Усиление металлоконструкциями

Известно, что железобетон - материал, который хорошо работает на сжатие и плохо на растяжение. Самый распространенный товарный бетон в строительстве это бетон класса В25, со средней прочностью 327 кг/см2. Представим ситуацию: конструкция забетонирована, а прочности не хватает, редко, но случается. Ответственные лица начинают разбираться, в чем причина, а причин может быть несколько:

• Просчеты в проектировании;
• Не соблюдение проекта (сечение конструкции после бетонирования меньше, чем в проекте);
• Не соблюдение технологии ухода за бетоном, особенно в зимний период;
• Человеческий фактор.

Отдельным случаем являются уже эксплуатируемые сооружения. Например, здание построено давно, и в процессе эксплуатации основные несущие конструкции (балки, фермы, железобетонные плиты, колонны) в течение длительного времени подвергались неблагоприятным воздействиям, что привело к их ослаблению и аварийному состоянию. Перепрофилирование зданий особенно, старой застройки, также требует увеличение несущей способности конструкций.

В таких случаях выполняют усиление или отдельных элементов, или всех конструкций, участвующих в обеспечении общей устойчивости здания. В любом случае решение выносит проектная организация после детального обследования конструкций. Под каждый конкретный случай назначается свое лечение (усиление).

Усиление можно выполнить металлоконструкциями (металлопрокат, арматура, листы) или композитными материалами (углеродное волокно). Оба варианта довольно часто используют и у каждого есть свои преимущества и особенности.

Усиление металлическими обоймами

Несущие элементы могут быть разными, как по своим размерам и конфигурации, так и по назначению и материалу, из которого они выполнены. Но есть общие правила, которые должны соблюдаться при усилении металлом:

• Примыкания между металлом и бетоном должны плотно заполняться, обеспечивая совместную работу конструкции. Если у несущего элемента сечение круглое и усиление выполняется по образу металлической скорлупы, то пустоту между металлом и бетоном необходимо заполнить специальными составами методом инъектирования. При заполнении примыкания цементно-песчаным раствором температура окружающего воздуха и поверхности должна быть не ниже +5С°.

На приведённой ниже фотографии показан процесс инъектирования полимерраствора в пространство между кирпичной стеной и металлической обоймой:

• После на металлическую обойму необходимо нанести огнестойкое покрытие с требуемой огнезащитной эффективностью - таковы требования пожарной безопасности. При нанесении огнезащиты температура воздуха может достигать +0С°, но все зависит от состава покрытия.

На следующем снимке представлены металлоконструкции усиления стены после нанесения огнестойкого покрытия:

Усиление стен и перекрытий стальными элементами

Усиление металлическими листами – более затратное решение, чем усиление металлопрокатом. Но если стена несущая, и ее необходимо усилить, то в ряде случаев металлический лист, наоборот, становится самым эффективным вариантом решения проблемы. Если стальные уголки, швеллера и пр. металлические конструкции усиления соединяют чаще всего при помощи сварки и омоноличивания, то при креплении металлических листов не обойтись без анкерования металлоконструкций. Чаще всего при помощи анкеров-шпилек металлический лист прижимается как можно плотнее к усиляемой конструкции. Анкера в свою очередь должны быть зафиксированы в теле бетона.

Схема усиления стены стальными листами: 1) Бетонная стена; 2) шпилька; 3) гайки; 4) металлические листы усиления; 5) зазор, заполняемый после установки листов усиления.

Однако возможны ситуации (например, необходимость усиления конструкции с вырубленной частью), когда металлический лист намеренно выставляется с определенным зазором. В первом случае зазор, каким бы маленьким он ни был, все равно желательно заполнить, и единственное решение здесь – это инъектирование полимерными составами. Во втором случае между бетоном и металлическим листом нагнетается цементный раствор.

Заполнение зазора не желательно, а уже необходимо в случае, если усиляемая конструкция эксплуатируется на открытом воздухе. Понятно, что попавшая в зазор вода, а также вредные вещества в воздухе могут со временем свести на нет само решение о конструктивном усилении.