Невозможность замены опор в зданиях и сооружениях преодолевается их усилением железобетонными конструкциями, формируемыми в виде обоймы

Усиление опор железобетонными конструкциями

Железобетон – надёжный и очень выгодный материал для возведения несущих конструкций зданий и сооружений. Особенно выгодно устройство из железобетона различных столбов, колонн, стен и других опор, рассчитанных на восприятие вертикальных нагрузок:

1. Собственного веса сооружений
2. Полезной нагрузки
3. Временных нагрузок.

Опоры и столбы участвуют и в других видах работы конструкций, например – в обеспечении пространственной жёсткости сооружения, в сопротивлении ветру, в решении архитектурно – планировочных задач.

Восприятие вертикально направленных нагрузок в большинстве сооружений приводит к образованию усилий сжатия, а именно такая работа наиболее естественна не только для железобетона, но и для бетона. Железобетон очень эффективен при работе в условиях сжатия, неспроста опоры разного вида проектировщики и строители предпочитают делать именно из него.

В сопоставлении с основным конкурентом в большинстве типов сооружений, стальными конструкциями, железобетон проявляет и другие важные преимущества, например:

• Устойчивость к коррозии
• Более высокий уровень пожарной безопасности
• Достаточный собственный вес, обеспечивающий устойчивость всей конструкции.

Традиционные недостатки железобетона чаще всего не оказывают влияния на его выбор даже в условиях сравнения с другими типами структур. В проектной работе находят решения, в которых недостатки железобетона могут даже быть полезными – например - значительный собственный вес.

ЖЕЛЕЗОБЕТОН В УСЛОВИЯХ РЕКОНСТРУКЦИИ

Все достоинства железобетона проявляются не только в условиях нового строительства, но и при реконструкции и ремонте старых объектов. Результаты, получаемые от применения этого материала в ремонте и реконструкции зданий и сооружений, свидетельствуют о том, что эффективной замены железобетону в разных формах не имеется и в ближайшее время не предвидится.

Реконструкция – это процесс восстановления работоспособности зданий и сооружений, нередко с изменением и дополнением их функций. Различные виды и технологии реконструкции подразумевают главное – сохранение определённой части существовавшего до её начала объекта, а порой – точное воспроизведение его внешнего вида и внутреннего устройства.

Бетон и железобетон обладают прекрасной совместимостью и адгезией к основным строительным материалам и конструкциям, особенно – к конструкциям каменным. Это – главное его преимущество, полностью используемое в работах по реконструкции.

Технологии железобетона при реконструкции

Железобетон используется в работах по реконструкции зданий и сооружений во всей полноте технических возможностей:

• В виде готовых изделий заводского изготовления
• В виде монолитных конструкций, в том числе – построечного изготовления
•  В виде ремонтного материала, используемого для заделки трещин и повреждений, устройства защитных и технологических слоёв, для устройства декора и прочих потребностей.

Применение в условиях реконструкции готовых сборных железобетонных изделий важно и эффективно по многим причинам. Одна из них – возможность простой доставки  небольших объектов в чрезвычайно стеснённых условиях реконструкции к месту монтажа. К примеру, в реконструкции перекрытий нередко используются небольшого размера железобетонные плиты, устанавливаемые по балкам. Все конструкции таких перекрытий достаточно малы по размерам, имеют небольшой вес и могут быть собраны и установлены на место вручную.

Настолько же выгодны и монолитные конструкции. Технология монолитного железобетона и использование современного оборудования позволяет возводить крупные и мощные монолитные конструкции в самых стеснённых местах, лишь бы в такое место мог быть подан гибкий подающий рукав бетононасоса. Монолитные железобетонные структуры в условиях реконструкции используются разного типа – от тонких армированных слоёв до несущих форм.

Бетоны, благодаря пластичной консистенции, выгодно применять для ремонта повреждений в каменных стенах и столбах, восстановления цельности железобетонных конструкций, создания мембран, стяжек и прослоек с особенными качествами. Индивидуальные особенности таких операций и качества конструкций, создаваемых при этом, определяются проектом и реализуются выбором состава бетонной смеси и армирования.

Особенности применения железобетона при реконструкции

Одной из самых важных особенностей применения железобетона в реконструкции является учёт времени, необходимого для достаточного набора прочности этим материалом. Ориентация на 28-дневный срок полного набора прочности может быть изменена специальными мероприятиями и учётом особенностей конструкций, например:

• Некоторые конструкции могут быть введены в эксплуатацию полностью или частично при достижении бетоном определяемой нормами минимально допустимой прочности
• Применение бетонов на быстротвердеющих цементах значительно ускоряет ввод в эксплуатацию создаваемых конструкций
• Прогрев и пропаривание уложенного бетона, присадки в бетонную смесь также могут обеспечить радикальное ускорение процесса получения качественной конструкции.

Современные средства и технологии неразрушающего контроля (http://prokontrol.ruо/) могут оперативно подтвердить качество и реальные характеристики бетона, набор прочности которого был искусственно ускорен. Также есть возможность проверить качество конструкции, отвердевшей замедленным образом, при пониженной температуре.

ОПЕРАЦИИ ПО УСИЛЕНИЮ ОПОР ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

В качестве опор используются традиционные и современные конструкции:

1. Каменная и кирпичная кладка
2. Бетонные и железобетонные столбы, колонны и стены
3. Деревянные конструкции – стойки, колонны и элементы срубов
4. Стальные конструкции.

 При реконструкции может возникнуть необходимость и модификации таких важных несущих элементов. Эта необходимость может быть обусловлена разными причинами – от аварийного состояния существующей опоры до приведения её в соответствие с пожарными и другими нормами, от потребности увеличения нагрузки на опору до необходимости достижения стилевой гармонии архитектурного решения.

Основные приёмы усиления опор

Невозможность или бессмысленность полной замены опоры – достаточное основание для усиления, когда её нынешнее состояние не соответствует требованиям дальнейшей эксплуатации. Особенности объекта обуславливают конкретное решение конструкции такого усиления и технологию его исполнения.

Операция усиления может быть довольно сложной, требующей многих этапов реализации. Вот несколько примеров технического решения усиления опоры железобетонными конструкциями:

• Полная замена существующей опоры железобетонной конструкцией
• Устройство дублирующих конструкций в непосредственной близости от проблемного элемента
• Устройство «чистого» усиления, то есть дополнения железобетонными элементами существующей конструкции, которая, возможно, продолжит работу.

Усиление опоры требуется для противодействия недопустимым усилиям – давлению, продольному изгибу, явлениям, нарушающим пространственную жёсткость здания. Выбранная конструкция усиления может представлять собой одну из нескольких проверенных практикой идей или их сочетание:

1. Сплошная железобетонная обойма вокруг усиливаемого элемента
2. Железобетонная конструкция, устроенная внутри полостей существующей опоры
3. Комплекс отдельных элементов индивидуальной формы в зоне усиливаемой опоры.

Железобетонная обойма реконструируемой опоры

Устройство железобетонной обоймы – распространённое и проверенное решение конструкции усиления опор. Это – конструкция в виде оболочки, устраиваемой вокруг опоры. Такая конструкция может быть ограничена восприятием горизонтальных усилий, но значительно чаще обойма рассчитана на удержание веса вышележащих конструкций. В таком виде обойма может не только дополнять существующую опору, но и полностью заменять её.

Обойма хороша тогда, когда её толщина соответствует месту в конструкции. Мастерство проектировщиков и строителей заключается в том, чтобы сделать такое усиление наиболее эффектным, надёжным и соответствующим архитектуре здания. Основная задача – получить наиболее малую толщину такой обоймы. На практике удаётся изготавливать обоймы колонн и столбов толщиной до 100 мм, а иногда – даже немного меньше.

Особенности работы каждой такой обоймы отражаются в  её конструкции, в трёх основных её показателях:

1. Толщина бетонного слоя и степень его прочности
2. Устройство армирования
3. Наличие или отсутствие связей противоположных частей обоймы между собой, сквозь усиливаемый элемент.

КАЧЕСТВО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ОБОЙМЫ УСИЛЕНИЯ

Усиление элементов несущих конструкций зданий и сооружений – это всегда ответственные работы, сложность которых всегда высока в условиях реконструкции. Обеспечение качества проектирования такого усиления и его реализации в натуре – основной фактор длительной и безопасной эксплуатации.

Выполнение работ по усилению

Работы по усилению конструкций, в том числе - опор требуется правильно увязать с другими операциями строительства или реконструкции объекта. Главный принцип заключается в том, что усиление должно быть выполнено до запланированного увеличения нагрузки. В аварийных случаях, когда опора разгружена временными конструкциями, усиление делают до возвращения существующих нагрузок.

Проектировщики усиления и строители, исполняющие его в натуре, должны учитывать основную сложность такой конструкции – небольшую толщину бетонного слоя. Такая конструкция сложна многими особенностями:

1. В небольшой, вытянутый по вертикали объём опалубки сложно укладывать бетонную смесь
2. Вибрирование бетона обоймы нередко приходится заменять уплотнением вручную
3. Обеспечение правильного набора прочности бетоном обоймы требует постоянного контроля.

Вот почему для проектирования и исполнения железобетонных обойм усиления привлекают опытных специалистов. Практический опыт требуется на каждом этапе строительных работ такого рода. К примеру, обеспечить грамотное уплотнение бетонной смеси вручную может только мастер, выполнявший такие работы неоднократно. Укладка арматуры, монтаж закладных деталей и вязка арматурного каркаса также должны выполняться квалифицированными специалистами, которые знают и понимают истинную ценность точности таких работ.

Контроль качества усиления

Качество усиления опор, этого сложного типа работ строительного дела, требует поэтапного соблюдения качества. Вот эти традиционные для строительства этапы:

• Грамотный проект
• Компетентное исполнение работ и операций
• Тщательное обеспечение качества.

К примеру, полноценный, хорошо продуманный и согласованный с подрядчиком проект содержит не только данные по устройству такого узла, но и указания по приоритетным методам неразрушающего контроля.

Неразрушающий инструментальный контроль

Сложность и особенная ответственность конструкций усиления опор железобетоном требует использования наиболее достоверных способов контроля. В строительной практике используется (помимо обязательного визуального осмотра) аппаратура ультразвукового принципа действия. Простота такой аппаратуры, её доступность и широкое распространение создают возможности для очень плотного инструментального контроля сложных строительных операций с бетоном и железобетоном.

Для несущих железобетонных элементов важна также проверка прочности. Помимо обязательных образцов бетонной смеси (так называемых «кубиков»), прочность которых исследуется в лаборатории, важны и обследования на месте, на месте, например – твердомером, показания которого также документируют.

Распространение и доступность ультразвуковой аппаратуры для дефектоскопии расширяет масштабы применения разных методов контроля качества. Тем не менее, наиболее точные и полноценные результаты неразрушающего контроля даёт только специализированная независимая лаборатория, опыт и компетенция которой несопоставимы с квалификацией рядовых исполнителей.