In de bouw en grootschalige industrieën spelen constructies van gewapend beton vaak een sleutelrol en dienen ze als frames, plafonds en functionele platforms voor verschillende gebouwen. Ze dragen ladingen van meerdere ton die zowel in statische als dynamische modus werken. Na verloop van tijd kan stress niet anders dan de toestand van de constructie beïnvloeden. Als gevolg hiervan is op de een of andere manier wapening van gewapende betonconstructies vereist. De specifieke methodologie voor het uitvoeren van dergelijke operaties hangt af van de bedrijfsomstandigheden van de faciliteit, technische en fysieke parameters en planningsvereisten.
Wat zijn constructies van gewapend beton?
Allereerst moet u beslissen wat een constructie van gewapend beton in principe is. In kapitaalconstructie is dit:deel van de constructie dat verhoogde operationele belasting op zich neemt. De basis van de constructie wordt gevormd door een betonnen constructie en als basiswapening worden wapeningsstaven gebruikt. Tegelijkertijd kunnen versterking en restauratie van gewapende betonconstructies volledig en gedeeltelijk worden uitgevoerd. Als een defect gebied op het oppervlak door diagnostiek werd geïdentificeerd, zal de reparatie voornamelijk dit onderdeel betreffen, hoewel eerst de oorzaken van vernietiging moeten worden onderzocht, wat de haalbaarheid van het reconstrueren van andere delen van de constructie kan rechtvaardigen.
Wat wordt bedoeld met versterking als zodanig? Dit is een technische ingreep in de bouw, waardoor met name de levensduur van gebouwen en individuele constructies wordt verlengd. Er zijn verschillende methoden voor reparatie en versterking van constructies van gewapend beton. Ze omvatten allemaal, in verschillende mate, de oplossing van de volgende taken:
- De sterkte van knopen en dragende onderdelen van de constructie vergroten door nieuwe elementen op te nemen. Dit laatste kunnen balken, lateien, uitkragende delen, verstijvers, enz. zijn.
- Ontladen of herverdelen van de massa die inwerkt op de gewapend betonnen basis. In dit geval wordt de opstelling van structuren die mechanisch het doelgebied van de fortificatie beïnvloeden, beïnvloed. Lossen vermindert de behoefte aan gewapende betonconstructies.
- Verhoging van de basissterkte-eigenschappen van een object en zijn elementen door vervanging.
Wanneer het nodig is om de RC-ontwerpen?
Zelfs in het stadium van de montage van het ondersteunende frame, worden technische oplossingen en bouwmaterialen geselecteerd in overeenstemming met toekomstige belastingen met de verwachting van langdurig gebruik. Na verloop van tijd, als gevolg van verschillende factoren, verslechtert de technische staat van de constructie en is het nodig om de kritieke elementen ervan te ondersteunen. Volledige wapening van gewapende betonconstructies moet in de volgende gevallen worden uitgevoerd:
- Verlies van ontwerpsterkte door veroudering en materiaalmoeheid. Dit geldt met name voor de betonconstructie, die onderhevig is aan negatieve chemische invloeden en natuurlijke mechanische belasting.
- Remodelleren van een gebouw, waardoor de configuratie van dragende wanden, balken, kolommen, spanten en consoles wordt gewijzigd. Versterking of massaontlasting kan nodig zijn op structurele ankerpunten.
- Het aantal verdiepingen wijzigen. Er is ook een herverdeling van het gewicht over kolommen, plafonds en muren, wat een herziening en het draagvermogen van de elementen van de constructie vereist.
- Grondbewegingen die ofwel de configuratie van de impact op de fundering al hebben vervormd of veranderd, en bijgevolg op de dragende knooppunten van het frame. Herstel van de krachtbalans tussen constructies is ook vereist.
- Vernietiging of gedeeltelijke schade aan dragende onderdelen of individuele elementen als gevolg van ongevallen, natuurrampen, aardbevingen, door de mens veroorzaakte rampen.
- Wanneer fouten worden gedetecteerd in de ontwerpfase of al tijdens de exploitatie van het gebouw worden geïdentificeerd.
In dit geval de belangrijkste en meestveelvoorkomende redenen die de noodzaak met zich meebrengen om constructies van gewapend beton op de een of andere manier te versterken. De specifieke aard van slijtage of schade moet worden bepaald tijdens een uitgebreid onderzoek, op basis waarvan een project voor het versterken van de structuur wordt ontwikkeld en de beste manier om dit te implementeren wordt geselecteerd.
Diagnose en probleemoplossing van ontwerp
Technische inspectie wordt uitgevoerd in overeenstemming met het schema of ongepland in geval van duidelijke tekenen van vernietiging van het gebouw. Dit deel van de activiteiten wordt gereguleerd door niet-destructieve testnormen in overeenstemming met GOST 22690 en 17624. De beoordeling op basis van de resultaten van het onderzoek is gemaakt in overeenstemming met de set regels (SP) over de versterking van gewapende betonconstructies onder het nummer 63.13330.
Diagnostische procedures beginnen met een visuele inspectie, waarbij externe schade wordt gedetecteerd - defecten, spanen, scheuren, enz. Om verborgen schade op te sporen, worden niet-destructieve testmethoden gebruikt. Dergelijke taken worden opgelost door middel van speciale apparatuur, bijvoorbeeld met behulp van elektromagnetische of ultrasone foutdetectoren. Met name ultrasone apparaten die werken met georadar en echo-pulsmethoden worden vaker gebruikt voor het oplossen van problemen met gewapend beton. Tijdens de inspectie, holtes, de aanwezigheid van agressieve componenten in de structuur, de vernietiging van wapeningsstaven, sporen van corrosie, enz.
Op basis van de verkregen gegevens wordt een verdere strategie ontwikkeld om schade te elimineren, repareren, herstellen ofherverdeling van lasten. Tegelijkertijd kunnen defectologen aanbevelingen doen voor het versterken van gewapende betonconstructies, rekening houdend met de specifieke kenmerken van schade die alleen kan worden verholpen door niet-destructieve testinstrumenten. Een belangrijke rol bij het bepalen hoe de constructie moet worden versterkt, wordt gespeeld door de specifieke technische en fysieke parameters waarop de constructie wordt gebruikt.
specificaties verkrijgen
De parameters van de versterkingen kunnen variëren afhankelijk van de configuratie van de toepassing van de extra kracht en de specifieke vereisten voor het ondersteunen van de constructie. De meest voorkomende kenmerken zijn de elasticiteitsmodulus van de ondersteuning en de treksterkte. Zo biedt de optimale versterking van gewapende betonconstructies met composietmaterialen gemiddeld een elasticiteit in het bereik van 70.000-640.000 MPa en treksterkte-indicatoren - van 1500 tot 5000 MPa. Het is natuurlijk niet in alle gevallen nodig om maximale prestaties na te streven. De keuze van een specifiek vermogenspotentieel van de steun- en wapeningselementen hangt af van de huidige staat van de gewapende betonconstructie.
Wat betreft de dimensionale parameters, deze zijn afhankelijk van het versterkingsschema, dat is samengesteld op basis van de planningsoplossing. Zo kan bijvoorbeeld fragmentarische wapening van een gewapende betonplaat worden uitgevoerd door extra ondersteuning voor een 300 mm dikke monolithische balkloze module. Wapeningskolommen hebben doorgaans een gemiddelde doorsnede van 400x400 mm en worden in stappen van 5-7,5 m onder de vloer geplaatst.bepaald door de spanning-rektoestand van vloeren en dragende muren.
In een complexe vorm, bijvoorbeeld, kan de wapening van gewapende betonconstructies met koolstofvezel de volgende technische kenmerken hebben:
- De dikte van het element is 0,3 mm.
- Breedte - 300 mm.
- Gewicht - 500 g/m2.
- Elasticiteitsmodulus – 230000 N/mm2.
- Dichtheid – 1,7 g/cm3.
- Treksterkte - 4000 N/mm2.
- Afschuifsterkte van structuur - 7 N/mm2.
- Druksterkte van materiaal - 70 N/mm2.
- Vervorming bij breuk van structuur – 1,6%.
- Adhesie van composietvezel op betonstructuur - 4 N/mm2.
- Young's modulus - 400 N/mm2.
De specificiteit van het gebruik van moderne composietmaterialen is te wijten aan het feit dat de lijmsamenstelling een belangrijke rol speelt in de assemblageactiviteiten met hen. Vaak fungeert het als een onafhankelijk afdichtings- en herstelmiddel om de betonconstructie te versterken. Epoxyverbindingen kunnen bijvoorbeeld goed de functies vervullen van het afdichten van technologische naden en verbindingen.
Regelgeving
Bij het berekenen, ontwerpen en uitvoeren van installatiewerkzaamheden moet men zich laten leiden door verschillende GOST's, waaronder 31937, 22690 en 28570. Deze documenten regelen in verschillende mate het onderhoud en de wederopbouw van gebouwen en constructies. Het is ook noodzakelijk om rekening te houden met de normen van het document SP 63.13330, dat specifieke instructies geeft over:organisatie en uitvoering van reparatie- en restauratiemaatregelen, waaronder het versterken van gewapende betonconstructies met composietmaterialen. SP 164.1325800 zal ook helpen bij het gebruik van andere plastic en glasvezelmaterialen voor versterking. Algemene regels om op te letten zijn als volgt:
- De ontwikkeling van het wapeningsproject mag alleen worden uitgevoerd op basis van gegevens uit het veldonderzoek van constructies.
- Tegen de tijd van berekening voor materialen en configuratie van installatiewerk, moet informatie over de grootte van het doelobject, zijn toestand, wapeningsmethoden, betonsterkte, enz. worden voorbereid.
- Na het onderzoek wordt een fundamentele beslissing genomen over de toelaatbaarheid van de constructie voor reparatie met verdere operatie.
- Er moeten versterkende maatregelen worden genomen zodat composietvezels of metalen staven zorgen voor een gezamenlijk belastingswerk met de betonconstructie.
- Het is niet toegestaan om constructies met corrosieschade te versterken.
- Tijdens het voorbereiden van een project is het ook belangrijk om de noodzaak te berekenen om extra beschermende eigenschappen van het materiaal te bieden, bijvoorbeeld om vuurvaste of vochtbestendige coatings in de structuur op te nemen.
Betonwapening Voordelen
Samen met de regels voor de reparatie en restauratie van bouwconstructies, zou het nuttig zijn om in eerste instantie een basis van methodologische materialen voor te bereiden die zullen helpende opgaven in de praktijk oplossen. Tot op heden zijn er veel visuele instructies die stap voor stap en visueel de technologieën beschrijven voor het toepassen van specifieke methoden voor de reconstructie van bepaalde structuren. LLC "Interaqua" en "NIIZHB" bieden bijvoorbeeld een uitgebreide gids voor het versterken van gewapende betonconstructies met composietmaterialen op basis van de set regels SP 52-101-2003. Het materiaal beschrijft de keuze van structurele oplossingen, de principes van het berekenen van de versterking van muren en plafonds, evenals technologische methoden voor het gebruik van koolstofonderdelen.
Als we het hebben over industriële installaties, dan kunnen zeer gespecialiseerde handleidingen worden gebruikt, die zich ook richten op de speciale bedrijfsomstandigheden van constructies. In het bijzonder biedt Far East PromstroyNIIproject LLC instructies voor het versterken van gewapende betonconstructies van de 1.400.1- 18-serie. Dit materiaal benadrukt de nuances van het versterken van dragende wanden en plafonds in de structuur van industriële gebouwen.
Ontwikkeling van een structureel versterkingsproject
De belangrijkste taak van deze fase is het bieden van een specifieke technische oplossing voor de implementatie van het versterken van de structuur van het doelobject. Tijdens het ontwikkelingsproces laten specialisten zich leiden door gegevens over de eigenschappen van bouwmaterialen, hun geometrische parameters, bedrijfsomstandigheden en bestaande schade. Op dit moment zijn de volgende ontwerpprincipes ontwikkeld voor de wapening van gewapende betonconstructies:
- Interconnectie van componenten. Een veelgemaakte fout die optreedt tijdens de bouw is om rekening te houden met de bouwplaatsin een geïsoleerd formaat. Dat wil zeggen dat een dragende muur bijvoorbeeld wordt berekend op basis van directe belastingen erop zonder te focussen op invloedsfactoren in de buurt. In feite kan een hoogwaardig en duurzaam systeem alleen worden ontworpen met een uitgebreide overweging van alle operationele factoren.
- Optimalisatie. De taken van het versterken van constructies kunnen op verschillende manieren worden opgelost en in bijna alle gevallen is er een oplossing waarmee de faciliteit een lange levensduur kan behouden. Maar tegelijkertijd is het wenselijk om te streven naar het minimaliseren van de hoeveelheid werk, de massa van ondersteunende ondersteunende onderdelen en het rationaliseren van het gebruik van verbruiksartikelen. Hoe lager de mate van interventie in de structuur van de constructie, hoe hoger de betrouwbaarheid ervan. Trouwens, moderne technologieën voor het versterken van gewapende betonconstructies met composietmaterialen, die kleiner zijn in omvang en gewicht in vergelijking met metalen tegenhangers, maken het gewoon mogelijk om het volume van insluiting van vreemde elementen te minimaliseren.
- Economische rationalisatie. Zelfs als het mogelijk is om grote financiële middelen te gebruiken bij de uitvoering van het versterkingsproject, is het belangrijk om te bedenken dat complexe en omvangrijke technische oplossingen altijd hoge kosten met zich meebrengen tijdens het onderhoud tijdens de werking van de constructie.
- Voldoen aan vastgestelde eisen. Elke ontwerpfase moet rekening houden met zowel de algemene normatieve regels als de specifieke vereisten van de technische en structurele inrichting met betrekking tot het beoogde gebouw.
Regels voor het berekenen van de wapening van constructies van gewapend beton
Technische berekening van constructies is de basis van ontwerpwerk, waarbij de werkelijke belastingen worden gecorreleerd met de vermogenspotentialen van de materialen die voor wapening worden gebruikt. De initiële gegevens voor de complexe berekening zijn ontleend aan het ontwerpschema, de afmetingen, werkende belastingen en de aard van de schade. Afzonderlijke artikelen bij de beoordeling van materialen voor het versterken van gewapende betonconstructies zijn berekende indicatoren voor druksterkte, drukzonehoogte, stabiliteit langs hellende secties, enz.
De fundamentele waarde van het ontwerp, dat bepalend is voor het vermogen om met werkelijke belastingen om te gaan, is het moment van maximale buiging. Voor de berekening worden de betrouwbaarheidsfactoren voor het materiaal en de belasting gebruikt. De aard van de verdeling van de schade over de dwarsdoorsnede van de constructie wordt ook bepaald, rekening houdend met de mate van elasticiteit. Als het aanvankelijke maximale buigmoment groter is dan het scheurproces langs de sectie, moet de berekening op dezelfde manier worden uitgevoerd als voor een sectie met scheuren, zonder rekening te houden met het potentieel voor vervormingsontwikkeling.
Constante waarden van doelmaterialen worden ook gebruikt in berekeningen om constructies te versterken. Moderne richtlijnen voor het versterken van gewapende betonconstructies zijn in het bijzonder gebaseerd op de volgende indicatoren:
- Kracht - bereik van 1000 tot 1500 MPa, maar niet minder.
- Elasticiteitsmodulus - van 50 tot 150 GPa.
- Glasovergangstemperatuur (gebruikt voor composieten) - niet minder dan 40 °С.
Dimensionale parameters en montageconfiguratie worden individueel bepaald in relatie tot een specifiekeontwerpen.
Classificatie van wapeningsmethoden
Moderne technologieën maken het mogelijk om een uitgebreide lijst van middelen voor technische versterking van verschillende constructies te gebruiken, aangepast aan specifieke bedrijfsomstandigheden. Op een basisniveau is het de moeite waard om alle manieren om gewapende betonconstructies te versterken op basis van hun fysieke toestand te verdelen. Er zijn met name vloeibare, geweven en vaste elementen te onderscheiden. In het eerste geval zal de versterking worden uitgevoerd volgens de methode voor het herstellen van externe schade. Dit kan zijn het verwijderen van scheuren door middel van een zandcementmortel, en het afdichten van voegen met zelfklevende bouwmassa's. Weefselmaterialen worden minder vaak en vooral als versterkingsmiddel gebruikt, dat met dezelfde versterkingsoplossingen op het gestorte gebied wordt aangebracht.
Wat vaste stoffen betreft, het zijn structurele onderdelen die op de een of andere manier zijn geïntegreerd of bovenop een beschadigde structuur zijn geplaatst. In dit geval kunnen de methoden voor het versterken van gewapende betonconstructies worden onderverdeeld, zowel door het type materiaal dat wordt gebruikt (metaal, composieten, steen) als door de installatieconfiguratie. De meest populaire methode om te versterken met massieve producten is riemversterking, waarbij geprofileerde kussens het beschadigde gebied klemmen. Maar dit is niet de enige manier om dergelijke producten te gebruiken.
Basismethoden voor het versterken van gewapende betonconstructies
Afhankelijk van de resultaten van het eerste onderzoek en op basis van de ontwerpbeslissingde volgende methoden voor het versterken van gewapende betonconstructies kunnen worden gebruikt:
- Aanbrengen van reparatiepleister om de structuur van het betonoppervlak te herstellen. Als er open ruimtes zijn voor de doorgang van wapening, worden deze ook afgedicht met primermengsels of gips.
- Introductie van betonmortel in holtes, scheuren, holtes en andere interne structurele defecten die zijn gedetecteerd door niet-destructieve tests.
- Shotcrete met betonmix. Met speciale pistolen wordt met hoge snelheid betonmortel op het oppervlak aangebracht. Deze manier van behandelen van beschadigde gebieden maakt de vorming van dichte versterkende lagen van hoge sterkte mogelijk.
- Versterking van de fundering waarop de constructie rust. Dit wordt gedaan door middel van clips van gewapend beton, metalen riemen, ankerbanden en andere vaste elementen.
- Versterking van kolommen, balken en muren van gewapend beton door de installatie van complexe wapeningsclips, frames en shirts. In een dergelijk apparaat kunnen elementen van wapening, bekisting en spuitbeton worden gebruikt. Aangezien deze methode het creëren van vrij belangrijke extra constructies inhoudt, raden aanbevelingen voor het versterken van gewapende betonconstructies aan om de maximale belasting op het plafond zorgvuldig te berekenen. Anders zal het na enige tijd mogelijk zijn om al scheuren in de structuur van de lager gelegen dragende elementen te detecteren.
- Punt verhoging van de duurzaamheid van dwarsbalken, balken, palen en ondersteunende elementen met composieten. Voor dergelijke doeleinden zijn kleine, maar duurzame onderdelen gemaakt van koolstofvezel, kevlar, koolstof enenz.
Zoals de praktijk laat zien, is de meest effectieve oplossing voor het ondersteunen van het krachtpotentieel van constructies van gewapend beton juist de structurele verandering in hun fundering. De toevoeging van wanden en plafonds met ondersteunende elementen van derden, zoals stutten, wordt daarentegen als ineffectief en technologisch ongeschikt beschouwd. Maar nogmaals, specifieke beslissingen moeten worden genomen op basis van een uitgebreide enquête en berekening.
Versterking met staal en composieten - wat is beter?
De fundamentele indeling in veel opzichten om bouwconstructies te versterken is gebaseerd op het type materiaal dat wordt gebruikt. Krachtige solid-state staven en structurele elementen zijn de meest voorkomende versterkende hulpstukken, maar het kan worden gemaakt op basis van traditionele staallegeringen en met moderne kunststoffen. Wat is beter?
De voordelen van metaal zijn onder meer de veelzijdigheid, hoge sterkte en betaalbare kosten. Trouwens, de versterking van gewapende betonconstructies met koolstofvezel, met alle positieve technische en fysieke eigenschappen, kan 20-30% meer kosten dan het gebruik van zelfs hoogwaardig roestvrij staal. Wat rechtvaardigt dergelijke kosten? Toch vertonen composieten een onovertroffen treksterkte die zelfs staal overtreft. Ook wordt koolstofvezel, in tegenstelling tot beton, gekenmerkt door een hogere vermoeiingssterkte, waardoor tussentijdse herstelmaatregelen tijdens de langdurige werking van het gebouw worden geëlimineerd. Zijn er naast de hoge prijs ook nadelen van composieten? Er zijn nuances van ecologische eigenschappen, aangezien inplastic is nog steeds de basis van het materiaal, maar de betekenis van de invloed van synthetische toevoegingen is minimaal in termen van gevaar voor de mens.
Conclusie
Maatregelen voor het repareren, restaureren en versterken van constructies van gewapend beton vergen in de regel veel organisatorische en financiële kosten. Dit komt door de complexiteit van hun ontwerp en de technologische problemen bij het uitvoeren van installatiewerkzaamheden. Zelfs kleine cosmetische ingrepen moeten in verschillende fasen worden uitgevoerd - van het oplossen van problemen met de voorbereiding van een object voor werk tot het direct elimineren van schade of het vergroten van de sterkte van materialen. Daarom merken experts in de aanbevelingen voor het ontwerp van wapening van constructies van gewapend beton op dat de technisch meest flexibele opties voor het oplossen van het probleem moeten worden overwogen. De eenvoudigste vervanging van stalen wapening met een diameter van 12 mm door een koolstofvezelstaaf van 8 mm dik met hetzelfde versterkende effect zal bijvoorbeeld tot 50% van de stroomkosten minimaliseren. Maar zo'n optimalisatie is natuurlijk niet altijd mogelijk. In ieder geval moeten de principes van het handhaven van de vereiste sterkte, elasticiteit en stijfheid van constructies naar voren komen. Het volgen van de normatieve plannen en hoogwaardige installatieschema's zal het mogelijk maken om de versterking rationeel uit te voeren, waarbij de tijd voor de wederopbouw van het gebouw zoveel mogelijk wordt uitgesteld met de vervanging van de gewapende betonconstructie.
