Качество достойное времени
Качество достойное времени
  • Усиление (восстановление и увеличение несущей способности) бетонных и железобетонных конструкций

Усиление (восстановление и увеличение несущей способности) бетонных и железобетонных конструкций

Усиление строительных конструкций – мероприятия, способствующие повышению несущей способности, жесткости, трещиностойкости и других физических качеств строительной конструкции

Когда необходимо усиление строительных конструкций?
Необходимость усиления строительных конструкций возникает в следующих случаях:
— надстройка и пристройка зданий; изменение габаритов помещений, пролетов, высот, шага колонн; устройство больших проемов и т.д.;
— потеря эксплуатационных свойств конструкций вследствие физического износа при значительных сроках эксплуатации, агрессивности среды и других неблагоприятных для работы конструкций условий;
— замена физически и морально устаревших ограждающих коснтрукций; улучшение гидро-, тепло-, звуко- и других видов изоляции;
— увеличение расчетных нагрузок, вызванное модернизацией технологии или изменением назначения помещений зданий;
— ошибки при проектировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации, снизившие несущую способность конструкций;
— изменение расчетной схемы и условий эксплуатации по сравнению с проектными, вызванное большими остаточными деформациями при нагреве, осадках грунтов и т.д;
— улучшение освещенности, аэрации, снижении уровня шума, вибрации и т.д.;
— выявление неблагоприятных качеств материала эксплуатируемых конструкций;
— особые условия: землетрясения, тайфуны, взрывы и т.д.
Способы усиления строительных конструкций
Основными традиционными способами усиления конструкций являются:
— увеличение сечения элементов и их соединений за счет присоединения к ним новых элементов;
— введение дополнительных элементов (связей, ребер, диафрагм и т.д.), уменьшающих расчетные длины несущих элементов конструкций и повышающих их устойчивость;
— разгрузка конструкций за счет замены тяжелых плит или утеплителя на легкие; установка ограничителей, изменяющих расположения колес двух кранов, снижение их грузоподъемности; снятие части тяжелого оборудования; создание разгружающих консолей;
— изменение схемы передачи нагрузки с помощью дополнительных распределительных устройств, в том числе автоматических, при управлении работой конструкции;
— устройство дублирующих элементов;
— введение затяжек, шпренгелей, тяжей с созданием предварительного напряжения в конструкциях и др.
Вышеперечисленные методы усиления конструкций приводят к увеличению геометрических размеров усиливаемых конструкций, а также к увеличению нагрузки на существующие конструкции, требуют значительных затрат временных и трудовых ресурсов.
Достаточно часто при возникновении необходимости усилить строительные конструкции отсутствует возможность изменения (увеличения) геометрических размеров этих конструкций, а также увеличения нагрузок на существующие конструкции. В таком случае, для решения вопроса по усилению элементов зданий и сооружений применимы материалы нового поколения – композитные материалы.
Композитные материалы
Композитный материал (композит) – многокомпонентный материал, состоящий, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т. д.
Фиброармированные полимерные композиты (FRP) применяются в аэрокосмической промышленности, где к ним предъявляются следующие требования:
— легкость;
— высокая прочность;
— отсутствие коррозии.
В строительстве фиброармированные полимеры используют для наружного усиления конструкций, выполненных из железобетона, монолитного бетона, каменной кладки, стали.
Преимуществом FRP-материалов в сравнении со сталью являются низкая ползучесть, небольшая толщина, легкость и высокий предел прочности на растяжение (в 5-10 раз выше, чем у стали).
Основной несущий элемент в фиброармированном полимерном композите — волокна, обладающие очень высокой прочностью и жесткостью в напряженном состоянии. Полимерная матрица (иногда определяемая как смола) защищает волокна от повреждения, обеспечивает выравнивание волокон и распределяет нагрузку среди множества отдельных волокон в композите.
Из имеющихся на рынке волокон в строительной индустрии обычно используются углеродное волокно, стекловолокно и волокно из ароматического полиамида.
Углеродные волокна – наиболее жесткие и наиболее прочные.
Одной из систем усиления строительных конструкций композитными материалами является система внешнего армирования MasterBrace, которая представляет собой фиброармированные полимерные материалы, состоящие из высокопрочных волокон в полимерной матрице.
Система внешнего армирования MasterBrace
Система внешнего армирования MasterBraceкомплексная система материалов, включающая ремонтные составы для восстановления поверхности, грунтовку, шпатлевку, холсты, ламели и стержни, эпоксидный клей для их укладки, защитные покрытия.
Композитные материалы изготавливаются в виде холстов, а также ламелей и стержней, последние из которых представляют из себя однонаправленные волокна, встроенные в полимерную матрицу.
Холст — тканый материал на основе углеродных, арамидных, стеклянных или других волокон, предназначенный для восстановления и увеличения несущей способности конструкции.
Ламель – материал, представляющий собой углеродные, арамидные, стеклянные волокна или другие волокна, объединенные полимерной матрицей, предназначенный для восстановления и увеличения несущей способности конструкции.
Композитные материалы применяют для:
— повышения сейсмостойкости зданий и сооружений;
— значительного увеличения сопротивления ударным и динамическим нагрузкам;
— восстановления несущей способности сооружений различного назначения при усталости элементов конструкции, наличии трещин, прогибов коррозии арматуры;
— повышения несущей способности транспортных сооружений, требующих усиления в связи с увеличением статической и динамической транспортной нагрузки;
— сохранения несущей способности конструкций при изменении конструктивных схем.
В состав комплексной системы MasterBrace® (MBrace®) по ремонту и усилению конструкций входят следующие материалы:
— ремонтные смеси MasterEmaco® S 5300 (S 5400) (EmacoNanocrete R3 (R4));
— грунтовка для бетонных оснований MasterBrace® P 3500 (MBrace® Primer);
— шпатлевка на основе эпоксидной смолы MasterBrace® ADH 1406 (CONCRESIVE 1406);
— адгезив MasterBrace® 4500 (MBrace® Saturant) — высокопрочный    2-х компонентный клей на эпоксидной основе для холстов;
— адгезив MasterBrace® ADH 4000 (MBrace® Laminate Adesivo) — высокопрочный клей на эпоксидной основе для ламината;
— холсты MasterBrace® Fib (MBrace® Fib): MasterBrace® Fib СF, MasterBrace® Fib АF, MasterBrace® Fib GF, MasterBrace® Fib BF;
— ламели MasterBrace® Lam (MBrace® Lam): MasterBrace® Lam СF, MasterBrace® Lam АF, MasterBrace® Lam GF, MasterBrace® Lam BF;
— защитные покрытия MasterSeal® 588, MasterProtect® 330 El (Masterseal F1131);
— огнезащитное покрытие (по проекту).
Усиление конструкций с применением системы MasterBrace® (MBrace®) производится в тех случаях, когда несущая способность конструкции недостаточна, и требуется произвести усиление без утяжеления и значительного изменения геометрии.
 Холстовый материал MasterBrace Fib может использоваться для усиления строительных конструкций любой формы и, благодаря своей гибкости, полностью  повторять их очертания, а малая толщина позволяет устанавливать их в 2-х взаимноперпендикулярных направлениях, повышая несущую способность.

Усиление нижнего пояса железобетонной балки покрытия системой внешнего армирования MasterBrace Fib

Применение холстов MasterBrace Fib обеспечивает:
— уменьшение прогибов плит перекрытий, балок и стен;
— увеличение несущей способности колонн и балок;
— сейсмическую стойкость усиленных конструкций;
— уменьшение усталостных деформаций в конструкциях.
MasterBrace LAMINATE – готовый к применению углеродный ламинат, обеспечивающий высокую прочность на разрыв (даже выше, чем стальные стержни в сборном железобетоне), предназначенный для увеличения изгибающей способности (свежеприготовленного бетона, укладываемого на слой отвердевшего бетона) бетонных и деревянных элементов с использованием системы MBrace FRP LAMINATE.

Усиление плиты перекрытия системой внешнего армирования MasterBrace LAMINATE

Применение ламелей MasterBrace обеспечивает:
— уменьшение прогибов плит перекрытий, балок и стен;
— усиление бетонных, каменных и стальных конструкций;
— уменьшение прогиба при постоянной и переменной нагрузке;
— повышение усталостной прочности элементов конструкций.
Работы, выполняемые при устройстве системы внешнего армирования MasterBrace
В состав работ по устройству системы внешнего армирования MasterBrace входят:
  1. Восстановление конструкции ремонтными составами;
  2. Подготовка основания;
  3. Нанесение грунтовки;
  4. Выравнивание поверхности;
  5. Нанесение клея;
  6. Наклеивание холстов и ламелей;
  7. Нанесение второго слоя клея (для холстов);
  8. Нанесение защитного (или огнезащитного) покрытия;
  9. Заключительные работы.
Рациональной степенью усиления с помощью системы MasterBrace® (MBrace®) является диапазон 10-60% от начальной несущей способности усиливаемой конструкции.
С уважением,
коллектив ЗАО «ЭМАКОМ»
______________________________________________
КАЧЕСТВО ДОСТОЙНОЕ ВРЕМЕНИ

 

При подготовке статьи использованы материалы:

  1. Калинин А.А. Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений: Москва 2004, Издательство Ассоциации строительных вузов. – 157 с.
  2. СТО БАСФ 70386662-101-2012;
  3. ТК 100289293.1026-2017 «Технологическая карта на восстановление и увеличение несущей способности строительных конструкций с применением фиброармированных полимеров системы  MasterBrace® (MBrace®)», Минск 2017.
Каталог продукции
наверх