CC BY
545
УДК 69.059.32
В.Н. Стукач
канд. техн. наук, доцент, кафедра «Промышленное и гражданское строительство», ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова»
И.В. Шарапов
студент магистратуры, кафедра «Промышленное и гражданское строительство», ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова»
СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ
НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ КАК ИНСТРУМЕНТ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ
Аннотация. В статье рассматриваются нетрадиционные способы усиления конструкций при реконструкции зданий и сооружений. Описаны их основные достоинства и недостатки; экономическая эффективность современных способов усиления конструкций.
Ключевые слова: реконструкция, современные способы усиления, несущие конструкции, ресурсосбережение.
V.N. Stukach, Kalashnikov Izhevsk State Technical University
I.V. Sharapov, Kalashnikov Izhevsk State Technical University
MODERN METHODS OF STRENGTHENING OF LOAD-BEARING STRUCTURES OF BUILDINGS AND
CONSTRUCTIONS UNDER RECONSTRUCTION AS A TOOL FOR RESOURCE CONSERVATION
Abstract. The article discusses innovative methods of reinforcement of structures in the reconstruction of buildings and structures; described their main advantages and disadvantages; economic efficiency of modern methods of structures strengthening.
Keywords: reconstruction, modern methods of strengthening, supporting structures, resource saving.
В настоящее время происходит прогрессирующее развитие строительства в мире. Сроки эксплуатации многих зданий в нашей стране превышают допустимые нормы. B следствие этого остаются здания и сооружения, требующие своевременного восстановления, конструкции которых в процессе эксплуатации подверглись физическому и моральному износу. Растет необходимость обеспечения надежности эксплуатации жилых домов, административных и промышленных зданий и сооружений. Реконструкция в строительной отрасли занимает особое место.
Реконструкция зданий и сооружений - это комплекс организационно-строительных мероприятий и строительно-монтажных работ по их переустройству c целью частичного или полного изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования, улучшения застройки территорий, приведения в соответствие с современными возросшими нормативными требованиями. Одним из основных условий при реконструкции является максимальное использование существующих конструкций, которые пригодны по своим прочностным и деформационным характеристикам к новым условиям эксплуатации.
Как правило, реконструкция зданий и сооружений предусматривает усиление несущих конструкций каркаса, а также восстановление эксплуатационных показателей. При реконструкции выполняются работы по усилению несущих конструкций зданий, обеспечению их надежности, замене некоторых конструктивных элементов, изменению размеров и различных технических параметров, реконструкции инженерных систем, переоборудованию внутренних помещений и другие.
Любые строительные конструкции, независимо от их назначения, разрушаются в про-
цессе их использования и эксплуатации.
При реконструкции в первую очередь необходимо оценить состояние несущих и ограждающих конструкций здания. Затем определяются элементы и конструкции каркаса, которые требуют усиления. Эти данные заносятся в дефектную ведомость объекта. Природа, совокупность различных причин дефектов должны быть четко определены и зафиксированы. Далее выбирается оптимальный способ усиления с последующим расчетом и конструированием восстановленной конструкции.
Основной целью усиления строительных конструкций является восстановление и повышение их несущей способности. В процессе эксплуатации конструкции даже наивысшего качества подвергаются широкому спектру атмосферных воздействий и воздействий окружающей среды. Тем самым конструкции теряют необходимую прочность. Это может привести к снижению несущей способности, деформациям и потере устойчивости. Поэтому следует регулярно производить их профилактический осмотр. И, следовательно, усиление строительных конструкций становится востребованным для увеличения их срока службы.
Работы по восстановлению строительных конструкций должны производить опытные высококвалифицированные рабочие и специализированные фирмы. Усиление строительных конструкций требует более высокого контроля качества, в отличие от обычных строительно-монтажных работ. При проектировании усиления конструкций необходимы более глубокие знания о различных конструкциях зданий и сооружений, прочностных свойствах строительных материалов, чем при проектировании новых конструкций зданий и сооружений.
На сегодняшний день в зарубежной и отечественной практике существуют различные способы усиления строительных конструкций, которые хорошо описываются в учебных, нормативно-технических и справочных источниках.
Усиление конструкций является главной частью любого строительного процесса, который непосредственно связан с увеличением общей прочности здания или сооружения. Технологии усиления строительных конструкций можно классифицировать на две основные группы: традиционные и современные.
Традиционные технологии восстановления надежности строительных конструкций, а, следовательно, безопасность их сооружения в целом предусматривают монтаж металлических обойм, увеличение поперечного сечения конструкций, устройство дополнительной громоздкой арматуры, замену конструкций и т.д. Все эти мероприятия проводятся для того, чтобы строительные конструкции могли противостоять различным силам, таким как сжатие и растяжение, поперечные силы и изгибающие моменты, и другим нагрузкам, действующим на них.
Технологии усиления строительных конструкций традиционными способами имеют свои достоинства и недостатки. Одним из главных их преимуществ является дешевизна. Но при этом данный метод усиления сложный, отличается высокой трудоемкостью, и для его выполнения требуются большие затраты времени. Также к недостаткам можно отнести увеличение сечения конструкций. Поэтому сегодня строители все чаще обращаются к современным технологиям усиления конструкций.
Современные методы и технологии усиления строительных конструкций появляются благодаря применению новых материалов. Одним из таких искусственных материалов является углеродное волокно, обладающее рядом свойств, таких как высокая технологичность, высокая прочность и жесткость, высокий модуль упругости. Новые технологии позволяют восстановить и увеличить несущую способность конструкций, а также увеличить срок их службы в максимально короткие сроки и с минимальными трудозатратами.
Усиление углепластиком относят к внешнему армированию, так как материалы крепятся на конструкции при помощи монтажного клея, например, эпоксидного. Клеи обладают технологическим совершенством.
Основными преимуществами нетрадиционного способа усиления строительных конструкций являются: увеличение несущей способности строительных конструкций до 70% (в том числе сложной геометрической формы, а также в условиях ограниченного пространства), сокращение трудовых и финансовых затрат на ремонт, сокращение расходов на ремонт на 20-70%, высокая скорость и простота выполнения работ, малый вес углеродных материалов (не утяжеляет исходную конструкцию), возможность исправления ошибок при проектировании и строительстве, усиление любой формы и геометрии конструкции, сохранение исходных габаритов усиливаемой конструкции, высокая коррозионная стойкость углеродных материалов, долговечность, увеличение способности конструкции выдерживать ударные нагрузки, эколо-гичность материалов, притом для производства работ не требуется никаких дополнительных больших приспособлений. Кроме того, внешнее армирование не искажает эстетический облик конструкции, при этом процесс усиления становится значительно проще, чем при традиционной технологии.
Современные технологии на сегодняшний момент являются наиболее практичным способом увеличения эксплуатационных показателей любых элементов здания или сооружения.
Системы внешнего армирования эффективны и очень просты в применении. Технология предполагает наклеивание высокопрочных материалов на поверхность усиливаемой конструкции при помощи клеев на эпоксидной основе. Метод усиления конструкций путем внешнего армирования композитными материалами включает в себя следующие этапы работ:
- проведение ремонтных работ по восстановлению разрушенного бетона и арматуры;
- подготовка поверхности конструкции для усиления;
- разметка поверхности для внешнего армирования в соответствии с принятой проектом схемой наклейки элементов усиления и нарезка лент;
- приготовление адгезива и пропитывающих ленты составов;
- наклейка элементов усиления;
- нанесение защитного покрытия.
Работы по усилению можно выполнять без остановки эксплуатации зданий или сооружений.
Так, усиление железобетонных конструкций, путем наклейки композиционных материалов позволяет в значительной степени увеличить их несущую способность и жесткость, а также продлить срок эксплуатации всего сооружения. Метод внешнего армирования углепластиком является максимально эффективным и технически превосходным способом повышения несущей способности конструкций. Надежность подобного способа усиления доказана экспериментально. Прочность углеродного волокна выше, модуль упругости примерно в три раза больше, чем у стали.
Ресурсосбережение есть основополагающая идея формирования новых технологий. Но эта экономия ресурсов не должна идти в ущерб надежности, качеству, долговечности конструкций. Зачастую реконструкция и использование существующих объектов является наиболее выгодным вложением ресурсов, чем создание новых производств.
Для повышения качества и надежности, а также снижения трудоемкости, энергоемкости, материалоемкости в строительстве применяются композитные материалы на углеродной основе. Благодаря современным технологиям возникает возможность создания конструкций, которые будут полностью удовлетворять обновленным требованиям эксплуатации.
Выбор наиболее подходящего решения для ремонта и восстановления может оказать существенное влияние на весь жизненный цикл конструкции или сооружения. Разработка новых методов усиления и восстановления эксплуатационной надежности конструкций является одним из основных и перспективных направлений совершенствования реконструкции.
Список литературы:
1. Бадьин Г.М., Сычев С.А. Современные технологии строительства и реконструкции зданий. - СПб.: БХВ-Петербург, 2013. - 85 с.
2. Келемешев А.Д. Обследование и усиление зданий: учебное пособие для студентов специальности 5В072900 - «Строительство». - Алматы: КазГАСА, 2011. - 98 с.
3. Шилин А.А., Пшеничный В.А., Картузов Д.В. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами. - М.: Стройиздат, 2007. - 184 с.
4. Система внешнего армирования [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.hccomposite.com/catalog/54/ (дата обращения: 17.12.2015).
5. Современные методы усиления железобетонных конструкций [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://nauchforum.ru/node/4304 (дата обращения: 12.12.2015).
6. Усиление строительных конструкций [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rosmax.com.ua/blog/usilenie-stroitelnyih-konstruktsiy/ (дата обращения: 27.12.2015).
