Проектирование усиления конструкций

Усиление конструкций зданий является одной из наиболее актуальных задач в строительстве. Причем, усиления могут требовать как эксплуатируемые сооружения (по причине естественного износа), так и совершенно новые.

Наиболее распространенными причинами необходимости в усилении являются:

1. Реконструкция и/или перепланировка зданий;
2. Ошибки проектирования;
3. Нарушения технологии строительства;
4. Снижение фактической прочности бетона;
5. Разрушение бетона, вызванное пожаром;
6. Повышение несущих нагрузок;
7. Усадочные и силовые трещины;
8. Ранняя распалубка и другие.

Усиление подразумевает под собой повышение прочностных характеристик строительных конструкций. Если не провести его вовремя – то здание может разрушиться, что повлечет за собой в лучшем случае — материальные издержки, а в худшем — человеческие жертвы.

В процессе проектирования усиления конструкций необходима следующая информация:

• проект и рабочие чертежи постройки существующего объекта;
• геологические данные площадки, на которой расположено здание;
• соответствуют ли фактически выполненные строительные работы проектной документации, анализ отклонений и расхождений;
• анализ фактического смещения, наклона или прогиба существующих конструкций. Для получения данной информации проводится геодезическая съемка местности;
• срок эксплуатации здания;
• технологические нагрузки, их режимы и особенности, возникавшие в процессе использования здания;
• физико-механические свойства и характеристики существующих материалов – бетона, стали, арматуры, по каждому конструктивному элементу, требующему усиления;
• информация о технологических процессах, происходящих на проектируемом объекте, воздействиях агрессивных сред, температурных режимах;
• были ли аварии, разрушения, в процессе эксплуатации объекта, причины возникновения таких нештатных ситуаций, производились ли работы по усилению конструкций после разрушений;
• результаты гидрологического обследования фундамента;

Методы усиления строительных конструкций

Усиление железобетонных конструкций может осуществляться различными методами, которые условно делятся на традиционные, инновационные и комбинированные. Наиболее подходящий метод определяется после проведения экспертизы объекта.

Традиционные методы

К традиционным методам усиления строительных конструкций относятся:

1. Обетонирование (нанесение слоя бетона с целью увеличения площади сечения и, как следствие, прочности конструкции);
2. Усиление стальным прокатом (например, усиление отверстий швеллерами, уголками, усиление стен стальными тяжами и т.д.);
3. Установка дополнительных несущих элементов (например, распорок при усилении колонн);

Инновационные методы

К инновационным методам усиления железобетонных конструкций относится использование композитных материалов (углепластика), инъектирование и усиление преднапряженными канатами.

1. Усиление композитами оправдано в тех случаях, когда необходимо существенно повысить несущую способность элементов здания. Данная технология реализуется за счет наклеивания тонких пластов углеволокна на требующие усиления конструкции. При этом толщина углепластика составляет всего несколько миллиметров (то есть внутренние размеры помещения остаются неизменными), а все работы реализуются в кратчайший срок командой специалистов.
2. Инъектирование выполняется в том случае, когда в несущих элементах здания образуются трещины и иные полости. Данный метод помогает структурно склеить «разрозненные» части железобетона, а в случае усиления фундамента – еще и замонолитить грунт.
3. Усиление преднапряженными канатами позволяет увеличить прочность строительной конструкции, повысить её жесткость и трещиностойкость. Суть метода заключается в использовании предварительно напряженных элементов (канатов), знак напряжения в которых противоположен знаку от эксплуатируемой нагрузки. Метод применяется преимущественно для усиления монолитных конструкций.

Комбинированный подход

В некоторых случаях может потребоваться комбинированный метод усиления – то есть когда применяются и традиционные, и передовые способы.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

Методы проектирования усиления строительных конструкций
 можно условно разделить на два основных:

• проектирование разгружающих и заменяющих 
конструкций усиления— данный метод усиления связан
 с возведением рядом, выше или ниже усиливаемой новой конструкции, которая воспримет часть или всю нагрузку, приходящуюся
 на усиливаемую конструкцию. Главным недостатком данного метода усиления является значительное изменение интерьера и уменьшение габаритов помещений;
• проектирование усиления, связанного с повышением собственной несущей способности конструкции— данный метод возможно осуществить как при изменении, так и без изменений в расчетной схеме и напряженном состоянии усиливаемых конструкций. Усиление конструкций без изменения их расчетной схемы и напряженного состояния в момент усиления связано с наращиванием сечения конструкции. Наиболее сложной проблемой при этом методе усиления является как можно
 более раннее включение в работу конструкции усиления. Для этого 
часто требуется значительная предварительная разгрузка усиливаемой конструкции. Усиление, производимое с изменением напряженного состояния 
в момент производства работ по усилению, связано с устройством 
предварительно напряженных распорок и затяжек. Изменение расчетной схемы усиливаемой конструкции производится с помощью установки дополнительных опор, превращения 
разрезных конструкций в неразрезные, перемещения мест приложе
ния нагрузки.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ

Грунтовое основание требует усиления, если его деформации 
привели к недопустимым неравномерным осадкам фундаментов и 
эти деформации не стабилизировались. Усиление грунтового основания производится путем его закрепления. Основным методом закрепления грунтового основания является инъекция в грунты различных растворов. При разработке проекта усиления грунтов оснований мы используем следующие методы:

• Цементация— нагнетание цементной суспензии. Метод применим для крупнозернистых песков. Эффект усиления — прочность 1,0-4,0 МПа и водонепроницаемость.
• Двухрастворная силикатизация— последовательное нагнетание раствора силиката натрия и раствора хлористого кальция. Метод применим для песков. Эффект усиления — прочность 1,5-3,5 МПа и водонепроницаемость.
• Однорастворная силикатизация— нагнетание раствора силиката натрия. Метод применим для лессов. Эффект усиления — прочность 0,6-0,8 МПа и водонепроницаемость. Для песков мелких и пылевытых — нагнетание раствора силиката натрия с отвердителем, прочность 0,4-0,5 МПа.
• Смолизация— нагнетание раствора карбамидной смолы с отвердителем. Метод применим для песков. Эффект усиления — прочность 1,5-2,0 МПа и водонепроницаемость.
• Глинизация— нагнетание глинистой суспензии. Метод применим для лессов. Эффект усиления — водоустойчивость.
• Электросиликатизация— последовательное нагнетание раствора силиката натрия и раствора хлористого кальция. Метод применим для песков, глин и суглинков. Эффект усиления — прочность 0,4-0,8 МПа и водонепроницаемость.
• Термический способ— сжигание топлива в скважине. Метод применим для лессов и лессовидных суглинков. Эффект усиления — прочность 1,0-4,0 МПа и водонепроницаемость. 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ

В зависимости от залегания фундаментов, технологических и
 экономических соображений при усилении фундаментов могут проектироваться как разгружающие и заменяющие конструкции, так и разрабатываться решения по увеличению собственной несущей способности тела фундамента. Если неудовлетворительная работа фундаментов связана с со
стоянием грунтового основания, то проектируются разгружающие конструкции. При недостаточной прочности тела фундаментов проектируют разгружающие и заменяющие конструкции, и повышают прочность тела фундаментов.

По согласованию с заказчиком мы готовы разработать проект усиления фундаментов по следующим методикам:

• Замена кладки фундаментов отдельными участками— применяется для фундаментов из кирпича, мелких блоков и бутовой кладки. Фундамент обнажается отдельными захватками, кладка разбирается участками длиной до 1,0м и тут же выкладывается новая кладка.
• Цементация кладки фундамента— используется при усилении фундаментов из каменной кладки и бетона, имеющих трещины.
• Торкретирование фундамента— необходима тщательная очистка поверхности. Перед нанесением смеси под давлением рекомендуется придание поверхности шероховатости при помощи металлических щеток.
• Устройство железобетонной рубашки или набетонки— рекомендуется применять для железобетонных, бетонных, кирпичных, бутовых и бутобетонных фундаментов
• Усиление клеевыми составами—
• Увеличение опорной площади фундаментов—
• Передача нагрузки на нижележащие слои грунта—
• Углубление существующих фундаментов—
• Оперативность и ответственность – наши гарантии
• Усиливать конструктивные элементы здания без грамотного проекта не рискуют даже опытные строители. Слишком велика мера ответственности. Проектирование усиления несущих элементов представители нашей компании выполняют много лет, их проекты реализованы, и объекты успешно эксплуатируются.

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ В НАШЕЙ КОМПАНИИ ЭТО:

1. Низкие цены и сжатые сроки проведения проектных работ.
2. Мы в состоянии самостоятельно оценить техническое состояние усиливаемых конструкций.
3. Мы проведем необходимые расчеты и подберем оптимальный вариант усиления конструкции.
4. Мы разработаем проект усиления фундаментов, грунтов оснований, стен, колонн, плит перекрытий в соответствии с современными требованиями.
5. Мы проводим комплексное проектирование усиления конструкций при реконструкции, перепланировке, проведении капитального ремонта, а также усиление отдельных несущих конструкций
6. Экспертный Центр проводит работы на основании допуска СРО на проектирование зданий и сооружений.