În construcții și în industriile la scară largă, structurile din beton armat joacă adesea un rol cheie, servind drept cadre, tavane și platforme funcționale pentru diferite clădiri. Ele transportă sarcini de mai multe tone care acționează atât în mod static, cât și în mod dinamic. În timp, stresul nu poate decât să afecteze starea structurii. Ca urmare, armarea structurilor din beton armat este necesară într-un fel sau altul. Metodologia specifică pentru efectuarea unor astfel de operațiuni depinde de condițiile de funcționare ale unității, de parametrii tehnici și fizici și de cerințele de planificare.
Ce sunt structurile din beton armat?
În primul rând, ar trebui să decideți ce este în principiu o structură din beton armat. În construcția de capital, astaparte a structurii care preia sarcini operaționale crescute. Baza structurii este formată dintr-o structură de beton, iar ca armătură de bază sunt folosite barele de armătură. În același timp, consolidarea și restaurarea structurilor din beton armat poate fi efectuată complet și parțial. Dacă prin diagnosticare a fost identificată o zonă defectuoasă la suprafață, atunci reparația se va referi în primul rând la această parte, deși mai întâi trebuie investigate cauzele distrugerii, ceea ce poate justifica fezabilitatea reconstrucției altor secțiuni ale structurii.
Ce se înțelege prin amplificare ca atare? Aceasta este o operațiune tehnică în construcții, datorită căreia durata de viață operațională a clădirilor și în special a structurilor individuale este prelungită. Există diferite metode de reparare și consolidare a structurilor din beton armat. Toate acestea, în diferite grade, implică rezolvarea următoarelor sarcini:
- Creșterea rezistenței nodurilor și a componentelor portante ale structurii prin includerea de noi elemente. Acestea din urmă pot fi grinzi, buiandrugi, părți cantilever, rigidizări etc.
- Descărcarea sau redistribuirea masei care acționează asupra bazei de beton armat. În acest caz, aranjarea structurilor care afectează mecanic zona țintă a fortificației este afectată. Descărcarea reduce cerințele pentru structurile din beton armat.
- Creșterea caracteristicilor de rezistență de bază ale unui obiect și ale elementelor acestuia prin înlocuire.
Când este necesar să se consolideze RC-modele?
Chiar și în etapa de ridicare a cadrului de susținere, soluțiile tehnice și materialele de construcție sunt selectate în conformitate cu sarcinile viitoare, cu așteptarea funcționării pe termen lung. În timp, din cauza diverșilor factori, starea tehnică a structurii se deteriorează și este nevoie de susținerea elementelor critice ale acesteia. Armarea completă a structurilor din beton armat trebuie efectuată în următoarele cazuri:
- Pierderea rezistenței de proiectare din cauza îmbătrânirii și oboselii materialelor. Acest lucru este valabil mai ales pentru structura din beton, care este supusă influențelor chimice negative și solicitărilor mecanice naturale.
- Remodelarea unei clădiri, în urma căreia se modifică configurația pereților portanti, grinzilor, stâlpilor, fermelor și consolelor. Poate fi necesară întărirea sau reliefarea în masă la punctele de ancorare structurale.
- Schimbarea numărului de etaje. Există și o redistribuire a greutății asupra coloanelor, tavanelor și pereților, ceea ce necesită o revizuire și capacitatea portantă a elementelor structurii.
- Mișcări de sol care fie au deformat deja, fie au modificat configurația impactului asupra fundației și, în consecință, asupra nodurilor portante ale cadrului. De asemenea, este necesară restabilirea echilibrului de forțe între structuri.
- Distrugerea sau deteriorarea parțială a pieselor portante sau a elementelor individuale din cauza accidentelor, dezastrelor naturale, cutremurelor, dezastrelor provocate de om.
- Când erori sunt detectate în faza de proiectare sau identificate deja în timpul funcționării clădirii.
În acest caz, principalul și cel maimotive comune care presupun necesitatea consolidării structurilor din beton armat într-un fel sau altul. Natura specifică a uzurii sau a deteriorării ar trebui determinată în timpul unui studiu cuprinzător, pe baza căruia se elaborează un proiect de consolidare a structurii și se selectează cea mai bună modalitate de implementare.
Diagnosticarea și depanarea designului
Inspecția tehnică se efectuează conform programului sau neprogramat în cazul unor semne evidente de distrugere a clădirii. Această parte a activităților este reglementată de standarde de testare nedistructivă în conformitate cu GOST 22690 și 17624. Evaluarea bazată pe rezultatele sondajului se face în conformitate cu setul de reguli (SP) privind consolidarea structurilor din beton armat în conformitate cu numărul 63.13330.
Procedurile de diagnosticare încep cu o inspecție vizuală, în timpul căreia sunt detectate daune externe - defecte, așchii, fisuri etc. Pentru a detecta daune ascunse, se folosesc metode de testare nedistructive. Astfel de sarcini sunt rezolvate cu ajutorul echipamentelor speciale, de exemplu, folosind detectoare de defecte electromagnetice sau ultrasonice. În special, dispozitivele cu ultrasunete care funcționează prin metode georadar și ecou-impuls sunt mai des folosite pentru depanarea betonului armat. În timpul controlului, goluri, prezența componentelor agresive în structură, distrugerea tijelor de armătură, urme de coroziune etc.
Pe baza datelor obținute, se dezvoltă o strategie suplimentară pentru a elimina deteriorarea, repararea, restaurarea sauredistribuirea sarcinilor. În aceeași etapă, defectologii pot da recomandări privind întărirea structurilor din beton armat, ținând cont de specificul daunelor care pot fi reparate doar cu instrumente de testare nedistructivă. Un rol important în determinarea modului de întărire a structurii îl vor avea parametrii tehnici și fizici specifici pe care se operează structura.
Obțineți specificații
Parametrii armăturilor pot varia în funcție de configurația aplicării forței suplimentare și de cerințele specifice de susținere a structurii. Cele mai comune caracteristici sunt modulul de elasticitate al suportului și rezistența la tracțiune. Astfel, armarea optimă a structurilor din beton armat cu materiale compozite oferă în medie elasticitate în intervalul 70.000-640.000 MPa și indicatori de rezistență la tracțiune - de la 1500 la 5000 MPa. Desigur, nu este necesar în toate cazurile să se străduiască pentru performanță maximă. Alegerea unui potențial de putere specific al elementelor de susținere și armătură depinde de starea actuală a structurii din beton armat.
În ceea ce privește parametrii dimensionali, aceștia vor depinde de schema de întărire, care este întocmită pe baza soluției de planificare. De exemplu, armarea fragmentară a unei plăci de beton armat poate fi realizată prin suport suplimentar pentru un modul monolitic fără grinzi de 300 mm grosime. Coloanele de armare au de obicei o secțiune medie de 400x400 mm și sunt plasate sub podea în trepte de 5-7,5 m.determinată de starea de efort-deformare a pardoselilor și a pereților portanti.
În formă complexă, de exemplu, armarea structurilor din beton armat cu fibră de carbon poate avea următoarele caracteristici tehnice:
- Grosimea elementului este de 0,3 mm.
- Latime - 300 mm.
- Greutate - 500 g/m2.
- Modul de elasticitate – 230000 N/mm2.
- Densitate – 1,7 g/cm3.
- Rezistența la tracțiune - 4000 N/mm2.
- Rezistența la forfecare a structurii - 7 N/mm2.
- Rezistența la compresiune a materialului - 70 N/mm2.
- Deformarea la rupere a structurii – 1,6%.
- Aderența fibrei compozite la structura de beton - 4 N/mm2.
- Modulul Young - 400 N/mm2.
Specificitatea utilizării materialelor compozite moderne se datorează faptului că compoziția adezivă joacă un rol important în operațiunile de asamblare cu acestea. Adesea acționează ca un mijloc independent de etanșare și restaurare de întărire a structurii de beton. De exemplu, compușii epoxidici pot îndeplini bine funcțiile de etanșare a cusăturilor și îmbinărilor tehnologice.
Regulamente
În procesul de calcul, proiectare și efectuare a lucrărilor de instalare, ar trebui să ne ghidăm de mai multe GOST, printre care se numără 31937, 22690 și 28570. Aceste documente reglementează în diferite grade întreținerea și reconstrucția clădirilor și structurilor. De asemenea, este necesar să se țină cont de standardele documentului SP 63.13330, care oferă instrucțiuni specifice privindorganizarea și implementarea măsurilor de reparație și restaurare, inclusiv consolidarea structurilor din beton armat cu materiale compozite. SP 164.1325800 va ajuta, de asemenea, la utilizarea altor materiale plastice și fibră de sticlă pentru armare. Reglementările generale de urmărit sunt următoarele:
- Dezvoltarea proiectului de armare ar trebui realizată numai pe baza datelor din sondajul de teren a structurilor.
- Până la momentul calculului pentru materiale și configurația lucrărilor de instalare, trebuie pregătite informații despre dimensiunea obiectului țintă, starea acestuia, metodele de armare, rezistența betonului etc.
- După examinare se ia o decizie fundamentală privind admisibilitatea structurii pentru reparare cu exploatare ulterioară.
- Măsurile de armare ar trebui luate astfel încât fibrele compozite sau tijele metalice să asigure lucrul de încărcare a îmbinării cu structura de beton.
- Nu este permisă consolidarea structurilor în care există pungi de deteriorare prin coroziune.
- În procesul de pregătire a unui proiect, este, de asemenea, important să se calculeze necesitatea de a oferi proprietăți de protecție suplimentare ale materialului, de exemplu, pentru a include acoperiri refractare sau rezistente la umiditate în structură.
Beneficiile armăturii betonului
Alături de regulile care reglementează repararea și restaurarea structurilor clădirilor, ar fi utilă pregătirea inițială a unei baze de materiale metodologice care să ajuterezolva sarcinile în practică. Până în prezent, există multe instrucțiuni vizuale care descriu pas cu pas și vizual tehnologiile de aplicare a unor metode specifice pentru reconstrucția anumitor structuri. De exemplu, LLC „Interaqua” și „NIIZHB” oferă un ghid cuprinzător pentru consolidarea structurilor din beton armat cu materiale compozite, pe baza setului de reguli SP 52-101-2003. Materialul descrie alegerea soluțiilor structurale, principiile de calcul a consolidării pereților și tavanelor, precum și metodele tehnologice de utilizare a pieselor de carbon.
Dacă vorbim de instalații industriale, atunci pot fi folosite manuale de în altă specialitate, care se concentrează și pe condițiile speciale de funcționare ale structurilor. În special, Far East PromstroyNIIproject LLC oferă instrucțiuni pentru consolidarea structurilor din beton armat din seria 1.400.1-18. Acest material evidențiază nuanțele de întărire a pereților și tavanelor portante în structura clădirilor industriale.
Dezvoltarea unui proiect de armare structurală
Sarcina principală a acestei etape este de a oferi o soluție tehnică specifică pentru implementarea consolidării structurii obiectului țintă. În timpul procesului de dezvoltare, specialiștii sunt ghidați de date privind caracteristicile materialelor de construcție, parametrii geometrici ai acestora, condițiile de funcționare și deteriorarea existentă. În acest moment, au fost dezvoltate următoarele principii de proiectare pentru armarea structurilor din beton armat:
- Interconectarea componentelor. O greșeală comună care apare în timpul construcției este luarea în considerare a șantierului de lucruîntr-un format izolat. Adică, un perete portant, de exemplu, va fi calculat pe baza sarcinilor directe asupra acestuia, fără a se concentra asupra factorilor de influență din apropiere. De fapt, un sistem durabil și de în altă calitate poate fi proiectat doar luând în considerare toți factorii de operare.
- Optimizare. Sarcinile de consolidare a structurilor pot fi rezolvate în moduri diferite și, în aproape fiecare caz, există o soluție care va permite unității să mențină o durată de viață ridicată. Dar, în același timp, este de dorit să se depună eforturi pentru a minimiza cantitatea de muncă, masa pieselor auxiliare de susținere și a raționaliza utilizarea consumabilelor. Cu cât este mai mic gradul de intervenție în structura structurii, cu atât este mai mare fiabilitatea acesteia. Apropo, tehnologiile moderne de armare a structurilor din beton armat cu materiale compozite, care sunt mai mici ca dimensiune și greutate în comparație cu omologii metalici, permit doar reducerea la minimum a volumului de includere a elementelor străine.
- Raționalizare economică. Chiar dacă este posibil să se utilizeze resurse financiare mari în implementarea proiectului de armare, este important să se ia în considerare că soluțiile tehnice complexe și masive necesită întotdeauna costuri ridicate deja în procesul de întreținere în timpul funcționării structurii.
- Respectarea cerințelor stabilite. Fiecare etapă de proiectare trebuie să țină cont atât de regulile normative generale, cât și de cerințele specifice ale dispozitivului tehnic și structural în raport cu clădirea țintă.
Reguli pentru calcularea armăturii structurilor din beton armat
Calculul tehnic al structurilor stă la baza lucrărilor de proiectare, timp în care sarcinile reale sunt corelate cu potențialele de putere ale materialelor utilizate pentru armături. Datele inițiale pentru calculul complex sunt preluate din schema de proiectare, dimensiunile acesteia, sarcinile care acționează și natura daunelor. Articole separate în evaluarea materialelor pentru armarea structurilor din beton armat sunt indicatori calculați pentru rezistența la compresiune, înălțimea zonei de compresie, stabilitatea de-a lungul secțiunilor înclinate etc.
Valoarea fundamentală a designului, care determină capacitatea de a face față sarcinilor reale, va fi momentul de îndoire maximă. Pentru calculul acestuia se folosesc factorii de fiabilitate pentru material și sarcină. Se determină și natura distribuției daunelor pe secțiunea transversală a structurii, ținând cont de gradul de elasticitate a acesteia. Dacă momentul încovoietor maxim inițial depășește procesul de fisurare de-a lungul secțiunii, atunci calculul trebuie efectuat în același mod ca și pentru o secțiune cu fisuri, fără a lua în considerare potențialul de dezvoltare a deformării.
Valorile constante ale materialelor țintă sunt, de asemenea, folosite în calcule pentru consolidarea structurilor. Orientările moderne pentru consolidarea structurilor din beton armat, în special, se bazează pe următorii indicatori:
- Forța - interval de la 1000 la 1500 MPa, dar nu mai puțin.
- Modul de elasticitate - de la 50 la 150 GPa.
- Temperatura de tranziție a sticlei (utilizată pentru compozite) - nu mai puțin de 40 °С.
Parametrii dimensionali și configurația de montare sunt determinate individual în raport cu un anumitmodele.
Clasificarea metodelor de armare
Tehnologiile moderne fac posibilă utilizarea unei liste extinse de mijloace de consolidare tehnică a diferitelor structuri, ajustându-se la condițiile specifice de funcționare. La nivel de bază, merită împărțită toate modalitățile de consolidare a structurilor din beton armat în funcție de starea lor fizică. În special, se pot distinge elemente lichide, țesute și solide. În primul caz, întărirea va fi efectuată conform metodei de reparare a daunelor externe. Aceasta poate fi eliminarea fisurilor prin intermediul unui mortar de nisip-ciment și etanșarea rosturilor cu compuși de construcție adezivi. Materialele textile sunt utilizate mai rar și mai ales ca agent de întărire, care se aplică pe zona turnată cu aceleași soluții de întărire.
În ceea ce privește solidele, acestea sunt părți structurale care sunt cumva integrate sau suprapuse unei structuri deteriorate. În acest caz, metodele de armare a structurilor din beton armat pot fi împărțite atât după tipul de material folosit (metal, compozite, piatră), cât și după configurația instalării. Cea mai populară metodă de armare cu produse solide este întărirea centurii, în care tampoanele profilate fixează zona deteriorată. Dar aceasta nu este singura modalitate de a folosi astfel de produse.
Metode de bază de consolidare a structurilor din beton armat
În funcție de rezultatele sondajului inițial și pe baza deciziei de proiectarepot fi utilizate următoarele metode de armare a structurilor din beton armat:
- Punerea tencuielii reparatorii in vederea refacerii structurii suprafetei de beton. Dacă există zone deschise pentru trecerea armăturilor, acestea se etanșează și cu amestecuri de grund sau ipsos.
- Introducerea mortarului de beton în cavități, fisuri, goluri și alte defecte structurale interne detectate prin teste nedistructive.
- Beton proiectat cu amestec de beton. Mortarul de beton se aplică pe suprafață cu pistoale speciale la viteză mare. Această mecanică de tratare a zonelor deteriorate permite formarea unor straturi dense de armare de în altă rezistență.
- Consolidarea fundației pe care se sprijină structura. Acest lucru se realizează prin cleme din beton armat, curele metalice, legături de ancorare și alte elemente solide.
- Consolidarea stâlpilor, grinzilor și pereților din beton armat prin instalarea de cleme de armare complexe, cadre și cămăși. Într-un astfel de dispozitiv se pot folosi elemente de armătură, cofraj și beton împușcat. Deoarece această metodă implică crearea unor structuri suplimentare destul de semnificative, recomandările pentru consolidarea structurilor din beton armat recomandă calcularea cu atenție a sarcinii maxime pe tavan. În caz contrar, după ceva timp va fi posibilă detectarea fisurilor deja în structura elementelor portante de la nivelul inferior.
- Punctă de creștere a durabilității traverselor, grinzilor, stâlpilor și elementelor de susținere cu compozite. În astfel de scopuri, piese de format mic, dar durabile, din fibră de carbon, Kevlar, carbon șietc.
După cum arată practica, cea mai eficientă soluție în susținerea potențialului de putere al structurilor din beton armat este tocmai modificarea structurală a fundației acestora. Adăugarea de pereți și tavane cu elemente de susținere de la terți, cum ar fi barele, dimpotrivă, este considerată ineficientă și inutilă din punct de vedere tehnologic. Dar din nou, deciziile specifice ar trebui luate pe baza unui sondaj și calcul cuprinzător.
Armare cu oțel și compozite - care este mai bine?
Diviziunea fundamentală în multe feluri pentru consolidarea structurilor clădirii se bazează pe tipul de material utilizat. Tijele în stare solidă și elementele structurale sunt cele mai comune accesorii de armare, dar pot fi realizate pe baza aliajelor tradiționale de oțel și folosind materiale plastice moderne. Care este mai bun?
Avantajele metalului includ versatilitatea, rezistența ridicată și costul accesibil. Apropo, armarea structurilor din beton armat cu fibră de carbon, cu toate calitățile tehnice și fizice pozitive, poate costa cu 20-30% mai mult decât utilizarea chiar și a oțelului inoxidabil de în altă calitate. Ce justifică astfel de costuri? Cu toate acestea, compozitele prezintă rezistențe la tracțiune de neegalat, care depășesc chiar și oțelul. De asemenea, spre deosebire de beton, fibra de carbon se caracterizează printr-o resursă de rezistență la oboseală mai mare, care elimină măsurile intermediare de restaurare în timpul funcționării pe termen lung a clădirii. Există și dezavantaje ale compozitelor în afară de prețul ridicat? Există nuanțe de proprietăți ecologice, deoarece înplasticul este încă baza materialului, dar semnificația influenței aditivilor sintetici este minimă în ceea ce privește pericolul pentru oameni.
Concluzie
Măsurile pentru repararea, restaurarea și consolidarea structurilor din beton armat necesită, de regulă, foarte multe costuri organizatorice și financiare. Acest lucru se datorează complexității proiectării lor și problemelor tehnologice ale efectuării operațiunilor de instalare. Chiar și procedurile cosmetice minore trebuie efectuate în mai multe etape - de la depanarea cu pregătirea unui obiect pentru lucru până la eliminarea directă a daunelor sau o creștere a calităților de rezistență a materialelor. Prin urmare, în recomandările pentru proiectarea armăturii structurilor din beton armat, experții notează necesitatea de a lua în considerare cele mai flexibile opțiuni din punct de vedere tehnic pentru rezolvarea problemei. De exemplu, cea mai simplă înlocuire a armăturii din oțel cu diametrul de 12 mm cu o tijă din fibră de carbon de 8 mm grosime cu același efect de armare va minimiza până la 50% din costurile de energie. Dar, desigur, o astfel de optimizare nu este întotdeauna posibilă. În orice caz, principiile menținerii rezistenței, elasticității și rigidității necesare a structurilor ar trebui să treacă în prim-plan. Urmărirea planurilor normative și a schemelor de instalare de în altă calitate vor face posibilă efectuarea rațională a consolidării, amânând pe cât posibil timpul pentru necesitatea finalizării reconstrucției clădirii cu înlocuirea structurii din beton armat..
