Усиление Строительных Конструкций
Oct 9, 2016 - Презентация раскрывает преимущества метода усиления строительных конструкций композитными материалами в сравнении. Наша компания предлагает услуги усиления строительных конструкций. Восстановление и усиление строительных конструкций. Содержание раздела. Наблюдение за деформациями. Наблюдение за деформациями в бетонных, железобетонных и каменных конструкциях. ГРУНТЫ ОСНОВАНИЯ. Оценка деформации зданий в зависимости от их условий строительства и эксплуатации. В свете вышесказанного становится востребованным усиление строительных конструкций для продления их срока эксплуатации. Для усиления железобетонных конструкций разработано большое количество способов: ♦ увеличение геометрических размеров поперечных сечений конструктивных элементов, что сопровождается увеличением собственного веса конструкций и увеличением строительной высоты.
РЕКОМЕНДАЦИИ по усилению и ремонту строительных конструкций инженерных сооружений Рекомендовано к изданию решением секции несущих конструкций Научно-технического Совета ЦНИИпромзданий. Рассмотрены технические решения по ремонту и усилению конструкций различных инженерных сооружений: стальных и железобетонных резервуаров, силосов, подпорных стен, конвейерных галерей, крановых эстакад, дымовых труб и др. Рекомендации содержат основные положения по обследованию и оценке несущей способности железобетонных и стальных конструкций сооружений. Приведена классификация характерных дефектов железобетонных и стальных конструкций по внешним признакам, которая позволяет установить определенный способ усиления конструкций.
Разработана методика и даны примеры расчета усиления конструкций. Рекомендации могут быть использованы при усилении поврежденных конструкций, а также конструкций, нагрузки на которые возросли при реконструкции. Рекомендации предназначены для работников проектных и строительных организаций, для специалистов служб, занимающихся эксплуатацией и ремонтом зданий и сооружений. Руководитель разработки - к.т.н. Туголуков А.М. В настоящее время в эксплуатации находится большое количество различных инженерных сооружений: стальных и железобетонных резервуаров и технологических емкостей, силосов, каналов и тоннелей, подпорных стен, конвейерных галерей, эстакад технологических трубопроводов, крановых эстакад, градирен, дымовых труб и др. Многие из этих сооружений, особенно эксплуатируемые в условиях повышенной агрессивности внешней среды, приходят в неудовлетворительное состояние через 15 - 20 лет работы и требуют ремонта.
Помимо этого возникает потребность в усилении сооружений при реконструкции, в связи с изменением технологических процессов и нагрузок на конструкции. В настоящих рекомендациях представлены различные способы ремонта и усиления конструкций инженерных сооружений. Рекомендации содержат: общие методы ремонта строительных конструкций; примеры усиления и восстановления конструкций инженерных сооружений; особенности расчета при усилении. При разработке рекомендаций по ремонту и усилению инженерных сооружений в основу были положены примеры конструктивных решений, заимствованных из практики отечественного и зарубежного строительства. Указанные примеры по ремонту и усилению конкретных видов сооружений не являются единственно возможными, а отражают специфику, которая характерна для определенных условий эксплуатации. Важным является оценка технического состояния и пригодности к эксплуатации конструкций инженерных сооружений.
Указания по этому вопросу составлены на основании научных исследований, выполненных в ЦНИИпромзданий. При проведении ремонтно-восстановительных работ необходимо соблюдать требования 'Техника безопасности в строительстве'. Оценка технического состояния строительных конструкций производится с целью установления пригодности инженерных сооружений к эксплуатации, установления сроков и вида ремонта. Оценка технического состояния производится на основании инструментальных и визуальных обследований. Инструментальные обследования, как правило, осуществляют специализированные организации с применением технических средств, лабораторных исследований и обмерочных работ.
По данным инструментальных обследований и на основании поверочных расчетов устанавливается фактическая несущая способность конструкций, степень и характер повреждений, а также развитие их с течением времени, причины повреждений, оценивается надежность или прочность конструкций по отношению к нормативной, принимается решение о возможности эксплуатации сооружения и необходимости его ремонта. Визуальные обследования применяются для приближенной оценки технического состояния сооружений на основе имеющихся в них повреждений.
По видам повреждений устанавливается относительная надежность сооружения и категория его технического состояния. Визуальные обследования проводятся службами эксплуатации предприятий, результаты которых используются для установления аварийных конструкций, времени и виде ремонта, необходимости проведения инструментальных обследований. Повреждения строительных конструкций в зависимости от причин их возникновения могут быть разделены на следующие группы: - от силовых воздействий; - в результате чрезвычайных ситуаций (землетрясения, наводнения, взрыва и др.); - от воздействия внешней среды; - от температурных воздействий (пожара). Последние две группы повреждений снижают не только прочность конструкции, но и уменьшают ее долговечность.
Характерными повреждениями железобетонных строительных конструкций от силовых воздействий являются: нормальные и наклонные трещины в элементах конструкций, чрезмерные прогибы, выпучивание сжатой арматуры, выкрашивание бетона в сжатой зоне и др. Основными дефектами конструкций, возникающими от воздействия внешней среды, являются коррозия бетона и арматуры, разрушение материалов от попеременного замерзания и оттаивания и других факторов. Дефекты, возникающие от воздействия высоких температур, характеризуются, как правило, изменением цвета бетона, образованием на поверхности бетона сетки из мелких трещин с отслаиванием защитного слоя, а также появлением в растянутой зоне бетона вертикальных и наклонных трещин, появлением прогиба сверх нормативного и др. В зависимости от характера и величины повреждений, для конструкций установлено пять категорий их технического состояния, которые определяют соответствующие мероприятия по восстановлению их эксплуатационной надежности. Под эксплуатационной надежностью строительных конструкций понимается сохранение во времени установленной нормами или проектом несущей способности и долговечности конструкции.
Работы, связанные с усилением и ремонтом строительных конструкций в значительной мере зависят от того, насколько объективно и квалифицированно проведены натурные обследования с точки зрения достоверности имеющихся дефектов. В зависимости от имеющихся повреждений, техническое состояние конструкций может быть классифицировано на пять категорий (состоянии): Категория 1 - Нормальное состояние.
Категория 2 - Удовлетворительное состояние. Категория 3 - Неудовлетворительное состояние. Категория 4 - Предаварийное состояние.
Категория 5 - Аварийное состояние. К категории 1 относятся конструкции, усилия в элементах которых не превышают допустимые по расчету, т.е. Отсутствуют видимые повреждения, свидетельствующие о снижении несущей способности. При этом могут быть отдельные раковины, выбоины в пределах защитного слоя.
К категории 2 относятся конструкции, потеря несущей способности которых не превышает 5%, но имеющиеся в них дефекты способны со временем снизить долговечность конструкции. К дефектам конструкций этой категории относятся такие, как повреждение защитного слоя, частичная коррозия арматуры и др. К категории 3 относятся конструкции не пригодные к дальнейшей нормальной эксплуатации. Конструкция перегружена или имеются дефекты и повреждения, свидетельствующие о снижении ее несущей способности.
В этом случае необходим поверочный расчет несущей способности конструкции и выполнение работ по ремонту и усилению. К категории 4 относятся конструкции, дефекты и повреждения которых не могут гарантировать сохранность конструкции и безопасность ее эксплуатации. Для конструкций этой категории необходим капитальный ремонт с усилением. До проведения усиления необходимо ограничение нагрузок и принятие необходимых мер по безопасности. Категория 5 включает конструкции, находящиеся в аварийном состоянии, установленном на основании поверочных расчетов и анализа дефектов и повреждений.
В этом случае нет гарантии сохранности конструкций на период усиления. Конструкции подлежат замене или требуют капитальных ремонтно-восстановительных работ с немедленной разгрузкой конструкции и устройством временных креплений. Предельные значения дефектов железобетонных балок и плит, соответствующие различным категориям технического состояния конструкций, приведены в табл. 1, а их характерные повреждения показаны.
Предельные значения дефектов железобетонных колонн и их характерные повреждения приведены в. Для железобетонных конструкций, подвергнутых температурному воздействию при пожаре, категория технического состояния в зависимости от возникших дефектов определяется. Для установления категории технического состояния конструкции достаточно наличия одного из наиболее опасных дефектов, указанных в таблицах, характеризующего эту категорию. Таблица 1 Предельно допустимые значения параметров дефектов для различных категории технического состояния железобетонных балок и плит № п.п. Вид разрушения Категории 1 2 3 4 5 1. Ширина раскрытия нормальных трещин (рис.
1а), мм 0,1 0,3 0,5 1,0 более 1,0 2. Ширина раскрытия наклонных трещин (рис. 1б), мм - 0,2 0,3 0,4 более 0,4 3. Прогиб балок (рис. 1в) - 1/150 1/100 1/75 более 1/50 То же, подкрановых балок - 1/400 1/300 1/200 более 1/200 4. Снижение прочности бетона (рис. 1г),% -20 30 более 30 5.
Уменьшение поперечного сечения арматуры в результате коррозии (рис. 1г),% - 5 10 20 более 20 Дефекты железобетонных балок а - вертикальные нормальные трещины в пролете; 6 - наклонные трещины у опор; в - прогиб; г -разрушение бетона, коррозия арматуры и бетона Предельно допустимые значения параметров дефектов для различных категорий технического состояния железобетонных колонн № п.п.
Вид разрушения Категории 1 2 3 4 5 1. Ширина раскрытия продольных (вертикальных) трещин (рис. 2а), мм 0,2 0,3 0,4 более 0,4 2. Ширина раскрытия поперечных (горизонтальных) трещин (рис. 2б), мм 0,1 0,3 0,4 0,5 более 0,5 3.
Уменьшение поперечного сечения колонны в результате коррозии бетона (рис. 2в),% 5 10 15 25 более 25 4.
Уменьшение поперечного сечения продольной арматуры в результате коррозии (рис. 2в),% - 5 10 20 более 20 5. Выпучивание сжатой арматуры (рис. 2г) -+ +.
Ноты колыбельной из фильма долгая дорога в дюнах. Дефекты железобетонных колонн а - продольные трещины; б - поперечные трещины в - коррозия бетона и арматуры; г - выпучивание сжатых стержней арматуры Оценка состояния железобетонных конструкций при температурных воздействиях (пожарах) № п.п. Контролируемый показатель Категории 1 2 3 4 5 1.
Прогиб В пределах допустимого нормами Более, чем допускается нормами 2. Изменение цвета бетона Нет До розового От розового до красного До темно-желтого 3. Оголение рабочей арматуры Нет Оголена часть периметра рабочей арматуры на длину не более 20 см, кроме стержней в зоне анкеровки Оголена часть периметра рабочей арматуры на длину не более 40 см, кроме стержней в зоне анкеровки Оголена рабочая арматура по всему периметру на длину не более 30 см, кроме стержней в зоне анкеровки Оголена рабочая арматура по всему периметру, включая стержни в зоне анкеровки 4. Отслаивание поверхностного слоя бетона от основной массы конструкции Нет Местами (до 3-х мест) в пределах защитного слоя бетона на площади не более 30 см 2каждое Местами в пределах защитного слоя бетона на площади не более 50 см 2, кроме зоны анкеровки На глубину более толщины защитного слоя бетона, но не более 5 см, кроме зоны анкеровки На глубину более 5 см 5. Трещины в бетоне не более, мм 0,1 0,3 0,5 1,0 Более 1,0 6. Снижение прочности бетона,% Нет 5 20 30 Более 30 3.11. Оценка технического состояния стальных конструкций в зависимости от характера и величины дефектов приведена в табл.
Характерные дефекты стальных конструкций, связанные с потерей местной и общей устойчивости элементов, а также повреждения стальных конструкций от коррозии материала и появления трещин показаны. Различные виды дефектов сварных швов приведены. Сварные швы и околошовные зоны являются наиболее вероятными очагами возникновения трещин. Контроль сварных швов должен осуществляться с особой тщательностью визуальным осмотром с использованием лупы с 6 - 8 кратным увеличением, причем поверхность металла в осматриваемых местах должна быть очищена от пыли, продуктов коррозии и хорошо освещена. Для измерения толщины угловых швов с помощью пластилина делают слепок, размеры катетов шва при этом определяются мерным угольником ( ). Для выявления величины раскрытия трещины, ее длины и конфигурации, зачищенную поверхность стальной конструкции смачивают керосином, что способствует четкому проявлению трещины.
Отклонение элементов стальных конструкций от вертикали измеряется с помощью отвеса и миллиметровой линейки. При измерениях отклонений элементов большой высоты (например, колонн) следует обеспечить неподвижное состояние отвеса путем опускания его в сосуд с жидкостью ( ).
Отклонение элементов от вертикального положения может определяться с помощью нивелира и теодолита. Диаметр: болта d, мм 10 12 16 20 24 30 36 42 48 Допускаемый крутящий момент М кр, Нм 12 24 60 100 250 550 950 1500 2300 3.18. Для оценки состояния металлоконструкций в условиях нагрева (пожара) может быть использовано время, в течение которого они находились под воздействием высокой температуры. Это время следует сравнить с пределом огнестойкости конструкций, в течение которого они способны нормально функционировать в условиях воздействия высоких температур (около 500°С). Исходными материалами для оценки качества металла являются рабочие чертежи конструкций и сертификат на материал. При отсутствии сертификатов и указаний о марке стали следует провести дополнительные исследования механических свойств cтали (предела текучести, временного сопротивления, относительного удлинения и ударной вязкости) в соответствии с действующими нормативными документами. По установленной категории технического состояния конструкций по табл.
6 определяются требуемые мероприятия по усилению и ремонту конструкции, а также устанавливается коэффициент условий работы ' К', учитывающий снижение прочностных характеристик для расчета конструкций при усилении. Мероприятия по ремонту и усилению конструкций в зависимости от их повреждений Категория технического состояния Характер повреждения Требуемые мероприятия Коэффициент условия работы ' К' 1.
Нормальное состояние Отсутствуют видимые повреждения, свидетельствующие о снижении несущей способности конструкций Необходимости в ремонтных работах нет 1 2. Удовлетворительное состояние Незначительное снижение несущей способности конструкций (до 5%) Требуется восстановление защитного слоя бетона для железобетонных конструкций или антикоррозионного покрытия для стальных 0,85 3.
Неудовлетворительное состояние Существующие повреждения свидетельствуют о снижении несущей способности конструкций Требуется усиление конструкций 0,7 4. Предаварийное состояние Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности конструкции к эксплуатации Требуется капитальный ремонт с усилением конструкций. До проведения усиления необходимо ограничение нагрузок 0,55 5. Аварийное состояние Требуется немедленная разгрузка конструкций и устройство временных креплений Конструкция подлежит замене или требует капитальных ремонтно-восстановительных работ 0,35 Классификация способов ремонта и усиления отдельных строительных конструкций представлена на рис.
Выбор способа ремонта и усиления зависит от производственной базы предприятия, от имеющихся в конструкциях повреждений и причин, приведших к их возникновению, от технологического процесса, эксплуатации сооружения, позволяющего осуществлять ремонтные работы во время его эксплуатации. Дефекты и повреждения элементов в виде трещин в основном металле или сварных швах устраняются путем заварки трещин, вварки вместо дефектного места нового металла, приварки усиливающих накладок, усиления конструктивного элемента способом наращивания. Во всех случаях должны быть приняты меры препятствующие дальнейшему распространению обнаруженных трещин путем рассверловки отверстий в концах трещин. Дефектные места в стенках балок и колонн удаляются путем вырезки в них прямоугольного с закругленными углами, трапециевидного или круглого отверстий по высоте и ширине на 100 мм больше в каждую сторону размеров дефектного участка. Затем, в указанное отверстие вваривается вставка с сечением равным поврежденному элементу.
Кромки металла по линии реза отверстия после ручной кислородной или воздушно-дуговой резки подлежат механической обработке абразивным инструментом. Соединение деталей усиления с существующими конструкциями рекомендуется, как правило, выполнять ручной электродуговой сваркой. Сварные швы малой толщины усиливают путем увеличения существующего сварного шва или увеличения длины швов крепления элемента. Новые сварные швы на существующих конструкциях следует располагать в наименее напряженных сечениях, возможно дальше от мест изменения сечения, вырезов, креплений ребер и других элементов. Швы следует располагать симметрично относительно главных осей с минимальным удалением от центра тяжести конструкций. В усиливаемых под нагрузкой растянутых элементах конструкций следует избегать сварных швов, располагаемых поперек действующих усилий. При исправлении повреждений в нагруженных элементах должны быть приняты меры предосторожности: - общая устойчивость конструкции во время восстановления отдельных ее элементов должна быть обеспечена временными дополнительными связями; - сварка швов должна производиться небольшими участками; - при ремонте, сопровождаемом вырезами и правкой металла, необходимо все усилие, воспринимаемое элементом, передавать на временные дополнительные элементы.
Ремонт элементов стальных конструкций (рис. Дефекты Повреждения в виде пробоин, трещин, коррозии в основном металле или сварных швах. Методы исправления Мелкие пробоины диаметром до 25 мм могут быть ликвидированы постановкой в отверстие стержня или заклепки с обваркой с обеих сторон сварным швом. Более крупные пробоины или кучно расположенные повреждения лучше перекрывать накладками (рис.
Участок, поврежденный трещинами, вырезается по высоте и ширине на 100 мм больше, в каждую сторону дефектного места (рис. Ремонт элементов стальных конструкций а - при трещине в кромке балки; 6 - при пробоине в стенке; в - вырез дефектного. Участка с трещинами; г - участки подогрева и последовательность сварки нового участка I - IV; д - подготовка трещины к заварке; е - ликвидация пробоины с помощью стержня с обваркой; 1 - трещина; 2 - накладка усиления; 3 - пробоина; 4 - линия реза; 5 - граница дефектного участка; 6 - место подогрева; 7 - зона зачистки; 8 - сварные швы; 9 - круглый стержень в месте пробоины. Вырез усиливают с помощью вставки или накладки. Вставки ввариваются с использованием подогрева (рис. При этом по двум кромкам должен быть зазор 2 - 4 мм. Шов 1 заваривается в направлении от середины к углам вставки.
После остывания шва нагреваются участки основного металла А и таким же методом выполняются швы II и III. В последнюю очередь нагреваются участки Б и наносится шов IV в направлении от Б к середине. Отдельные трещины в основном металле устраняются их заваркой (рис. При этом производят зачистку зоны до чистого металла по ширине не менее 80 мм. В концах трещины на расстоянии 15 - 20 мм сверлят отверстия диаметром 8 - 12 мм. Кромки трещины разделывают под сварку и подогревают концевые участки трещины пламенем газовой горелки до 100 - 150°С и поддерживают ее в течение всего времени заварки трещины. Усиление элементов конструкции в местах местных повреждений (рис.
Дефекты Погнутость элементов стальных конструкций, снижающая их несущую способность. Методы исправления Приварить элементы усиления 2 к погнутым элементам. Усиление стальных элементов (рис. Дефект Недостаточная несущая способность элемента. Метод исправления Усиление производится увеличением площади поперечного сечения отдельных элементов конструкции путем увеличения сечения за счет приварки дополнительных профилей.
Усиление Строительных Конструкций Книга
Ремонт стальных конструкций в местах локальной погиби а, б - погибь стержня; 1 - повреждённый элемент; 2 - элемент усиления. Усиление стальных элементов а - прокатных балок; б - сварных балок; в - внецентренно или центрально сжатых элементов; г - центрально-сжатых или растянутых элементов; 1, 2, 3 - усиление полосами, стержнями, прокатными профилями. При ремонте защитного слоя бетона предусматриваются следующие виды работ: - заделка отдельных выколов и раковин; - замена или восстановление защитного слоя (частичная или сплошная). При сплошной замене толщина защитного слоя может быть увеличена, но во всех случаях должна быть не менее 3 см в свету для рабочей арматуры и не менее 2 см для хомутов и нерабочей арматуры. Замена защитного слоя бетона производится в тех случаях, когда его свойства, понижены, арматура поражена коррозией или защитный слой бетона отслаивается. В этих случаях старый защитный слой подлежит полному удалению, а арматура должна быть очищена от ржавчины.
Для укладки нового защитного слоя рекомендуется обычный бетон, но с мелкими фракциями. Железобетонные рубашки рекомендуется устраивать при значительных разрушениях поверхностного слоя бетона конструкции с целью предохранения сооружения от дальнейшего разрушения. Для заделки незначительных по протяженности повреждений защитного слоя применяются ручные приемы штукатурных работ. Для нанесения бетона (раствора) используется мастерок. Уложенный раствор примерно через час смачивают водой, присыпают сухим цементом и заглаживают с помощью кельмы, деревянной или металлической гладилками. При этом глубина выколотых участков, подготавливаемой к ремонту поверхности, не должна сходить на нет к краю выкола, она всюду должна быть не менее 1 см. Переход места выкола к неповрежденному защитному слою должен быть сделан ступенькой под углом 90°.
Усиление Строительных Конструкций
При большом объеме работ наиболее эффективным способом нанесения бетонов является торкретирование, при котором достигается получение весьма плотного прочного защитного слоя. При подготовке поверхности к бетонированию одиночные трещины с шириной раскрытия свыше 1 мм разделываются в виде прямоугольника на глубину и зачеканиваются бетоном. В местах больших отколов бетона и обнажения арматуры устанавливают дополнительную армирующую сетку с размером ячеек от 2,5 до 10 см и диаметром проволоки от 0,5 до 6 мм с прикреплением вновь устанавливаемых сеток к основной арматуре конструкции. Для увеличения сил сцепления между новым и старым бетоном рекомендуется применять прослойку из эпоксидно-тиоколового клея K-153. При восстановлении защитного слоя с применением эпоксидно-тиоколовой прослойки бетон должен быть уложен до потери липкости клея. Характер повреждения Коэффициент γ K при кладке Неармированной армированной 1 2 3 4 При повреждении кладки столбов и простенков 1.
Трещины в отдельных кирпичах, не пересекающие растворные швы 1 1 2. Волосяные трещины, пересекающие не более двух рядов кладки (длиной 15 - 18 см) 0,9 1 3. То же, при пересечении не более четырех рядов кладки (длиной до 30 - 35 см) при числе трещин не более четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба, простенка 0,75 0,9 4. Трещины с раскрытием до 2 мм, пересекающие не более восьми рядов кладки (длиной до 60 - 65 см) при числе трещин не более четырех на 1 м ширины (толщины) столба, простенка 0,15 0,7 5.