Приложение Г. Методы, реализующие принцип 4 - усиление конструкций

Приложение Г

Методы, реализующие принцип 4 - усиление конструкций

Г.1 Метод 4.1 - Добавление или замена замоноличенных или наружных арматурных стержней

Г.1.1 Метод 4.1 распространяется на конструкции с недостаточной несущей способностью или нарушенными эксплуатационными свойствами, усиление которых достигается за счет увеличения основного армирования конструкций, учитываемого в расчетах.

Г.1.2 При усилении по методу 4.1 арматурные стержни могут быть добавлены в отверстия, снаружи существующей конструкции (внешнее армирование) или в составе нового внешнего слоя бетона, как дополнение к методу 4.4.

Г.1.3 Внешнее армирование может осуществляться установкой дополнительной стальной арматуры или наклейкой композитных материалов.

Г.1.4 При усилении конструкций процесс коррозии существующей арматуры в бетоне должен быть приостановлен. В зависимости от условий эксплуатации может потребоваться устройство антикоррозионных и противопожарных покрытий и панелей или принятия иных мер, которые затрудняют доступ к конструкции и увеличивают ее габариты.

Г.1.5 При необходимости усиления только растянутой зоны элемента рекомендуется усиление путем приварки дополнительной арматуры (рисунок Г.1).

Г.1.6 Обнажение существующей арматуры выполняется локально, с шагом 200-1000 мм.

Г.1.7 Усиление путем приварки не допускается для конструкций со значительным коррозионным повреждением, а также без частичного разгружения при высоких напряжениях в арматуре.

Г.1.8 Сварка арматуры усиления должна соответствовать требованиям ГОСТ 14098 и настоящего свода правил.

Г.1.9 Усиление изгибаемых элементов на действие поперечных сил рекомендуется выполнять путем установки дополнительной поперечной арматуры (рисунок Г.2).

Г.1.10 Усиление плитных конструкций, имеющих надежную анкеровку по концам, рекомендуется выполнять поперечным армированием, устанавливаемым в сквозные отверстия. Также, при наличии опытного обоснования допускается применение вклеенной поперечной арматуры, устанавливаемой под углом 45° к плоскости плиты (рисунок Г.3).

Г.1.11 В случае недостаточной несущей способности при усилении поперечным армированием следует применять усиление рубашками, подведением новых опор и др. В этих случаях особое внимание следует уделять обеспечению совместной работы нового и старого бетона, а также достаточной прочности и жесткости новых опор.

Г.1.12 Для эффективного включения дополнительной арматуры в работу рекомендуется предусматривать ее предварительно напряженной по методу 4.7.

Г.1.13 При необходимости установки новых арматурных выпусков в существующие конструкции, вклейку арматуры усиления следует производить с использованием составов на эпоксидной основе, имеющих Техническое свидетельство, выданное в установленном порядке.

Г.1.14 Для обеспечения надлежащей анкеровки (нахлестки) выпусков особое внимание при их проектировании следует уделять конструктивным требованиям по размещению: минимальному шагу арматуры, расстоянию до края и др.

Г.1.15 Работы по вклейке арматуры должны выполняться в соответствии с инструкцией производителя, персоналом, имеющим опыт в выполнении данных работ.

Г.1.16 Согласно методу 4.1 арматурные стержни следует добавлять в отверстия или углубления в бетоне или снаружи существующей конструкции в составе нового внешнего слоя (см. рисунок Г.4).

Г.1.17 Дополняющий метод: методы 4.2, 4.7.

Г.2 Метод 4.2 - Добавление арматуры, закрепляемой в заранее сформированных или пробуренных каналах

Г.2.1 Метод добавления арматуры, закрепляемой в заранее сформированных или пробуренных каналах осуществляется с целью усиления конструкций путем добавления арматуры, заанкерованной в подготовленные каналы или просверленные отверстия для соединения новых армированных слоев бетона или элементов с существующей конструкцией (рисунок Г.5.)

Г.2.2 Основными этапами выполнения работ являются подготовка отверстия бурением, выдалбливанием или гидроструйной обработкой, установка арматурного стержня и замоноличивание специальным составом на минеральной или полимерной основе.

Г.2.3 Основными областями применения метода 4.2 является устройство соединений между "новыми" и "старыми" бетонными элементами.

Г.2.4 Применение указанного метода требует проведения расчета прочности конструкции.

Г.2.5 При выполнении работ по анкеровке арматурных стержней требуется тщательная подготовка отверстия и максимальная степень заполнения его раствором на минеральной или полимерной основе.

Г.2.6 Данный метод применяется совместно с методом 4.1 или 4.4.

Г.2.7 Контроль качества выполнения работ должен осуществляться путем испытания на выдергивающее усилия арматуры по ГОСТ 56731.

Г.3 Метод 4.3 - Внешнее армирование приклеиванием полос, холстов, сеток

Г.3.1 Внешнее армирование приклеиванием полос, холстов, сеток заключается в установке соответствующих элементов системы внешнего армирования на бетонные поверхности с целью сохранения или увеличения несущей способности (рисунок Г.6).

Г.3.2 Приклеивание полос и холстов следует производить при помощи материалов на основе эпоксидных смол, руководствуясь ГОСТ 32943. Присоединение активных сеток следует осуществлять при использовании полимерцементной матрицы и растворов полимеров. При выполнении работ необходимо руководствоваться СП 164.1325800.

Г.3.3 Область применения метода 4.3 распространяется на конструкции с недостаточной несущей способностью, например, по причине коррозии арматурного каркаса, а также в случае увеличения нагрузок. При усилении конструкций процесс коррозии арматуры в бетоне должен быть приостановлен. В конструкциях, испытывающих воздействие паров воды, необходимо оставлять не менее 50% свободной площади поверхности, которая обеспечит перемещение влаги.

Г.3.4 При реализации данного метода требуется расчет прочности конструкции.

Г.3.5 Для защиты приклеенных полимерных полос (ламинатов) и холстов необходимо выполнение противопожарных мероприятий.

Г.3.6 Для реализации данного метода должен производиться ремонт участков с некачественным бетоном с заполнением трещин. Поверхность бетона должна обладать достаточной прочностью на растяжение до глубины не более 6 мм от поверхности, защитным слоем бетона и ровностью в соответствии с допусками для конкретной системы. Особое внимание следует уделить защите от температурного воздействия, исходя из свойств клеевого состава. В зависимости от условий эксплуатации может потребоваться устройство противопожарных покрытий и панелей или принятия иных мер, которые затрудняют доступ к конструкции и увеличивают ее габариты.

Г.3.7 Метод 4.3 дополняется методами 3.1 и 1.5 или 4.5, или 4.6.

Г.3.8 Номенклатуру, значения и методы определения показателей свойств материалов и показателей эксплуатационных качеств образуемых систем методом 4.3 принимают по ГОСТ 32943.

Г.4 Метод 4.4 - Добавление бетона или раствора

Г.4.1 Метод 4.4 заключается в добавлении строительного раствора или бетона в существующую бетонную конструкцию. Сущность данного метода состоит в нанесении нового бетона поверх старого, совместимого с ним по своим свойствам. Увеличение сечения бетонной или железобетонной конструкции или устройство дополнительных элементов, работающих совместно с усиляемыми конструкциями, повышают их несущую способность при сохранении основной расчетной схемы. Укладку бетона или раствора можно осуществлять по праймерному слою. Данный метод схематично показан на рисунке Г.7.

Г.4.2 Типичные области применения метода 4.4 распространяются на все типы бетонных и железобетонных конструкций.

Г.4.3 Метод 4.4 может быть реализован путем:

- устройства набетонки - увеличения сечения конструкции с одной стороны путем выполнения дополнительного, как правило, армированного бетонного слоя сечения, работающего совместно с усиляемой конструкцией;

- устройства железобетонных обойм - то же с увеличением сечения по всему периметру конструкции с устройством замкнутого контура;

- устройства железобетонных рубашек - то же с увеличением сечения с двух или более сторон без образования замкнутого контура;

Г.4.4 При реализации метода 4.4 с выполнением бетонных или железобетонных элементов усиления требуется:

- контроль соответствия свойств нового бетона с основанием;

- тщательная подготовка поверхности;

- контроль адгезии между слоями бетона.

Г.4.5 Дополняющие методы: метод 1.5, 4.4, 4.5 или 4.6.

Г.4.6 Номенклатуру, значения и методы определения показателей свойств материалов и показателей эксплуатационных качеств, образуемых систем методом 4.4, принимают по ГОСТ 32943 и ГОСТ Р 56378.

Г.4.7 Усиление набетонкой рекомендуется выполнять в случае ограничения доступа с нижней стороны элемента, а также при отсутствии необходимости усиления вертикальных конструкций и фундаментов (рисунок Г.8).

Г.4.8 Для обеспечения совместной работы усиливаемой конструкции с набетонкой необходимо устройство поперечных связей в виде поперечной арматуры либо шпонок. При соответствующей расчетном обосновании и обеспечении адгезии допускается выполнять связь путем насечки и нанесения подготовительного состава.

Г.4.9 Не рекомендуется применение усиления набетонкой переармированных конструкций при и уровне нагрузки более 80% от расчетного значения.

Г.4.10 Толщину набетонки следует принимать не менее 60 мм исходя из обеспечения величины защитного слоя бетона согласно СП 63.13330 для армированных набетонок.

Г.4.11 Для усиления сжатых элементов (колонн, стен и др.) применяют усиление в виде рубашек и обойм.

Г.4.12 Обоймы из железобетона выполняют в пределах одного или нескольких этажей, с доведением в верхнем сечении до уровня вышележащего перекрытия, а в нижнем - до верхнего обреза фундамента. При усилении обоймой на локальном участке конструкции допускается высоту обоймы выполнять с заведением за участок усиления не менее чем на 2b, где b - наибольший размер сечения элемента.

Г.4.13 Для внецентренно сжатых стержневых элементов с квадратным либо круглым поперечным сечением и малым эксцентриситетом продольной силы рекомендуется применять железобетонные обоймы со спиральным поперечным армированием.

Г.4.14 При конструировании обойм со спиральным армированием следует выполнять следующие требования:

- диаметр поперечной арматуры следует принимать не менее 6 мм;

- спирали в плане должны быть круглыми;

- расстояние между витками спирали в осях должны быть не менее 40 мм и не менее 1/5 диаметра сечения ядра обоймы, охваченного спиралью и не более 100 мм;

- у опор обоймы и в местах концентрации усилий шаг спирали не должен превышать 50 мм;

- спирали должны охватывать всю продольную рабочую арматуру.

Г.4.15 Армирование обойм принимается согласно расчету, при этом диаметр продольной рабочей арматуры принимают не менее 16 мм, поперечной вязаной арматуры не менее 6 мм, сварной - не менее 8 мм.

Г.4.16 Усиление рубашками следует выполнять только в случае, если по каким-либо причинам невозможно выполнение замкнутой обоймы.

Г.4.17 При учете совместной работы рубашки и усиляемой конструкции поперечная арматура рубашки должна быть заанкерена путем приварки к существующей арматуре элемента. В противном случае усиление следует проектировать на восприятие всей нагрузки.

Г.4.18 Армирование рубашек принимается согласно расчету, при этом диаметр продольной рабочей арматуры принимают не менее 8 мм, поперечной вязаной арматуры не менее 6 мм, сварной - не менее 8 мм.

Г.5 Метод 4.5 - Инъектирование в трещины, пустоты или полости

Г.5.1 Стандартным методом восстановления бетона в зоне трещин и пустот является его инъектирование заполняющими материалами, способными обеспечить передачу нагрузок, например полимерными и цементными составами, которые могут поступать в конструкцию самотеком (заливкой) или под определенным давлением с использованием как поверхностных, так и пакеров, устанавливаемых в пробуренные отверстия. Метод 4.5 схематично показан на рисунке Г.9.

Г.5.2 Метод 4.5 реализуется путем максимального заполнения участков с дефектом путем инъектирования затвердевающего материала для обеспечения несущей способности на уровне качественного бетона.

Г.5.3 Типичными областями применения метода 4.5 являются трещины или пустоты в конструкциях, к которым имеются высокие требования по несущей способности, герметичности и долговечности.

Г.5.4 При проектировании метода 4.5 следует предусматривать контроль уровня влаги в трещине, раскрытие и движение трещин, консистенцию, давление инъекционного раствора, его сроки схватывания, адгезию между составом и основанием.

Г.5.5 В процессе выполнения работы контролируется степень заполнения бетонной конструкции инъекционными составами.

Г.5.6 Дополняющие методы: метод 3.1 или покрытие для улучшения внешнего вида.

Г.5.7 Номенклатуру, значения и методы определения показателей свойств материалов и показателей эксплуатационных качеств образуемых систем методом 4.5 принимают по ГОСТ 33762.

Г.6 Метод 4.6 - Заполнение трещин, пустот или полостей

Г.6.1 Метод 4.6 предусматривает усиление конструкций путем заполнения участка с дефектом без использования давления посредством заливки, поэтому необходимо обеспечить максимально возможную степень заполнения участков с дефектом (рисунок Г.10).

Г.6.2 Метод 4.6 реализуется при максимально возможном заполнении участков с дефектом путем заливки затвердевающего материала для обеспечения несущей способности на уровне качественного бетона.

Г.6.3 Типичной областью применения метода 4.6 является бетонные и железобетонные конструкции с не насыщенными водой трещинами с раскрытием более 0,8 мм.

Г.6.4 При проектировании метода 4.6 необходимо пробное выполнение работ для проверки возможной степени заполнения; альтернатива - метод 4.5 (нагнетание вместо заливки) и т.д.

Г.6.5 При выполнении работ следует контролировать степень заполнения трещин конструкции, консистенцию раствора.

Г.6.6 Дополняющие методы: метод 3.1 или покрытие для улучшения внешнего вида.

Г.6.7 Номенклатуру, значения и методы определения показателей свойств материалов и показателей эксплуатационных качеств образуемых систем методом 4.6 принимают по ГОСТ 33762.

Г.7 Метод 4.7 - Установка предварительно напряженной арматуры

Г.7.1 Метод 4.7 распространяется на конструкции с недостаточной несущей способностью или нарушенными эксплуатационными свойствами, усиление которых достигается за счет эффективно включаемого в работу дополнительного армирования конструкций или за счет преднапряжения и обжатия усиляемых конструкций.

Г.7.2 Метод 4.7 является дополняющим к методу 4.1.

Г.7.3 Усиление по методу 4.7 рекомендуется выполнять предварительно напряженными затяжками и шпренгелями для конструкций, для которых по условиям эксплуатации невозможно либо затруднено частичное разгружение.

Г.7.4 Предварительное натяжение выполняется механическим, электротермическим или комбинированным способом.

Г.7.5 В качестве предварительно напряженной арматуры усиления рекомендуется применять арматуру класса не ниже А500С, диаметром 16-40 мм. Для сильно нагруженных и массивных конструкций следует применять затяжки из стального проката.

Г.8 Метод 4.8 - Усиление жесткими или упругими опорами

Г.8.1 Область применения метода 4.8 распространяется на конструкции с недостаточной несущей способностью, усиление которых достигается за счет изменения расчетной схемы конструкции введением дополнительных опор и уменьшением пролетов.

Г.8.2 Усиление упругими опорами выполняется путем подведения под усиляемую конструкцию балочных и ферменных элементов из стального проката, с последующим включением их в работу путем подклинки (рисунки Г.11, Г.12).

Г.8.3 Жесткие опоры выполняют из железобетонных или стальных стоек, устанавливаемых на существующие либо новые фундаменты. Для снижения податливости опор следует отдавать предпочтение опиранию на существующие фундаменты, даже в случае необходимости их усиления.

Г.8.4 Для обеспечения включения в работу жестких опор необходимо обеспечение частичного разгружения усиляемых конструкций путем снятия временной нагрузки либо временного подъема (рисунки Г.13-Г.15).

Г.9 Метод 4.9 - Устройство обойм из стального проката

Г.9.1 Метод 4.9 заключается в устройстве дополнительных элементов, работающих совместно с усиляемыми конструкциями и повышающих их несущую способность при сохранении основной расчетной схемы.

Г.9.2 Метод 4.9 может быть реализован путем устройства обойм из стального проката - устройство замкнутой металлической конструкции вокруг усиляемой и повышающей ее несущую способность за счет включения в совместную работу.

Г.9.3 Обоймы из стального проката рекомендуются для сжатых элементов с малыми эксцентриситетами продольной силы. С целью снижения расчетной длины ветвей сжатых элементов обойм необходимо обеспечить их плотное прилегание к бетону усиляемой колонны путем устранения неровностей, зачеканки зазоров между элементами усиления и бетоном колонны, а также натяжения поперечных планок.

Г.9.4 При необходимости усиления сжатых элементов с большими эксцентриситетами, а также при двузначной эпюре моментов рекомендуется применять обоймы с вертикальными элементами из предварительно напряженных распорок. В зависимости от действующих усилий распорки могут быть как односторонними, так и двухсторонними (рисунок Г.16). Величину напряжения распорок рекомендуется принимать 40-70 МПа.

Г.10 Метод 4.10 - Усиление заменяющими конструкциями

Г.10.1 Область применения метода 3.4 распространяется на конструкции с недостаточной несущей способностью. При устройстве заменяющих конструкций выполняются новые конструктивные элементы, полностью воспринимающие проектные усилия.

Г.10.2 Усиление несущих конструкций перекрытий, покрытий, балок на действие изгибающих моментов с применением заменяющего метода может выполняться как отдельными конструктивными элементами (балками, плитами, фермами), так и взаимосвязанными системами из железобетонных либо стальных элементов.

Г.10.3 Метод 4.10 рекомендуется применять для усиления локальных участков или при значительном дефиците несущей способности, а также для конструкций, находящихся в аварийном техническом состоянии.

Г.10.4 При замене конструкций на существующие, необходимо организовывать зазор для обеспечения свободного прогиба заменяющей конструкции.

Г.10.5 При выполнении заменяющей конструкции, расположенной под конструкцией усиления, рекомендуется устраивать сквозные отверстия в существующей конструкции для пропуска стоек усиления.

Г.10.6 Несущая способность сохраняемых и разгружаемых конструкций и элементов должна быть обеспечена с учетом изменения расчетной схемы и действующих усилий (рисунки Г.17, Г.18).