Загальні положення з реконструкції і посилення конструктивних елементів будівель і споруд.

Рекомендації розповсюджуються на проектування посилень несучих залізобетонних конструкцій будівель і споруд, що експлуатуються при впливі температури не вище 50°С і не нижче мінус 70°С.

Рекомендації орієнтовані, в основному, на осіб, що проектують посилення. Також вказані рекомендації можуть бути використані службами, що займаються експлуатацією, ремонтом і посиленням будівельних конструкцій та споруд.

До посилення вдаються при необхідності збільшення або відновлення несучої здатності конструкцій. Легко пошкоджені конструкції, у випадках, коли їхнесуча здатність задовільняє вимогам навантажень, відновлюються без посилення шляхом звичайного ремонту.

До посилення залізобетонних конструкцій потрібно вдаватися лише після того, як будуть використані всі можливості їх надійної експлуатації в нових умовах. До цих можливостей відносяться: раціональний розподіл технологічних навантажень, введення тимчасових розвантажуючих елементів і пристроїв при демонтажі і монтажі обладнання; обмеження зближення кранів, що не порушує технологічний процес; обмеження по одночасному завантаженню тимчасовими навантаженнями великих площ перекриттів, зниження рівня вібрації і динамічних навантажень за допомогою застосування ефективної віброізоляції машин і ряд інших заходів.

Посилення будівельних конструкцій в умовах реконструкції і технічного переозброєння діючих підприємств потрібно проектувати з урахуванням наступних чинників:

- виконання робіт в директивні терміни;

- обліку масовості (серійності) робіт по посиленню;

- максимального обліку на стадії проектування вимог технології і умов провадження робіт;

- уніфікації елементів посилення і деталей з урахуванням відхилення розмірів конструкцій, що посилюються від проектних;

- обліку вартості зупинки виробництва, яка в переважному числі випадків значно перевищує вартість матеріалів і провадження робіт по посиленню.

На виробництві, де часто змінюєтьсятехнологічне обладнання проектування конструкцій посилення рекомендується здійснювати з урахуванням можливостей подальшого збільшення навантажень, а у вказівках по експлуатації посилених конструкцій відмічати граничні значення навантажень і можливі способи збільшення несучої здатності.

Для розв'язання питання про посилення і для проектування посилень при реконструкції будівель і споруд необхідно, як правило, мати в своєму розпорядженні наступні матеріали:

1) Робочі креслення існуючих конструкцій будівель і споруд.

2) Дані про інженерно-геологічні і гідрогеологічні умови майданчика, на основі яких виконувалося первинне проектування.

3) Дані про відповідність проектних рішень фактичному виконанню конструкцій з вказівкою всіх відхилень від проекту в частині габаритів конструкцій, вузлів їх сполучення.

4) Результати геодезичної зйомки положення конструкцій для визначення осадок, відносних зміщень, прогинів і нахилів існуючих конструкцій, вузлів їх сполучення.

5) Тривалість експлуатації існуючої будівлі.

6) Дані про величини і режими технологічних навантажень в період експлуатації.

7) Обмірні креслення і дані про фактичні механічні характеристики бетону і сталі кожного конструктивного елемента, кількості арматури і її класу (місця для визначення марки бетону, кількості арматури, її діаметру і класу призначаються організацією, яка розробляє посилення).

8) Особливості технологічного процесу в споруді, що реконструюється (сухий, мокрий, наявність підвищених температур, характер агресивних впливів).

9) Дані про аварійні стани конструкцій, що мали місце за весь період до моменту проектування посилень.

10) Дані про аварійні деформації основ, що мали місце і причини, що їх викликали (просадка і набухання від замочення, усадка основи від підвищених температур і ін.).

11) Дані що мали місце раніше посиленнях конструкцій і основ.

12) Інженерно-геологічні і гідрогеологічні умови на період проведення реконструкції (посилення), в т.ч. і рівень агресивності грунтових вод.

13) Прогноз підтоплення основи.

14) Дані про очікувані після реконструкції навантаження, їх режимах і. очікуваної агресивності середовища.

15) Відомості про основні дефекти конструкцій, що впливають на несучу здатність, зниження довговічності і погіршення експлуатаційних властивостей конструкцій.

Відомості про основні дефекти конструкцій включають назви дефектів, місця їх розташування (для тріщин - їх напрям), основні розміри і інші дані, що характеризують параметри.

Основними дефектами залізобетонних конструкцій, в тій чи іншій мірі, що впливають на несучу здатність, довговічність і експлуатаційні властивості, є:

- тріщини, що перевищують допустимі величини по будь-якій з груп граничних станів;

- підвищені прогини і переміщення;

- раковин і околів;

- відшаровування захисного шару;.

- роздроблення бетону в стиснутих елементах і стиснутих зонах;

-корозіяарматури;

- корозія бетону;

- обриви стержнів арматури;

- втрата зчеплення арматури з бетоном;

- дефекти захисних покриттів;

- відхилення від проекту по габаритах конструкцій, опорних вузлів, січенням арматури і ін.

Об'єм і склад даних по інженерно-геологічних умовах на період проведення реконструкції (посилення) фундаментів, визначаються програмою, складеною дослідницькою організацією при участі проектної організації, що повинні відповідати основним вимогам будівельних норм і правил.

Визначення раціональності і ефективності посилення повинно проводитися на основі результатів обстеження перевірочних розрахунків в кожному конкретному випадку з врахуванням наявності, вигляду і характеру дефектів, міцності бетону, розташування, кількості і механічних характеристик арматури, наявності і стану закладних деталей, вільних габаритів і умов для провадження робіт по посиленню, економічній доцільності при співставленні з варіантами, що передбачають заміну і зведення. нових конструкцій замість пошкоджених або що посилюються.

Для посилення насамперед рекомендуються конструктивні рішення з чіткою розрахунковою схемою, що забезпечують спільну роботу посилюваної і посилюючої частин конструкцій і дозволяють впевнено визначити величину навантаження, що додатково сприймається.

При посиленні пошкоджені елементи розчищаються від дрібних уламків бетону і, у разі необхідності, встановлюються на тимчасові підпори, арматура виправляється, після чого проводиться відновлення і посилення.

При обстеженні конструкцій, що посилюються потрібно встановлювати втрату міцності поверхневого шару бетону (від зминання, роздроблення, впливу високих температур, корозії арматури і бетону) і намічати дефектні дільниці, що потребують видалення. Видалення бетону потрібно проводити з вирубкою порожнин переважно прямокутної форми з тим, щоб основні робочі грані їх були, по можливості, перпендикулярні напряму діючих зусиль, а інші грані приблизно паралельні йому. При цьому потрібно уникати влаштування порожнин, важкодоступних для заповнення їхбетоном.

Для забезпечення спільної роботи бетону посилюючої або конструкції, що ремонтується з бетоном посилення необхідно як при проектуванні, так і при провадженні робіт приділяти увагу заходам, сприяючим підвищенню зчеплення старого бетону. з новим. Зокрема, гладкі контактні поверхні рекомендується піддавати насічці і обробці металевими щітками,безпосередньо перед укладанням нового бетону поверхня старого повинна бути змита струменем води під тиском, при цьому зайва вода у вигляді калюж повинна бути видалена в зв'язку з негативним впливом зайвого зволоження на зчеплення.

Застосування для ремонту і посилення складових, що володіють підвищеною адгезійною здатністю, а також клейових з'єднань старого і нового бетону (епоксидних, акрилових, силоксанових, поліефірних і інш.) повинно здійснюватися тільки за спеціальними рекомендаціями.

Клас бетону посилення слід приймати на один клас вище, ніж клас бетону конструкції, що посилюється, але не нижче за В15; для посилення фундаментів із застосуванням монолітного залізобетону допускається застосовувати клас бетону В12.5.

Для конструкцій, що працюють в агресивному середовищі або мають пошкодження від корозії марка бетону посилення повинна прийматися по щільності або по стійкості відповідним вимогам даного агресивного середовища.

Розчин для захисного цементного тиньку і бетон для заробки гнізд, борозен, отворів, потрібно приймати марки не нижче за 150.

Передавати навантаження на посилюючу конструкцію до набору бетоном посилення проектної марки не рекомендується.

Зварювальні роботи при посиленні залізобетонних конструкцій потрібно здійснювати у відповідністю з нормами.

При посиленні під навантаженням рекомендується уникати конструктивні рішення, що передбачають зварні з'єднання існуючої арматури стальними елементами посилення.

Не допускається застосування зварних з'єднань при напруженні в арматурі посилюючого елементу більше за 0,85 від межі текучості арматури.

Перевірку величини напруження в арматурі проводять по найбільш навантаженому і найбільш послабленому перетину з урахуванням фактичної міцності і площі перетину арматури і бетону. Площа перетину арматури в цьому випадку приймається за вирахуванням перетину стержня, що зварюється.

Гаки, коротиші, скоби і інші з’єднювальні деталі, що приварюються до існуючої арматури, для запобігання підпалів і підрізів рекомендується виготовляти з арматурної сталі класу A-I діаметром 10-16мм.

Для забезпечення надійної роботи посиленої конструкції деталі, які з'єднують існуючу і додаткову арматуру, що встановлюються на зварюванні, повинні розташовуватися "врозбіжку" (в шахматному порядку).

У проекті необхідно обговорювати вид зварних з’єднань, марку електродів, черговість накладення зварних швів, кількість проходів, що виконуються, обробку поверхні швів і т.д.

Конструкція і черговість зварних швів повинна забезпечувати мінімальні деформації конструкцій в процесі виконання зварювальних робіт.

Для зниження деформацій в ригелях рам і балках приварку додаткової арматури до існуючої коротишами при виконанні її під навантаженням рекомендується здійснювати в напрямі до більш навантажених перетинів симетрично з обох сторін.

Приварку гаків і хомутів необхідно здійснювати від зігненої частини до кінця стержня з обов'язковим заповненням кратера шва.

У всіх випадках при посиленні щоб уникнути концентрації напружень потрібно призначати мінімально необхідний перетин зварних швів, причому доцільніше збільшувати довжину шва, а не перетин.

При проектуванні і виконанні зварних з'єднань арматури потрібно керуватися наступними вказівками: у разі приварки додаткової арматури до існуючої зварні шви h= 4-6мм в конструкціях, що розвантажуються під час виконання робіт по посиленню, допускається виконувати за один прохід; шви h>6мм - за два проходи; при зварюванні під навантаженням шви 4-6мм виконуються за два проходи, в конструкціях, що сприймають динамічні навантаження і експлуатуються в умовах від’ємних температур при h = 4-бмм у всіх випадках необхідно передбачати два проходи, а при h > 6 мм - три проходи.

При необхідності закріплення закладних деталей, останні мають приварюватися до існуючої арматури фланговими швами.

У стальних конструкціях посилення найбільш раціонально застосовувати зварні шви, що накладаються симетрично відносно нейтральних осей елементів, що зварюються.

При виконанні багатошарових швів після накладення кожного наступного шару потрібно влаштовувати перерви для охолодження попереднього до температури нижче за 100°С.

Двосторонні багатошарові шви потрібно накладати симетрично шарами почергово з кожної сторони.

У елементах, схильних до динамічних навантажень, рекомендується передбачати вгнуті зварні шви, кінці яких повинні виводитися в менш навантажені області.

В деталях, що сприймають розтягуючі динамічні напруження не рекомендується приймати поперечні зварні шви.

Прихватку призбиранні деталей, що сприймають динамічнінавантаження, рекомендується виконувати електродамитовщиною 2,5мм.

Максимальна товщина шва повинна прийматися рівної 2ммдля кутових швів і 3ммдля швів інших типів. Довжина прихваток повинна бути, як правило, не більше за 20мм.

При застосуванні для посилення штампованих і гнутих в холодному стані профілів потрібно уникати зварних швів що накладаються в області згину.

Перед зварюванням арматурних стержнів кінці, що зварюються і з'єднувальні накладки повинні бути очищені до чистого металу в місцях зварювання від бруду, масла і інших забруднень. Вода, в тому числі конденсаційна, сніг, лід повинні бути видалені з поверхні стержнів і з'єднувальних накладок за допомогою нагрівання газовими і пальними лампами до температури 100°С.

Не допускається наявність опіків і підплавлень від дугового зварювання на поверхні робочих стержнів. Опіки повинні бути зачищені абразивним колом, при цьому зменшення площі перетину стержня (поглиблення в основний метал) не повинно перевищувати 3 %. Місце зачистки стержня повинно мати плавні переходи до тіла стержня, а ризики від абразивної обробки повинні бути направлені вздовж стержня.

При необхідності приварки коротишів, з'єднувальних скоб існуюча арматура оголюється в місцях їх установки не менше ніж на половину свого діаметра дільницями, що перевищують довжину з'єднувальних деталей на 10-15 мм.

Відрізання кінців стержнів електричною дугою при посиленні конструкцій не допускається.

Для посилення нарощуванням, сорочками і обоймами рекомендується застосовувати портландцемент марки не нижче за 400 (ГОСТ 10178-76); при необхідності швидкого схоплювання і твердіння рекомендується той же цемент, але з тепловою обробкою бетону по м'яких режимах (з підвищенням температури на 5-10° на годину).

Застосування швидкотужавіючих цементів і добавок прискорювачів твердіння допускається при підборі складів, що забезпечують нормальну усадку (не більшу, ніж для звичайних бетонів природнім режимом твердіння). При цьому потрібно керуватися ГОСТом10178-76, ГОСТом 24211-80, ''Руководством по применению химических добавок в бетоне (НИИЖБ) і ''Руководством по обеспечению долговечности железобетонных конструкций предприятий чорной металургии при их реконструкции и востановлении'' (Харьковский Промстройниипроект, НИИЖБ).

Максимальну крупність заповнювача для бетону посилення потрібно призначати з урахуванням наступних вимог:

I) При ущільненні бетонних сумішей вібруванням не більше, ніж 20мм (за винятком масивних елементів посилення).

2) При нанесенні сумішей набризгом не більше, ніж половина товщини конструкції, що бетонується.

5) При торкретуванні не більше, ніж 8-10 мм в залежності від паспортних даних цемент-пушки.

4) При підливанні дрібнозернистим бетоном порожнин висотою до 50 мм не більше 5 мм, висотою більше, ніж 50 мм – 10 мм.

5) У густоармованих набетонках, обоймах крупність заповнювача не повинна перевищувати 3/4 відстані між арматурними стержнями.

6) В окремих випадках, при дуже частому розташуванні арматури, допускається замість бетону приймати цементно-піщані бетони міцністю не менше, ніжнеобхідна проектом посилення.

Модуль крупності піску рекомендується не нижче за 2,2-2,5 з кількістю пустот не більше за 40%.

Зручновкладуваність бетонної суміші рекомендується призначати в залежності від товщини елемента, що бетонується. При товщині елемента, до 120мм осадка конуса приймається не менше 6-8 см, при товщині елемента від 120 до 200 мм осадка конуса приймається від 2-3 см до 5-6 см, а при товщині більше за 200 ммі при бетонуванні вібробулавою осадка конуса приймається від 1 до 2-3 см. При цьому рекомендується користуватися пластифікаторами (до 1% ССБ або С-3 і ін.).

Конструкції, що посилюються так само, як і бетон посилення повинні при бетонуванні мати температуру не менше за 10°С.

Арматурна сталь, прокат, що застосовуються в конструкціях посилення бетонуванням повинні задовольняти будівельним вимогам. Для армування рекомендується застосовувати робочу арматуру класу A-I, А-II, A-III. В якості жорсткої арматури рекомендується застосовувати фасонний прокат марок ВСт-3, ВСт-3пс.

Для стальних шпренгелів і затяжок посилення рекомендується приймати сталі класів А-IIв і А-IIIв.

Застосування високоміцних і термічно оброблених сталей допускається тільки як попередньо-напружених затяжок посилення при умові натягнення механічним способом.

Для виготовлення металевих конструкцій посилення рекомендується застосовувати прокат з сталей класу С 38/23 марок ВСт-3Гпс, ВСт-Зпсб, ВСт-3кп2 групи В:

- сталь листова горячокатана, сталь прокатна кутова, швелери, балки двотаврові, труби, болти і гайки нормальної точності, шайби.

Армування дисперсно-армованого бетону рекомендується виконувати стальним дротом діаметром 0,2-0,5мм довжиною 30-40мм, отриманим від випалених стальних канатів шляхом їх різання на механічних ножицях. Витрата фібр на 1м³ бетонної суміші орієнтовно дорівнює 1,5% по об'єму, що відповідає приблизно 120 кг фібр на 1м³ суміші.

Для запобігання прослизанню стержнів посилення необхідно забезпечувати їх надійну анкеровку на кінцях. Якщо дозволяють умови, то для анкеровки стержнів передусім використовується традиційний спосіб анкеровки. Анкеровка за рахунок зчеплення прямолінійних стержнів з бетоном допускається тільки для арматури періодичного профілю.

Способи анкеровки вибирають згідно "Руководства по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напрежения)" (Ленинградский Промстройпроект, ЦНИИпромзданий. НИИЖБ).

Анкеровка арматури посилення в старому бетоні з застосуванням клею повинна виконуватись по спеціальних рекомендаціях.

Проектування посилень бетонних і залізобетонних конструкцій будівель споруд і фундаментів, призначених для роботи в умовах агресивного середовища і підвищеної вологості повинно вестися з врахуванням додаткових вимог.

Для підприємств з підвищеною мірою агресивності середовища залізобетонні конструкції посилення рекомендується проектувати, по можливості, плоскими з мінімальною кількістю дільниць, на яких можуть затримуватися продукти агресії, що забезпечить збільшення їх довговічності. В залізобетонних конструкціях посилення в агресивних умовах використовують сталі марок 18Г2С до 25Г2С, що володіють підвищеною корозійною стійкістю.

При проектуванні стальних конструкцій посилення, призначених для експлуатації в умовах з агресивними впливами, щоб уникнути появи корозії у важкодоступних для огляду місцях (особливо в найбільш відповідальних вузлах), необхідно приймати січення замкненого профілю, що характеризується мінімальною швидкістю корозії.

У інших конструкціях посилення необхідно прагнути до забезпечення вільного доступу для огляду конструкцій в процесі експлуатації і поновлення антикорозійного покриття. Всі зазори між залізобетонними конструкціями і стальними профілями повинні бути закладені розчином.

Найбільш відповідальні вузли посилення конструкцій, по можливості, рекомендується винести за межі зонпідвищеного постійного зволоження.

У пожежонебезпечних приміщеннях, а також на вимоги забезпечення довговічності в найбільш відповідальних випадках стальні конструкції посилення рекомендується забетонувати.