Реконструкция
1.УСИЛЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ |
|
УСИЛЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК
Концы деревянной
балки находятся в условиях переменного
температурно-влажностного режима, и поэтому
они разрушаются быстрее, чем другие ее
части. Частичное усиление деревянных
балок производится путем «протезирования»
(наращивания). Поврежденные балки восстанавливаются
лишь после тщательного удаления зараженных
участков древесины.
На рис. 1 приведены наиболее распространенные
конструкции усиления деревянной
балки.
Концевой «протез» из жестких профилей
применяется в том случае, когда концы
деревянных балок у опор поражены гнилью,
а также при устройстве новых санузлов,
приходящихся на концы балок.
На рисунке показано также выриант усиления
деревянной балки при креплении конца
балки при помощи боковых накладок. Накладки
могут быть прикреплены к балке болтами,
гвоздями или хомутами. Боковые накладки
заводят в кладку, для чего в ней пробивают
гнезда.
Разгружающая система с подкосами или
подвесками применяется при отсутствии
возможности в устройстве металлических
колонн либо кирпичных столбов с прогонами.
Система состоит из прогона и подвесок
или подкосов. Обязательным условием при
применении указанной конструкции усиления
балки является строгое совпадение продольных
перегородок по этажам, поскольку устройство
разгружающей системы для одного этажа
невозможно без устройства вышележащей
(с подвесками) или нижележащей (с подкосами)
системы.
Применение того или иного варианта усиления
деревянных балок зависит от расположения
дверных проемов в перегородке.
Усиление стальных балок перекрытий путем
устройства дополнительных внутренних
опор и разгружающих прогонов состоит
в усилении стальных и деревянных балок
перекрытий путем подводки разгружающей
системы, выполняющейся из прогонов и
стальных стоек или кирпичных столбов,
которая ведет к изменению первоначальной
конструктивной схемы существующего несущего
элемента. Этот способ усиления достаточно
эффективен, он позволяет увеличить первоначальную
несущую способность конструкции в 2–3
раза.
Разгружающую систему устраивают в пролетах
изгибаемых элементов, которые начинают
работать по многопролетной схеме.
Рис. 1. Усиление конца деревянной балки накладками:
боковыми, 0 –сверху, в –боковыми стальными, 1 – вкладыш, 2 – деревянная накладка; стальная накладка, 4 – болт диаметром 16 мм; 5–шайба 50x50x5 мм; 6 – гайка, 7–уголок 75x5 мм, 8 – хомут; 9, 10 – накладки из швеллеров; 11 – существующая балка
Новые дополнительные
опоры выполняют в виде
2. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Оценка технического состояния эксплуатируемых стальных конструкций производится согласно пособию по проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП II-23-81*)
2.1. Проект усиления стальных конструкций разрабатывается с учетом заключения о техническом состоянии эксплуатируемых конструкций, составленного по результатам их обследования и проверочных расчетов. В необходимых случаях для уточнения расчетной схемы, выявления особенностей работы, оценки несущей способности и уточнения свойств конструкции могут быть использованы результаты специально проведенных натурных и лабораторных экспериментов и испытаний материалов.
2.2. Обследование конструкций включает:
- подготовительные работы (получение и анализ задания на проведение обследования, ознакомление с объектом обследования в натуре, подбор и анализ технической документации, составление рабочей программы и др.);
- освидетельствование конструкций в натуре (обмер, определение отклонений положения конструкций и их геометрических размеров от проектных, определение отклонений от проекта конструктивного исполнения элементов и соединений, выявление повреждений элементов и соединений, составление исполнительной документации, ведомостей дефектов и повреждений, обмерочных чертежей);
- определение свойств стали;
- уточнение фактических и прогнозирование будущих нагрузок, воздействий и условий эксплуатации, включая температурно-влажностный режим и степень агрессивности окружающей среды;
- составление заключения о техническом состоянии обследованных конструкций, нагрузках и условиях эксплуатации.
- Объем и степень детализации данных обследования зависят от наличия технической и эксплуатационной документации, состояния и степени поврежденности эксплуатируемых конструкций и должны соответствовать намечаемому комплексу проектных работ.
2.3. В зависимости от цели (общее ознакомление, освидетельствование и др.) обследования могут быть выборочными или полными.
Объем выборочного обследования
назначается с учетом опыта эксплуатации
однотипных конструкций в аналогичных
условиях. При этом обследованию подлежит
не менее 20% однотипных конструкций, в
том числе все элементы, находящиеся
в наиболее неблагоприятных условиях
по уровню напряжений, особенно в зонах
возможных механических повреждений,
агрессивности воздействий
2.4. Выборочное обследование должно быть заменено полным, если в процессе его выполнения обнаружены:
резкая неравномерность значений измеряемых параметров технического состояния, свойств материалов, степени агрессивности окружающей среды, условий нагружений;
наличие дефектов и повреждений, существенно снижающих несущую способность и эксплуатационную пригодность конструкций (трещины, большие прогибы, существенный коррозионный износ, отсутствие элементов и соединений и т. п.).
2.5. Проверочные расчеты необходимо выполнять по фактическим расчетным схемам сооружения (конструкции, элемента) и фактическим сечениям с учетом влияния обнаруженных дефектов и повреждений, по уточненным значениям расчетных сопротивлений материала конструкций и соединений, действующих нагрузок и их сочетаний. Проверочные расчеты выполняются в объеме, обеспечивающем достоверный вывод о возможности продолжения эксплуатации сохраняемой конструкции или обоснованную рекомендацию о необходимости ее усиления (замены).
ОБСЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ, ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ
2.6. Обследование эксплуатируемых стальных конструкций проводится специализированными организациями с целью получения необходимых данных для оценки технического состояния и принятия проектных решений по реконструкции объекта.
При обследовании используются результаты осмотров и наблюдений, проводимых службой эксплуатации зданий и сооружений в соответствии с действующими на предприятии ведомственными указаниями, данные проектной и исполнительной документации, имеющейся в отделе капитального строительства или иных подразделениях, а также вспомогательная информация (данные службы ремонта, инспекции Госгортехнадзора, санитарной инспекции и т. п.).
2.7. Обследование проводится с помощью физических методов контроля, в необходимых случаях применяются измерительные инструменты. Подробные указания и приемы выполнения работ при техническом освидетельствовании даны в специальных инструкциях и рекомендациях.
2.8. Дефекты стальных конструкций в основном являются следствием отступлений от правил производства работ, ошибок, допущенных при проектировании, изготовлении и монтаже конструкций. Наиболее характерные дефекты, влияющие на работоспособность и эксплуатационную пригодность конструкций:
- трещины, вырезы и вырывы;
- отклонения геометрических размеров от проектных;
- непрямолинейность элементов;
- отклонения от проектного положения конструкций и их элементов;
- неточная подгонка элементов в узлах сопряжении, расцентровка;
- отсутствие отдельных элементов или необходимых соединений;
- некачественное выполнение сварных швов (неполномерность швов, подрезы, непровары, прожоги, трещины, шлаковые включения, поры и др.) и болтовых или заклепочных соединений (ослабление, отсутствие болтов или заклепов и др.);
- дефекты антикоррозионной защиты и др.
2.9. Повреждения стальных конструкций, появляющиеся и развивающиеся во время их эксплуатации, являются, как правило, следствием грубых нарушений правил технической эксплуатации или ошибок, допущенных при проектировании. Причинами их могут быть также дефекты изготовления, транспортирования и монтажа. Характерными повреждениями, влияющими на работоспособность и эксплуатационную пригодность конструкции, считаются:
- разрушение защитных покрытий и коррозии металла;
- разрывы и трещины в основном металле и швах;
- искривления, местные погибы, коробление;
- ослабление болтовых и заклепочных соединений;
- вырезы в элементах или полный демонтаж элементов;
- пережоги расплавленным металлом;
- деформации, вызванные перегрузками или неравномерными осадками и креном фундаментов;
- абразивный износ и др.
2.10. Обнаруженные во время осмотра дефекты и повреждения должны оперативно оцениваться с точки зрения опасности разрушения конструкций. В тех случаях, когда такая опасность существует, требуется принять срочные меры по ее ликвидации (разгрузка конструкций, временное раскрепление, ремонт и т. п.).
3. МЕТОД УСИЛЕНИЯ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В современных условиях ограниченной возможности нового
строительства, в основном связанных с проблемами плотной застройки
городов, особое значение приобретает вопрос сохранения существующих зданий и сооружений.
Для производственных зданий необходимо добавить ряд специфических факторов, существенно влияющих на степень физического износа, а именно: статические и динамические воздействия от оборудования, машин и механизмов (задействованных в процессе производства), влияние на конструкции агрессивных сред и др.
Дефекты существующих зданий в основном связаны с такими
факторами, как транспортировка, выполнение строительно - монтажных
работ, эксплуатация и нуждаются
в срочном ремонте и
техническому обслуживанию,
а также недостаточное
оказывают тормозящий эффект при производстве ремонтно-строительных работ.
Для предотвращения потери
зданиями первоначальных технических
свойств и устранения несоответствия
их функциональному назначению при
технико-экономическом
В настоящее время существует большое количество способов
усиления несущих элементов зданий и сооружений. При выборе способа усиления несущих конструкций и элементов должны быть учтены
многие факторы. Прежде всего, необходимо обеспечить такие условия:
- минимальную длительность остановки технологического процесса,
- максимальное выполнение подготовительных работ за пределами зоны
ремонта,
- технологичность конструктивных решений усиления,
- серийность и простоту изготовления новых конструкций,
- ремонтопригодность новой конструкции и пр.
Однако большинство
железобетонных конструкций имеет ряд существенных недостатков:
они трудоемки, зачастую сложны и связаны с большим расходом материалов.
Метод усиления, предполагающий наклеивание на железобетонные конструкции дополнительной стеклопластиковой арматуры не
имеет вышеуказанных недостатков. В основе применения этого метода
лежит возможность увеличения
несущей способности
конструкции за счет включения в ее растянутую зону дополнительных
армирующих элементов из стеклопластика.
Преимуществами данного метода по сравнению с остальными являются следующие показатели:
- незначительное уменьшение высоты помещения при усилении перекрытий,
- производство ремонтно-строительных работ в меньший период времени,
- незначительные и несущественные изменения в имеющейся несущей структуре усиливаемого элемента,
- меньшие затраты при производстве работ.
Важнейшим показателем, характеризующим железобетонную
конструкцию, является количество расходуемого материала. Сталь –
один из наиболее дорогих и вместе с тем один из самых важных конструктивных элементов, снижение ее расхода является важной экономической задачей.
Существенный интерес
для реконструкции представляет
перспектива использования
3 раза легче стальной, а ее удельная прочность в 3,5-4 раза выше.
Стремление заменить сталь другим материалом, вызвано еще и тем,
что в ряде случаев требуется создать конструкцию с высокой коррозионной стойкостью, антимагнитными и диэлектрическими свойствами.
Вопросам использования стеклянного волокна в качестве арматуры бетона посвящены исследования В.П.Пустовойтова, А.К.Бурова,
И.Г.Романенкова, Ю.М.Тарнопольского, В.М.Бондаренко, Г.Ш.Салия и др.
Согласно исследованиям, ленточная стеклопластиковая арматура, которую рекомендуется применять в качестве элемента усиления железобетонных конструкций, имеет ряд преимуществ перед другими видами арматуры.
Этот вид арматуры позволяет
методом намотки легко
сплошные покрытия, оболочки и др. Ленточная форма арматуры в
наибольшей мере позволяет осуществить многослойное наложение
стеклопластикового слоя однородной структуры. Применение ленточной стеклопластиковой арматуры (ЛСА) целесообразно еще и потому,
что при применении в наибольшей степени используются ее специфические свойства, такие как высокая прочность при растяжении, коррозионная стойкость и др.
Основные характеристики
ленточной стеклопластиковой
- толщина 0,2 мм;
- полимерное связующее ЭД-20, ПН-1, ФАЭД, АСТ-Т и др.;
- содержание связующего 20% по массе;
- разрушающее напряжение при растяжении 900-1100 МПа.
В качестве связующего при склеивании стеклопластиковых лент с
бетонной поверхностью необходимо применять те смолы, которые,
обладая хорошей адгезионной способностью, могут длительное время
находиться в условиях воздействия на них химически активных сред.
Для соединения стеклопластиков как между собой, так и с другими материалами чаще всего применяется эпоксидно-диановая смола
ЭД-20. Однако данный вид смолы
имеет ряд недостатков. К ним
можно отнести сложность
Анализ исследований показал, что наиболее перспективными
являются акриловые полимерные связующие АСТ-Т (ТУ 64-2-226-95).
Компаунд данных связующих состоит из двух компонентов: полимера
в порошке (суспензионного полиметилметакрилата, содержащего в
качестве инициатора 1% бензоила) и жидкого мономера (метилового
эфира метакриловой кислоты), в котором растворено 3% диметиланилина и инициатора (0,02% гидрохинона).
Исследованиями установлено, что данная композиция обладает высокой и регулируемой прочностью при сжатии, растяжении и изгибе. Определены оптимальные составы акрилового связующего. Изучены прочностные свойства акриловой композиции при широком варьировании его состава.
Важными характеристиками, определяющими свойства полимерного связующего и возможностью его применения, являются такие факторы, как адгезия связующего к бетону и металлу, наполняемость, вязкость, жизнеспособность, время отверждения, способ приготовления.
Эти параметры, а также прочность клеевого соединения «металл - бетон» и «бетон - бетон» уже в достаточной степени рассмотрены.
В то же время малоизученными остаются такие факторы, как адгезия клея на основе акрилового полимера к стеклопластиковой ленте и прочностные показатели соединения «стеклопластик - бетон», которые в значительной степени влияют на работу усиливаемой конструкции.
Эти факторы создают предпосылку для дальнейшего проведения
научно-исследовательских работ, а именно: разработка физической и
математической моделей клеевого соединения «стеклопластик - бетон» с целью исследования напряженно-деформированного состояния
и совместной работы клея и стеклопластика, а также для расчета необходимого количества стеклопластиковой арматуры и определения оптимального состава клея (связующее + наполнитель).
Изучение технологических параметров (давление, температура,
время выдержки), влияющих на качество клеевого соединения, исследования физико-механических свойств железобетонных конструкций,
усиленных стеклопластиковыми полосами методом наклеивания на
основе акрилового компаунда, являются темами для дальнейших научных изысканий.
Предлагаемый метод усиления изгибаемых железобетонных конструкций и элементов наклеиванием стеклопластиковой арматуры в виде лент (полос) является более перспективным (по сравнению с традиционными способами) и позволяет в свою очередь экономить как
расход стали, так и другие материалы, а также уменьшить трудоемкость процесса реконструкции.
Основные положения расчета метода усиления железобетонных конструкций поверхностно- оклеечным стеклопластиком производят на основе «РУКОВОДСТВО по усилению ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОМПОЗИТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ». Настоящее Руководство разработано в развитие Свода Правил СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры».