Усиление строительных конструкций зданий и сооружений

Большинство зданий, сооружений и конструкций на данный момент имеют существенный физический износ, накопленный за десятилетия эксплуатации.

Необходимость в реконструкции и усилении возникает в следующих случаях:

• Проведение работ по реконструкции и капитальному ремонту;
• Просадка фундамента в результате изменения гидрогеологических условий (повышения уровня грунтовых вод, протечки из изношенных водонесущих сетей)
• Недостатки проектирования и строительства
• Повреждения в результате воздействия природных факторов
• Неправильная эксплуатация, отсутствие плановых ремонтных работ
• Естественный износ

Условно методы усиления зданий и сооружений можно разделить на три группы: традиционные, инновационные и комбинированные. Для каждого объекта во время проектирования подбирается индивидуальный метод, позволяющий достигнуть максимального результата.

Традиционные методы:

• Укрепление фундамента и контакта фундамент-грунт путём инъектирования цементных или композитных растворов или устройство буроинъекционных свай.
• Бетонирование либо торкретирование.
• Монтаж дополнительных стальных элементов для упрочнения отдельных строительных конструкций (армирование, уголки, стяжки, швеллеры, распорки).

Инновационные:

• Усиление строительных конструкций и зданий с помощью композитных материалов (углеволокно). Используется там, где монтаж металлических элементов невозможен.
• Инъектирование, применяемое при обнаружении полостей и трещин в несущих конструкциях.
• Комбинированные методики, как следует из названия, могут соединять в себе применении обоих направлений в случае необходимости.

Усиление грунтов заключается в нагнетании в основание фундаментов цементных, силикатных или других растворов в пробуренную ранее скважину.

Смесь подается в скважину под высоким давлением, заполняет полости и трещины в грунте. Результатом такой работы является получение грунтоцементного состава, который обладает высокими прочностными показателями, устойчивостью к воздействию грунтовых вод.

Усиление фундаментов производят несколькими методами в зависимости от характеристик фундамента:

• замена отдельных участков;
• инъектирование ремонтными растворами;
• нанесение торкрет-смеси;
• перенос нагрузок от существующих фундаментов на нижележащие слои грунта

Буроинъекционные сваи представляют собой изделие из бетона и стали, имеющие диаметр 100—300 мм. Глубина их размещения – до 20 м. Создается путем подачи мелкозернистого бетонного раствора в пробуренные скважины.

Процесс создания заключается в бурении скважин, диаметром до 300 мм. Достигнув требуемой глубины (указывается в проекте), отверстия заполняются цементным раствором, подаваемым под большим давлением (можно заполнять вертикальные и горизонтальные скважины). Далее выполняется армирование – в еще не застывший бетон монтируется стальной каркас определенного диаметра. Результатом работ является монолитная ж/б опора, связанная с фундаментом и усиливающая его прочностные характеристики и несущую способность.

Работы по усилению контакта-фундамент грунт или устройству буроинъекционных свай при усилении строительных конструкций, зданий и сооружений необходимы в следующих случаях:

• Дополнительное укрепление уже имеющегося фундамента, для повышения несущей способности.
• Увеличение прочности фундамента объекта при изменении нагрузок в процессе эксплуатации.
• Исправление образовавшегося наклона оснований зданий, случившегося в процессе усадки здания/постройки.
• Сооружение объекта на территории с просадочными и слабыми грунтами.
• При необходимости сооружения объекта в густо застроенном районе города или при строительстве в условиях недостаточного пространства (производственные комплексы, цеха и т.д.).

Обетонирование объекта осуществляется нанесением дополнительного бетонного слоя с тем, чтобы увеличить площадь сечения и прочность конструкции. Бетонирование осуществляется вместе с устройством опалубки и арматурных каркасов.

При бетонировании тонкостенных железобетонных конструкций, а также для исправления дефектов и восстановления поврежденных железобетонных конструкций применяют торкретирование.

Торкретирование – это процесс, при котором на отделываемую поверхность (с арматурным каркасом или без него) под давлением наносится мелкозернистая бетонная смесь (торкрет-бетон) или цементно-песчаный раствор в один или несколько слоёв.

При усилении зданий и сооружений с помощью металлических элементов чаще всего производится наращивание и последующая приварка усиливающих элементов, а также изменение схемы конструкции из металла. Процесс включает в себя также установку дополнительных рёбер и связей, что позволяет увеличить жесткость конструкции.

Металлические конструкции для усиления сооружений включают в себя стяжки из арматурных стрежней или полос металла, пластины П-образной формы, металлические вставки, «обоймы», «рубашки», стержни и заклепки.

Проведение работ по усилению конструкций зданий и сооружений с помощью металлоконструкций невозможно без предварительного разработанного и утвержденного проекта.

Усиление строительных конструкций композитными материалами, а так же зданий и сооружений различного назначения производится путем устройства системы внешнего армирования композитными материалами из термореактивных адгезивов на основе эпоксидных смол, армированных стеклянными или углеродными волокнами, — ленты, ламели, сетки.

Композитные материалы прекрасно взаимодействуют с любыми другими поверхностями и отлично приспосабливаются к воздействию внешних факторов.

Инъектирование представляет собой процесс, задачей которого является восстановить изначальную целостность объекта. Выполняется он при помощи закачки под высоким давлением специальных составов и низковязких смол с большим показателем текучести. Это позволяют ликвидировать трещины и восстановить целостность конструкции.

Основные преимущества метода инъектирования:

• Вариативность способов введения растворов.
• Проработанность этапов выполнения работ, что исключает образование большого количества отходов и мусора.
• Быстрое исполнение – требуется небольшое количество инструментов и спецтехники.
• Экологичность – проведение инъектирования и итоговый результат не оказывает негативного влияния на окружающую среду, т.к. применяются безопасные материалы.
• Можно осуществлять при различных условиях и разных местах, в том числе и труднодоступных.