Восстановление и усиление железобетонных конструкций путём установки стягиваемых поперечных стержней у опор

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УО «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ИМ. Я. КУПАЛЫ»

 

 

Кафедра строительного  производства

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНая работа

 

по дисциплине «Технология и организация производства работ при ремонте и реконструкции зданий и сооружений»

на тему «Восстановление и усиление железобетонных конструкций путём установки стягиваемых поперечных стержней у опор»

 

 

 

Выполнил:        ____________	А. И. Агиевец
	Специальность: ПГС; Курс: 6; Группа: 1; Форма обучения:  заоч .полн.;
Проверил:       ____________	Д. И. Сафончик

 

 

 

 

 

 

 

Гродно 2012

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………3

Восстановление и усиление железобетонных конструкций путем  установки стягиваемых поперечных стержней у опор……………………………………6

Заключение………………………………………………………………………9

Список используемых источников……………………………………………..10

 

 

Введение

 

Устранение дефектов, восстановление защитного слоя бетона, ремонт железобетона, восстановление бетонных полов, устранение трещин в бетоне, восстановление бетона и защита бетонного пола – не такие простые задачи, как может  показаться на первый взгляд. Необходимо обеспечить совместную работу старого, покрывшегося трещинами бетона с  ремонтным составом и гарантировать  долговечность отремонтированной  конструкции. Выполняя ремонт железобетона, этого можно достичь, только правильно  применяя специальные ремонтные  материалы. Для каждой задачи, связанной  с ремонтом бетона, подбирается способ ремонта, материал с подходящими  свойствами, разрабатывается технологическая  карта или регламент на восстановление конструкций.

 Типичные дефекты,  с которыми приходится сталкиваться  на строительных объектах:

• недостаточная плотность бетона, наличие пор, обнажение крупного заполнителя и арматуры, расслоение бетонной смеси, трещины в бетоне
• нарушение защитного слоя бетона у арматуры
• плохая связь старого и нового бетона в зоне рабочих швов и как следствие – трещины в бетоне
• непроектный шов при перерывах в бетонировании
• отклонения конструкций от проектных размеров (в плане и по высоте, наклон по вертикали и горизонтали)
• неудовлетворительный прогрев, допущение замораживания бетона при твердении
• перегрузка конструкций в процессе строительства, повреждение конструкций и как следствие – появление трещин и прогибов, сколов, выкрашивание бетона

В действующих зданиях  и сооружениях дефекты, в основном, возникают от воздействия агрессивных  сред, замораживания и оттаивания, воздействия высоких температур, в результате длительного действия динамических нагрузок или чрезвычайных ситуаций и выражаются в коррозии арматуры и бетона, появлении трещин в бетоне, отслаивании защитного  слоя и выкрашивании бетона. В таких  случаях необходимо провести ремонт бетона, устранение дефектов, защиту бетона или восстановление и усиление конструкций  и бетонных полов. Ремонт бетона должен выполняться с учетом среды, в  которой происходит эксплуатация конструкции. После того, как будет выполнен ремонт бетона, возможно, потребуется  нанесение защитного покрытия для  предотвращения дальнейшего разрушения бетона конструкции. На основе анализа  изменения характеристик реконструируемых железобетонных конструкций предлагается методика оценки снижения прочности  железобетона.

В последние годы остро  обозначилась проблема восстановления эксплуатационных параметров железобетонных конструкций, поврежденных в результате природных или техногенных аварий и катастроф, объектов незавершенного строительства, на которые длительное время оказывались климатические  воздействия. Эксплуатация железобетонных конструкций в условиях агрессивных  сред, температурных воздействий, а  также изменения технологии эксплуатации и увеличение полезных нагрузок приводят к уменьшению сроков службы объектов, к увеличению объемов работ по восстановлению и усилению железобетонных конструкций.

В результате усиления конструкций  образуется самостоятельный класс  железобетонных конструкций – реконструируемый железобетон, который отличают особенности, связанные с измененным состоянием бетона в усиливаемой конструкции. В частности:

- наличие в усиливаемом элементе напряженно-деформируемого состояния, обусловленного предысторией нагружения;

- влияние технологических воздействий при проведении работ по усилению на характеристики бетона и напряженное состояние усиливаемого элемента, а также в целом усиленной конструкции;

- работа в составе конструкций бетонов с различными прочностными деформативными характеристиками, при наличии в одном из бетонов повреждений силового и несилового (температурного, влажностного, коррозионно-агрессивного) характера.

Особую значимость в теории реконструированного железобетона приобретает проблема оценки структурных  изменений, прочностных и деформативных  параметров бетона с точки зрения предыстории нагружения усиливаемой  конструкции. Большое влияние на структурные изменения бетона оказывает  уровень длительно приложенной  нагрузки.

Начало структурных нарушений  бетона, а следовательно снижение прочности, характеризуется нижней границей микротрещинообразования R0сrc, а состояние структуры бетона соответствующей длительной прочностью – верхней границей микротрещинообразования Rvcrc.

На основании экспериментальных  исследований определены параметры  нижней и верхней границ трещинообразования тяжелых бетонов .

Учитывая, что в подавляющем  числе случаев выполняется усиление эксплуатируемых железобетонных конструкций, находящихся под нагрузкой, для  практических расчетов, в соответствии со СНиП 2.03.01-84*, можно рекомендовать  следующее: при проектировании усиления конструкций из бетонов классов  В10-В20 (при нагрузке 0,5–0,65 расчетной  величины) расчетные характеристики бетонов умножаются на коэффициент  условия работы gв=0,9; для конструкций  из бетонов В25 и выше при нагрузке 0,6–0,75 – gв=0,9. Для конструкций из бетонов В10-В20 при уровне нагрузки 0,6 и более – gв=0,8. Для бетонов  В25 и более коэффициент gв=0,8 следует  применять при уровне нагрузки 0,75 и выше.

Следующей особенностью реконструированного  железобетона является технологическое  воздействие на усиливаемую конструкцию  при ее увлажнении дополнительно уложенным бетоном усиления . Увлажнение протекает достаточно долго, так как контакт бетонов «закрыт» толщей дополнительно уложенного бетона. Увлажнение бетона приводит к значительным изменениям характеристик. Так, проведенные исследования показали, что через 3…6 суток после увлажнения прочность бетона составила 0,78 от прочности бетона при естественной влажности; через 20 суток – 0,9; через 30 – 1,05; через 60 и более – 1,2. Таким образом, при проектировании усиления железобетонных конструкций добетонированием, при длительном увлажнении бетона усиливаемой конструкции, необходимо учитывать технологическое воздействие при проверке ее прочности на нагрузки, действующие в период строительства введением коэффициента работы бетона gв=0,8.

Надежность конструктивного  решения усиления элемента или конструкции  зависит от правильности оценки степени  коррозионного повреждения железобетона в результате агрессивного воздействия  среды. Значительные трудности вызывает оценка степени коррозионного повреждения  рабочей арматуры. Одной из косвенных  характеристик степени коррозионного  повреждения арматуры является наличие  и ширина раскрытия трещин в бетоне защитного слоя, ориентированных  вдоль арматурных стержней. На основании  многочисленных данных, полученных при  обследовании строительных конструкций  зданий и сооружений различного назначения, для оценки повреждения арматуры можно рекомендовать следующие  коэффициенты: для стержней диаметром 25 мм при ширине раскрытия коррозионной трещины 1,0 мм степень повреждения  арматуры – 8%, при ширине 2,0 мм – 12%, при ширине 3,0 мм – 15%.

Для оценки степени снижения прочности бетона при коррозионном повреждении под воздействием щелочных растворов, растворов кислот на этапе  предварительного обследования объектов и при проведении оценочных расчетов на основании накопленного опыта  и исследований [4] можно рекомендовать  следующие коэффициенты условия  работы бетона при эксплуатации в  течение 1 года – 0,7, 2 лет – 0,6, 3 лет  – 0,55, 5 лет – 0,4.

 

 

Восстановление  и усиление железобетонных конструкций  путем установки стягиваемых  поперечных стержней у опор.

Восстановлениe несущей способности опорных частей изгибаемых элементов

Восстановление несущей  способности изгибаемых элементов  при разрушении их опорных частей, равно как и вообще усиление указанных  элементов на восприятие поперечных сил, целесообразно в основном производить  посредством увеличения сечения  поперечной и наклонной арматуры.

Стягивание стержней необходимо производить одновременно с обеих  сторон усиливаемой балки, чтобы  избежать кручения последней. По окончании  натяжения гайки на болтах рекомендуется  заварить. Возможно усиление приваркой  дополнительных наклонных арматурных стержней .Этот способ позволяет получить усиление без ухудшения вида балки. Однако при этом способе усиления необходимо предварительно вырубать в боковых гранях балок борозды для установки дополнительных наклонных стержней, которые желательно приваривать к рабочей арматуре балки.

 

 

 

 

 

Рис. 2.10. Установка  стягиваемых поперечных стержней у  опор: 1 — усиливаемая главная  балка; 2 — второстепенные балки; 3 —  плита; 4 — поперечные стержни, привариваемые  к уголкам; 5 — уголки; 6 — крепежные  болты; 7 — отверстия, просверленные  в плите для установки болтов; 8 — соединительные планки; 9 — стяжные  болты.

Указанные мероприятия нужно  проводить при соответствующей  разгрузке усиливаемой конструкции, т.к. в процессе работ по установке  дополнительных стержней балка ослабляется  вследствие разрушения бетона и приварки усиливающих стержней к рабочей  арматуре. Указанные обстоятельства существенно осложняют работы по усилению. Известны и другие способы  усиления наклонных сечений. Например, установка арматурных стержней на клею в пазы в бетоне, прорезанные фрезой, или наклейка листового металла  на боковые грани в местах недостаточной  несущей_способности. 
     При всех способах восстановления защитного слоя бетона предварительно производится подготовка усиливаемых конструкций. Перед работами по обработке поверхности визуально и простукиванием молотком уточняют размеры зон, с которых удаляют низкопрочный бетон. Дефектные участки определяют по отслоению защитного слоя, наличию мелкой сетки трещин на поверхности, коррозии бетона, следов ржавчины, глухому звуку при ударе, отслоению защитного слоя при простукивании и др. Удалять низкопрочный бетон следует оконтуриванием дефектных зон бороздой, постепенно ее затем углубляя внутри дефектной зоны.

Разрушенный по периметру  сечения в изгибаемых конструкциях бетон следует обрубать вертикально, в сжатых конструкциях — горизонтально. Для улучшения сцепления с  вновь укладываемым бетоном поверхность  конструкций должна быть подвержена механической обработке. При малых  объемах работ механическая обработка  поверхности выполняется при  помощи ручного, электрического и пневматического  инструментов (щеток, пучковых молотков и т.п.). При больших объемах  работ — гидроабразивным способом с использованием оборудования для  набрызга бетона (пульпа приготавливается из трех частей песка и семи частей воды), пескоструйным и термоструйным  способами с использованием аппаратов  ТСА-12 и ТА-12. При необходимости  приварки коротышей, соединительных скоб существующая арматура вскрывается  в местах их установки не менее  чем на половину своего диаметра участками, превышающими длину соединительных деталей на 10-15 мм. Пыль с обрабатываемой поверхности смывается. Поверхность  конструкции расчищается на глубину, где бетон имеет водородный показатель рН і 12. После расчистки поверхности  конструкций от "слабого" бетона необходимо очистить рабочую арматуру восстанавливаемой конструкции  от продуктов коррозии. Это производится в зависимости от объема работ  зубилом, стальными щетками, скребками  или при помощи пескоструйного аппарата. При восстановлении защитного слоя оштукатуриванием очищенная арматура покрывается казеиновым слоем с  замедлителем коррозии. Состав этого  покрытия в частях по массе: портландцемент — 100; вода — 30-40; нитрат натрия — 10; казеиновый клей — 5. Состав цементно-песчаного  раствора, наносимого в виде штукатурки — 1:2,5-1:3. После оштукатуривания при  отсутствии покрытия арматуpы казеиновым клеем поверхность штукатурки покрывается  лакокрасочным покрытием, состав которого выбирается в соответствии со степенью агрессивности среды согласно нормам.

 

При обетонировании конструкции  цементный бетон должен иметь  прочность не ниже прочности конструкции. Перед обетонированием расчищенная  поверхность конструкции увлажняется  и может быть покрыта слоем  цементно-песчаного раствора состава 1:2. Восстанавливаемый защитный слой (наносимый обетонированием или  торкретированием) в последнем случае должен быть уложен через 90 мин. после  нанесения слоя цементно-песчаного  раствора. При применении для восстановления защитного слоя полимербетона возможный  его состав (в частях по массе) следующий: эпоксидная смола — 100; каменноугольный  лак — 100; жидкий тиокол — 20; отвердитель  ПЭПА — 10; цемент — 100-150. В случае коррозии арматуры для компенсации прокорродировавшей ее части применяют накладки из арматурной стали, привариваемые к рабочей  арматуре. При восстановлении защитного  слоя бетона торкретированием плотным  цементно-песчаным раствором к рабочей  арматуре конструкции приваривается  арматурная сетка из проволоки диаметром 2-3 мм и ячейкой »50х50 мм. Применяют  цементно-песчаный раствор состава 1:1-1:1,5 на портландцементе марки 400-500 или аналогичном по марке глиноземистом  цементе при его расходе не менее 400 кг/м3.