In konstruksie en grootskaalse nywerhede speel gewapende betonstrukture dikwels 'n sleutelrol, wat as rame, plafonne en funksionele platforms vir verskeie geboue dien. Hulle dra multi-ton vragte wat beide in statiese en dinamiese modus optree. Met verloop van tyd kan stres nie anders as om die toestand van die struktuur te beïnvloed nie. As gevolg hiervan is die versterking van gewapende betonstrukture op een of ander manier nodig. Die spesifieke metodologie vir die uitvoering van sulke operasies hang af van die bedryfstoestande van die fasiliteit, tegniese en fisiese parameters en beplanningsvereistes.
Wat is gewapende betonstrukture?
Jy moet eerstens besluit wat 'n gewapende betonstruktuur in beginsel is. In kapitaal konstruksie, hierdiedeel van die struktuur wat verhoogde operasionele vragte opneem. Die basis van die struktuur word gevorm deur 'n betonstruktuur, en wapeningsstawe word as die basiese versterking daarvan gebruik. Terselfdertyd kan die versterking en herstel van gewapende betonstrukture volledig en gedeeltelik uitgevoer word. As 'n gebrekkige area op die oppervlak deur diagnostiek geïdentifiseer is, sal die herstel hoofsaaklik hierdie deel betref, alhoewel die oorsake van vernietiging eers ondersoek moet word, wat die haalbaarheid van die rekonstruksie van ander dele van die struktuur kan regverdig.
Wat word bedoel met versterking as sodanig? Dit is 'n tegniese operasie in konstruksie, waardeur die operasionele lewensduur van veral geboue en individuele strukture verleng word. Daar is verskillende metodes van herstel en versterking van gewapende betonstrukture. Almal van hulle, in verskillende grade, behels die oplossing van die volgende take:
- Verhoog die sterkte van nodusse en lasdraende komponente van die struktuur deur nuwe elemente in te sluit. Laasgenoemde kan balke, lateie, vrykragonderdele, verstywers, ens. wees.
- Laai of herverdeel die massa wat op die gewapende betonbasis inwerk. In hierdie geval word die rangskikking van strukture wat die teikenarea van versterking meganies beïnvloed, beïnvloed. Aflaai verminder die vereiste vir gewapende betonstrukture.
- Verhoog die basiese sterkte-eienskappe van 'n voorwerp en sy elemente deur te vervang.
Wanneer dit nodig is om die RC te versterk-ontwerpe?
Selfs op die stadium van die oprigting van die ondersteunende raam, word tegniese oplossings en boumateriaal gekies in ooreenstemming met toekomstige vragte met die verwagting van langtermynwerking. Met verloop van tyd, as gevolg van verskeie faktore, versleg die tegniese toestand van die struktuur en daar is 'n behoefte om die kritieke elemente daarvan te ondersteun. Volle versterking van gewapende betonstrukture moet in die volgende gevalle uitgevoer word:
- Verlies aan ontwerpsterkte as gevolg van veroudering en moegheid van materiale. Dit is veral waar van die betonstruktuur, wat aan negatiewe chemiese invloede en natuurlike meganiese spanning onderwerp word.
- Hermodellering van 'n gebou, as gevolg waarvan die konfigurasie van draende mure, balke, kolomme, kappe en konsoles verander word. Versterking of massaverligting kan by strukturele ankerpunte vereis word.
- Verandering van die aantal verdiepings. Daar is ook 'n herverdeling van gewig oor kolomme, plafonne en mure, wat 'n hersiening en die dravermoë van die elemente van die struktuur vereis.
- Grondbewegings wat óf reeds vervorm het óf die konfigurasie van die impak op die fondasie verander het, en gevolglik op die lasdraende nodusse van die raam. Herstel van kragbalans tussen strukture word ook vereis.
- Vernieling of gedeeltelike skade aan draende dele of individuele elemente weens ongelukke, natuurrampe, aardbewings, mensgemaakte rampe.
- Wanneer foute tydens die ontwerpstadium opgespoor word of reeds tydens die bedryf van die gebou geïdentifiseer word.
In hierdie geval, die belangrikste en meesalgemene redes wat die behoefte meebring om gewapende betonstrukture op een of ander manier te versterk. Die spesifieke aard van slytasie of skade moet tydens 'n omvattende opname bepaal word, op grond waarvan 'n projek vir die versterking van die struktuur ontwikkel word en die beste manier om dit te implementeer gekies word.
Diagnose en probleemoplossing van ontwerp
Tegniese inspeksie word uitgevoer in ooreenstemming met die skedule of ongeskeduleerd in die geval van duidelike tekens van die vernietiging van die gebou. Hierdie deel van die aktiwiteite word gereguleer deur nie-vernietigende toetsstandaarde in ooreenstemming met GOST 22690 en 17624. Die assessering gebaseer op die resultate van die opname word gemaak in ooreenstemming met die stel reëls (SP) oor die versterking van gewapende betonstrukture onder die nommer 63.13330.
Diagnostiese prosedures begin met 'n visuele inspeksie, waartydens eksterne skade opgespoor word - defekte, skyfies, krake, ens. Om verborge skade op te spoor, word nie-vernietigende toetsmetodes gebruik. Sulke take word opgelos deur middel van spesiale toerusting, byvoorbeeld deur gebruik te maak van elektromagnetiese of ultrasoniese foutdetektors. In die besonder word ultrasoniese toestelle wat deur georadar en eggo-pulsmetodes werk, meer dikwels gebruik vir die probleemoplossing van gewapende beton. Tydens die inspeksie, leemtes, die teenwoordigheid van aggressiewe komponente in die struktuur, die vernietiging van versterkingsstawe, spore van korrosie, ens.
Op grond van die data wat verkry is, word 'n verdere strategie ontwikkel om skade uit te skakel, herstel, herstel ofherverdeling van vragte. Op dieselfde stadium kan defektoloë aanbevelings gee oor die versterking van gewapende betonstrukture, met inagneming van die besonderhede van skade wat slegs deur nie-vernietigende toetsinstrumente reggestel kan word. 'n Belangrike rol in die bepaling van hoe om die struktuur te versterk, sal gespeel word deur die spesifieke tegniese en fisiese parameters waarop die struktuur bedryf word.
Win spesifikasies
Die parameters van die versterkings kan wissel na gelang van die konfigurasie van die toepassing van die bykomende krag en die spesifieke vereistes vir die ondersteuning van die struktuur. Die mees algemene kenmerke is die elastisiteitsmodulus van die ondersteuning en treksterkte. Dus, die optimale versterking van gewapende betonstrukture met saamgestelde materiale bied gemiddeld elastisiteit in die reeks van 70,000-640,000 MPa en treksterkte-aanwysers - van 1500 tot 5000 MPa. Dit is natuurlik nie in elke geval nodig om na maksimum prestasie te streef nie. Die keuse van 'n spesifieke kragpotensiaal van die steun- en versterkingselemente hang af van die huidige toestand van die gewapende betonstruktuur.
Wat die dimensionele parameters betref, sal dit afhang van die versterkingskema, wat op die basis van die beplanningsoplossing saamgestel word. Byvoorbeeld, fragmentariese versterking van 'n gewapende betonblad kan uitgevoer word deur bykomende ondersteuning vir 'n 300 mm dik monolitiese balklose module. Versterkingskolomme het gewoonlik 'n gemiddelde seksie van 400x400 mm en word in inkremente van 5-7,5 m onder die vloer geplaas.bepaal deur die spanning-rek toestand van vloere en draende mure.
In 'n komplekse vorm, byvoorbeeld, kan die versterking van gewapende betonstrukture met koolstofvesel die volgende tegniese eienskappe hê:
- Die dikte van die element is 0,3 mm.
- Width - 300 mm.
- Gewig - 500 g/m2.
- Modulus van elastisiteit – 230000 N/mm2.
- Digtheid – 1,7 g/cm3.
- Treksterkte - 4000 N/mm2.
- Skeursterkte van struktuur - 7 N/mm2.
- Druksterkte van materiaal - 70 N/mm2.
- Vervorming by breuk van struktuur – 1.6%.
- Adhesie van saamgestelde vesel aan betonstruktuur - 4 N/mm2.
- Young se modulus - 400 N/mm2.
Die spesifisiteit van die gebruik van moderne saamgestelde materiale is te wyte aan die feit dat die kleefmiddelsamestelling 'n beduidende rol speel in die monteerbedrywighede daarmee. Dikwels dien dit as 'n onafhanklike verseëling en herstelmiddel om die betonstruktuur te versterk. Epoksieverbindings kan byvoorbeeld goed die funksies verrig om tegnologiese nate en lasse te seël.
Regulasies
In die proses om installasiewerk te bereken, te ontwerp en uit te voer, moet 'n mens gelei word deur verskeie GOST's, waaronder 31937, 22690 en 28570. Hierdie dokumente reguleer in verskillende mate die instandhouding en heropbou van geboue en strukture. Dit is ook nodig om die standaarde van die dokument SP 63.13330 in ag te neem, wat spesifieke instruksies gee oororganisasie en implementering van herstel- en herstelmaatreëls, insluitend die versterking van gewapende betonstrukture met saamgestelde materiale. SP 164.1325800 sal ook help met die gebruik van ander plastiek- en veselglasmateriaal vir versterking. Algemene regulasies om voor op te let is soos volg:
- Die ontwikkeling van die versterkingsprojek moet slegs op grond van data van die veldopname van strukture uitgevoer word.
- Teen die tyd van berekening vir materiale en konfigurasie van installasiewerk, moet inligting oor die grootte van die teikenvoorwerp, sy toestand, metodes van versterking, betonsterkte, ens. voorberei word.
- Na die eksamen word 'n fundamentele besluit geneem oor die toelaatbaarheid van die struktuur vir herstel met verdere werking.
- Versterkingsmaatreëls moet uitgevoer word sodat saamgestelde vesels of metaalstawe gesamentlike laswerk met die betonstruktuur verskaf.
- Dit word nie toegelaat om strukture te versterk waarin daar sakke korrosieskade is nie.
- In die proses om 'n projek voor te berei, is dit ook belangrik om die behoefte te bereken om addisionele beskermende eienskappe van die materiaal te verskaf, byvoorbeeld om vuurvaste of vogbestande bedekkings in die struktuur in te sluit.
Betonversterkingsvoordele
Saam met die reëls wat die herstel en restourasie van boustrukture reguleer, sal dit nuttig wees om aanvanklik 'n basis van metodologiese materiaal voor te berei wat sal helpdie take in die praktyk op te los. Tot op datum is daar baie visuele instruksies wat stap vir stap en visueel die tegnologieë beskryf vir die toepassing van spesifieke metodes vir die rekonstruksie van sekere strukture. Byvoorbeeld, LLC "Interaqua" en "NIIZHB" bied 'n omvattende gids vir die versterking van gewapende betonstrukture met saamgestelde materiale gebaseer op die stel reëls SP 52-101-2003. Die materiaal beskryf die keuse van strukturele oplossings, die beginsels van die berekening van die versterking van mure en plafonne, asook tegnologiese metodes vir die gebruik van koolstofonderdele.
As ons van industriële fasiliteite praat, dan kan hoogs gespesialiseerde handleidings gebruik word, wat ook fokus op die spesiale bedryfstoestande van strukture. In die besonder bied Verre Ooste PromstroyNIIproject LLC instruksies vir die versterking van gewapende betonstrukture van die 1.400.1-18-reeks. Hierdie materiaal beklemtoon die nuanses van die versterking van draende mure en plafonne in die struktuur van industriële geboue.
Ontwikkeling van 'n strukturele versterkingsprojek
Die hooftaak van hierdie stadium is om 'n spesifieke tegniese oplossing te bied vir die implementering van die versterking van die struktuur van die teikenvoorwerp. Tydens die ontwikkelingsproses word spesialiste gelei deur data oor die eienskappe van konstruksiemateriaal, hul geometriese parameters, bedryfstoestande en bestaande skade. Op die oomblik is die volgende ontwerpbeginsels vir die versterking van gewapende betonstrukture ontwikkel:
- Interkonneksie van komponente. 'n Algemene fout wat tydens konstruksie voorkom, is om die werkterrein te oorweegin 'n geïsoleerde formaat. Dit wil sê, 'n lasdraende muur sal byvoorbeeld bereken word op grond van direkte vragte daarop sonder om op nabygeleë faktore van invloed te fokus. Trouens, 'n hoë-geh alte en duursame stelsel kan slegs ontwerp word met 'n omvattende oorweging van alle bedryfsfaktore.
- Optimalisering. Die take om strukture te versterk kan op verskillende maniere opgelos word, en in byna elke geval is daar 'n oplossing wat die fasiliteit sal toelaat om 'n hoë werkslewe te handhaaf. Maar terselfdertyd is dit wenslik om daarna te streef om die hoeveelheid werk, die massa van hulponderdele te verminder en die gebruik van verbruiksgoedere te rasionaliseer. Hoe laer die mate van ingryping in die struktuur van die struktuur, hoe hoër is die betroubaarheid daarvan. Terloops, moderne tegnologieë vir die versterking van gewapende betonstrukture met saamgestelde materiale, wat kleiner in grootte en gewig is in vergelyking met metaal-eweknieë, laat net toe om die volume van die insluiting van vreemde elemente te verminder.
- Ekonomiese rasionalisering. Selfs al is dit moontlik om groot finansiële hulpbronne in die implementering van die versterkingsprojek te gebruik, is dit belangrik om in ag te neem dat komplekse en massiewe tegniese oplossings altyd hoë koste vereis reeds in die proses van instandhouding tydens die bedryf van die struktuur.
- Voldoening aan gevestigde vereistes. Elke ontwerpstadium moet beide die algemene normatiewe reëls en die spesifieke vereistes van die tegniese en strukturele toestel met betrekking tot die teikengebou in ag neem.
Reëls vir die berekening van die versterking van gewapende betonstrukture
Tegniese berekening van strukture is die basis van ontwerpwerk, waartydens die werklike vragte gekorreleer word met die drywingspotensiale van die materiale wat vir versterking gebruik word. Die aanvanklike data vir die komplekse berekening word geneem uit die ontwerpskema, sy afmetings, waarnemende vragte en die aard van skade. Afsonderlike artikels in die assessering van materiale vir die versterking van gewapende betonstrukture is berekende aanwysers vir druksterkte, druksonehoogte, stabiliteit langs skuins dele, ens.
Die fundamentele waarde van die ontwerp, wat die vermoë bepaal om werklike vragte te hanteer, sal die oomblik van maksimum buiging wees. Vir die berekening daarvan word die betroubaarheidsfaktore vir die materiaal en las gebruik. Die aard van die verspreiding van skade oor die dwarssnit van die struktuur word ook bepaal, met inagneming van die mate van elastisiteit daarvan. As die aanvanklike maksimum buigmoment die proses van krake langs die snit oorskry, moet die berekening op dieselfde manier uitgevoer word as vir 'n snit met krake, sonder om die potensiaal vir vervormingsontwikkeling in ag te neem.
Konstante waardes van teikenmateriale word ook in berekeninge gebruik om strukture te versterk. Moderne riglyne vir die versterking van gewapende betonstrukture, in die besonder, maak staat op die volgende aanwysers:
- Strength - wissel van 1000 tot 1500 MPa, maar nie minder nie.
- Modulus van elastisiteit - van 50 tot 150 GPa.
- Glas-oorgangstemperatuur (gebruik vir komposiete) - nie minder nie as 40 °С.
Dimensionele parameters en monteerkonfigurasie word individueel bepaal in verhouding tot 'n spesifiekeontwerpe.
Klassifikasie van versterkingsmetodes
Moderne tegnologieë maak dit moontlik om 'n uitgebreide lys maniere van tegniese versterking van verskeie strukture te gebruik, aan te pas by spesifieke bedryfstoestande. Op 'n basiese vlak is dit die moeite werd om al die maniere te verdeel om gewapende betonstrukture te versterk op grond van hul fisiese toestand. Veral vloeibare, geweefde en soliede elemente kan onderskei word. In die eerste geval sal die versterking uitgevoer word volgens die metode om eksterne skade te herstel. Dit kan die uitskakeling van krake deur middel van 'n sand-sement mortel, en die verseëling van voege met kleef bou verbindings wees. Stofmateriaal word minder gereeld en meestal as 'n versterkingsmiddel gebruik, wat met dieselfde versterkingsoplossings op die gegote area toegedien word.
Wat vaste stowwe betref, dit is strukturele dele wat op een of ander manier geïntegreer of op 'n beskadigde struktuur geplaas is. In hierdie geval kan die metodes vir die versterking van gewapende betonstrukture verdeel word volgens die tipe materiaal wat gebruik word (metaal, komposiete, klip) en deur die installasiekonfigurasie. Die gewildste metode om met soliede produkte te versterk, is gordelversterking, waarin geprofileerde kussings die beskadigde area vasklem. Maar dit is nie die enigste manier om sulke produkte te gebruik nie.
Basiese metodes om gewapende betonstrukture te versterk
Afhangende van die resultate van die aanvanklike opname en gebaseer op die ontwerpbesluitdie volgende metodes om gewapende betonstrukture te versterk kan gebruik word:
- Lê van herstelpleister om die struktuur van die betonoppervlak te herstel. As daar oop areas is vir die deurgang van versterking, word dit ook met onderlaagmengsels of pleister geseël.
- Die inbring van betonmortel in holtes, krake, leemtes en ander interne strukturele defekte wat deur nie-vernietigende toetsing opgespoor is.
- Shotcrete met betonmengsel. Betonmortel word teen hoë spoed met spesiale gewere op die oppervlak toegedien. Hierdie meganika van behandeling van beskadigde areas laat die vorming van digte versterkende lae met hoë sterkte toe.
- Versterking van die fondament waarop die struktuur rus. Dit word gedoen deur gewapende betonknipsels, metaalgordels, ankerbande en ander soliede elemente.
- Versterking van gewapende betonkolomme, balke en mure deur die installering van komplekse versterkingsknipsels, rame en hemde. In so 'n toestel kan elemente van wapening, bekisting en skietbeton gebruik word. Aangesien hierdie metode die skepping van taamlik beduidende bykomende strukture behels, beveel aanbevelings vir die versterking van gewapende betonstrukture aan om die maksimum las op die plafon noukeurig te bereken. Andersins sal dit na 'n geruime tyd moontlik wees om krake reeds in die struktuur van die laervlak-draende elemente op te spoor.
- Puntverhoging in die duursaamheid van dwarsstawe, balke, pale en ondersteunende elemente met komposiete. Vir sulke doeleindes, klein-formaat, maar duursame dele gemaak van koolstofvesel, Kevlar, koolstof enens.
Soos die praktyk toon, is die mees effektiewe oplossing om die kragpotensiaal van gewapende betonstrukture te ondersteun, juis die strukturele verandering in hul fondasie. Die byvoeging van mure en plafonne met derdeparty-ondersteuningselemente soos stutte, inteendeel, word as ondoeltreffend en tegnologies ondoeltreffend beskou. Maar weereens moet spesifieke besluite geneem word op grond van 'n omvattende opname en berekening.
Versterking met staal en komposiete - wat is beter?
Die fundamentele verdeling op baie maniere om boustrukture te versterk, is gebaseer op die tipe materiaal wat gebruik word. Krag soliede stawe en strukturele elemente is die mees algemene versterkingstoebehore, maar dit kan gemaak word op die basis van tradisionele staallegerings en met moderne plastiek. Wat is beter?
Die voordele van metaal sluit in sy veelsydigheid, hoë sterkte en bekostigbare koste. Terloops, die versterking van gewapende betonstrukture met koolstofvesel, met al die positiewe tegniese en fisiese eienskappe, kan 20-30% meer kos as om selfs hoë kwaliteit vlekvrye staal te gebruik. Wat regverdig sulke kostes? Tog vertoon komposiete onoortreflike treksterktes wat selfs staal oortref. Ook, anders as beton, word koolstofvesel gekenmerk deur 'n hulpbron vir hoër vermoeidheidssterkte, wat tussentydse herstelmaatreëls tydens die langtermynbedryf van die gebou uitskakel. Is daar enige nadele van komposiete behalwe die hoë prys? Daar is nuanses van ekologiese eienskappe, aangesien inplastiek is steeds die basis van die materiaal, maar die betekenis van die invloed van sintetiese bymiddels is minimaal in terme van gevaar vir mense.
Gevolgtrekking
Maatreëls vir die herstel, restourasie en versterking van gewapende betonstrukture vereis in die reël baie organisatoriese en finansiële koste. Dit is as gevolg van die kompleksiteit van hul ontwerp en die tegnologiese probleme om installasie-operasies uit te voer. Selfs geringe kosmetiese prosedures moet in verskeie stadiums uitgevoer word - van probleemoplossing met die voorbereiding van 'n voorwerp vir werk tot die direkte uitskakeling van skade of 'n toename in die sterkte van materiale. Daarom, in die aanbevelings vir die ontwerp van versterking van gewapende betonstrukture, let kenners op die behoefte om die mees tegnies buigsame opsies te oorweeg om die probleem op te los. Byvoorbeeld, die eenvoudigste vervanging van staalwapening met 'n deursnee van 12 mm deur 'n koolstofveselstaaf van 8 mm dik met dieselfde versterkingseffek sal tot 50% van kragkoste minimaliseer. Maar natuurlik is sulke optimalisering nie altyd moontlik nie. In elk geval moet die beginsels van die handhawing van die vereiste sterkte, elastisiteit en styfheid van strukture na vore kom. Na aanleiding van die normatiewe planne en hoë-geh alte installasie skemas sal dit moontlik maak om die versterking rasioneel uit te voer, so veel as moontlik die tyd uit te stel vir die behoefte om die rekonstruksie van die gebou te voltooi met die vervanging van die gewapende beton struktuur.
