Усиление строительных конструкций зданий и сооружений

Усиление железобетонных перекрытий

Усиление железобетонных плит перекрытий и покрытия — сложный инженерно-технический процесс, требующий высокого профессионализма мастеров. В каждом конкретном случае мы разрабатываем проектный план усиления конструкций, отвечающий требованиям СНИП и эстетическим характеристикам. На вооружении специалистов КСК Construction есть несколько многократно проверенных, существенно отличающихся методов, успешно решающих две основные задачи:

1. Передача части или всей нагрузки конструкции усиления;
2. Увеличение несущих способностей ранее существующих архитектурных составляющих.

Популярное и экономичное в последние годы строительство офисных зданий по быстровозводимой технологии из металлоконструкций после длительной эксплуатации требует реконструкции. Мы проведем усиление монолитных железобетонных перекрытий:

• Наращивая монолитный слой сверху с устройством железобетонных шпонок;
• Наращивая монолитный слой сверху в виде ребристой плиты;
• Наращивая монолитный слой сверху при обеспечении сцепления поверхностей;
• Наращивая монолитный слой сверху при недостаточном сцеплении поверхностей;
• Создавая неразрезности наращенного перекрытия;
• Подводя металлические разгружающие балки снизу.

Усиление монолитных безбалочных перекрытий, как правило, требуется тогда, когда проводится реконструкция административного здания и других зданий, имеющих перекрытия в виде гладких плит, опирающихся на капители. Укрепление проводим наиболее рентабельным способом из представленных:

• Замена существующего перекрытия новым;
• Переустройство существующего перекрытия в плиты опертые по контуру;
• Переустройство существующего перекрытия в балочные плиты;
• Наращивание сверху с устройством шпонок;
• Устройство железобетонного наращивания в виде кессонной плиты;
• Полное разгружение существующего перекрытия балками из прокатного металла.

Срок службы межэтажных перекрытий намного ниже, чем стен и фундамента. Усиление межэтажных перекрытий железобетоном сверху позволит устроить перекрытия без разборки старых. Закрепив металлическую арматуру в капитальные стены и закачав бетонную массу, мы получаем новое железобетонное перекрытие со значительно увеличенными несущими возможностями.

Усиление бетонного перекрытия осуществляем с помощью набетонки сверху и снизу. Если перекрытие кроме стен, опирается и на балки, то их тоже укрепляем

Особое внимание уделяем прочности адгезии нового бетона со старым

Усиление многопустотных плит перекрытия требует замоноличивания каналов пустот. Особенно, если между пустотами образованы продольные трещины.

Превратить пустотную плиту в монолитную конструкцию возможно, проведя усиление пустотного перекрытия дополнительным армированием части пустот плоскими металлическими каркасами с последующим заполнением бетоном.

Усиление балок перекрытия

Аварийность здания во многом зависит от состояние балок перекрытия, подвергающихся большим несущим нагрузкам. Как именно усилить балки перекрытия вашего объекта, поможет разобраться наш эксперт, учитывая степень износа, требования к помещению и условия работы.

Усиление перемычек и балок перекрытия многократно апробировано практикой работы компании и состоит из основных способов:

• Увеличение сечения;
• Усиление металлом;
• Установка протезов;
• Уменьшение пролета;
• Уменьшение шага;
• Усиление стропил.

Местное или общее усиление металлических балок перекрытий путем установки накладок и ребер или затяжкой вдоль нижнего пояса, посредством шпренгелей – простые, доступные и весьма эффективные методы усиления. Строительство ангаров и других быстровозводимых зданий из металлоконструкций предусматривает изначальное усиление балок перекрытий.

То, что пора начинать усиление деревянных балок перекрытий накладками или другим способом, владельцы недвижимости могут определить сами по появившимся вибрациям и скрипу. Установка накладок из дерева толщиной не менее 50 мм на ослабленном участке поможет решить проблему. Перед установкой обязательно обрабатываем балки противогрибковыми препаратами, при помощи домкратов сводим до минимума образовавшийся прогиб. Насквозь прикрепленные болты и шпильки надежно удерживают конструкцию.

Кроме традиционных способов, КСК Construction широко применяет усиление балок перекрытий углеволокном. Закрепленное эпоксидным клеем в несколько слоев углеволокно придает деревянной конструкции прочность металла!

Особенности материалов

Деревянные перекрытия экологичны, прочны, сравнительно мало весят. Балки легко резать, подгонять, обрабатывать. Изгибающие нагрузки лучше выдерживают хвойные породы дерева. Дополнительное преимущество — дешевизна. Их цена меньше, чем стоимость стальных и бетонных аналогов. Поднять балки наверх можно без использования специальных средств.

С другой стороны, древесина подвержена гниению и рассыханию. При реконструкции такие балки нужно менять полностью.

Перекрытия из полимерных материалов в сочетании с бетоном отлично изолируют звук и удерживают тепло. Реконструкция с их использованием возможна в любое время года. Обрабатывать готовую поверхность штукатуркой не требуется.

Железобетонные конструкции изготавливаются на основе стальных балок и арматуры. Они не горят, хорошо изолируют шумы и тёплый воздух. Выдерживают самые большие нагрузки. Могут быть изготовлены на месте реконструкции. Недостаток перекрытий такого типа — значительный вес, создающий нагрузку на основание дома.

Усиление монолитных и пустотных плит

Монолитное перекрытие представляет собой неразборную горизонтальную систему в виде монолитной плиты разной формы и конструкции.

Основные функции монолитных перекрытий: обеспечение стойкости строения к вертикальным нагрузкам от всего, что находится в помещении; формирование жесткости сооружения за счет горизонтальной увязки опорных стен; зонирование или ограничение помещений по высоте путем формирования видимой прочной границы по вертикали

Пустотные плиты – это прямоугольные железобетонные панели правильной формы с продольными каналами, параллельно которым проложена арматура (стальные канаты).

Отверстия бывают разной конфигурации: цилиндрические, грушевидные, прямоугольные. Их конструкция намного легче полнотелых плит, но из-за этого показатель прочности и надежности не снижается.

На несущие свойства плиты не влияет количество пустот и их расположение.

Наоборот, наличие воздушных полостей в бетонном изделии повышает его тепло- и звукоизоляционные характеристики.

Область применения

Используются данные плиты с целью укрепления несущей способности согласно нормального сечения с учетом воздействия нагрузок статического или сейсмического характера. Сферами применения являются здания различного назначения, а именно общественного, культурного, промышленного или бытового.

Методы усиления перекрытий

1.    Нижнюю плоскость плиты перекрытия во всю длину продольного направления оклеивают с помощью цельных лент, изготовленных из композитного горизонтально направленного материала FibArm Tape.

При этом размер шага по ширине равен больше, чем высота плиты умноженная на 2. Расчет количества слоев производится, исходя из данных несущей способности. 2.

Преимущества использования

В общем и целом для строительства интересны два свойства углеволокна. Первое — структурное разностороннее укрепление — используется для придания материалу повышенной твёрдости и прочности на сжатие. Армирование структуры выполняется фиброй толщиной 5–10 мкм при различной длине волокон. Имеет смысл структурно укреплять отделочные поверхности и несущую конструкцию зданий.

Вторая цель карбоновых волокон в строительной отрасли — закладное армирование — выполняется дополнительно переработанной первичной фиброй, принимающей вид холста, ровинга, нитей, канатов и укреплённых полимерными смолами стержней. В этом случае карбоновое волокно не укрепляет сам заполнитель в целом, но служит надёжной нервущейся основой для него.

Но в чём выгода карбоновых волокон, и почему их следует предпочесть менее экзотичным материалам? Начнем с того, что по физико-химическим свойствам ближайший конкурент углеволокна — фибра стеклянная, которая достаточно широко распространена в виде стеклохолста для внутренних штукатурных работ. Однако стекло имеет гораздо более низкое сопротивление разрыву и больший вес, в то время как углеродный полимер не только прочен, но и гораздо лучше сцепляется с окружающим его твёрдым материалом за счёт высокой собственной адгезии.

Облицовка и структура, укреплённые таким образом, отличаются также увеличенной прочностью на сдвиг и скручивание, что для стали, стекла и других синтетических материалов всегда было существенной проблемой.

Однако не обходится без сложностей. В частности, при внутренней отделке зданий ставится вопрос о пожарной безопасности углеволокна. В присутствии кислорода оно выгорает уже при температурах около 350–400°С, однако будучи «законсервированным» в безвоздушной среде, карбон сохраняет свои свойства даже при нагреве выше 1700°C. Более высокую жаростойкость гарантирует фибра и её производные, покрытые разного рода карбидами — это надо учитывать при выборе материала для отделочных работ.

Углеволокно — материал будущего, родом из прошлого

Материал был открыт Томасом Эдисоном в 1880 году в рамках исследований нити лампы накаливания. В последние 10 лет, с подачи зарубежных коллег в виде поставок дорогостоящих изделий из углеволокна, отечественные разработчики и производители занялись реанимацией углеводородных проектов, начатых в советский период, по всем направлениям.

Всем известно, что углерод востребован в любой форме, в каждой отрасли промышленности. Это производство буквально всего, что сделано не из металла, стекла, дерева или бетона. Но главным его преимуществом является то, что он способен не только дополнить традиционные материалы, но и заменить их с выгодой для человека и природы.

Видеорепортаж о российском производстве углеволокна

Немного истории: как появился карбон

На сегодняшний день углерод в том или ином виде востребован практически во всех промышленных отраслях. Особенностью и главным его преимуществом является то, что он способен гармонично дополнять традиционные строительные материалы, будь то стекло, метал, дерево или бетон или же и вовсе заменить их, что весьма выгодно и для человека, и для природы.

Открыт углерод еще в 1880 году Т. Эдисоном в процессе исследования нити лампы накаливания. Благодаря зарубежным производителям и промышленникам углеволокно стало активно применяться в различных отраслях, в том числе и в строительстве. На территории нашей страны последние проекты с использованием углеволокна разрабатывались еще в советские времена, потому сейчас они активно реанимируются инженерами.

Преимущества применения углекомпозитов

Композитные изделия из углеволокна для строительства по всем эксплуатационным свойствам превосходят традиционные изделия из стали и бетона: при одинаковой прочности они в десятки раз легче.

Пропитанный отвердевшей смолой холст толщиной всего 3 мм прочнее технической фанеры толщиной 15 мм.

• Весовое качество
• Высокая прочность
• Устойчивость к агрессивным химическим средам
• Высокая удельная жёсткость

Использование сетки из углеродного волокна вместо стальной арматуры уменьшает вес стеновых панелей на 75%

Наружное армирование железобетонных, деревянных и кирпичных конструкций углепластиком увеличивает прочность конструкций более чем на 100%

Прочность при растяжении, МПа
Модуль упругости при растяжении, ГПа
Удлинение при разрыве, %
Плотность, г/см3
Углеродное (на основе ПАН-прекурсора)
высокопрочное со стандартным модулем
3500-5000
200-280
1,4-2,0
1,75-1,80
высокопрочное среднемодульное
4500-7000
280-325
1,7-2,1
1,73-1,81
высокомодульное
3500-5000
325-450
0,7-1,4
1,75-1,85
сверхвысокомодульное
2500-4000
450-600
0,7-1,0
1,85-1,95
Стеклянное
E-стекло
2500-3800
70-75
4,5-4,7
2,5-2,7
S-стекло
4000-4500
80-90
5,0-5,3
2,5
Органическое
Арамидное
3000-3600
60-180
2,4-3,6
1,45
Полиэтиленовое
200-3000
5-170
3-80
0,96
Стальное
высокопрочное
1200-2800
200
3,5
7,8
нержавеющее
800-2000
190
3,0
7,8
Базальтовое
3000-4800
90-110
3,0
2,6-2,8
Борное
3500-4000
350-400
0,5-0,7
2,6

Порядок проведения работ по усилению плит с помощью углепластика

Работы по восстановлению несущей способности плит перекрытий проводятся специализированными строительно-ремонтными организациями, которые имеют возможность производить технические расчеты и специалистов по созданию проектов усиления.

Основные этапы работ:

• Анализ причин повреждений и состояния плит перекрытия. Составление схемы повреждений.
• Разработка проекта ремонта и усиления. Проект содержит расчет по методу конечных элементов с применением специального ПО, которое моделирует ситуацию до и после ремонтных работ. На основании модели выбирается количество слоев, схема укладки (могут понадобиться поперечные слои углепластика) и тип углепластика (ширина, плотность, одно или двунаправленность нитей углеволокон в ткани).
• Составление и согласование проекта усиления с отделениями Госстроя и владельцем проекта здания.
• Составление сметы и графика выполнения работ.
• Удаление однослойного пола или покрытия.
• Разгрузка плиты с помощью домкратов.
• Подготовка поверхности под укладку полотна или ленты. При необходимости удаляется поврежденный слой, проводится разделка, очистка рабочей зоны от грязи, пыли и ржавчины. Укладка ремонтного слоя из композиций с высокой скоростью «схватывания» для уменьшения сроков выполнения работ. При серьезных повреждениях используют армирующую сетку из углеволокна (напр., CarbonWrap Grid 300/1200).
• Укладка слоев углепластика на подготовленную обеспыленную и загрунтованную поверхность по утвержденной схеме и последовательности. В промышленных и коммерческих зданиях с большой площадью перекрытий используются монолитные плиты с ригелем. Ригель ремонтируют и укладывают на него усиливающую углеволоконную ленту со стороны ригеля с заходом на поверхность плиты.
• При необходимости делают косметический ремонт или восстанавливают покрытие пола.
• Сдача работы заказчику.

Работы по ремонту проводятся в сухом помещении при температуре поверхности не ниже +5° С и влажности не более 4%. Следующий слой укладывают через 2…3 часа в зависимости от условий полимеризации эпоксидного клея. При повышенной влажности помещение следует просушить.

Достоинства усиления перекрытий монолитного или пустотного исполнения:

• Работы по укладке полотна, ленты или ламината не требуют дополнительных конструкций или специальной техники. Большинство работ производится со строительных лесов.
• Короткие сроки выполнения работ. Оклеивание можно проводить через 6…12 часов после проведения ремонтных работ, т.е. набора 60…70% прочности ремонтной смеси на основе эпоксидной смолы.
• Толщина усиливающего слоя влияет на толщину плиты незначительно. При выполнении усиления со стороны пола или потолка отделочные работы решают вопросы неровности. Сроки выполнения работ составляют 2…5 рабочих дней.
• Стоимость усиления с помощью углеволокна, в пересчете на кв. метр, с учетом затрат на материалы и оплату рабочих получается ниже, чем традиционные способы усиления.

Усиление бетонных монолитных и пустотных плит перекрытий с помощью композиционных материалов на основе углеволокна и эпоксидных компаундов имеет значительные перспективы, но сдерживается отсутствием нормативных документов на методику расчета прочности и материалы.

Усиление при создании или увеличении проемов в перекрытиях и стенах

Достаточно часто возникают проблемы усиления конструкций при устройстве проемов в перекрытиях и стенах. Нередко проемы в перекрытиях устраиваются для монтажа лестниц в двухуровневых квартирах, в стенах — при переносе или увеличении дверных проемов.

Как правило, традиционным решением усиления перекрытий является подведение металлических балок, которое является достаточно сложным из-за необходимости создания опорных зон балок в стенах, большого веса конструкций, обеспечения надежного примыкания перекрытия к балкам и из-за снижения строительного объема внутренних помещений.

Примером эффективного применения метода внешнего армирования является усиление проема 3,4 х 3,8 м в двухуровневой квартире одного из жилых зданий в г. Москве, вырезанного в перекрытии для устройства лестницы. Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния перекрытия при наличии проема выявило значительное изменение характера его работы. По результатам расчетов в зонах опасной концентрации растягивающих напряжений на нижней и верхней поверхностях плиты были наклеены полосы углеродной ткани (рисунок 4) .

Рисунок 4. Усиление плиты межэтажного перекрытия с проемом

Альтернативным решением было подведение под перекрытие металлических двутавровых балок, что создавало для строителей большие трудности по доставке и установке балок в готовом помещении и одновременно уменьшало строительный объем нижнего помещения (из-за устройства подвесного потолка на 35 см ниже поверхности перекрытия).

Аналогичным образом было выполнено усиление несущих стен и перекрытий в процессе перепланировки другого жилого помещения. Устройство проемов в несущих поперечных стенах привело к изменению схемы работы этих стен и перекрытий в зоне проемов. С целью предотвращения возможности недопустимых деформаций по контуру проемов и примыкающих к ним зонах перекрытий были выполнены углепластиковые накладки (рисунок 5).

Рисунок 5. Схемы усиления: а — прямоугольного проема, б — арки

Армирование углеволокном

Исходный вид углеволокон – это тончайшая микрофибра, пригодная для армирования и монолитного бетона, и эпоксидного гелькоата. Толщина фибры – 5-10 микрон, длина волокон различна. Укрепляют углеволокном и отделочные поверхности, и несущие элементы в массиве.

Что касается закладного армирования, то оно выполняется в строительстве «традиционно» — переработанными УВ-продуктами: карбоновым текстилем различных видов, холстами, ровингом, стержневой арматурой на полимерных смолах. Последний вариант – пример работы карбоновых волокон не в качестве микроармирования для несущего элемента, но для надежного крепежа и фиксации. По качествам прочности (в том числе на сдвиг и скручивание) и фиксации углеволоконная фибра во много раз превосходит стеклянную, полимерную и металлическую.

Усиление перекрытия углеволокном

Перекрытие, так же как и любую другую несущую конструкцию здания, можно усилить сеткой, ламелью или лентой из углеволокна методом наклейки в напряженной зоне (по расчету, но чаще всего это нижняя грань плиты в центре пролета). Цель усиления перекрытия – повысить несущую способность по изгибающим моментам. Это относится и к сборным элементам – усиливают и монолитные и пустотные плиты по сходной технологии. В приопорных зонах для элементов перекрытий любого вида минимизируют развитие наклонных трещин – для этого применяют углеродные ленты или сетки в виде U-образных хомутов. Возможно усиление не только ж/б, но и металлического, и деревянного перекрытия.

Усиление деревянных балок углеволокном

Деревянные элементы можно усилить обмоткой карбоновым полотном, ровингом, углетканью любого вида – в виде лент, лоскутов, фрагментов на наиболее нагруженных участках. В частности, это узел опирания и центральный растянутый участок балки, а в стропильных деревянных системах – соединения и фиксация арок и ферм к подстропильному брусу (мауэрлату). Оклеивание выполняют на эпоксидных смолах, также содержащих микроволокно углерода.

Шпатлевка с углеволокном

Акриловые окраски, венецианские декоративные штукурки, полимерный пол – все это примеры отличных, эстетичных и модных отделок. Но без армирования в массе многие декоры слишком хрупки и непрочны, поэтому применение углеволокна в качестве фибры, а также закрепление стыков и швов панелей и облицовок под окраску с применением углеволоконного текстиля (ленты, полотна) – идеальное решение. Применяют карбоновые ткани и при финишной отделке, и для выравнивания стен при штукатурке. Отдельная широкая сфера применения — авто-тюнинг и ремонт.

Внешнее армирование углеволокном

Системы внешнего армирования (СВА) применяют для всех видов строительных конструкций и для практически всех стройматериалов (древесина, железобетон, металлы, камень). Цель внешнего усиления при восстановлении и реконструкциях – устранить последствия коррозий и разрушений вследствие природного негатива и долгой эксплуатации. Перспективны СВА и в сейсмостроительстве. Методика внешнего армирования позволяет не изменять структуры и схемы конструкций, по сути это поверхностное усиление суперпрочными углеродными сетками, тканями, ламелями и другими продуктами на основе углеволокна.

При новом строительстве СВА включают обмотку несущего элемента (балка, армопояс, стойка, лента и т.д.) углеродным полотном или толстым ровингом, далее заливают защитный слой из бетона на тонком наполнителе (кварцевый мелкофракционный песок). Один из плюсов метода – практически полное исключение коррозии внутренней стальной арматуры: внешнее усиление и защитный пескобетонный слой заключает элемент в прочную обойму. Но основная цел СВА – усиление прочности и снижение веса строительных конструкций и элементов.

Методы усиления в зависимости от типа конструкции

Сборные и монолитные плиты перекрытия:

• Устройство набетонок с армированием (наращивание сверху), наращивание снизу
• Подведение продольных и поперечных металлических балок
• Усиление 2-х консольными врезками из швеллеров и двутавров
• Усиление замоноличиванием каналов и пустот

Усиление перекрытия углеродными ламелями

Балки покрытия и перекрытия:

• Жесткие разгружающие конструкции (ж.б. и стальные балки, рамы)
• Гибкие преднапряженные металлические балки, фермы, кронштейны
• Шарнирно-стержневые цепи
• Устройство охватывающих конструкций с добавлением арматуры
• Устройство рубашек с добавлением арматуры
• Одно- и двустороннее наращивание
• Установка металлических стоек
• Фермы и шпренгельные металлические системы
• Дополнительная преднапряженная арматура
• Преднапряженная горизонтальная, шпренгельная или комбинированная затяжка
• Преднапряженные наклонные тяжи

Усиление подкрановых балок:

• Устройство слоя армированного бетона
• Наращивание полки железобетоном
• Устройство горизонтального стального пояса для восприятия горизонтальных усилий
• Усиление колонны стальными элементами

Колонны центрально и внецентренно сжатые:

• Железобетонная обойма или рубашка
• Наращивание железобетоном
• Преднапряженные распорки
• Металлическая обойма
• Усиление консолей стальными деталями

Современные методы усиления предполагают использование специализированных материалов, таких как высокопрочные ремонтные смеси и композиционные материалы для внешнего армирования конструкций. Применение композитов (стекло- и углепластиков), позволяет решить большинство задач усиления с большей эффективностью по сравнению с традиционными методами. А высокая технологичность работ дает значительное преимущество по скорости выполнения работ.

Компания “Технологии усиления” предлагает услуги по ремонту, реконструкции и усилению зданий и сооружений композитными материалами. Инженеры компании осуществляют предварительный расчет проекта, выезжают на объект и готовят проектную документацию.

Для получения бесплатной консультации и вызова специалиста на объект обращайтесь:

Чтобы улучшить состояние перекрытий, используют

• деревянные накладки;
• металлический жесткий профиль, прутья, полосы;
• наращивание углеволокна.

Деревянные накладки применяются, чтобы выполнить усиление балок перекрытия из бруса. Протезы изготавливаются на всю длину и фиксируются с противоположных сторон, сверху-снизу (слева-справа) хомутами из полосовой стали.

Металлический профиль, полосы или прутья используют так же, как деревянные накладки.

Наращивание углеволокном – самый популярный вариант восстановления. Материал отличается легкостью, прочностью, огнестойкостью, устойчив к перепадам температур, грибкам, коррозии.

Вид углепластика (пластины, жгуты или ленты), толщина слоя подбирается в зависимости от типа перекрытия, а также расчетной нагрузки. Углеволокно универсально, используется, чтобы выполнить усиление металлических балок перекрытия, применяется для ремонта деревянных, жб поверхностей.

Необходима проверка состояния, усиление балок углеволокном, установка промежуточных опор? Обращайтесь в строительную . Специалисты выполнят все подготовительные работы, быстро и качественно восстановят перекрытия.

Профессионализм

Весь Штат Компании – Высотники С Большим Опытом Работ, Имеющие Соответствующее Образование. Компания Имеет Все Необходимые Допуски, Разрешения И Сертификаты На Выполнение Высотных Работ.

Беремся за любые высотные работы

Мы Всегда Готовы Предоставить Бесплатную Грамотную Техническую Консультацию И Рассчитать Проект По Любому Вопросу Связанному С Промышленным Альпинизмом.

Благодаря Большому Опыту Работы В Разных Сферах Строительства Наша Компания Может Решать Задачи Различной Сложности.

Безопасность

Ежегодная Переаттестация Спациалистов, Медицинское Обследование, Поэтапный Инструктаж, Использование Защитных СИЗ.

Качество

СК Олимп Полностью Берет На Себя Организацию Верхолазных Работ На Объекте ( Подбор Специалистов, Приобритение Материалов, Инструмента, Специального Снаряжения, Установка Спецоборудования.

Регулярно разрабатываются выгодные для клиентов системы скидок.

Найдите дешевле в Екатеринбурге и получите скидку 5%!