зазоры специальным раствором.

Усиление углепластиком: преимущества

Перечислим свойства углепластика, делающие его преимущественным материалом для усиления:

• Высокий уровень коррозийной стойкости;
• В 6-10 раз более высокая прочность на растяжение, чем у стали;
• Крайне высокая прочность на усталостное разрушение;
• На подлежащий усилению элемент углепластик не создаёт дополнительную нагрузку, поскольку весит всего 230 г/кв. м.;
• Этот материал не меняет внутреннюю геометрию помещения, так как пластина имеет всего миллиметровую толщину;
• Работы с углепластиком ведутся очень быстро, поскольку не требуется возводить подмостки, проводить сварку или какие-либо дополнительные работы, скажем, инъектирование или зачеканку зазоров;
• Стоимость выполнения работ невелика;
• Универсальность: это метод, подходящий для подавляющего большинства стройматериалов;
• Долговечность: это материал с расчётным сроком службы не менее 50 лет.

Усиление монолитных и пустотных плит

Монолитное перекрытие представляет собой неразборную горизонтальную систему в виде монолитной плиты разной формы и конструкции.

Основные функции монолитных перекрытий: обеспечение стойкости строения к вертикальным нагрузкам от всего, что находится в помещении; формирование жесткости сооружения за счет горизонтальной увязки опорных стен; зонирование или ограничение помещений по высоте путем формирования видимой прочной границы по вертикали

Пустотные плиты – это прямоугольные железобетонные панели правильной формы с продольными каналами, параллельно которым проложена арматура (стальные канаты).

Отверстия бывают разной конфигурации: цилиндрические, грушевидные, прямоугольные. Их конструкция намного легче полнотелых плит, но из-за этого показатель прочности и надежности не снижается.

На несущие свойства плиты не влияет количество пустот и их расположение.

Наоборот, наличие воздушных полостей в бетонном изделии повышает его тепло- и звукоизоляционные характеристики.

Область применения

Используются данные плиты с целью укрепления несущей способности согласно нормального сечения с учетом воздействия нагрузок статического или сейсмического характера. Сферами применения являются здания различного назначения, а именно общественного, культурного, промышленного или бытового.

Методы усиления перекрытий

1.    Нижнюю плоскость плиты перекрытия во всю длину продольного направления оклеивают с помощью цельных лент, изготовленных из композитного горизонтально направленного материала FibArm Tape.

При этом размер шага по ширине равен больше, чем высота плиты умноженная на 2. Расчет количества слоев производится, исходя из данных несущей способности. 2.

    Для того чтобы обеспечить дополнительное сцепление и жесткость конструкции выполняется наклейка лент в поперечном направлении из материала FibArm Tape в области опорной плиты.

Усиление перекрытий ребристой конструкции

Перекрытие ребристого типа укрепляют аналогично плите из железобетона, используя указанные в предыдущем разделе стройматериалы и инструменты.

Для усиления необходимо выполнить следующие работы:

1. Удалить отслоившиеся куски бетона между ребрами плит.
2. Обеспечить доступ к элементам арматурного каркаса.
3. Усилить решетку стержнями увеличенного диаметра.
4. Покрыть стальную арматуру антикоррозионной смесью.
5. Заделать трещины и дефекты в бетонной поверхности.
6. Забетонировать перекрытие, обеспечив расстояние 5 см до поверхности арматуры.

Технологический процесс допускает формирование дополнительных ребер, повышающих прочность конструкции перекрытия. При этом новые элементы усиления формируются параллельно имеющимся ребрам с помощью разборной опалубки.

Бетонирование дополнительных ребер позволяет снизить нагрузку на каждое ребро жесткости и соответственно повысить прочностные характеристики всей конструкции.