24Сравнение усиления вертикальных конструкций за счет устройства железобетонных и металлических обойм и подклеивания композитных материалов
Желнинский Владимир Александрович
старший преподаватель кафедры «Жилищно-коммунального комплекса» Национального исследовательского Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ), zhelninskiyva@mgsu.ru
Макаров Олег Викторович
студент, Национального исследовательского Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ), makarovoleg144@gmail.com
Микуляк Иван Романович
студент, Национального исследовательского Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ), mikulyak.ivan.02@gmail.com
Усиление конструкций — является главной составляющей любого процесса строительства, который связан с повышением прочности сооружения. Усиление конструкций в первую очередь необходимо для продления срока эксплуатации, так как периодически возникает необходимость ремонта.
Применение определенного метода в отдельных случаях обусловлено различными факторами, поэтому важно понимать преимущества и недостатки каждого способа. В этой работе будет проведен сравнительный анализ 2 способов усиления вертикальных конструкций, выделены их недостатки и преимущества.
Ключевые слова: усиление, железобетон, композитные материалы, обоймы
ОБОИМЫ
Устройство обоймы - метод, зарекомендовавший себя как относительно дешевый способ увеличения несущей способности колонны. Суть метода заключается в наращивании поперечного сечения и добавления арматуры в уже существующей конструкции
Рис.1 Усиление столбов стальной обоймой(а), армокаркасом (б), сеткой и железобетонной обоймой (в, г)
1 - усиливаемая конструкция;
2 - элементы усиления;
3 - защитный слой;
4 - щитовая опалубка с хомутами;
5 - инъектор;
6 - материальный шланг.
Состав стальной обоймы представляет собой хомуты с шагом более 50 мм но не более наименьшего размера сечения, продольные уголки, установленные на всю высоту конструкции и плоскую или круглую сталь.
Для включения в работу обоймы зазоры между конструкцией и стальным элементом инъецируются. Для обеспечения монолитности конструкцию оштукатуривают высокопрочным цементно-песчаным раствором.
(О
сч о сч
ю
Защита конструкции является важной частью усиления, поэтому при устройстве обоймы предусматривают установку полимерной или металлической сетки и 2-3 см слоя раствора. При различных объёмах работ предусматриваются разные способы нанесения раствора ручной и механизированный. Однако простого нанесения раствора на конструкцию недостаточно, необходимо обеспечить высокопрочные свойства защитного слоя за счёт увеличения плотность и адгезивных свойств. Оптимальными решением для повышения прочностных свойств конструкции является пневмобетонирова-ние и торкретирование .
При устройстве железобетонных обойм необходима установка дополнительной арматуры которая к уже существующим конструкциям закрепляется анкерами и дюбелями. В свою очередь, дополнительная арматура для поперечного и продольного направления может различаться и для продольного направления имеет класс А240-400, а для поперечного А240
с максимальным шагом в 15 см.
В зависимости от толщины обоймы, которая может составлять от 4 до 12 сантиметров, технологии производства работ существенно различаются.
При толщине не более 4 сантиметров используют методы нанесения бетона торкретированием и пневмобетонированием, заключительная же отделка поверхности производится нанесением штукатурного верхнего слоя.
Для обойм толщиной не более 12 см используют инвентарную опалубку, устанавливаю по периметру, куда под давлением 0,2-0,6 МПа нагнетается мелкозернистая бетонная смесь через инъекционную трубку.
Для повышения адгезионных свойств и для заполнения всего незаполненного пространства бетонные смеси пластифицируются с помощью введения суперпластификаторов в объеме 1-1,2% массы цемента. Снижение вязкости и увеличение проницаемости смести достигается конткатом вибратора с опалубкой рубашки и воздействием высокочастотной вибрации. Также, может быть применена импульсивная подача смеси при кратковременном воздействии высокого давления для обеспечения более высокого градиента скорости и высокой проницаемости.
На рис. 2 изображена технологическая схема производства работ с помощью инъецирования железобетонных обойм. На всю высоту конструкции устраивается опалубка, обеспечивающая защитный слой арматурному заполнению и поярусно происходит нагнетание бетона (3-4 яруса).
Процесс окончания подачи бетона фиксируется по контрольным отверстиям с обратной стороны от места нагнетания. Система термоактивных опалубок обеспечивает ускоренное затвердевание бетона.
Демонтаж опалубки выполняется по уровням, когда бетон достигает необходимую прочность. Режим твердения при t = 60 ^ обеспечивает распалу-бочную прочность в течение от 8 до 12 часов прогрева
Железобетонные обоймы могут быть выполнены в виде элементов несъёмной опалубки. В этом случае внешние поверхности могут иметь неглубокий или глубокий рельеф и гладкую производится замо-ноличивание пространства между усиливаемой и ограждающей конструкции.
Рис. 2. Усиление столбов с использованием опалубки-облицовки из архитектурного бетона
1 - усиливаемая конструкция;
2 - армокаркас;
3 - элементы облицовки;
4 - бетон омоноличивания.
Вышеописанный способ усиления, хотя и является одним из самых надёжных в виду своего долго существования, не обделен рядом недостатков. Увеличение веса строительных конструкций и поперечного сечения, высокая трудоёмкость и необходимость обеспечить некоторый временной промежуток перед полной эксплуатацией накладывают ограничения к применению такого рода усилений. К примеру, если существует возможность обрушения в процессе монтажа, необходимо устройство предварительных громоздких, быстровозводимых конструкций для временного усиления колонны на период проведения основных работ. Такие манипуляции приводят к дополнительным расходам, что сказывается на конечной стоимости усиления.
Также, не всегда допускается увеличение сечения вертикальных конструкций, в таких случая применение обойм не представляется возможным.
Композиционные материалы
Увеличение жесткости и несущей способности конструкции возможна при помощи поклейки композиционных материалов. Монтаж композитных материалов производится на увлажненную железобетонную конструкцию при помощи эпоксидного клея Преимуществами композиционных материалов являются:
- малый вес;
- малые трудозатраты;
- долговечность;
- стойкость к коррозии;
- высокие механические характеристики;
- совместная работа усиливаемой конструкцией на всех этапах ее загрузки с элементом внешнего армирования.
Так же у рассматриваемого усиления имеются и недостатки:
- высокая стоимость;
- необходимость защиты от огня;
Из вышеперечисленного можно сделать вывод, что подклеивание композитных материалов более щадящий и быстрый способ усиления вертикальных конструкций, однако за вышеперечисленные плюсы приходится платить более высокой стоимостью и малой огнестойкостью, что решается дополнительным устройством огнезащитного слоя.
Заключение
Два способа усиления вертикальных конструкций, что были изучены в данной статье, по-своему хороши в определенных аспектах. Учитывая все преимущества и недостатки каждого метода следует, что устройство Ж/Б и металлических обойм более дешевый, огнестойкий и эффективный способ усиления вертикальных конструкций, который предпочтителен перед подклеиванием композитных материалов. В тех случая, когда требуется более быстрое и легкое произведение работ по усилению вертикальных конструкций без увеличения сечения и устройства временного усиления на период проведения работ, композитные материалы применимы. Однако необходимо учитывать их дороговизну и низкую огнестойкость.
Литература
1. Арленинов П.Д., Крылов С.Б., Примеры усиления аварийных железобетонных конструкций // Жилищ- ное строительство. 2018, (5), С. 19-23;
2. Поднебесов П.Г., Каюмов З.М., Усиление сжатых железобетонных колонн обоймами с использованием фибробетона // Технические науки - от теории к практик. 2011, (1);
3. Теряник В.В., Жемчуев А.О., Поднебесов П.Г., Совершенствование конструктивных решений усиления сжатых элементов обоймами // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2014, (2), 43-45.
4. Теряник В.В., Борисов А.О., Поднебесов П.Г., Усиление сжатых железобетонных колонн обоймами // Жилищное строительство. 2010, (2), 4345.
Comparison of the strengthening of vertical structures due to the installation of reinforced concrete and metal clips and gluing composite materials Zhelninsky V.A., Makarov O.V., Mikulyak I.R.
Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) Structural strengthening is a major component of any construction process that involves increasing the strength of a structure. Structural reinforcement is primarily required to extend the life of a structure, as periodic repairs are necessary.
The application of a particular method in individual cases is due to different factors, so it is important to understand the advantages and disadvantages of each method.
In this paper, a comparative analysis of 2 methods of reinforcing vertical structures will be carried out and their disadvantages and advantages will be highlighted.
Keywords: reinforcement, reinforced concrete, composite materials, cladding References
1. Arleninov P.D., Krylov S.B., Examples of reinforcement of emergency
reinforced concrete structures. new construction. 2018, (5), pp. 19-23;
2. Podnebesov P.G., Kayumov Z.M., Strengthening of compressed reinforced
concrete columns with clips using fiber-reinforced concrete // Technical sciences - from theory to practice. 2011, (1);
3. Teryanik V.V., Zhemchuev A.O., Podnebesov P.G., Improvement of design
solutions for strengthening compressed elements with clips. Vector of Science of Togliatti State University. 2014, (2), 43-45.
4. Teryanik V.V., Borisov A.O., Podnebesov P.G., Strengthening of compressed
reinforced concrete columns with clips // Zhilishchnoe stroitel'stvo. 2010, (2), 43-45.
О *
о
X
о 3 s
"U О
