Усиление несущих стен

Примерный срок службы здания высчитывается еще на этапе постройки. Определяется примерная дата, на основе нескольких параметров: тип грунта, фундамент, этажность (высота строения), вид строительного материала, а также воздействие внешних сил. Но каким бы длительным не был период износа, усиление конструкции все же может потребоваться.

Усиление несущих стен актуально в случаях, когда необходимо сделать проем в этой стене или с течением времени стены здания утратили былую несущую способность и надежность в эксплуатации.

Характер работ по усилению определяется причинами, вызвавшими деформацию. Разрушения могут быть вызваны:

• усадкой здания и проседанием фундамента;
• ошибкой при конструировании здания, неправильным расчетом перекрытий, вследствие чего несущая способность стен не соответствует фактической нагрузке;
• перепланировкой помещений со смещением перегородок и монтаже дополнительных проемов;
• использованием некачественных строительных материалов или неправильных пропорций раствора при возведении дома.

Когда требуется усиление стен?

Усиление несущих стен происходит только в крайних случаях, такими могут стать:

1. Повреждение строительной конструкции.
2. При изменении условий эксплуатации.
3. Если изменяется расчет сумы конструкции.
4. Появляется необходимость повысить надежность и время службы конструкции.

Со временем в доме начинают появляться трещины, сырость, плесень.

Для проведения работ, каждая стена, которая будет усиливаться, должна:

1. Давать возможность монтажа элементов внешнего армирования.
2. Давать возможность надежной приклейки к любым строительным материалам.
3. Механические свойства стены должны быть стабильны.

Условно виды улучшения делятся на обычные способы и новые (современные). И в том, и другом случае первым делом проводят анализ всех элементов, в этот момент выделяеются наиболее слабые места. Они могут быть сжаты, растянуты, подвержены крутящему моменту и прочее. Это помогает выбрать определенный тип усиления конструкции наиболее эффективно.

Почему используются углеродные волокна?

На сегодняшний день более тысячи строительных объектов уже усилены с использованием углеродного волокна. Технология усиления строительных конструкций, с применением элементов внешнего армирования из углеволокна, тесно связана с ремонтом и восстановлением строительных конструкций в целом.я

Благодаря углеродному волокну появился новый метод наружного усиления. Углеволокно – это упругий материал, отличающийся высокой прочность, модульностью, выпускается в виде лент или холстов. Применяется в качестве наружного усиления стен, поскольку материал крепится на конструкцию здания специальным строительным клеем или же с помощью эпоксидного клея (допускается использование эпоксиполиуретанового или полимерцементного).

По сравнению с другими популярными материалами в строительстве (алюминий, сталь), композиционные материалы на основе углеродного волокна отличаются высокой прочностью, упругостью, химической стойкостью. Помимо этого, данный материал:

• огнеупорный;
• термостойкий;
• имеет небольшой вес;
• при работе нет необходимости прекращать работу в строении (касается офисов и т. д.);
• устойчив к ударам;
• может наноситься в несколько слоев, при необходимости;
• не меняет размеры помещения.

По многим параметрам углеродные волокна превосходят другие материалы в несколько раз. Но, несмотря на это, материал требует внимательного ухода и имеет ряд недостатков:

• цена (работа с этим материалом немного дороже, чем со сталью);
• время работы (в одном помещение не превышает недели, но по сравнению с работой другими материалами она выходит дольше).

В усилении стен такой материал практически незаменим.

Приготовление компонентов

Углеродные материалы продаются смотанными и упакованными в специальный защитный полиэтилен. Не допускается попадание пыли, которой после шлифования бетона будет достаточно, иначе углеродное волокно не будет приклеиваться с помощью строительного клея на основе смолы, т. е. получится производственный брак. Поэтому, заготовительную зону следует застелить плотным полиэтиленом и уже по нему отматывать требуемую длину углеродного материала. Обрезка углеродных лент и сеток может осуществляться обычным ножом, или ножницами по металлу, а углеродных ламелей – угол–шлифовальной машинкой с отрезным кругом по металлу.

Адгезивы, могут быть, как правило, двухкомпонентные – т. е. необходимо объединить два материала в определенных количествах. Необходимо точно прислушиваться к инструкции производителя и при смешивании элементов использовать специальные весы или мерную колбу. Объединение элементов заключается в постепенном добавлении одного компонента в другой, при непрерывном перемешивании дрелью на низких оборотах. Ошибки дозирования, или неправильное добавление одного элемента в другой, могут привести к кипению клея.
В последнее время, примерно несколько лет, большинство специалистов присылают адгезив в комплектах – т. е. в двух емкостях с уже дозированными объемами компонентов. Таким образом, появилась возможность просто смешать содержимое одной емкости в другой (для этого емкость присылается полупустой) и получить готовый адгезивный состав.

Строительные адгезивы (для углеродного волокна) поставляются в мешках и затворяются водой согласно инструкции, как любой ремонтный материал.
Помните, что связующее имеет ограниченный срок жизни – порядка 35–45 минут, и он резко сокращается при повышении температуры выше 22 оС, поэтому объем приготовляемого адгезива не должен превышать физических возможностей его выработки.

Какое углеволокно лучше всего использовать?

На данный момент существует несколько основных продуктов, которые гарантируют качественное усиление.

Название:

Sika CarboDur S

Описание:

«SikaWrap –230 C/45 – однонаправленная ткань из углеродных волокон для нанесения «сухим» способом»

Область применения:

— увеличение сейсмостойкости кирпичных стенок;
— компенсация растерянной арматуры;
— повышение несущей возможности гибкости колонн;
— повышение несущей возможности систем;
— изменение области применения строений;
— конструкционное изменение повреждений;
— исправление смещений, стимулированных сейсмическими влияниями;
— повышение рабочей прочности;
— усиление системы, с целью соотношения функционирующим стандартам.

Преимущества:

— сделано в варианте плетёной ткани, с целью усиленной стабильности волокон;
— многофункциональность использования (дает возможность осуществлять скелетное повышение каждого вида);
— универсальная геометрия поверхности (балки, колонны, дымовые трубы, сваи, стены, силоса);
— холсты разной ширины с целью всевозможных вопросов;
— переаттестация использованного материала в множестве государств;
— невысокая насыщенность, обеспечивающая наименьший дополнительный вес;
— согласно сопоставлению с обычными технологиями, использованный материал гарантирует значительную экономичность.

Название:

Sika CarboDur M

Описание:

Ламели Sika CarboDur – это производимые методом пултрузии пластины из армированного углеродным волокном полимера (CFRP), предназначенные
для усиления бетонных, деревянных, кирпичных, стальных конструкций. Наклейка ламели для внешнего армирования Sika CarboDur осуществляется с помощью эпоксидного клея Sikadur–30 для нормальной, или Sikadur–30 LP для повышенной температуры окружающей среды во время нанесения и/или эксплуатации. Более подробную информацию по каждому виду клея можно найти в соответствующих технических описаниях.

Область применения:

Система Sika® CarboDur® применяется для модернизации, усиления и ремонта строительных конструкций при:
— увеличении нагрузок на конструкции;
— повышении несущей возможности плит перекрытия, балок, пролётных построек мостов;
— монтаже нелегкого оснащения;· регулирование вибраций систем;
— перемене многофункционального направления сооружения либо постройки;
— дефекте строй систем;
— распаде исходного материала систем;· ржавчине металлической арматуры;
— аварии и стихийном бедствии (повреждение транспортом,
— землетрясением, пожаром);
— повышении рабочих характеристик стабильности;
— уменьшении прогибов и ширины раскрытия трещин;
— снижении усилий в металлической арматуре;
— увеличении усталостной стабильности;
— изменении расчётных схем;
— сносе стен или колонн;
— устройстве проёмов или отверстий в плитах перекрытия и стенах;
— необходимости повысить надёжность и устойчивость;
— повышении сейсмостойкости, взрывоустойчивости и т. д.;
— исправлении ошибок проектирования и строительства;
— недостаточное/неправильное армирование и т. д.

Преимущества:

— не подвержены коррозии;
— высочайшая прочность на растяжение;
— исключительная долговечность и усталостная прочность;
— неограниченная длина, не требующая швов соединения;
— небольшая толщина, простота устройства пересечений;
— 2 Sika CarboDur M 2/5;
— легкость транспортировки (рулоны);
— небольшой вес, очень легко монтируются (особенно к потолочным плоскостям) и не требуют временного крепления;
— гладкие края без выступающих волокон благодаря производству методом пултрузии;
— проведение комплексных испытаний и получение разрешительных документов на применение во многих странах мира.

Название:

Sikadur–300

Описание:

Sikadur–300 – двухкомпонентная, не содержащая растворителей, эпоксидная смола для пропитки.

Область применения:

Как пропитывающий клей для системы усиления на основе холстов из углеродных волокон SikaWrap для нанесения «мокрым» методом. Грунтовочный слой при нанесении системы SikaWrap, укладываемой «мокрым» методом.

Преимущества:

— легко смешивается, легко наносится кельмой и валиком;
— разработан для нанесения как вручную, так и механизированным способом;
— хорошая адгезия ко многим основаниям;
— высокие механические свойства;
— длительное время жизни;
— не содержит растворителей.

Название:

Sikadur–330

Описание:

Sikadur–330 – двухкомпонентная тиксотропная эпоксидная пропиточная смола и клей

Область применения:

Sikadur–330:
— мастика с целью пропитки углеродных холстов SikaWrap причиняемых «сухим» способом;
— мастика с целью грунтования.

Преимущества:

— просто смешивается и наносится шпателем, либо валиком;
— разработана для нанесения пропитки вручную;
— комфортна при нанесении в отвесные и потолочные плоскости;
— весьма превосходное сцепление к большинству причинам;
— большие механические качества;
— не требует единичной грунтовки;
— не включает растворителей.

Название:

Sikadur–30

Описание:

Sikadur–30 – тиксотропный двухкомпонентный клей на основе комбинации эпоксидных смол и специальных наполнителей, применяется при нормальных температурах от +8 °C до +35 °C.

Область применения:

— клей для крепления композитных ламелей, в частности для усиления строительных конструкций
— приклейка углеродных ламелей Sika CarboDur к бетонным, кирпичным или деревянным конструкциям (подробности в техническом описании Sika CarboDur и в — технологическом регламенте «по усилению несущих конструкций методом внешнего армирования ламелями Sika CarboDur»)
— стальные пластины к бетону (за более подробной информацией обращайтесь в отдел технической информации Sika).

Преимущества:

— просто смешивается и наноситься;
— не потребует грунтования;
— существенная стабильность к ползучести при устойчивой перегрузке;
— очень хорошая адгезия к бетону, кирпичной кладке, камню, стали, чугуну, алюминию, древесине и пластинам Sika CarboDur Plates;
— устойчив к существенной влажности;
— значительная надежность клея;
— тиксотропия (никак не стекает с отвесных и потолочных плоскостей);
— твердеет в отсутствии усадки;
— обладает различно покрашенными элементами (с целью контролирования хода смешения);
— значительная первоначальная и окончательная механическая надежность;
— значительная устойчивость к ударам и шлифующему сносу;
— непроницаемый для воды в жидком и парообразном состоянии.

Название:

Sikadur–31 CF Norma

Описание:

Sikadur–31 CF Normal — это влагостойкий, тиксотропный, конструкционный двух компонентный клей и ремонтный состав на основе эпоксидной смолы и специальных наполнителей. Предназначен для использования при температурах от +10 °С до +30 °С.

Область применения:

Sikadur–31 CF Normal только для профессионального применения.

Конструкционный клей и состав для:
— бетонированных компонентов;
— жесткого природного кремня;
— глиняной плитки, фибробетона;
— растворов, кирпича, каменной кладки;
— начали, чугуна, алюминия;
— бревна;
— полиэстера, эпоксидных составов;
— стекла;
— ремонтный состав и клей;
— углы, кромки;
— отверстия и пустоты;
— вертикальные и потолочные поверхности;
— заполнитель швов и трещин;
— ремонт кромок.

Преимущества:

Sikadur–31 CF Normal обладает следующими преимуществами:

— просто смешивается и наносится;
— значительное сцепление к большому числу стройматериалов;
— прочный суперклей;
— тиксотропный (не оползает с вертикальных и потолочных поверхностей);
— отверждается в отсутствии усадки;
— компоненты различного цвета (позволяет контролировать смешивание);
— немерено не потребует грунтования;
— значительная первоначальная и окончательная надежность;
— значительная шлифующая устойчивость;
— непроницаем для жидкостей и водяного пара;
— хорошая химическая стойкость.

Таким образом, усиление стен с использованием углеродного волокна – один лучших способов. Он может быть использован на различных поверхностях, будет служить долгое время и работа проводится в течение недели или немного дольше.

Усиление конструкций из дерева

Выбор метода улучшения элементов из дерева происходит в зависимости от вида имеющегося повреждения. Для всех повреждений основное первоначальное действие – разгрузка конструкции.

Работы по улучшению несущих конструкций требуют наиболее высокой квалификации рабочих, а также более тщательного контроля качества производимых работ по сравнению с обычными строительно–монтажными работами.

Определенный способ выбирается после проведения экспертизы объекта и составления проекта. Проект должен составляться специализированной организацией.

Усиление сооружений металлоконструкциями

При проведении усиления зданий и сооружений зачастую используют металлоконструкции. Наибольший эффект дает демонтаж старых металлических конструкций с заменой на новые. Если по каким–либо объективным причинам это нецелесообразно или невозможно, применятся установка дополнительных металлических конструкций. В основном данный метод применим для усиления ферм мостов, кранов, строительных ферм, фундаментов, балок, ригелей.

Необходимость в использовании металлоконструкций возникает при изменении эксплуатации объекта, его перепланировке. Может потребоваться проведение усиления этим способом при выявлении ошибок проектирования, строительства, проведении сварочных работ, деформации или износа конструктивных элементов сооружения вследствие агрессивных условий или ударных нагрузок.

Усиление конструкций металлом имеет ряд преимуществ:

• Материал, благодаря однородной структуре, обладает одинаковыми свойствами по всем направлениям, что делает его надежным и прочным.
• Металлоконструкции непроницаемы для газа и жидкостей.
• Металлические конструкции изготавливаются при минимальном ручном труде, а значит обладают наиболее точными размерами и характеристиками.
• Реконструкция и ремонт подобных конструкций проводится при помощи простого проведения сварочных работ.

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.

При проведении усиления сооружений металлоконструкциями основным методом является приварка усиливающих элементов, а также изменение схемы конструкции из металла. При этом могут устанавливаться дополнительные ребра и связи. Это увеличивает жесткость конструкции. Также проводится ввод шпренгельных элементов, установка подкосов, которые уменьшают пролеты среди элементов сооружения. При этом проведение работ по усилению конструкций металлом невозможно без предварительного разработанного и утвержденного проекта.

Способы усиления сооружений при помощи металлоконструкций различны в зависимости от типа реконструируемых объектов.

1. При усилении кладки здания кирпичом ее заключают в металлическую обойму. Таким образом, кладка начинает работать в условиях всестороннего сжатия.
2. Для реконструкции каркаса несущих конструкций здания производится снижение уровня нагрузки на стены. Происходит это путем наращивания металлического каркаса. Иногда целесообразно пристроить новую кладку вдоль старой стены при помощи анкерных болтов.
3. Усиление фундамента проводится путем наращивания дополнительных металлоконструкций для снижения нагрузки на него, заключение его в металлическую обойму для усиления кладки и работы в условиях всестороннего сжатия.

Полная реконструкция зданий и сооружений включает в себя усиление всех его элементов, включая кровлю. В данном случае проводятся общестроительные работы и разработка усиления несущих стен. При этом используется частичная перепланировка помещений, изменение их габаритов и технических характеристик.

Важно при проведении работ по усилению металлоконструкциями позаботится об огнеупорных покрытиях. Металл не относится к горючим материалам, однако, при высоких температурах его эксплуатационные характеристики значительно изменяются, вплоть до полной потери эксплуатационных возможностей.

К способам защиты металлоконструкций от повреждения огнем относятся:

• Защита конструкция при помощи огнеупорных покрытий и штукатурок.
• Обкладка огнезащитными материалами (плиты, маты).
• Покрытие огнеупорными красками.

План огнеупорной защиты разрабатывается на этапе проектирования работ по усилению сооружения. Здесь важно учитывать, что применение огнеупорных материалов увеличивает сечение металла. При этом металлические конструкции вначале проходят обработку, их грунтуют. После чего на металл наносятся огнеупорные покрытия.
Защита от критических температур позволяет повысить устойчивость конструкции к повреждению огнем, предотвратить деформацию металлической конструкции и препятствовать возникновению пожара.