Az építőiparban és a nagyiparban a vasbeton szerkezetek gyakran kulcsszerepet játszanak, amelyek keretként, födémként és funkcionális platformként szolgálnak különböző épületekben. Több tonnás terheket szállítanak, statikus és dinamikus üzemmódban egyaránt. Idővel a stressz csak befolyásolhatja a szerkezet állapotát. Ennek eredményeként a vasbeton szerkezetek megerősítése ilyen vagy olyan módon szükséges. Az ilyen műveletek végrehajtásának konkrét módszertana a létesítmény működési körülményeitől, a műszaki és fizikai paraméterektől és a tervezési követelményektől függ.
Mi az a vasbeton szerkezet?
Először is el kell döntenie, hogy elvileg mi is az a vasbeton szerkezet. A tőkeépítésben eza szerkezet része, amely fokozott üzemi terhelést vesz fel. A szerkezet alapját egy betonszerkezet képezi, melynek alaperősítéseként betonacélokat használnak. Ugyanakkor a vasbeton szerkezetek megerősítése és helyreállítása átfogóan és részben elvégezhető. Ha a felületen a diagnosztika hibás területet azonosított, akkor a javítás elsősorban ezt a részt érinti, bár először is meg kell vizsgálni a roncsolás okait, ami indokolhatja a szerkezet további szakaszainak rekonstrukcióját.
Mit jelent az erősítés? Ez egy olyan műszaki művelet az építőiparban, amelynek köszönhetően az épületek és különösen az egyes építmények élettartama meghosszabbodik. A vasbeton szerkezetek javítására és megerősítésére különböző módszerek léteznek. Mindegyik – eltérő mértékben – a következő feladatok megoldását foglalja magában:
- A csomópontok és a szerkezet teherhordó elemeinek szilárdságának növelése új elemek beépítésével. Ez utóbbiak lehetnek gerendák, áthidalók, konzolos részek, merevítők stb.
- A vasbeton alapra ható tömeg kirakása vagy újraelosztása. Ebben az esetben az erődítés célterületét mechanikusan befolyásoló építmények elrendezése befolyásolja. A tehermentesítés csökkenti a vasbeton szerkezetek iránti igényt.
- Egy tárgy és elemei alapvető szilárdsági jellemzőinek növelése cserével.
Ha meg kell erősíteni az RC-tervez?
Már a tartókeret felállításának szakaszában a műszaki megoldásokat és az építőanyagokat a jövőbeni terheléseknek megfelelően választják ki, a hosszú távú működés elvárása mellett. Idővel különböző tényezők hatására az építmény műszaki állapota leromlik, kritikus elemeinek alátámasztására van szükség. A vasbeton szerkezetek teljes megerősítését a következő esetekben kell elvégezni:
- A tervezési szilárdság elvesztése az anyagok öregedése és elfáradása miatt. Ez különösen igaz a betonszerkezetre, amely negatív kémiai hatásoknak és természetes mechanikai igénybevételnek van kitéve.
- Épület átalakítása, melynek eredményeként a teherhordó falak, gerendák, oszlopok, rácsostartók és konzolok konfigurációja megváltozik. A szerkezeti rögzítési pontokon megerősítésre vagy tömegkönnyítésre lehet szükség.
- Az emeletek számának módosítása. Az oszlopok, mennyezetek és falak súlyának újraeloszlása is megtörténik, ami felülvizsgálatot és a szerkezet elemeinek teherbírását igényli.
- A talajmozgások, amelyek vagy már deformálták vagy megváltoztatták az alapra, és ennek következtében a keret teherhordó csomópontjaira gyakorolt hatás konfigurációját. A szerkezetek közötti erőegyensúly helyreállítása is szükséges.
- A teherhordó alkatrészek vagy az egyes elemek megsemmisülése vagy részleges károsodása balesetek, természeti katasztrófák, földrengések vagy ember okozta katasztrófák következtében.
- Amikor a hibákat a tervezési szakaszban észlelik, vagy már az épület üzemeltetése során azonosítják.
Ebben az esetben a fő és a legtöbbgyakori okok, amelyek a vasbeton szerkezetek ilyen vagy olyan módon történő megerősítésének szükségességét jelentik. A kopás vagy sérülés sajátos jellegét átfogó felmérés során kell meghatározni, amely alapján kidolgozzák a szerkezet megerősítésére szolgáló projektet, és kiválasztják a megvalósítás legjobb módját.
A tervezés diagnosztikája és hibaelhárítása
A műszaki átvizsgálás az ütemtervnek megfelelően, vagy az épület pusztulására utaló nyilvánvaló jelek esetén előre nem tervezetten történik. A tevékenységek ezen részét a roncsolásmentes vizsgálati szabványok szabályozzák a GOST 22690 és 17624 szerint. A felmérés eredményein alapuló értékelés a vasbeton szerkezetek megerősítésére vonatkozó szabályok (SP) szerint történik. a 63.13330.
A diagnosztikai eljárások szemrevételezéssel kezdődnek, melynek során külső sérüléseket észlelnek - hibákat, forgácsokat, repedéseket stb. A rejtett sérülések kimutatására roncsolásmentes vizsgálati módszereket alkalmaznak. Az ilyen feladatokat speciális berendezésekkel oldják meg, például elektromágneses vagy ultrahangos hibaérzékelőkkel. Különösen a georadar és echo-impulzus módszerrel működő ultrahangos eszközöket használják gyakrabban vasbeton hibaelhárítására. Az ellenőrzés során üregek, agresszív alkatrészek jelenléte a szerkezetben, merevítő rudak tönkremenetele, korróziónyomok stb.
A kapott adatok alapján további stratégiát dolgoznak ki a károk megszüntetésére, javítására, helyreállítására, ill.a terhek újraelosztása. Ugyanebben a szakaszban a defektológusok ajánlásokat adhatnak a vasbeton szerkezetek megerősítésére, figyelembe véve a csak roncsolásmentes vizsgálóeszközökkel javítható sérülések sajátosságait. A szerkezet megerősítésének meghatározásában fontos szerepet játszanak majd azok a konkrét műszaki és fizikai paraméterek, amelyek alapján a szerkezetet működtetik.
Műszaki adatok erősítése
A megerősítések paraméterei a többleterő alkalmazásának konfigurációjától és a szerkezet alátámasztására vonatkozó speciális követelményektől függően változhatnak. A leggyakoribb jellemzők a támasz rugalmassági modulusa és a szakítószilárdság. Így a vasbeton szerkezetek kompozit anyagokkal történő optimális megerősítése átlagosan 70 000-640 000 MPa rugalmasságot és 1500 és 5000 MPa közötti szakítószilárdsági mutatókat biztosít. Természetesen nem szükséges minden esetben a maximális teljesítményre törekedni. A tartó- és erősítőelemek adott teljesítménypotenciáljának megválasztása a vasbeton szerkezet aktuális állapotától függ.
Ami a méretparamétereket illeti, ezek a tervezési megoldás alapján összeállított merevítési sémától függenek. Például egy vasbeton födém töredékes megerősítése egy 300 mm vastag monolit gerenda nélküli modul kiegészítő alátámasztásával végezhető. A megerősítő oszlopok átlagos keresztmetszete általában 400x400 mm, és 5-7,5 m-es lépésekben a padló alá kerülnek.a padlók és a teherhordó falak feszültség-nyúlási állapota határozza meg.
Összetett formában, például a vasbeton szerkezetek szénszálas megerősítése a következő műszaki jellemzőkkel rendelkezhet:
- Az elem vastagsága 0,3 mm.
- Szélesség - 300 mm.
- Súly - 500 g/m2.
- Rugalmassági modulus – 230000 N/mm2.
- Sűrűség – 1,7 g/cm3.
- Szakítószilárdság - 4000 N/mm2.
- A szerkezet nyírószilárdsága - 7 N/mm2.
- Anyag nyomószilárdsága - 70 N/mm2.
- Deformáció a szerkezet törésekor – 1,6%.
- Kompozit szál tapadása a betonszerkezethez - 4 N/mm2.
- Young modulusa – 400 N/mm2.
A modern kompozit anyagok felhasználásának sajátossága annak köszönhető, hogy a ragasztóanyag-összetétel jelentős szerepet játszik a velük végzett összeszerelési műveletekben. Gyakran független tömítő és helyreállító eszközként működik a betonszerkezet megerősítésében. Például az epoxivegyületek jól elláthatják a technológiai varratok és kötések tömítését.
Szabályzat
A számítási, tervezési és szerelési munkák elvégzése során számos GOST-ot kell követni, köztük a 31937, 22690 és 28570. Ezek a dokumentumok különböző mértékben szabályozzák az épületek és építmények karbantartását és rekonstrukcióját. Figyelembe kell venni az SP 63.13330 dokumentum szabványait is, amely konkrét utasításokat adjavítási és helyreállítási intézkedések megszervezése és végrehajtása, beleértve a vasbeton szerkezetek kompozit anyagokkal történő megerősítését. Az SP 164.1325800 más műanyag és üvegszálas anyagok megerősítésére is segítséget nyújt. Az alábbi általános szabályokra kell figyelni:
- A megerősítési projekt kidolgozását csak a szerkezetek terepi felmérésének adatai alapján szabad elvégezni.
- Az anyagokkal és a szerelési munkák konfigurációjával kapcsolatos számítások idejére el kell készíteni az információkat a céltárgy méretéről, állapotáról, a megerősítés módszereiről, a beton szilárdságáról stb.
- A vizsgálat után alapvető döntés születik a szerkezet további üzemeltetéssel történő javításra való alkalmasságáról.
- A megerősítési intézkedéseket úgy kell végrehajtani, hogy a kompozit szálak vagy fémrudak biztosítsák a betonszerkezettel való illesztési terhelést.
- Nem megengedett olyan szerkezetek megerősítése, amelyekben korróziós sérülések vannak.
- A projekt előkészítése során azt is fontos kiszámítani, hogy szükség van-e az anyag további védő tulajdonságainak biztosítására, például tűzálló vagy nedvességálló bevonatok beépítésére a szerkezetbe.
A betonerősítés előnyei
Az épületszerkezetek javítására és helyreállítására vonatkozó szabályok mellett célszerű lenne kezdetben elkészíteni egy olyan módszertani anyagot, amely segítgyakorlatban oldja meg a feladatokat. A mai napig számos vizuális útmutatás létezik, amelyek lépésről lépésre és vizuálisan írják le az egyes szerkezetek rekonstrukciós módszereinek alkalmazási technológiáit. Például az LLC "Interaqua" és "NIIZHB" átfogó útmutatót kínál a vasbeton szerkezetek kompozit anyagokkal történő megerősítéséhez az SP 52-101-2003 szabályrendszer alapján. Az anyag ismerteti a szerkezeti megoldások megválasztását, a falak és födémek megerősítésének számítási elveit, valamint a karbon alkatrészek felhasználásának technológiai módszereit.
Ha már ipari létesítményekről beszélünk, akkor jól használhatók a speciális kézikönyvek, amelyek a szerkezetek speciális üzemi körülményeire is fókuszálnak. A Far East PromstroyNIIproject LLC különösen az 1.400.1-18 sorozat vasbeton szerkezeteinek megerősítésére kínál utasításokat. Ez az anyag kiemeli az ipari épületek szerkezetében a teherhordó falak és födémek megerősítésének árnyalatait.
Szerkezeti megerősítési projekt kidolgozása
Ennek a szakasznak a fő feladata, hogy konkrét műszaki megoldást kínáljon a célobjektum szerkezetének megerősítésére. A fejlesztés során a szakembereket az építőanyagok jellemzőire, geometriai paramétereire, működési körülményeire és a meglévő sérülésekre vonatkozó adatok vezérlik. Jelenleg a vasbeton szerkezetek megerősítésére a következő tervezési elvek kerültek kidolgozásra:
- Alkatrészek összekapcsolása. Az építkezés során gyakran előforduló hiba, hogy figyelembe veszik a munkaterületetelszigetelt formátumban. Vagyis például egy teherhordó falat a rájuk ható közvetlen terhelések alapján számítanak ki, anélkül, hogy a közeli befolyásoló tényezőkre összpontosítanának. Valójában jó minőségű és tartós rendszer csak az összes működési tényező átfogó figyelembevételével tervezhető.
- Optimalizálás. A szerkezetek megerősítésének feladatai többféleképpen megoldhatók, és szinte minden esetben van olyan megoldás, amely lehetővé teszi a létesítmény magas élettartamának fenntartását. Ugyanakkor kívánatos törekedni a munka mennyiségének, a kiegészítő tartóelemek tömegének minimalizálására és a fogyóeszközök felhasználásának ésszerűsítésére. Minél kisebb a beavatkozás mértéke a szerkezet szerkezetébe, annál nagyobb a megbízhatósága. Mellesleg, a vasbeton szerkezetek kompozit anyagokkal való megerősítésének modern technológiái, amelyek mérete és súlya kisebb, mint a fém társaik, éppen lehetővé teszik az idegen elemek bekerülésének mennyiségének minimalizálását.
- Gazdasági racionalizálás. Még akkor is, ha lehetséges nagy anyagi források felhasználása a megerősítési projekt megvalósítása során, fontos figyelembe venni, hogy az összetett és masszív műszaki megoldások mindig magas költségeket igényelnek már a szerkezet üzemeltetése során a karbantartás során.
- A megállapított követelményeknek való megfelelés. Minden tervezési szakaszban figyelembe kell venni mind az általános normatív szabályokat, mind a műszaki és szerkezeti eszközre vonatkozó speciális követelményeket a célépülettel kapcsolatban.
A vasbeton szerkezetek vasalásának számítási szabályai
A szerkezetek műszaki számítása a tervezési munka alapja, amely során a tényleges terheléseket korrelálják a megerősítéshez használt anyagok teljesítménypotenciáljával. A komplex számítás kezdeti adatai a tervezési sémából, annak méreteiből, a ható terhelésekből és a károsodás jellegéből származnak. A vasbeton szerkezetek megerősítéséhez használt anyagok értékelésére vonatkozó külön cikkek a nyomószilárdság, a nyomózóna magasság, a ferde szakaszok mentén való stabilitás stb. kiszámított mutatói.
A kialakítás alapvető értéke, amely meghatározza a tényleges terhelésekkel való megbirkózás képességét, a maximális hajlítás pillanata lesz. Kiszámításához az anyagra és a terhelésre vonatkozó megbízhatósági tényezőket használják. A szerkezet keresztmetszetében a sérülések eloszlásának jellegét is meghatározzák, figyelembe véve annak rugalmasságának mértékét. Ha a kezdeti maximális hajlítónyomaték meghaladja a repedés folyamatát a szelvény mentén, akkor a számítást ugyanúgy kell elvégezni, mint a repedéses szakasznál, anélkül, hogy figyelembe kellene venni a deformáció kialakulásának lehetőségét.
A célanyagok állandó értékeit is használják a számítások során a szerkezetek megerősítésére. A vasbeton szerkezetek megerősítésére vonatkozó modern irányelvek különösen a következő mutatókra támaszkodnak:
- Szilárdság – 1000 és 1500 MPa között, de nem kevesebb.
- Rugalmassági modulus – 50-150 GPa.
- Üvegesedési hőmérséklet (kompozitokhoz használt) - legalább 40 °С.
A méretparamétereket és a szerelési konfigurációt egyedileg határozzák meg egy adott adottsághoz képesttervez.
Erősítési módszerek osztályozása
A modern technológiák lehetővé teszik a különféle szerkezetek műszaki megerősítésére szolgáló eszközök széles körű alkalmazását, az adott működési feltételekhez igazodva. Alapszinten érdemes felosztani a vasbeton szerkezetek megerősítésének minden módját azok fizikai állapota alapján. Különösen folyékony, szövött és szilárd elemeket lehet megkülönböztetni. Az első esetben a megerősítést a külső sérülések javításának módszere szerint hajtják végre. Ez lehet a repedések megszüntetése homok-cement habarccsal, illetve a hézagok tömítése ragasztós építőanyagokkal. Ritkábban és többnyire erősítőszerként használnak szövetanyagokat, amelyeket ugyanazokkal az erősítő oldatokkal visznek fel az öntött területre.
A szilárd anyagokat illetően ezek olyan szerkezeti részek, amelyek valamilyen módon egy sérült szerkezetre vannak integrálva, vagy rá vannak rakva. Ebben az esetben a vasbeton szerkezetek megerősítésének módszerei mind a felhasznált anyag típusa (fém, kompozitok, kő), mind a beépítési konfiguráció szerint feloszthatók. A szilárd termékekkel történő megerősítés legnépszerűbb módja az överősítés, amelyben profilozott párnák rögzítik a sérült területet. De nem ez az egyetlen módja az ilyen termékek használatának.
A vasbeton szerkezetek megerősítésének alapvető módszerei
A kezdeti felmérés eredményeitől és a tervezési döntéstől függőena vasbeton szerkezetek megerősítésére a következő módszerek használhatók:
- Javítóvakolat lerakása a betonfelület szerkezetének helyreállítása érdekében. Ha vannak nyitott területek a vasalás áthaladására, azokat is le kell zárni alapozó keverékekkel vagy vakolattal.
- Betonhabarcs behelyezése üregekbe, repedésekbe, üregekbe és egyéb, roncsolásmentes vizsgálattal észlelt belső szerkezeti hibákba.
- Shotcrete betonkeverékkel. A betonhabarcsot speciális pisztolyokkal nagy sebességgel hordják fel a felületre. A sérült területek kezelésének ez a mechanikája lehetővé teszi nagy szilárdságú, sűrű megerősítő rétegek kialakítását.
- Az alap megerősítése, amelyen a szerkezet nyugszik. Ez vasbeton kapcsokon, fémhevedereken, rögzítőköteleken és egyéb szilárd elemeken keresztül történik.
- Vasbeton oszlopok, gerendák és falak megerősítése összetett merevítőkapcsok, keretek és ingek beépítésével. Egy ilyen eszközben vasalás, zsaluzat és lőttbeton elemek használhatók. Mivel ez a módszer meglehetősen jelentős további szerkezetek létrehozását jelenti, a vasbeton szerkezetek megerősítésére vonatkozó ajánlások azt javasolják, hogy gondosan számítsák ki a mennyezet maximális terhelését. Ellenkező esetben egy idő után már az alsóbb szintű teherhordó elemek szerkezetében is észlelhetők repedések.
- Pontosan növeli a keresztlécek, gerendák, oszlopok és tartóelemek tartósságát kompozitokkal. Ilyen célokra kis formátumú, de strapabíró alkatrészek szénszálból, kevlárból, karbonból ésstb.
Amint azt a gyakorlat mutatja, a vasbeton szerkezetek teljesítménypotenciáljának támogatására a leghatékonyabb megoldás az alapozásuk szerkezeti megváltoztatása. Ellenkezőleg, a falak és mennyezetek harmadik féltől származó tartóelemekkel, például támasztékokkal történő kiegészítése hatástalannak és technológiailag nem célszerűnek tekinthető. A konkrét döntéseket azonban egy átfogó felmérés és számítás alapján kell meghozni.
Megerősítés acéllal és kompozitokkal – melyik a jobb?
Az épületszerkezetek megerősítésének alapvető felosztása sok szempontból a felhasznált anyag típusán alapul. A legelterjedtebb erősítő idomok a nagy teljesítményű szilárdtest rudak és szerkezeti elemek, de készülhet hagyományos acélötvözetek alapján, modern műanyagok felhasználásával. Melyik a jobb?
A fém előnyei közé tartozik sokoldalúsága, nagy szilárdsága és megfizethető ára. Egyébként a vasbeton szerkezetek szénszálas megerősítése minden pozitív műszaki és fizikai tulajdonsággal 20-30%-kal többe kerülhet, mint akár jó minőségű rozsdamentes acél használata. Mi indokolja az ilyen költségeket? A kompozitok azonban felülmúlhatatlan szakítószilárdságot mutatnak, amelyek még az acélt is felülmúlják. Ezenkívül, a betontól eltérően, a szénszálat nagyobb kifáradási szilárdságú erőforrás jellemzi, ami kiküszöböli a közbenső helyreállítási intézkedéseket az épület hosszú távú működése során. Van-e a kompozitoknak a magas ár mellett hátránya? Az ökológiai tulajdonságoknak vannak árnyalatai, mivel inAz anyag alapja továbbra is a műanyag, de a szintetikus adalékanyagok hatásának jelentősége minimális az emberre nézve.
Következtetés
A vasbeton szerkezetek javítására, helyreállítására és megerősítésére irányuló intézkedések általában sok szervezési és pénzügyi költséget igényelnek. Ennek oka a tervezésük összetettsége és a telepítési műveletek végrehajtásának technológiai problémái. Még a kisebb kozmetikai eljárásokat is több szakaszban kell elvégezni - a hibaelhárítástól a tárgy munkára való előkészítésével a sérülések közvetlen kiküszöböléséig vagy az anyagok szilárdsági tulajdonságainak növeléséig. Ezért a vasbeton szerkezetek megerősítésének tervezésére vonatkozó ajánlásokban a szakértők megjegyzik, hogy figyelembe kell venni a probléma megoldásának műszakilag legrugalmasabb lehetőségeit. Például a 12 mm átmérőjű acélmerevítés legegyszerűbb cseréje 8 mm vastag, azonos erősítő hatású szénszálas rúddal az energiaköltségek akár 50%-át is minimalizálja. De természetesen az ilyen optimalizálás nem mindig lehetséges. Mindenesetre előtérbe kell kerülnie a szerkezetek szükséges szilárdságának, rugalmasságának és merevségének megőrzésének elvei. A normatív tervek és a minőségi beépítési sémák követése lehetővé teszi a megerősítés racionális elvégzését, lehetőség szerint elhalasztva az épület vasbeton szerkezet cseréjével történő rekonstrukciójának befejezésének idejét.
