Методы усиления железобетонных конструкций.

Усиление несущих конструкций

Прочность, надежность и устойчивость любых элементов решается за счет несущих элементов, подразделяющихся на вертикальные и горизонтальные. Под действием определенных условий: эксплуатация, окружающей среды все конструкции через определенное время начинают разрушаться. Усиление конструкций здания применяется также в случаях реконструкции или технического перевооружения определенного помещения.

Выполнение работ по улучшению несущих элементов может оказаться обязательным не только старым зданиям, но и новым построениям. Потребность в улучшение новых зданий может возникать чаще всего вследствие допущения ошибок в процессе выполнения строительно–монтажных работ. Старым зданиям усиление становится необходимо при чрезмерном возрастании нагрузки на несущие элементы по причине увеличенной скорости старения отдельных элементов либо при изменении стабильности грунта под ними.

Явные и скрытые признаки повреждений

Процедура, гораздо более сложная, чем даже новое строительство, реконструкция перекрытий зданий необходима, прежде всего, для зданий постсоветского жилого фонда. Их отличает ветхость старых конструкций, иногда потребность в глобальном восстановлении. Тревожным сигналом должны стать следующие очевидные признаки, которые выявит обычный осмотр помещений:

• заметные сквозные отверстия, образовавшиеся на стенах, потолке или в полу;
• разводы на поверхностях или протекание воды;
• ухудшение звуковой изоляции или способности сохранять тепло.

Один лишь благополучный вид вовсе не гарантирует, что на объекте всё хорошо. Поэтому перед началом работ проводится техническое обследование перекрытий. На объект выезжает инженер «КТБ А-Строй», который проверяет прочность конструкций, фиксирует каждый обнаруженный дефект. Затем по результатам он составляет отчёт, с которым знакомит заказчика. Именно ответственному за объект лицу предстоит принять решение о том, проводить дальнейшие работы или нет.

При положительном решении заказчика мы приступаем к подготовке проекта. Проектирование подразумевает составление технических документов. В них содержатся расчёты, текстовое и графическое описания характеристик объекта. Реконструкция плит перекрытия производится с согласия заказчика, в полном соответствии с данными проектирования.

Потребность в усилении

Стержень участвует в перераспределении полезной нагрузки на балки, тем самым уменьшает пролет между ними.

На этапе проектирования здания производится расчет эксплуатационной нагрузки на перекрытия. Однако в процессе эксплуатации эти нагрузки нередко начинают превышать допустимые нормы. Установка каминов, крупногабаритных аквариумов, систем “джакузи”, опорных колонн оказывает непосредственное влияние на межэтажные плиты. По этой причине их несущая способность оказывается недостаточной. Однако основными причинами, требующими укрепления несущих конструкций, являются коррозия арматуры и старение бетона.

Помимо этого, в процессе эксплуатации здания возникает неудовлетворительное техническое состояние его конструктивных элементов. Усиление старого перекрытия может производиться разными способами. Радикальная мера – замена плит. Но она зачастую нецелесообразна как с точки зрения технических возможностей, так и экономических затрат. Способ ремонта здания и порядок выполнения работ определяются организацией, его проектирующей.

Основные этапы работ и их последовательность:

• Арматурные стержни следует очистить от бетона;
• Металл покрывается антикоррозийным составом;
• Разбиваются пустоты в железобетонной плите, после чего она очищается от мусора и щебня;
• Монтируются армирующие каркасы;
• Поверхность плиты бетонируется;
• По высыхании бетон покрывается грунтующим составом;
• Наносится штукатурный слой толщиной 10-15 мм.

     Область применения

Настоящий стандарт организации (далее – СТО) устанавливает требования, необходимые при проектировании, конструировании и расчете сталежелезобетонных перекрытий с монолитной плитой по стальному оцинкованному профилированному настилу, в том числе:

– требования к применяемым строительным материалам: монолитному бетону и стальному профилированному листу;

– требования к сцеплению бетона с профилированным настилом, работающим как внешняя арматура плиты;

– требования к анкерным упорам, обеспечивающим совместную работу балок и плиты;

– требования к соединениям профилированного настила;

– требования к огнестойкости конструкции;

– требования коррозионной защиты стального профилированного настила;

– требования к бетонированию и монтажу перекрытия.

Железобетонная обойма для усиления фундамента

Фундамент такого типа может быть монолитным или сборным. Монолитный – заливается бетоном в подготовленную опалубку с арматурной обвязкой. Сборный возводится из железобетонных конструкций блочного типа.

Железобетонную обойму для усиления фундамента ставят двумя способами – с расширением подошвы основания и без такого расширения:

• С расширением основания устраивают в случае надстройки дома или недостаточной толщине несущих стен.
• Обойму без уширения используют при укреплении отдельных поврежденных фрагментов фундамента. При этом несущая способность стен является достаточной.

Очередность проведения работ следующая:

1. По всей длине основания дома выкапывают траншею. Открытый фундамент очищают от частиц грязи и обрабатывают цементным молочком. На поверхности фундамента просверливают отверстия для арматурных прутьев. Их диаметр составляет до 20 мм и размещают их в шахматном порядке. Прутья должны выступать из стены на 15 см.
2. На этих арматурных стержнях в дальнейшем формируют арматурный каркас, обваривая его листовым металлом. В очищенные от грязи пустоты фундамента и отверстия с закрепленными стержнями под давлением подается бетон. Жидким раствором обрабатываются и все трещины на фундаменте. После затвердевания бетонного раствора бетоном заполняют все пространство металлической опалубки.

Железобетонная обойма представляет собой полностью замкнутую конструкцию, охватывающую собой всю площадь фундамента, а не только поврежденной части.

Основная задача усиления фундамента посредством устройства железобетонной обоймы – более равномерное распределение нагрузки на подошвы вследствие некачественного выполнения строительных работ. Именно таким фактором вызывается обустройство металлических обойм без увеличения площади подошвы. В верхней ее части для дополнительного крепления к основанию устанавливают анкера.

Фундаменты неглубокого заложения обустраивают железобетонными обоймами с увеличенной площадью подошвы. Прежде всего, это касается бетонных оснований и оснований из кладки.

При устройстве обойм для усиления фундамента следует учитывать состояние старого основания. Для увеличения качественного и прочного сцепления необходимо снять верхний слой бетона из усиливаемого фундамента. Таким образом, можно достичь монолитности существующего фундамента и железобетонной обоймы. В качестве дополнительного обеспечения прочности приваривают к поверхности арматурные стержни, штрабы, металлические балки, бетонные шпонки, анкера и другие крепежные элементы.

§ Технология замены перекрытий из крупноразмерных плит

Замена перекрытий из крупноразмерных плит является наиболее индустриальным и высокопроизводительным методом ведения реконструктивных работ. При этом используют технологические схемы с опиранием консольных выпусков плит на стены, металлические балки или железобетонные ригели. В связи со значительным увеличением массы перекрытия такое решение допустимо при достаточной несущей способности стен и фундаментов.

Обязательным условием технологии и организации работ является наличие подъемно-транспортных механизмов — башенных, стрелковых или кранов на пневмоходу.

До начала монтажа перекрытий из многопустотных плит с консольными выпусками выполняется комплекс работ, включающий: разборку конструкций на захватке; монтаж перекрытий нижележащих этажей; ремонт и перекладку отдельных участков стен; пробивку и заделку проемов в перекрываемом этаже; подачу на смонтированное перекрытие материалов и изделий для послемонтажных работ.

Для укладки плит при двухпролетной схеме здания (рис. 7.5) пробиваются гнезда во внутренней продольной стене и борозды (штрабы) глубиной 0,5 кирпича в наружной или противоположной стене. Пробивку борозд и гнезд осуществляют с подмостей по предварительной разметке. На нижнюю поверхность гнезд и борозд укладывается цементно-песчаная подготовка, обеспечивающая единую отметку монтажного горизонта. В целях обеспечения устойчивости стен пробивку гнезд и борозд производят участками длиной, равной ширине 5-6 плит.

Рис. 7.5. Технология замены перекрытий из крупноразмерных железобетонных плит а — план участка перекрытий из железобетонного пустотного настила; б — монтаж с подачей настила в наклонном положении; в — монтаж с поворотом настила в горизонтальной плоскости; I, II,III — этапы монтажа

Работы по монтажу плит перекрытий производят снизу вверх на участках, ограниченных капитальными стенами. Железобетонные плиты подают в наклонном положении, для чего используют четырехветвевой строп с различной длиной ветвей, обеспечивающий наклон в пределах 20-30°. Монтаж элементов осуществляется с инвентарных подмостей. Последние 2-3 плиты захватки монтируют с установленных плит.

После установки 4-5 плит производят их анкеровку, заделку гнезд и борозд кирпичной кладкой или цементно-песчаным раствором. Должное внимание уделяется устройству теплоизоляции торцов плит, опирающихся на наружные стены, с целью исключения мостиков холода. Швы между плитами заделываются цементно-песчаным раствором с уплотнением вибратором, оснащенным штырьевой насадкой.

На участках недоборов в промежутках между выпусками консолей плит производится омоноличивание. Для этой цели используют подвесную инвентарную опалубку, армирование сетками или каркасами и бетонирование подвижными смесями. Разборка опалубки производится после достижения 70 %-ной прочности бетона.

Основные требования к качеству работ включают: обеспечение плотного примыкания плит перекрытий; обязательное замоноличивание швов; разница в отметках опорных частей плит не должна превышать 4 мм, а в отметке верхней поверхности — 8 мм; отклонение от горизонтали (разность отметок опирания плит) не должно превышать 8 мм.

Особое внимание в производстве работ должно уделяться вопросам техники безопасности при пробивке гнезд и борозд, своевременному обнаружению деформаций стен, предотвращению потери их устойчивости. При подаче в монтажную зону плит перекрытия должны быть исключены раскачивание и удары о стены.

Замена перекрытий из крупноразмерных плит выполняется звеном в составе 5 человек, из них: монтажники конструкций 4-го разряда — 1, 2-го разряда — 1, каменщики 3-го разряда — 1, 2-го разряда — 1. В звено входит также такелажник 3-го разряда.

При частом расположении внутренних несущих стен используется технология замены перекрытий большеразмерными плитами по металлическим балкам.

На рис. 7.6 приведена организационно-технологическая схема производства работ по замене перекрытий. Из-за частого расположения поперечных стен, различного пролета требуется большое число типоразмеров плит и балок. Это требует использования башенного крана грузоподъемностью до 8 т для обеспечения монтажного процесса наиболее тяжелых и удаленных плит.

Рис. 7.6. Технологическая схема и план площадки по замене перекрытий многопустотным настилом по металлическим балкам 1 — металлическая балка; 2 — многопустотный настил; 3 — бетонная опорная площадка; 4 — штраба омоноличенная

Снижение себестоимости работ из-за большой номенклатуры изделий достигается путем использования преднапряженных плит перекрытий, изготовляемых по экструзионной технологии безопалубочного формирования. Резательная технология позволяет получать практически любую номенклатуру изделий в соответствии с принятым планом перекрытия. При этом используются специальные захваты для беспетлевого монтажа плит.

Применяем армирование

Если для перекрытия используются заводские изделия, то обустройство армопояса является обязательным для зданий из блоков. Причиной этому является тот факт, что под весом плит из-за неравномерной усадки здания в будущем могут пойти серьезные трещины в стенах. Армированный пояс в этом случае обеспечит то, что вся масса плит будет равномерно распределена на стены строения. Устройство армопояса похоже на ленточный фундамент, опорой которому служат стены здания.

Однако если залить плиту перекрытия, то полученный монолит будет равномерно распределять нагрузку на стены и защитит от образования трещин. Поэтому необходимость сооружения армопояса при выполнении работ своими руками отпадает.

Как армировать монолитные перекрытия? Для этого необходимо использовать стальную арматуру диаметром 10-14 мм. Для надежности армируют бетон двумя сетками: одна располагается внизу заливаемой платформы, другая — вверху. Арматурный каркас должен быть с шириной ячейки либо 15, либо 20 см. Для небольших построек сетки с ячейкой 20*20 см будет вполне достаточно.

Советы от эксперта строителя

Если длины прутьев арматуры недостаточно для того, чтобы полностью охватить все расстояние перекрытия, то прутья следует располагать внахлест на 40 см. Также желательно, чтобы каждый следующий ряд имел стык арматуры в другом конце перекрытия. После укладки всей арматуры ее нужно связать с помощью вязальной проволоки.

Сетка должна заходить на стены здания как минимум на 15 см (если стены кирпичные) или на 25 см (для стен из газобетона). Так как при заливке плиты самостоятельно армопояса не предусмотрено, очень важно, чтобы арматура заходила на стены. Нижнюю сетку необходимо поднять на 2-2,5 см над нижним уровнем перекрытия. Верхняя сетка располагается на таком же расстоянии от верха заливаемой платформы.

Во время подготовки площадки к заливке бетоном, важно не забыть о полостях для прокладки проводки и коммуникаций.

По завершению работ с армированием плиты следует бетонирование перекрытия.

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.

Виды плит применяемых в строительстве

Плиты перекрытия из железобетона бывают, в основном, следующих видов:

• сборные, которые используются в покрытиях и перекрытиях жилых, промышленных и общественных зданий, укладываемые на железобетонные элементы каркаса – балки, ригели, фермы, а также на кирпичные стены; их типы:
• ребристые, длиной до 12000 мм – с массивными продольными полками трапецеидального сечения, в которых расположена основная рабочая арматура, и тонкими (толщиной до 50 мм) полками, армированными сетками, дополнительно такие плиты имеют с нижней стороны небольшие поперечные ребра жесткости, расположенные с одинаковым шагом.
• пустотные, длиной от 3000 до 6000 мм – прямоугольного сечения протяженными продольными каналами (до 6 шт.), при этом пустоты могут быть, как идеально круглые, так и овальной формы.
• монолитное перекрытие в большинстве случаев изготавливаемое в виде так называемой «балочной клетки», составляющее с балками, на которые оно опирается единое целое. Продольные и поперечные балки в местах перекрещивания также монолитно соединяются и связываются арматурой с предварительно изготовленными, с заданными пролетом и шагом колоннами. В некоторых случаях, для опор монолитных плит перекрытий могут использовать сборные элементы каркасов зданий.
• в старинных зданиях конца 19 — начала 20 века обнаруживаются перекрытия с несущими двутавровыми балками (чаще — обычными рельсами), пространство между которыми заполнено бетоном на битом кирпиче. Для того чтобы при бетонировании эти балки не «разъезжались», они стягивались между собой металлическими полосами кузнечной сваркой.

Правила, обязательные к соблюдению

Есть три основных требования к проведению ремонта железобетонных изделий. Главное из них — ремонтный состав должен быть идентичным, или по крайней мере совместимым с тем, который использовался при сооружении конкретной части бетонной конструкции. С полимерными материалами особых проблем в плане совместимости нет, однако смеси на цементном связующем следует выбирать тщательно, учитывая тип и марку цемента, род и фракцию наполнителя, водоцементное отношение и наличие присадок. Если область ремонта окажется неоднородной, из-за разницы физических свойств свежий состав быстро отколется от поверхности.

Второе правило — соблюдать температурный режим. Проведение ремонтных работ запрещается, если в локальной зоне температура превышает 10 °С или ниже +5 °С. Кроме того, существуют требования к конструкциям, испытывающим повышенное влияние температурного расширения — каркасам зданий, опорам, балкам перекрытия, ж/б изделиям, эксплуатирующимся под прямыми солнечными лучами. Их средняя температура в момент ремонта не должна превышать 20 °С.

Правило третье: в момент ремонта бетон не должен быть насыщен водой. Допускается лишь смачивание поверхности и промывка трещин перед внесением ремсостава, однако при этом следует дождаться полного впитывания влаги. Если высушить бетонную конструкцию не представляется возможным, следует добавить в ремонтную смесь модификатор, обеспечивающий адгезию к сырому бетону.

Основные способы усиления железобетонных перекрытий

Многие квалифицированные специалисты сходятся во мнении, что для усиления железобетонных плит перекрытия нередко приходиться применять не только традиционные способы, но и новаторские малоизвестные методики.

Выбор в пользу той или иной техники зависит от многих факторов, но в первую очередь необходимо предельно точно установить причины, влияющие на необходимость усиления плит:

• Ошибки инженеров на этапе проектирования здания.
• Монтажные дефекты.
• Износ несущих конструкций в ходе эксплуатации.
• Полная реконструкция строения, в ходе которой планируется также увеличение нагрузки на перекрытие.

Каждый случай стоит рассматривать отдельно и в соответствии с определенными показателями разрабатывать проектный план усиления плит перекрытий.

Принято выделять несколько распространенных способов решения данного вопроса:

• Передача частичной или всей нагрузки конструкции усиления.
• Увеличение несущих свойств уже существующей конструкции.

Радикальный способ увеличения несущей способности плиты – замена старого перекрытия более мощным. Однако в большинстве случаев проще и легче разобрать перекрытие и заново его собрать.