U građevinarstvu i velikim industrijama, armiranobetonske konstrukcije često igraju ključnu ulogu, služeći kao okviri, plafoni i funkcionalne platforme za različite zgrade. Nose višetonska opterećenja koja djeluju i u statičkom i u dinamičkom načinu rada. Vremenom, stres ne može a da ne utiče na stanje strukture. Kao rezultat toga, na ovaj ili onaj način potrebno je ojačanje armiranobetonskih konstrukcija. Specifična metodologija izvođenja ovakvih operacija zavisi od uslova rada objekta, tehničkih i fizičkih parametara i planskih zahteva.
Šta su armiranobetonske konstrukcije?
Pre svega treba da odlučite šta je u principu armirano-betonska konstrukcija. U kapitalnoj gradnji, ovodio konstrukcije koji preuzima povećana operativna opterećenja. Osnovu konstrukcije čini betonska konstrukcija, a kao osnovna armatura se koriste armaturne šipke. Istovremeno, jačanje i restauracija armirano-betonskih konstrukcija može se izvesti sveobuhvatno i djelomično. Ako je dijagnostikom utvrđeno neispravno područje na površini, tada će se popravak prvenstveno odnositi na ovaj dio, iako se prvo moraju istražiti uzroci uništenja, što može opravdati izvodljivost rekonstrukcije drugih dijelova konstrukcije..
Šta se podrazumijeva pod pojačanjem kao takvim? Riječ je o tehničkoj operaciji u građevinarstvu, zbog koje se produžava radni vijek zgrada, a posebno pojedinih objekata. Postoje različite metode popravke i ojačanja armiranobetonskih konstrukcija. Svi oni, u različitom stepenu, podrazumevaju rešavanje sledećih zadataka:
- Povećanje čvrstoće čvorova i nosivih komponenti konstrukcije uključivanjem novih elemenata. Potonje mogu biti grede, nadvratnici, konzolni dijelovi, ukrućenja, itd.
- Istovar ili preraspodjela mase koja djeluje na armirano-betonsku podlogu. U ovom slučaju se utiče na raspored objekata koji mehanički utiču na ciljno područje utvrđenja. Istovar smanjuje potrebu za armiranobetonskim konstrukcijama.
- Povećanje osnovnih karakteristika čvrstoće objekta i njegovih elemenata zamjenom.
Kada je potrebno ojačati RC-dizajni?
Još u fazi montaže nosećeg okvira odabiru se tehnička rješenja i građevinski materijal u skladu sa budućim opterećenjima uz očekivanje dugotrajnog rada. Vremenom, zbog različitih faktora, tehničko stanje konstrukcije se pogoršava i postoji potreba za podupiranjem njenih kritičnih elemenata. Potpuna armatura armiranobetonskih konstrukcija izvoditi u sljedećim slučajevima:
- Gubitak čvrstoće dizajna zbog starenja i zamora materijala. Ovo se posebno odnosi na betonsku konstrukciju koja je izložena negativnim hemijskim uticajima i prirodnom mehaničkom naprezanju.
- Rekonstrukcija objekta, usled čega se menja konfiguracija nosivih zidova, greda, stubova, rešetki i konzola. Ojačanje ili rasterećenje mase može biti potrebno na tačkama strukturnih sidrišta.
- Promena broja spratova. Dolazi i do preraspodjele težine na stubove, stropove i zidove, što zahtijeva reviziju i nosivost elemenata konstrukcije.
- Pokreti tla koji su se ili već deformisali ili promijenili konfiguraciju od udara na temelj, a time i na nosive čvorove okvira. Također je potrebno vratiti ravnotežu sila između struktura.
- Uništenje ili djelimično oštećenje nosivih dijelova ili pojedinačnih elemenata zbog nesreća, prirodnih katastrofa, potresa, katastrofa koje je uzrokovao čovjek.
- Kada su greške otkrivene u fazi projektovanja ili identifikovane već tokom rada zgrade.
U ovom slučaju, glavni i najvećiuobičajeni razlozi koji podrazumijevaju potrebu za jačanjem armiranobetonskih konstrukcija na ovaj ili onaj način. Specifičnost habanja ili oštećenja treba utvrditi tokom sveobuhvatnog istraživanja, na osnovu kojeg se izrađuje projekat za jačanje konstrukcije i odabire najbolji način za njegovu realizaciju.
Dijagnostika i rješavanje problema dizajna
Tehnički pregled se vrši u skladu sa planom ili vanredno u slučaju očiglednih znakova uništenja objekta. Ovaj dio aktivnosti regulisan je standardima ispitivanja bez razaranja u skladu sa GOST 22690 i 17624. Procjena na osnovu rezultata istraživanja vrši se u skladu sa skupom pravila (SP) o ojačavanju armiranobetonskih konstrukcija pod broj 63.13330.
Dijagnostičke procedure počinju vizuelnim pregledom, tokom kojeg se otkrivaju spoljna oštećenja - defekti, strugotine, pukotine itd. Za otkrivanje skrivenih oštećenja koriste se metode ispitivanja bez razaranja. Takvi se zadaci rješavaju uz pomoć posebne opreme, na primjer, pomoću elektromagnetnih ili ultrazvučnih detektora grešaka. Posebno se za otklanjanje kvarova na armiranom betonu češće koriste ultrazvučni uređaji koji rade georadarskim i eho-pulsnim metodama. Prilikom pregleda, šupljine, prisustvo agresivnih komponenti u konstrukciji, uništavanje armaturnih šipki, tragovi korozije itd.
Na osnovu dobijenih podataka, razvija se daljnja strategija za otklanjanje oštećenja, popravku, obnavljanje ilipreraspodjela opterećenja. U istoj fazi, defektolozi mogu dati preporuke za jačanje armiranobetonskih konstrukcija, uzimajući u obzir specifičnosti oštećenja koja se mogu popraviti samo alatima za ispitivanje bez razaranja. Važnu ulogu u određivanju kako ojačati konstrukciju imaće specifični tehnički i fizički parametri na kojima konstrukcija radi.
Dobijte specifikacije
Parametri ojačanja mogu varirati u zavisnosti od konfiguracije primjene dodatne sile i specifičnih zahtjeva za podupiranje konstrukcije. Najčešće karakteristike su modul elastičnosti nosača i vlačna čvrstoća. Dakle, optimalno ojačanje armiranobetonskih konstrukcija kompozitnim materijalima u prosjeku osigurava elastičnost u rasponu od 70.000-640.000 MPa i pokazatelje vlačne čvrstoće - od 1500 do 5000 MPa. Naravno, nije potrebno u svakom slučaju težiti maksimalnom učinku. Izbor specifičnog potencijala snage nosivih i armaturnih elemenata zavisi od trenutnog stanja armiranobetonske konstrukcije.
Što se tiče dimenzionalnih parametara, oni će zavisiti od šeme ojačanja, koja se sastavlja na osnovu planskog rješenja. Na primjer, fragmentarno ojačanje armiranobetonske ploče može se izvesti dodatnim osloncem za monolitni modul bez greda debljine 300 mm. Stubovi za ojačanje obično imaju prosječni presjek 400x400 mm i postavljaju se ispod poda u koracima od 5-7,5 m.određuje naponsko-deformacijsko stanje podova i nosivih zidova.
U složenom obliku, na primjer, armiranje armiranobetonskih konstrukcija karbonskim vlaknima može imati sljedeće tehničke karakteristike:
- Debljina elementa je 0,3 mm.
- Širina - 300 mm.
- Težina - 500 g/m2.
- Modul elastičnosti – 230000 N/mm2.
- Gustoća – 1,7 g/cm3.
- Vlačna čvrstoća - 4000 N/mm2.
- Smična čvrstoća strukture - 7 N/mm2.
- Tlačna čvrstoća materijala - 70 N/mm2.
- Deformacija pri lomljenju strukture – 1,6%.
- Adhezija kompozitnog vlakna na betonsku konstrukciju - 4 N/mm2.
- Youngov modul - 400 N/mm2.
Specifičnost upotrebe savremenih kompozitnih materijala je zbog činjenice da adhezivni sastav igra značajnu ulogu u montažnim operacijama sa njima. Često djeluje kao samostalno sredstvo za brtvljenje i obnavljanje za jačanje betonske konstrukcije. Na primjer, epoksidne smjese mogu dobro obavljati funkcije zaptivanja tehnoloških šavova i spojeva.
Propisi
U procesu proračuna, projektovanja i izvođenja instalaterskih radova treba se rukovoditi nekoliko GOST-ova, među kojima su 31937, 22690 i 28570. Ovi dokumenti u različitom stepenu regulišu održavanje i rekonstrukciju zgrada i objekata. Takođe je potrebno uzeti u obzir standarde dokumenta SP 63.13330, koji daje konkretna uputstva oorganizacija i izvođenje sanacijskih i restauratorskih mjera, uključujući i ojačanje armirano-betonskih konstrukcija kompozitnim materijalima. SP 164.1325800 će također pomoći u korištenju drugih plastičnih i fiberglas materijala za ojačanje. Opći propisi na koje treba obratiti pažnju su sljedeći:
- Razvoj projekta armature treba vršiti samo na osnovu podataka sa terenskog snimanja objekata.
- Do vremena obračuna materijala i konfiguracije montažnih radova treba pripremiti podatke o veličini ciljanog objekta, njegovom stanju, načinu armiranja, čvrstoći betona itd.
- Nakon ispitivanja donosi se temeljna odluka o prihvatljivosti konstrukcije za popravku uz dalji rad.
- Mjere armiranja treba izvršiti tako da kompozitna vlakna ili metalne šipke obezbijede zajednički rad opterećenja sa betonskom konstrukcijom.
- Nije dozvoljeno ojačavanje konstrukcija u kojima postoje džepovi oštećenja od korozije.
- U procesu pripreme projekta važno je izračunati i potrebu da se obezbede dodatna zaštitna svojstva materijala, na primer, da se u strukturu uključe vatrostalni premazi ili premazi otporni na vlagu.
Prednosti betonske armature
Uz pravila koja regulišu popravku i restauraciju građevinskih konstrukcija, bilo bi korisno u početku pripremiti bazu metodoloških materijala koji će pomoćirješavati zadatke u praksi. Do danas postoji mnogo vizualnih uputa koje korak po korak i vizualno opisuju tehnologije za primjenu specifičnih metoda za rekonstrukciju određenih objekata. Na primjer, LLC "Interaqua" i "NIIZHB" nude sveobuhvatan vodič za jačanje armiranobetonskih konstrukcija kompozitnim materijalima na osnovu skupa pravila SP 52-101-2003. Materijal opisuje izbor konstruktivnih rješenja, principe proračuna ojačanja zidova i plafona, kao i tehnološke metode upotrebe karbonskih dijelova.
Ako je riječ o industrijskim objektima, onda se mogu koristiti visokospecijalizirani priručnici, koji se također fokusiraju na posebne uvjete rada konstrukcija. Konkretno, Far East PromstroyNIIproject LLC nudi uputstva za jačanje armiranobetonskih konstrukcija serije 1.400.1-18. Ovaj materijal ističe nijanse ojačanja nosivih zidova i plafona u konstrukciji industrijskih zgrada.
Razvoj projekta strukturnog ojačanja
Osnovni zadatak ove faze je ponuditi specifično tehničko rješenje za implementaciju jačanja strukture ciljnog objekta. U procesu razvoja, stručnjaci se vode podacima o karakteristikama građevinskih materijala, njihovim geometrijskim parametrima, uslovima rada i postojećim oštećenjima. Trenutno su razvijeni sljedeći principi projektiranja za armiranje armiranobetonskih konstrukcija:
- Međusobno povezivanje komponenti. Česta greška koja se javlja tokom izgradnje je razmatranje radilištau izolovanom formatu. To jest, na primjer, nosivi zid će se izračunati na osnovu direktnih opterećenja na njega bez fokusiranja na okolne faktore utjecaja. U stvari, visokokvalitetan i izdržljiv sistem može biti dizajniran samo uz sveobuhvatno razmatranje svih operativnih faktora.
- Optimizacija. Zadaci ojačanja konstrukcija mogu se rješavati na različite načine, a gotovo u svakom slučaju postoji rješenje koje će objektu omogućiti održavanje visokog radnog vijeka. Ali u isto vrijeme, poželjno je nastojati minimizirati količinu posla, masu pomoćnih potpornih dijelova i racionalizirati upotrebu potrošnog materijala. Što je niži stepen intervencije u strukturi konstrukcije, to je veća njena pouzdanost. Inače, savremene tehnologije za armiranje armiranobetonskih konstrukcija kompozitnim materijalima, koji su manji po veličini i težini u odnosu na metalne parnjake, samo omogućavaju minimiziranje obima uključivanja stranih elemenata.
- Ekonomska racionalizacija. Čak i ako je moguće iskoristiti velika finansijska sredstva u realizaciji projekta armature, važno je uzeti u obzir da složena i masivna tehnička rješenja uvijek zahtijevaju visoke troškove već u procesu održavanja tokom rada konstrukcije.
- usklađenost sa utvrđenim zahtjevima. Svaka faza projektovanja mora uzeti u obzir kako opća normativna pravila tako i specifične zahtjeve tehničkog i konstruktivnog uređaja u odnosu na ciljnu zgradu.
Pravila za obračun armature armiranobetonskih konstrukcija
Tehnički proračun konstrukcija je osnova projektantskih radova, pri čemu se stvarna opterećenja dovode u korelaciju sa potencijalima snage materijala koji se koriste za armiranje. Početni podaci za složeni proračun uzimaju se iz projektne šeme, njegovih dimenzija, djelovanja opterećenja i prirode oštećenja. Posebni članci u ocjeni materijala za armiranje armiranobetonskih konstrukcija su izračunati pokazatelji tlačne čvrstoće, visine tlačne zone, stabilnosti duž kosih presjeka, itd.
Osnovna vrijednost dizajna, koja određuje sposobnost da se nosi sa stvarnim opterećenjem, bit će trenutak maksimalnog savijanja. Za njegov proračun koriste se faktori pouzdanosti za materijal i opterećenje. Određuje se i priroda raspodjele oštećenja po poprečnom presjeku konstrukcije, uzimajući u obzir stupanj njene elastičnosti. Ako početni maksimalni moment savijanja premašuje proces pucanja duž presjeka, tada proračun treba izvršiti na isti način kao i za presjek sa pukotinama, ne uzimajući u obzir mogućnost razvoja deformacije.
Konstantne vrijednosti ciljnih materijala se također koriste u proračunima za ojačanje konstrukcija. Moderne smjernice za jačanje armiranobetonskih konstrukcija, posebno se oslanjaju na sljedeće pokazatelje:
- Jačina - raspon od 1000 do 1500 MPa, ali ne manje.
- Modul elastičnosti - od 50 do 150 GPa.
- Temperatura prelaska stakla (koristi se za kompozite) - ne manje od 40 °S.
Dimenzionalni parametri i konfiguracija montaže određuju se pojedinačno u odnosu na konkretandizajni.
Klasifikacija metoda ojačanja
Savremene tehnologije omogućavaju korišćenje opsežnog spiska sredstava tehničkog ojačanja različitih konstrukcija, prilagođavajući se specifičnim uslovima rada. Na osnovnom nivou, vrijedi podijeliti sve načine ojačanja armiranobetonskih konstrukcija na osnovu njihovog fizičkog stanja. Posebno se mogu razlikovati tekući, tkani i čvrsti elementi. U prvom slučaju, ojačanje će se vršiti prema metodi sanacije vanjskih oštećenja. To može biti uklanjanje pukotina pomoću pješčano-cementnog m altera i zaptivanje fuga ljepljivim građevinskim smjesama. Materijali od tkanine se koriste rjeđe i uglavnom kao ojačavajuće sredstvo, koje se nanosi na izlivenu površinu istim rastvorima za ojačavanje.
Što se tiče čvrstih tijela, to su strukturni dijelovi koji su na neki način integrirani ili postavljeni na oštećenu strukturu. U ovom slučaju, metode armiranja armiranobetonskih konstrukcija mogu se podijeliti kako prema vrsti korištenog materijala (metal, kompoziti, kamen) tako i prema konfiguraciji instalacije. Najpopularnija metoda armiranja čvrstim proizvodima je ojačanje pojasom, u kojem profilirani jastučići stežu oštećeno područje. Ali ovo nije jedini način korištenja takvih proizvoda.
Osnovne metode ojačanja armiranobetonskih konstrukcija
U zavisnosti od rezultata početnog istraživanja i na osnovu odluke o dizajnumogu se koristiti sljedeće metode armiranja armiranobetonskih konstrukcija:
- Polaganje reparaturne žbuke u cilju obnavljanja strukture betonske površine. Ako postoje otvoreni prostori za prolaz armature, oni se takođe zapečate prajmerom ili m alterom.
- Unošenje betonskog m altera u šupljine, pukotine, šupljine i druge unutrašnje strukturne defekte otkrivene ispitivanjem bez razaranja.
- Mlazni beton sa betonskom mešavinom. Betonski m alter se nanosi na površinu specijalnim pištoljima velikom brzinom. Ova mehanika tretmana oštećenih područja omogućava formiranje gustih ojačavajućih slojeva visoke čvrstoće.
- Jačanje temelja na kojima počiva struktura. To se radi preko armirano-betonskih obujmica, metalnih pojaseva, anker vezica i drugih čvrstih elemenata.
- Jačanje armirano-betonskih stubova, greda i zidova ugradnjom složenih armaturnih obujmica, okvira i košulja. U takvom uređaju mogu se koristiti elementi armature, oplate i mlaznog betona. Budući da ova metoda uključuje stvaranje prilično značajnih dodatnih konstrukcija, preporuke za jačanje armiranobetonskih konstrukcija preporučuju pažljivo izračunavanje maksimalnog opterećenja na stropu. U suprotnom, nakon nekog vremena biće moguće otkriti pukotine već u konstrukciji nosivih elemenata donjeg nivoa.
- Točkovno povećanje izdržljivosti prečki, greda, stubova i potpornih elemenata sa kompozitima. Za takve namjene koriste se dijelovi malog formata, ali izdržljivi od karbonskih vlakana, kevlara, karbona iitd.
Kao što praksa pokazuje, najefikasnije rešenje u podržavanju energetskog potencijala armiranobetonskih konstrukcija je upravo konstruktivna promena u njihovoj osnovi. Naprotiv, dodavanje zidova i stropova potpornim elementima trećih strana, kao što su potpornici, smatra se neučinkovitim i tehnološki nesvrsishodnim. Ali opet, konkretne odluke treba donijeti na osnovu sveobuhvatnog istraživanja i izračuna.
Ojačanje čelikom i kompozitima - što je bolje?
Osnovna podjela na mnoge načine za jačanje građevinskih struktura zasniva se na vrsti materijala koji se koristi. Električni poluprovodnički štapovi i strukturni elementi su najčešći armaturni elementi, ali se mogu napraviti na bazi tradicionalnih čeličnih legura, te korištenjem moderne plastike. Što je bolje?
Prednosti metala uključuju njegovu svestranost, visoku čvrstoću i pristupačnu cijenu. Inače, armiranje armiranobetonskih konstrukcija karbonskim vlaknima, uz sve pozitivne tehničke i fizičke kvalitete, može koštati 20-30% više od korištenja čak i visokokvalitetnog nehrđajućeg čelika. Šta opravdava takve troškove? Ipak, kompoziti pokazuju nenadmašnu vlačnu čvrstoću koja nadmašuje čak i čelik. Takođe, za razliku od betona, karbonska vlakna karakteriše veći resurs čvrstoće na zamor, što eliminiše međumere sanacije tokom dugotrajnog rada zgrade. Postoje li nedostaci kompozita osim visoke cijene? Postoje nijanse ekoloških svojstava, budući da uPlastika je i dalje osnova materijala, ali je značaj uticaja sintetičkih aditiva minimalan u smislu opasnosti za ljude.
Zaključak
Mjere sanacije, restauracije i ojačanja armirano-betonskih konstrukcija po pravilu zahtijevaju dosta organizacionih i finansijskih troškova. To je zbog složenosti njihovog dizajna i tehnoloških problema izvođenja instalacijskih operacija. Čak i manji kozmetički zahvati moraju se provoditi u nekoliko faza - od otklanjanja problema s pripremom predmeta za rad do direktnog otklanjanja oštećenja ili povećanja kvaliteta materijala. Stoga, u preporukama za projektiranje armature armiranobetonskih konstrukcija, stručnjaci primjećuju potrebu za razmatranjem tehnički najfleksibilnijih opcija za rješavanje problema. Na primjer, najjednostavnija zamjena čelične armature promjera 12 mm šipkom od karbonskih vlakana debljine 8 mm sa istim efektom ojačanja minimizirat će do 50% troškova električne energije. Ali, naravno, takva optimizacija nije uvijek moguća. U svakom slučaju, principi održavanja potrebne čvrstoće, elastičnosti i krutosti konstrukcija trebaju doći do izražaja. Praćenje normativnih planova i kvalitetnih instalacionih šema omogućiće racionalno izvođenje ojačanja, što je više moguće odgađajući vreme potrebno za završetak rekonstrukcije objekta sa zamenom armirano-betonske konstrukcije.
