Усиление строительных конструкций зданий и сооружений

Если вертикальные и горизонтальные несущие элементы конструкций устойчивые и надежные, то здание будет прочным. Однако при эксплуатации в течение длительного времени под внешним воздействием конструктивные элементы разрушаются и им необходимо усиление. Проведение этих работ может понадобиться новым постройкам из-за ошибок, допущенных при строительстве. Кроме того, усиливать строительные конструкции зданий надо по причине увеличения нагрузки, приходящейся на несущие элементы, либо, если под основанием снижается стабильное положение грунта.

Виды дефектов

У конструкций из бетона и железобетона основной дефект – это трещины. Ресурс работы, а также надежность конструктивных элементов определяется их количеством и распространением. Наиболее распространенными дефектами являются:

Трещины, появляющиеся от напряжения при давлении, сдвигах, изгибах и кручении;
Различные дефекты покрытия и крошение защитного слоя;
Превышающие нормативные значения перемещения и прогибы;
Появление раковин и сколов;
Дробление бетона в сжатых конструктивных элементах;
Коррозия в бетоне и арматуре;
Обрывы стержней арматуры;
Отсутствие сцепления арматуры с бетоном;

Для сохранения в работоспособном состоянии конструкции из железобетона следует не допускать раскрытия трещин. Деформация должна быть в пределах нормативных значений, учитывая внешнее воздействие и тип здания.

Проектирование усиления зданий и используемые методики

При разработке проекта следует учесть, что у элементов, которые не имеют усиления, должна быть значительная несущая способность, позволяющая выдерживать постоянную либо длительную нагрузку. Проектирование проводят, основываясь на результатах обследований и расчетов. При натурном осмотре определяют наличие армирования, геометрию конструкций, а также характеристики бетона на прочность. Кроме того, учитывают имеющиеся прогибы, состояние используемого материала, а также вид и класс применяемой арматуры.

Выбор мер, применяемых для усиления конструкций, зависит от уровня раскрытия трещин, места их нахождения, а также характера других дефектов и повреждений. Чтобы осуществлять проектирование, нужна информация о техническом состоянии, статическая схема и сведения о действующих на конструкции нагрузках.

Общий список работ по усилению

Используют разные меры, которые усиливают здания. К их числу относятся:

Укрепление стен;
Применение дополнительных опор с целью уменьшения длины несущих балок;
Увеличение сечения соединений;
Использование внешнего армирования с применением высокопрочных материалов;
Установка металлических тяжей;
Замена тяжелых частей на легкие для снижения нагрузки;
Склеивание трещин во избежание их раскрытия;
Устранение дефектов путем проведения инъектирования;
Установка дублирующих элементов;
Замена пришедших в негодность участков.

Меры по усилению конструкций в зависимости от имеющихся повреждений

В нормальном состоянии при отсутствии видимых повреждений, которые оказывают влияние на несущую способность конструкций, проведение ремонта не требуется. В случае удовлетворительного состояния при незначительном снижении несущих способностей необходимо восстановить защитный слой поверхности из бетона. При неудовлетворительном состоянии в случае наличия дефектов, которые существенно снижают несущую возможность, следует усилить конструкцию.

В случае предаварийного состояния при значительном изменении либо нарушении конструкций можно говорить о том, что несущие элементы являются полностью непригодными к использованию. Необходимо ограничение нагрузки, проведение капитального ремонта и усиления. При аварийном состоянии следует срочно разгрузить все элементы конструкции, а после этого провести установку временного крепежа. Аварийные конструкции необходимо заменять либо проводить капитальный ремонт.

Методы усиления зданий

Различают традиционные методики усиления зданий с использованием инновационных технологий и комбинированные методы. Их выбор зависит от того, каковы результаты экспертизы. При использовании традиционных методов проводится нанесение слоя бетона для увеличения прочности и сечения конструкции. К таким способам усиления относится упрочение деталей при помощи металлопроката (уголков, стяжек). Кроме того, проводят монтаж распорок и прочих элементов, с помощью которых распределяется нагрузка.

При применении инновационных методик конструкции усиливают композитами. Этот способ используют при необходимости существенного увеличения несущей способности. При этом наклеивают углепластик, характеризующийся незначительной толщиной, поэтому площадь помещения остается прежней. Кроме того, инновационным методом является инъектирование трещин и полостей с целью соединения их отдельных частей. Повышение жесткости и устойчивость к образованию трещин обеспечивается за счет усиления несущих конструкций при применении преднапряженных канатов.

Комбинированные методики объединяют возможности инновационных и традиционных способов. Также создаются конструкции, заменяющие либо разгружающие находящиеся под нагрузкой системы. Недостаток этой методики заключается в том, что при ее использовании необходимо значительно сокращать площадь помещения и изменять интерьер.

Работы по усилению несущих конструкций

Сначала собирается информация об объекте, проводится техническое обследование отдельных подземных и наземных элементов сооружения, определяются размеры зданий, фактические нагрузки, а также прочность элементов. В случае выявления повреждений проводится оценка параметров, устанавливаются причины их появления. Затем проводят технический расчет и определяют способ усиления. Учитывая полученные данные, производится подробная разработка проекта, на основе которого осуществляется комплекс мероприятий.

Усиление конструкций из металла

С целью повышения устойчивости к нагрузкам элементов из стали:

Усиливают работающие на сжатие стойки;
Увеличивают площадь сечения;
Повышают жесткость;
Применяют преднапряженные канаты.

Усиление железобетонных конструкций

Чтобы повысить надежность и прочность железобетонных конструкций, проводят усиление фундаментов, перекрытий, балок и колонн. В некоторых случаях заменяют старые формы и балки новыми. При этом нужны подготовительные работы.

Усиление элементов из дерева

Методику выбирают, учитывая особенности дефекта. При этом сначала снижают нагрузку, а потом повышают прочность конструктивных элементов. Это требует участия высококвалифицированных специалистов и постоянного контроля ведения работ. Метод определяют после того, как будут получены результаты экспертизы и разработан проект.

Усиление при помощи углеволокна

При использовании современных материалов обеспечивается простой и быстрый монтаж, практичность и возможность осуществления работ в местах с затрудненным доступом. Углепластик применяют в виде полотна или ленты, а прикрепляют при помощи клея. Пластины из углепластика отлично сочетаются с различными материалами, не нарушая при этом внешний вид зданий. Используются четыре методики усиления, зависящие от материала конструкции:

Если конструкция из железобетона, то применяется бандаж, или ослабленный участок армируют холстом;
Если конструкция из металла, то используется углеволокно, которое монтируют в зависимости от сечения частей арматуры;
Если конструкция из дерева, то используют композит, дающий возможность намного увеличить период эксплуатации;
Если конструкция из камня, то пластины усиливаются элементами, не портя ее внешний вид.

Усиление сооружений металлоконструкциями

Чтобы повысить устойчивость сооружения, применяют металлические элементы. Они выступают в качестве замены старых несущих деталей или являются дополнительными элементами. Так усиливают фундаменты и балки.

К усилению прибегают при перепланировке, смене назначения объекта, ошибках при составлении проекта и неправильном выполнении строительных работ. Металлоконструкции для усиления ставят там, где имеется деформирование либо износ здания от ударных нагрузок, или по причине негативного внешнего воздействия.

Плюсы усиления с использованием металлоконструкций

При изготовлении изделий используют разные типы стального проката, который отличается:

Прочностью и надежностью по всей длине;
Непроницаемостью для жидких веществ и газов;
Точностью параметров;
Ремонтопригодностью – в целях восстановления применяют крепежи и сварку.