После исследований в соответствии с их результатами создают проект, в нем прописывают усиливаемые элементы, указывают все технические данные, расходы на мероприятия. Обычно расчеты укрепления перекрытий поручают профессионалам из проектных компаний, так как без опыта и знаний выполнить все правильно очень сложно.

Как усилить

Для упрочнения отдельных элементов или всей конструкции используют самые разные методы и способы. Одни из них применяются чаще, другие – реже, но все они способны повысить характеристики железобетонных элементов и устранить определенные проблемы.

• Штукатурка для реставрации элемента, изоляции арматуры и защиты от коррозии, ликвидации повреждений на поверхности.
• Инъектирование в поврежденные зоны для реставрации.
• Нанесение раствора бетона под давлением с применением специального оборудования – метод торкретирования. Благодаря высокой скорости подачи и давлению слой бетона становится плотным и прочным.

• Укрепление перекрытий, иных элементов за счет создания особых обойм над самой конструкцией: изнаночный каркас, бетонирование заливкой раствора в опалубки, нанесение смеси слоями с вибрацией.
• Упрочнение плиты цоколя с применением специальных анкеров, обойм, поясов.
• Упрочнение ЖБ элементов карбоновым волокном, кевларом, другими аналогичными веществами.
• Установка разгружающих компонентов – это могут быть консоль, распорка.

Усиление железобетонных конструкций позволяет существенно продлевать срок эксплуатации зданий и элементов, ликвидировать небезопасные зоны, устранять последствия аварий, качественно подготовить сооружение к изменению планировки или перестройке и т.д.

способы укрепления конструкции, советы мастеров

В ремонтно-строительных работах технические операции с колоннами выполняются довольно часто. Связано это с большими нагрузками, которые ложатся на данный конструкционный элемент, изнашивая его структуру. Наиболее распространенной ремонтно-восстановительной операцией этого типа можно назвать усиление колонн, для которого используется широкий спектр методов.

В каких случаях требуется усиление ствола колонны?

Потребность в дополнительном укреплении строительных конструкций обычно возникает после образования дефектов. Колонна в основном применяется как несущий архитектурно-строительный элемент, поэтому для нее характерны разного рода повреждения. Наиболее часто встречаются следующие проблемы:

• Трещины. Самая распространенная разновидность повреждений колонной конструкции, которая может иметь разные формы и проявления. Что касается причин, то деформационные трещины могут возникать в результате усадки здания, повышения нагрузок, коррозии арматуры в стволе, уменьшения прочности бетона и т. д.
• Сколы. Не менее опасный дефект, образование которого может быть связано с механическими или огневыми воздействиями на конструкцию, а также с утратой изначальных свойств металлических несущих стержней.
• Отслоения. Такого рода повреждения также возникают из-за огневых воздействий, коррозии арматуры и давления новообразований – ледяной корки или щелочей.
• Шелушение. Как правило, является следствием контакта с агрессивными средами. Циклические процессы увлажнения/высыхания или замораживания/оттаивания обычно приводят к полному разрушению конструкции.

Факторы деформации структуры могут оказывать влияние на выбор тактики ремонтно-восстановительных мероприятий. Но чаще всего технологии усиления колонн подбираются на основе физико-эксплуатационных качеств и параметров ствола. Перед тем как приступить к обзору конкретных методов решения поставленной задачи, стоит ознакомиться с универсальными правилами организации работ.

Общие советы специалистов по ходу работ

В усиливающих технических операциях, которые выполняются применительно к несущим сооружениям и конструкциям, часто задействуются различные опоры, накладки и угловые элементы поддержки. Используя подобные приспособления, важно учитывать два правила:

• Количество уровней или пластов укрепляющего бандажа не должно быть меньше трех. Поперечная обвязка и вовсе накладывается в четыре слоя.
• Выдерживается нахлест порядка 20-30 см. Стыковые соединения, как правило, исключаются.

Если планируется использовать способы усиления колонн с обработкой поверхности ствола композитными средствами и полимерами, то изначально должны быть учтены следующие условия:

• Влажность бетона должна составлять не менее 4%. Данный коэффициент проверяется влагомером.
• Конденсат должен быть удален с поверхности колонны.
• Перед непосредственной укладкой полимера на ствол наносится слой эпоксидной смолы.
• Температура конструкции должна варьироваться в диапазоне +10…+45 °С. Это нормальный режим для работы с полимерными составами.

Независимо от применяемого способа усиления ствола колонны, следует произвести зачистку и обеспылевание поверхности. Она должна быть избавлена от загрязнений, жировых пятен, и цементного молочка. Подобные задачи решаются шлифовальным инструментом – ручным или машинным в зависимости от площади.

Технология усиления обоймой

Использование комбинированной обоймы для укрепления стволов колонн позволяет обеспечить стойкость конструкции, как перед динамическими, так и перед статическими нагрузками. Стандартным вариантом исполнения данного метода считается усиление колонн металлической обоймой, но специалисты рекомендуют изначально просчитывать дополнение каркаса железобетонными вставками с замкнутыми стальными хомутами.

Перед выполнением монтажных операций следует выполнить насечки в структуре ствола глубиной до 5 мм. Поверхность колонны также очищается от инородных частиц и защищается от коррозии. Основу каркаса обоймы составит конструкция из поперечных планок и продольных металлических уголков. Продольные компоненты усаживаются на цементно-песчаный раствор и зажимаются струбцинами. Далее по всей длине ствола к уголкам необходимо приварить точечной сваркой поперечные планки, выдерживая шаг порядка 50-60 см.

К преимуществам усиления колонн стальными обоймами можно отнести скорость монтажа и конструкционную гибкость схемы крепления. Сразу после завершения установки каркаса ствол будет готов к принятию расчетных нагрузок, а в дальнейшем при необходимости каркас можно будет модифицировать, внося дополнительные элементы крепежа. Но основную задачу укрепления обойма сможет выполнить только при условии плотного прилегания стяжек и планок с уголками к поверхности колонны. Качество же фиксации определяется гладкостью ствола и его геометрией.

Технология наращивания сечения

Типовая конструкция строительной колонны состоит из двух структурных частей – бетона и армирующих элементов. Если усиление колонн обоймами ориентируется на повышение жесткости несущего металлического скелета ствола наружным способом, то наращивание сечения ставит целью расширение площади несущей поверхности. Увеличивается основная бетонная масса, которая делает конструкцию стабильнее и долговечнее.

Данный метод используется в тех случаях, когда в принципе допускается возможность наращивания технической зоны в месте эксплуатации колонны. Оптимальным способом может стать одностороннее наращивание сечения – по ширине, длине или глубине конструкции. С технологической точки зрения, главная задача мастера будет заключаться в обеспечении достаточно прочной связи нового бетонного слоя со старым. Для этого используются методы усиления колонн металлическими обоймами. Но каркас в данном случае выполняет не функцию самостоятельного несущего элемента, а выступает в качестве вспомогательной армирующей обрешетки, которая и позволит связать два бетонных уровня. Монтируется та же продольная арматура с насечками и уголками. В идеале по возможности ее следует приваривать к основной арматуре в стволе металлическими коротышками. Затем выполняется непосредственное наращивание кладкой бетонного раствора.

Технология усиления композитными материалами

Сегодня во многих сферах строительства и производства металлические детали заменяются изделиями из композитов и углепластиковых волокон. Данный вариант усиления колонн выгоден тем, что при меньшей массе и размерах элемента позволяет обеспечивать те же функциональные задачи. Легкое углепластиковое волокно само по себе не перегружает колонну (особенно важно для конструкций ветхих памятников культуры), но проявляет стойкость к нагрузкам подобно стали. Более того, прочность некоторых композитов на растяжение в 4-5 раз выше, чем у железобетонной арматуры.

Техника усиления колонн в данном случае будет заключаться в приклеивании композитных или углепластиковых ламелей перпендикулярно к поверхности ствола. Обычно расчет делается на облегчение вертикальных нагрузок с акцентом на изгибающий момент. Для достижения такого эффекта усиления пластины наклеиваются вдоль линии действия момента нагрузки. Что касается клеевого состава, то могут применяться полимерные строительные смеси, которые также выполнят вспомогательные задачи наружного армирования структуры, влагозащиты и термостойкости – набор свойств клея будет зависеть от условий его применения. Среди достоинств этого метода выделяется отсутствие конструкционных изменений колонны, возможность декорирования ствола путем покраски ламелей и долговечность.

Усиление железобетонных колонн

Для архитектурных стволов этого типа рекомендуется использовать методы укрепления стальной рубашкой. Поскольку речь идет о массивной конструкции с большой массой, то и усиливающий каркас должен плотно входить в структуру колонны. В то же время и перегружать несущий ствол нежелательно, так как это обусловит более высокий эффект механической усталости не только для колонны, но и для нижнего перекрытия. Оптимальным будет применение стальной обоймы с уголками на цементно-песчаном растворе. Как и в классической схеме, усиление ж/б колонн выполняется с поперечными планками и переходными вставками, приваренными к внутренней арматуре ствола.

Перед сваркой важно учесть одну технологическую хитрость. Специалисты рекомендуют нагревать обойные планки до 100-120 °С, и только после этого приступать к соединению. Когда элемент остынет, его размеры станут меньше, что обеспечит положительный эффект преднапряжения. Также в усилении железобетонных конструкций будет не лишним задействовать дополнительные страховочные приспособления. Удобнее всего монтировать распорки, образованные двумя уголками-швеллерами. Они связываются планками и крепятся по принципу опор натяжными болтами.

Усиление нагретыми хомутами

Если колонны не испытывают больших расчетных нагрузок и не требуют капитального укрепления конструкции, то можно обойтись оптимизированной техникой устройства накладок из полосовой стали. Получаются своего рода обвязочные хомуты, которые монтируются по всей высоте ствола. В итоге экономится стройматериал с фурнитурой, а конструкция колонны остается нетронутой. Технологическая сложность такого решения заключается в предварительном нагреве металлических полос и корректном обжиме колонны. Теоретически хомуты могут использоваться в усилении ж/б колонн с круглым, прямоугольным и квадратным сечением. Но в каждом случае будет своя схема обжима, для которой подбирается и соответствующий способ захвата полос.

Заготовки для накладок нагревают в печном сооружении или горелкой примерно до 300 °С. Далее, используя специальный кондуктор или струбцины, необходимо плотно обжать хомутом ствол в ранее установленной зоне. Через некоторое время после обвязки хомут остынет, а металл в результате температурного сокращения еще плотнее прижмется к поверхности колонны. Опять же, в итоге получится не столько самостоятельный усиливающий каркас, сколько вспомогательное средство армирования.

Усиление металлических колонн

По сравнению с железобетонными стволами, полностью металлические конструкции исключают возможность монолитного наращивания структуры путем устройства каркаса или бетонной кладки. Поэтому чаще вводятся оттяжки, затяжки, распорки и преднапряженные устройства. Весьма практичным и функциональным считается вариант усиления стальной колонны путем расширения или упрочнения конструкционного башмака, примыкающего к перекрытию или фундаментной основы. На нижнем ярусе как раз допускается возможность создания бетонной стяжки, которая повысит вертикальную стабильность колонны.

Небольшие конструкции стволов рекомендуется усиливать посредством предварительно напряженных элементов. В этом качестве применяют инвентарные и телескопические шпренгели с жесткими распорками, параметры которых можно менять в зависимости от текущей нагрузки. К слову, подобное усиление ЖБ-колонн будет затруднено из-за недостаточной структурной жесткости, но металлические стволы позволяют использовать средства поддомкрачивания. То есть пользователь может менять высоту и положение конструкции, расклинивая и соединяя ее с хомутами.

В опорных участках для дополнительной страховки выполняют щели и пазовые выемки, а также монтируют ограничительные временные пластины с круговыми прорезями для армирования. После этого устанавливается арматурный прут, а приопорная зона бетонируется. Когда залитая стяжка наберет достаточно прочности, стержень арматуры напрягается анкерными метизами и болтами – их можно встраивать в отверстия со стороны нижних граней. Получается капитальный способ конструкционного усиления колонн, который используется только при технической возможности переустройства прилегающей площадки.

Усиление сжатых колонн

Внецентренно сжатые стволы укрепляются за счет комбинации технических средств, среди которых армирующие бандажи, профильные металлические уголки и поперечные планки. Комплексное усиление позволяет в данном случае обеспечить стесненное деформирование и взаимную работу элементов обвязки с перекрытиями. То есть моменты нагрузки не перераспределяются, а напрямую перекладываются с верхней бетонной конструкции на нижнюю.

Основу усиливающей системы формируют несколько поперечных бандажей, которые перемежаются с одиночными армирующими вставками из стали или углепластика. Но если усиление колонны железобетонной обоймой производится с добавкой песчано-цементного раствора, то бандаж с накладками рассчитывается только на метизные крепежи. В частности, тот же бетон заменяется анкеровкой продольными элементами через перекрытия. Главная сложность монтажа такой системы сводится к необходимости выдержки осевой симметрии при установке продольных элементов захвата и крепления.

Заключение

Характер применения того или иного метода усиления вертикальной архитектурной конструкции в значительной степени будет зависеть от характеристик сопряженных с нею частей сооружения. К примеру, усиление железобетонных колонн при больших нагрузках может предусматривать и установку металлического каркаса с бетонным расширением, и монтаж распорок. Но только в случае, если это позволяет выполнить нижнее перекрытие – ограничение может быть обусловлено превышением проектной нагрузочной массы. Особенно остро подобные ограничения становятся в ситуациях усиления групповых колонных композиций. Как правило, массивные и тяжеловесные каркасы и стяжки в таких случаях не допускаются, а перед разработчиками технического проекта становится задача детального расчета по устройству дополнительных связей путем интеграции жестких предварительно напряженных опор.

Усиление бетонных колонн металлическими обоймами в Ростове-на-Дону

Колонны – это строительные конструкции, которые вместе с капитальными стенами надежно удерживают верхние плиты перекрытия. Они не позволяют прогибаться потолку и, следовательно, испытывают повышенную нагрузку.

Колонны — не просто украшения зданий внутри или снаружи, они – важный конструктивный элемент строения. Знаменитые скульптуры-атланты, поддерживающие козырек входа в Новый Эрмитаж, что в Сантк-Петербурге, пожалуй, самый яркий пример высокохудожественных колонн.

Причины разрушения колонн

Но, к сожалению, ничто не вечно под луной. Поскольку любая колонна состоит из строительных материалов, эта конструкция со временем подвергается старению. Иногда случается, что в возведенном всего несколько лет назад здании при расчете колонн разработчиками была допущена ошибка по расчету несущей нагрузки, в результате чего конструкции быстро разрушаются.

Также и строители вполне могли при возведении колонн не выдержать технологию или, что случается не так редко, в целях экономии застройщик сэкономил на стоимости особо крепкого бетона и заменил его более дешевой маркой. Результат в этих случаях всегда один – придётся делать усиление колонн.

• Одним словом, как только Вы увидели, что штукатурка на колоннах взбугрилась или, того хуже, по ней пошли трещины (особенно в верхней части), немедленно нужно не просто приступать к косметическому ремонту, а принимать более решительные меры.

С чего начинается усиление колонн

Что именно следует делать (да и следует ли), могут решить только инженеры-строители. Именно они после проведения строительной экспертизы вынесут вердикт о необходимости усиления колонн и выберут самый оптимальный способ капитального ремонта.

В нашей компании работает конструкторский отдел, специалисты которого проведут анализ состояния сооружения и выполнят проект усиления железобетонной колонны. Для этого не потребуется больших затрат, но зато станет ясно, нужно ли прибегать к серьезным мерам (а усиление колонн обоймами дело крайне ответственное), или трещины — всего лишь ложная тревога.

Чтобы сделать строительную экспертизу, в колонне берутся на анализ образцы:

• цемента;
• арматуры.

Кроме того, инженеры рассчитывают все виды нагрузок, которые реально испытывает конструкция. В результате вы будете знать точно, необходимо ли, и если да, как срочно нужно сделать усиление железобетонной колонны.

Как происходит усиление колонн обоймами из стали

Чтобы выполнить усиление колонн обоймами, наши мастера отрежут четыре стальных уголка просчитанного номера в размер высоты колонны. Далее на крепкий цементный раствор эти уголки устанавливаются по четырем углам конструкции.

Чтобы усиление колонн в дальнейшем было надежным, уголки стягиваются специальными хомутами. В результате они прижимаются к поверхности колонны до тех пор, пока цементный раствор не начнет выдавливаться.

Усиление колонн обоймами нужно проводить лишь после того, как уголки прихватятся. Далее отрезаются стальные полосы (планки) просчитанной длины. Перед привариванием металлических планок к уголкам полосы нагреваются, тем самым происходит линейное расширение материала (планки удлиняются под воздействием температуры).

Только после этого стальную полосу приваривают. Причем усиление колонн будет выполнено надежно, если все четыре планки привариваются на одной высоте, а после делается следующий пояс над ней на расчетной высоте. Так колонна охватывается металлической обвязкой с равным шагом до самого верха, причем последний пояс из полос крепится под самым потолком.

После остывания металлические полосы укорачиваются, и вся обвязка колонны надежно удерживает и укрепляет несущую конструкцию, за счет чего и происходит усиление железобетонной колонны.

Усиление колонн железобетонными обоймами

Нужно сказать, что усиление колонн железобетонными обоймами хоть и выполняют сегодня, но эту технологию можно считать вчерашним днем в строительстве. Чтобы произвести такие работы, необходимо сделать опалубку сначала на части высоты колонны и, заложив арматуру, залить бетон.

Хоть перед монтажом опалубки и приходится сбивать верхний слой на колонне, сцепление между новым и старым бетоном обеспечить трудно, а значит, гарантировать надежное усиление колонн проблематично.

Кроме того, заливаемый между опалубкой и колонной раствор технологически сложно качественно утрамбовать (особенно в верхней части колонны). Это обстоятельство так же снижает надежность такого вида усиления колонн.
Поэтому наша компания, ориентируясь на более передовые технологии, выполняет усиление колонн обоймами практически всегда с помощью монтажа металлического пояса. Хотя, иногда заказчики желают сделать усиление колонн только с помощью железобетонной обоймы.

И они получают требуемое т.к. наши собственные наработки и огромный опыт выполнения всех видов усиления колонн обоймами позволяет справиться и с такой задачей. Именно поэтому наше кредо – «Желание клиента исполнимо!».

Если необходимо выполнить усиление железобетонной колонны, мы готовы Вам в этом помочь. Где бы не потребовалось сделать такую ответственную работу:

• внутри или снаружи здания;
• на промышленном или гражданском объекте;
• в многоэтажке каркасного типа или в частном доме,

Мы произведем для Вас эти и другие строительные работы по приемлемой смете и в кротчайший срок. Вам осталось лишь позвонить!

§ 6.6. Технология усиления железобетонных колонн, балок и перекрытий

Основной принцип усиления конструкций заключается во включении в работу дополнительных элементов, увеличивающих сечение и степень армирования, также и за счет изменения расчетной схемы путем введения дополнительных опор.

Усиление железобетонных колонн возможно производить различными методами. Ряд из них подобен способам усиления кирпичных столбов.

Широко используются способ устройства железобетонных и стальных обойм, метод усиления путем приварки металлических уголков к рабочей арматуре, установка предварительно напряженных хомутов, металлических обойм из уголка и листа, предварительно напряженного арматурного каркаса или хомутов.

На рис. 6.45 приведены некоторые варианты усиления колонн.

Рис. 6.45. Технологические схемы усиления железобетонных колонн а — стальными обоймами: 1 — колонна; 2 — металлический лист; 3 — уголки; б — наращиванием железобетонных обойм: 1 — железобетонная обойма с отверстием для нагнетания цементно-песчаного раствора; 2 — растворная часть; 3 — дополнительное армирование сеткой; 4 — патрубок; 5 — насос-инъектор; в — усиление рабочей арматуры дополнительными стержнями и обоймой из уголков: 1 — усиливаемая колонна; 2, 3 — рабочая и наращиваемая арматура; 4, 5 — уголки; г — усиление рабочей арматуры отдельными стержнями с последующим омоноличиванием: 1 — колонна; 2 — рабочая арматура; 3, 4 — наращиваемая арматура; 5, 6 — опалубка; 7 — фиксаторы опалубки

При выполнении работ следует руководствоваться следующими положениями технологии строительных процессов.

При усилении методом наращивания сечения в виде железобетонных обойм следует произвести тщательную очистку поверхности колонн; выполнить насечку, обеспечивающую более высокое сцепление с новым бетоном; при нарушении защитного слоя очистить выступающую на поверхность арматуру, произвести антикоррозийную защиту; перед укладкой бетонной смеси поверхность колонн увлажнить.

При усилении с помощью металлических уголков и хомутов обязательным условием является плотное сопряжение усиливаемых элементов с поверхностью колонны. Для этой цели осуществляются удаление неровностей и шлифовка поверхности колонн.

Усиление методом наращивания к продольной арматуре дополнительных уголков требует очистки швов после выполнения сварочных работ и омоноличивания вскрытых полостей полимерными растворами. Использование напрягаемых хомутов требует применения инструмента, обеспечивающего равномерность натяжения до расчетных усилий. Залогом качественного выполнения технологических операций являются правильная организация пооперационного контроля и соблюдение технологического регламента.

Особый интерес представляет усиление колонн, примыкающих к наружным или внутренним стенам. Наиболее эффективной технологией остается устройство железобетонной рубашки. Такое решение принимается в случае, когда поверхность колонн сильно разрушена, имеют место отслоение защитного слоя бетона, высокая трещиноватость. Производство работ заключается в очистке поверхности колонны, устройстве насечки, установке дополнительного арматурного каркаса, монтаже опалубочных щитов и нагнетании бетонной смеси в полость. Как правило, перед нагнетанием мелкозернистой бетонной смеси производится обильное увлажнение поверхности колонн.

Нагнетание смеси производится известными установками с обязательным контролем качества работ. Особое внимание уделяется вибрационным воздействиям на щиты опалубки, что обеспечивает более равномерное распределение смеси и заполнение всех пустот и дефектов.

Возможно поярусное бетонирование усиливаемого слоя. В этом случае торцевой щит опалубки выполняется разъемным. После заполнения одного яруса бетонной смесью производят наращивание торцевого щита, и цикл повторяется. В процессе укладки необходимо тщательное уплотнение бетонной смеси глубинным вибрированием.

Достаточно высокий эффект омоноличивания достигается при использовании опалубки в виде вакуум-щитов. Это обстоятельство позволяет удалить значительное количество химически несвязанной воды, что приводит к повышению прочности бетона на 25-30 %. При этом сокращается цикл набора прочности и обеспечивается более ранняя распалубка конструкции.

При увеличении нагрузок на колонну, а также вследствие деструктивных процессов, протекающих в бетоне, повышение несущей способности достигается путем установки разгрузочных элементов в виде швеллеров, объединенных по периметру колонн хомутами.

Несмотря на простоту решения, метод усиления металлоемок и малопригоден в условиях реконструкции жилого фонда.

Для вовлечения в работу элементов стены используют наклонные напряженные хомуты, объединяющие колонну со стеной. Для этой цели на поверхности колонн устраивают штрабы, фиксирующие положение хомутов, а в кирпичной стене — наклонные сквозные отверстия. С помощью натяжных устройств обеспечиваются равномерное натяжение хомутов и вовлечение стены в совместную работу с колонной.

При высокой прочности стен такое решение позволяет усилить колонну. В то же время оно может выполнять и противоположную функцию — повысить устойчивость наружных стен. Это решение может быть успешно использовано при реконструкции старого жилого фонда с применением метода встроенных систем, когда имеет место снижение устойчивости кирпичной кладки стен.

Усиление балочных конструкций осуществляется, как правило, несколькими способами: наращиванием арматуры растянутой зоны; наращиванием балок снизу с увеличением степени армирования и высоты сечения; установкой железобетонных обойм; устройством шпренгельных систем; устройством затяжек по нижнему поясу балок.

Если по расчету требуется незначительное увеличение сечения арматуры растянутой зоны, то процесс усиления осуществляется следующим образом. С шагом 500-600 мм отбивают защитный слой бетона от боковых стержней, оголяют арматуру. Затем осуществляют приварку z-образных коротышей диаметром 20-40 мм, длиной до 200 мм. Далее приваривают дополнительные стержни продольной арматуры (рис. 6.46).

Рис. 6.46. Конструктивно-технологические схемы усиления железобетонных балок а — наращиванием арматуры растянутой зоны: 1 — усиливаемая конструкция; 2 — наращиваемая зона; 3 — рабочая арматура; 4 — кронштейн для крепления дополнительной арматуры; 5— наращиваемая арматура; б — наращивание арматуры растянутой зоны в виде уголков: 1 — усиливаемая конструкция; 2 — рабочая арматура; 3 — опорный уголок; 4 — дополнительное армирование; 5 — зона заделки цементно-полимерным раствором; в — устройство затяжки по нижнему поясу: 1 — усиливаемая конструкция; 2 — дополнительная арматура; 3 — коротыш; 4 — натяжное устройство; г -дополнительное армирование нижнего пояса: 1 — усиливаемая конструкция; 2 — арматура усиления; 3 — полимерцементный раствор

После установки дополнительной арматуры осуществляется ее защита. Наиболее эффективной технологией является торкретирование. В то же время имеется ряд композиционных растворов, которые обладают хорошей адгезией со старым бетоном и арматурой и наносятся методом оштукатуривания.

Для более высокой степени усиления балочных конструкций используется для дополнительного армирования уголковая сталь, которая с помощью коротышей и сварных соединений фиксируется к крайним стержням арматуры.

Сколы бетона после выполнения всех операций заделываются цементно-песчаным раствором.

Усиление нижнего пояса отдельными стержнями осуществляется путем устройства затяжек, а также путем расположения дополнительных стержней в пазы с последующим омоноличиванием полимерцементными высокоадгезионными составами. Пазы образуют, используя специальный ручной инструмент с алмазным напылением.

Для зданий жилого фонда шпренгельное усиление балок используется чрезвычайно редко, так как требует периодического наблюдения за состоянием конструкции, а содержание без экранов и подвесных потолков нарушает интерьер помещений.

Усиление и восстановление несущей способности перекрытий являются наиболее распространенными задачами при реконструкции зданий.

По результатам обследований и оценки степени износа конструктивных элементов принимают решение о восстановлении, усилении несущей способности, частичной или полной замене перекрытий. Принятию решения предшествует технико-экономическая оценка вариантов.

Конструктивные решения перекрытий для зданий различного периода строительства весьма разнообразны. К наиболее распространенным следует отнести: каменные перекрытия по несущим металлическим балкам; монолитные балочные и безбалочные; сборные из сплошного и многопустотного настилов; сборные по балкам из штучных материалов и др. В перечисленные типы перекрытий не вошли деревянные, так как срок их эксплуатации и физический износ многократно превышают допустимые нормы.

Каменные перекрытия по металлическим балкам, как правило, выполнялись в подвальных этажах жилых зданий. Они представляют собой арочное перекрытие из кирпича по несущим металлическим балкам из двутавра или рельса. В зависимости от степени физического износа кирпичной кладки возможны следующие варианты усиления: установка затяжек для восприятия распора с частичным восстановлением кладки; устройство железобетонного наращивания сверху; устройство железобетонного наращивания снизу в виде арочной плиты; замена кирпичного арочного перекрытия на железобетонные.

Способы усиления монолитных перекрытий достаточно разнообразны и приведены на рис. 6.47. Основой усиления является увеличение степени армирования растянутой или сжатой зоны с одновременным наращиванием сечения.

Рис. 6.47. Конструктивно-технологические схемы усиления монолитных перекрытий а — путем наращивания арматуры растянутой зоны и торкретирования поверхностей; б, в — устройством дополнительного армирования плиты с наращиванием верхнего железобетонного слоя; г — установкой звуко- и виброизоляционных плит и наращиванием верхнего железобетонного слоя; 1 — железобетонное перекрытие; 2 — наращиваемая арматура; 3 — дополнительный слой бетона; 4 -штрабы; 5 — подвесная опалубка; 6 — шумо- и виброзащитные плиты

Наиболее сложным и достаточно трудоемким является вариант усиления, основанный на установке дополнительных стержней арматуры в растянутой зоне. В этом случае с интервалом 60-120 см по длине вскрывается рабочая арматура на участках длиной 2-12 см, к которой с помощью Z-образных кронштейнов приваривается дополнительная арматура. Затем осуществляется торкретирование поверхности для обеспечения требуемой адгезии и защитного слоя.

Рассматриваемый способ целесообразно использовать, когда нижняя поверхность перекрытия имеет существенные дефекты в виде разрушения бетона, при утрате защитного слоя арматуры, высокой трещиноватости поверхности и в других случаях.

Перед выполнением работ по наращиванию дополнительной арматуры осуществляют очистку поверхности с помощью пескоструйных аппаратов, обеспечивающих также очистку арматуры от коррозии.

Процесс торкретирования осуществляется по известной технологии путем нанесения 3-4 слоев. Как правило, работы по торкретированию потолочных поверхностей весьма трудоемки, требуют использования специальных составов бетона и методов пооперационного контроля. Особое внимание при этом должно уделяться соблюдению режимов тепловлажностной обработки и уходу за поверхностью торкрет-слоев, чтобы не допустить высыхания.

Более простыми и эффективными являются методы, основанные на поверхностном наращивании железобетонных слоев, а также устройстве дополнительных балочных систем.

По данной технологии в плите перекрытия вырезаются сквозные продольные штрабы параллельно расположению рабочей арматуры. Затем устанавливаются подвесная опалубка, арматурный каркас, после чего производят укладку бетонной смеси. Одновременно производят работы по армированию наращиваемого поверхностного слоя. До укладки бетонной смеси необходимо выполнить работы по насечке бетонной поверхности, а перед непосредственной укладкой смеси — увлажнение.

Укладку смеси производят за один прием с использованием виброреек и маячных досок с соблюдением известного технологического регламента. Особое внимание уделяется вибрационной проработке густоармированной области штраб, где используются глубинные вибраторы с гибким валом. Предотвращение смещения арматуры от проектного положения должно обеспечиваться использованием фиксаторов. Более простым технологическим решением является усиление перекрытий путем наращивания слоя железобетона. В этой связи следует отметить, что для повышения адгезии старого бетона с вновь укладываемым целесообразно на предварительно очищенную поверхность осуществить наклейку полимерной или металлической сетки на бентонитовом растворе. Помимо высокой адгезии при этом исключается весьма трудоемкий и экологически неблагоприятный процесс устройства насечек на старой поверхности бетона. Процесс бетонирования производится через 6-8 ч после наклейки сетки.

На рис. 6.47, г приведена конструктивно-технологическая схема, направленная на повышение не только несущей способности перекрытия, но и на повышение его вибро-, шумоизолирующих свойств. В качестве изоляционного материала могут использоваться плитный пенополистирол толщиной 2-4 см, жесткие минераловатные плиты, прессованный картон и другие материалы. Они наклеиваются на заранее подготовленную поверхность перекрытия таким образом, чтобы оставалось свободное пространство для армирования и устройства ребра наращиваемого перекрытия. После выполнения работ по армированию производят подачу и укладку бетонной смеси одним из приемлемых способов.

Конструктивное решение такого метода усиления позволяет без дополнительного расхода бетона увеличить высоту сжатой зоны, тем самым повысив несущую способность перекрытия.

Технологические схемы производства работ по усилению перекрытий реконструируемого здания базируются на механизированных процессах транспортирования композиционных смесей к месту укладки. Кроме широко распространенного бетононасосного транспорта используются пневмонагнетатели, цемент-пушки, растворонасосы. Они обеспечивают шланговую подачу смесей на высоту до 30 м и до 200 м по горизонтали. Как правило, для сохранения стабильных физико-механических и технологических свойств смеси приготавливаются в сухом состоянии с заданными пропорциями. На строительную площадку они доставляются в упакованной таре, и достаточно внести указанное количество воды, чтобы получить требуемую консистенцию.

Отличительными особенностями использования транспортных средств для доставки композиционных смесей являются их высокая производительность (до 5 м³/ч), малочисленность обслуживающего персонала и надежность в работе. Эти обстоятельства позволяют довести выработку на одного рабочего в пределах 150-200 м² в смену.

Усиление перекрытий из многопустотного настила осуществляется технологическими приемами, приведенными на рис. 6.48, путем верхнего наращивания слоя железобетона; установки дополнительной арматуры нижнего пояса и использования пустот. Последний вариант является наиболее эффективным, так как позволяет значительно увеличить несущую способность конструкции без заметного увеличения ее высоты при дополнительном армировании зоны пустот. Технология производства работ мало отличается от ранее рассмотренных и ведется традиционными приемами.

Рис. 6.48. Технологические схемы усиления перекрытий из многопустотного настила а — методом наращивания железобетонного поверхностного слоя: 1 — многопустотная плита перекрытия; 2 — металлическая сетка; 3 — слой наращиваемого бетона; б — дополнительным армированием нижнего пояса: 1 — многопустотная плита перекрытия; 2 — дополнительная арматура, устанавливаемая в пазы; 3 — омоноличивание арматуры; в, г — путем армирования и бетонирования пустот: 1 — многопустотная плита перекрытия; 2 — продольные и поперечные сетки; 3 — слой наращиваемого бетона; 4 — арматура в виде двутавров; д, е — схемы дополнительного армирования зон опирания на стены

Метод верхнего наращивания плит перекрытий железобетоном кроме увеличения несущей способности способствует образованию горизонтальных дисков жесткости, что в значительной степени приводит к повышению пространственной жесткости реконструируемых зданий.

Локальные приемы и технологии повышения монолитности перекрытий (рис. 6.49) могут быть достигнуты путем анкеровки железобетонных плит с наружными стенами, установкой анкерных связей в виде стержней и каркасов, устройством шпонок, монолитного обвязочного пояса, объединенного с плитами, и др. приемами.

Рис. 6.49. Конструктивно-технологические решения включения в совместную работу железобетонных плит перекрытия а — усиление анкеровки железобетонных плит; б — установка анкерных связей в виде стержней; в — то же, армокаркасами; г — устройство обвязочного монолитного пояса; д, е — устройство шпонок и железобетонного наращивания

Совместная работа плит перекрытий позволяет перераспределить постоянные и временные нагрузки, снизить величину прогибов и исключить случаи нарушения сцепления материала шва между плитами.

Способы усиления железобетонных колонн

Необходимость усиления железобетонных колонн возникает в следующих случаях:

• с целью увеличения их несущей способности;
• для повышения прочности конструкции;
• для равномерного распределения нагрузки по сечению колонны при внецентренном сжатии.

Это мероприятие позволяет увеличить эксплуатационный срок здания, создать лучшие условия для перепланировки, помогает предотвратить аварию или устранить ее последствия. Работы относятся к категории повышенной сложности, требуют большей ответственности даже в сравнении с новым строительством. Поскольку процесс усиления колонн ЖБИ производится в существующих постройках, когда очень сложно определить внутреннее состояние конструкции. Большое значение имеет целостность и сохранность арматурного каркаса, действительное распределение нагрузок, прочностные показатели бетона.

Методы усиления железобетонных колонн

Чтобы правильно выбрать метод усиления, сначала необходимо выполнить соответствующие расчеты. Самостоятельно это сделать невозможно. Нужны предварительные исследования, профессиональные знания и опыт. Такую работу выполняют проектно-конструкторские организации, имеющие соответствующие разрешительные документы и лицензии.

Существует много способов усиления железобетонных колонн. Применимость каждого зависит от сложности ситуации. Вот некоторые из них.

1. Использование бетонных смесей и штукатурок. Данные методы применяются в основном при реставрационных работах, когда не требуется повышать несущую способность конструкции.

• В случае обнажения арматурного каркаса или сетки, появления раковин, сколов поверхность колонн оштукатуривается цементно-песчаным раствором.
• Трещины, пустоты, другие глубокие дефекты ликвидируют методом инъецирования. То есть заполнения впадин тем же раствором под давлением для восстановления целостности изделия.
• Торкретирование бетонной поверхности с использованием специальных пушек позволяет значительно повысить прочностные показатели конструкции.

Упомянутые методы и технологии усиления весьма разнообразны и используются строителями достаточно активно. Однако отдельного разговора заслуживает способ укрепления колонн при помощи обоймы, стальной или железобетонной.

Устройство усиления

Работа выполняется на основании предварительных расчетов из тех материалов, которые определены проектом. Цель усиления обоймой – создать увеличенное поперечное сечение колонны и, как следствие, повышение несущей способности стойки. Процесс обустройства металлического упрочнения складывается из следующих операций:

• Все поверхности колонны очищаем от пыли, грязи, наплывов.
• Вертикальные элементы стальной конструкции обычно выполняются из уголка. Они устанавливаются на подушку из цементно-песчаного раствора и плотно прижимаются к телу колонны струбцинами.
• Далее к уголкам привариваем поперечины из полосовой стали. Расстояние между полосами делаем от 400 до 600 мм по всей высоте колонны.
• При необходимости создать усиление стальными обоймами с предварительным напряжением, поперечные полосы предварительно, перед сваркой, разогреваются до температуры примерно 120°С. Остывая, планки сокращаются в размере, тем самым создавая нужный эффект.

Обойма может быть выполнена не только из металла, но также из железобетона. Для чего с колонны сначала надо удалить слой штукатурки, сделать насечки до оголения рабочей арматуры. Затем вокруг колонны устраивается дополнительный арматурный каркас из продольных стержней и поперечных хомутов. Новая конструкция посредством металлических коротышей сваривается с основным каркасом. Далее выставляем передвижную опалубку, соблюдая защитный слой и заливаем бетонную смесь. В связи с тем, что толщина формуемой рубашки не позволит употребить глубинные вибраторы, пользоваться лучше наружными площадками либо штыковать.

Если необходимо отрегулировать эксцентриситет колонны, то железобетонное усиление может быть выполнено только с одной стороны. Главным условием в обоих случаях является надежная совместная работа нового бетонного слоя со старым. Для чего перед заливкой смеси существующую поверхность с насечками следует хорошенько смочить водой.