Кратко рассмотрены существующие традиционные способы усиления железобетонных конструкций зданий различного назначения, используемые в России, рассмотрены их достоинства и недостатки.
Ключевые слова: железобетон, усиление, прочность, испытания.
The existing traditional methods of reinforcing the reinforced concrete structures of buildings for various purposes, used in Russia, are briefly reviewed, their advantages and disadvantages are considered.
Keywords: concrete, reinforcement, durability, testing.
В настоящее время в России используется множество способов усиление несущих элементов железобетонных конструкций. В данной работе мы рассмотрим краткие сведения о традиционных методах и технологиях усиления эксплуатируемых железобетонных конструкций, отметим достоинства и недостатки тех или иных способов.
Как правило, наиболее часто при усилении железобетонных конструкций используют метод увеличения их поперечного сечения с помощью добавления нового материала (арматуры, бетона). Ещё одним способом является изменение статической схемы с помощью подведения шпренгелей. Этот способ, как правило, используется реже. Незначительное усиление по нормальным сечениям (до 15 %) можно обеспечить добавлением растянутой арматуры. Если нужно достичь более весомых результатов усиления железобетонных конструкций (до 15–35 %), к усиливаемому элементу конструкции приваривается дополнительный арматурный каркас, который состоит из продольных и наклонных стержней, связанных короткими хомутами. При таком способе высота сечения увеличивается [1, стр. 5].
Установка арматурного каркаса и обеспечение его связи с существующей арматурой является сложным трудоемким процессом, который сопровождается значительными издержками производства. Если необходимо произвести усиление элементов по главным растягивающим напряжениям, то железобетонные балки заключают в железобетонные оболочки, толщина стенок которых должна составлять не менее 5 см. В сравнении с металлическими конструкциями возможности усиления железобетонных изменением расчётной схемы крайне ограничены.
Усиление железобетонных конструкций также может осуществляться путём изменения статической схемы. Такой метод является наиболее эффективным в отношении усиления изгибаемых элементов. Его суть заключается в перераспределении силовых потоков на менее нагруженные элементы путём устройства дополнительных конструкций. В зависимости от типа разгружающей конструкции, перераспределение возможно осуществить с помощью уменьшения расчетного пролёта, создания более благоприятного потока внутренних усилий и повышения изгибной жесткости усиленной конструкции. [2 стр. 122].
Для усиливаемых железобетонных элементов, когда необходимо изменить их конструктивную схему, обязательно соблюдение условия совпадения знаков полученных до и после усиления эксплуатационных эпюр. Этому требованию в наибольшей степени отвечает усиление с использованием шпренгельных конструкций. Но работы по их устройству сложны, трудоемки и требуют привлечения исполнителей высокой квалификации.
Достаточно распространенным способом усиления железобетонных конструкций стало усиление стальными листами. Согласно этому способу, по принципу внешнего армирования поверхность усиливаемого элемента армируется путем наклейки стальных элементов с использованием наклонных и вертикальных тяг.
Из всех вышеперечисленных способов усиления железобетонных элементов следует, что в качестве материала усиления чаще всего используется металл, который необходимо включить в совместную работу с усиливаемой железобетонной конструкцией. На рисунке 1 приведен пример конструкции усиления железобетонной балки металлом.
Рис. 1. Усиление железобетонных балок металлом: 1 — швеллер; 2– наклонная тяга; 3 — вертикальная тяга; 4 — упор
В зависимости от способа взаимного скрепления усиливающий и усиливаемый элементы могут работать совместно, либо раздельно, с перераспределенными возникающими усилиями соответственно жесткостным характеристикам сечений.
На рисунке 2 в качестве примера приведена конструкция усиления внешней металлической арматурой восстанавливаемого промышленного здания.
Рис. 2. Внешнее металлическое армирование восстанавливаемого промышленного здания
Усиление железобетонных конструкций металлом имеет ряд недостатков, основными из которых принято считать следующие:
— закономерное увеличение постоянной нагрузки на несущую конструкцию, в результате которого в конструктивных элементах возникают дополнительные внутренние усилия при монтаже материалов усиления;
— сложность при производстве работ по монтажу элементов усиления в стесненных условиях. Такие работы требуют привлечение квалифицированных специалистов, от результатов работы которых будет зависеть конечная эффективность и сроки производства усиление конструкции;
— сложность обеспечения хорошей связи материалов усиления с усиливаемыми конструкциями.
— усиление железобетонных конструкций действующих зданий крупногабаритными элементами влечет за собой возможную потерю первоначального архитектурного образа здания или сооружения.
В качестве дополнительных затрат следует учитывать меры по защите материалов усиления вход воздействия агрессивных сред. Бетон, железобетон и металл подвержены коррозии. Соответственно эти меры требуют увеличения затрат на исходное содержание усиленных конструкций.
Более современным решением вопроса усиления железобетонных конструкций является инновационная технология усиления с использованием композитных материалов
Литература:
- Залесов, А. С. Развитие методов расчета железобетонных конструкций в России / А. С. Залесов // 80-летие НИИЖБ им. А. А. Гвоздева: сб. науч. ст. — М., 2007. — С. 5–10.
- Бокарев, С. А. Экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитными материалами / С. А. Бокарев, Д. Н. Смердов // Известия вузов. Строительство. — 2010. — № 2. — С. 112–124.
