A les indústries de la construcció i a gran escala, les estructures de formigó armat sovint tenen un paper clau, i serveixen com a marcs, sostres i plataformes funcionals per a diversos edificis. Porten càrregues de diverses tones que actuen tant en modes estàtic com dinàmic. Amb el pas del temps, l'estrès no pot deixar d'afectar l'estat de l'estructura. Com a resultat, es requereix el reforç de les estructures de formigó armat d'una manera o altra. La metodologia específica per dur a terme aquestes operacions depèn de les condicions de funcionament de la instal·lació, dels paràmetres tècnics i físics i dels requisits de planificació.
Què són les estructures de formigó armat?
Primer de tot, hauríeu de decidir què és en principi una estructura de formigó armat. En la construcció de capital, aixòpart de l'estructura que assumeix càrregues operatives més elevades. La base de l'estructura està formada per una estructura de formigó i s'utilitzen barres de reforç com a reforç bàsic. Al mateix temps, l'enfortiment i la restauració d'estructures de formigó armat es poden dur a terme de manera integral i parcial. Si es va identificar una àrea defectuosa a la superfície mitjançant el diagnòstic, la reparació afectarà principalment a aquesta part, tot i que primer s'han d'investigar les causes de la destrucció, cosa que pot justificar la viabilitat de reconstruir altres seccions de l'estructura.
Què s'entén per amplificació com a tal? Es tracta d'una operació tècnica en construcció, a causa de la qual s'allarga la vida operativa dels edificis i, en particular, de les estructures individuals. Hi ha diferents mètodes de reparació i reforç d'estructures de formigó armat. Totes elles, en diferents graus, impliquen la solució de les tasques següents:
- Augment de la resistència dels nodes i dels components de càrrega de l'estructura mitjançant la inclusió de nous elements. Aquests últims poden ser bigues, llindes, peces en voladís, reforços, etc.
- Descàrrega o redistribució de la massa que actua sobre la base de formigó armat. En aquest cas, es veu afectada la disposició de les estructures que afecten mecànicament l'àrea objectiu de la fortificació. La descàrrega redueix la necessitat d'estructures de formigó armat.
- Augmentar les característiques bàsiques de resistència d'un objecte i dels seus elements mitjançant la substitució.
Quan sigui necessari reforçar el RC-dissenys?
Fins i tot en l'etapa de muntatge del marc de suport, les solucions tècniques i els materials de construcció es seleccionen d'acord amb les càrregues futures amb l'expectativa d'un funcionament a llarg termini. Amb el temps, a causa de diversos factors, l'estat tècnic de l'estructura es deteriora i cal suportar els seus elements crítics. El reforç total de les estructures de formigó armat s'ha de dur a terme en els casos següents:
- Pèrdua de resistència del disseny a causa de l'envelliment i la fatiga dels materials. Això és especialment cert per a l'estructura de formigó, que està sotmesa a influències químiques negatives i a tensions mecàniques naturals.
- Remodelació d'un edifici, com a conseqüència de la qual es modifica la configuració de murs de càrrega, bigues, columnes, encavallades i consoles. Pot ser que calgui reforçar o rellevar la massa als punts d'ancoratge estructural.
- Canviant el nombre de plantes. També hi ha una redistribució del pes sobre columnes, sostres i parets, que requereix una revisió i la capacitat de suport dels elements de l'estructura.
- Moviments de terra que ja s'han deformat o que han modificat la configuració de l'impacte sobre la fonamentació i, en conseqüència, sobre els nodes de càrrega del bastidor. També cal restablir l'equilibri de forces entre estructures.
- Destrucció o danys parcials a peces de càrrega o elements individuals a causa d'accidents, desastres naturals, terratrèmols o catàstrofes provocades per l'home.
- Quan es detecten errors en l'etapa de disseny o ja s'identifiquen durant el funcionament de l'edifici.
En aquest cas, la principal i la majoriaraons habituals que comporten la necessitat de reforçar d'una manera o altra les estructures de formigó armat. La naturalesa específica del desgast o dels danys s'ha de determinar durant una enquesta exhaustiva, a partir de la qual es desenvolupa un projecte de reforç de l'estructura i es selecciona la millor manera d'implementar-lo.
Diagnòstic i resolució de problemes del disseny
La inspecció tècnica es realitza d'acord amb el calendari o no programat en cas que hi hagi indicis evidents de destrucció de l'edifici. Aquesta part de les activitats està regulada per normes d'assaig no destructiu d'acord amb GOST 22690 i 17624. L'avaluació basada en els resultats de l'enquesta es fa d'acord amb el conjunt de normes (SP) sobre l'enfortiment d'estructures de formigó armat sota el número 63.13330.
Els procediments de diagnòstic comencen amb una inspecció visual, durant la qual es detecten danys externs: defectes, estelles, esquerdes, etc. Per detectar danys ocults, s'utilitzen mètodes de prova no destructius. Aquestes tasques es resolen mitjançant equips especials, per exemple, amb detectors de defectes electromagnètics o ultrasònics. En particular, els dispositius ultrasònics que funcionen mitjançant mètodes de georadar i pols d'eco s'utilitzen més sovint per a la resolució de problemes del formigó armat. Durant la inspecció, buits, presència de components agressius a l'estructura, destrucció de barres de reforç, rastres de corrosió, etc.
A partir de les dades obtingudes, es desenvolupa una altra estratègia per eliminar danys, reparar, restaurar oredistribució de càrregues. En la mateixa etapa, els defectòlegs poden donar recomanacions sobre l'enfortiment d'estructures de formigó armat, tenint en compte els danys específics que només es poden arreglar amb eines de prova no destructives. Els paràmetres tècnics i físics específics sobre els quals s'opera l'estructura tindran un paper important a l'hora de determinar com reforçar l'estructura.
Guanyar especificacions
Els paràmetres dels reforços poden variar en funció de la configuració de l'aplicació de la força addicional i dels requisits específics de suport de l'estructura. Les característiques més habituals són el mòdul d'elasticitat del suport i la resistència a la tracció. Així, el reforç òptim de les estructures de formigó armat amb materials compostos proporciona, de mitjana, una elasticitat en el rang de 70.000-640.000 MPa i indicadors de resistència a la tracció, de 1500 a 5000 MPa. Per descomptat, no cal esforçar-se en tots els casos per aconseguir el màxim rendiment. L'elecció d'un potencial de potència específic dels elements de suport i de reforç depèn de l'estat actual de l'estructura de formigó armat.
Pel que fa als paràmetres dimensionals, dependran de l'esquema de reforç, que s'elabora a partir de la solució de planificació. Per exemple, el reforç fragmentari d'una llosa de formigó armat es pot realitzar mitjançant un suport addicional per a un mòdul monolític sense bigues de 300 mm de gruix. Les columnes de reforç solen tenir una secció mitjana de 400x400 mm i es col·loquen sota el terra en increments de 5-7,5 m.determinat per l'estat de tensió-deformació dels sòls i parets de càrrega.
En una forma complexa, per exemple, el reforç d'estructures de formigó armat amb fibra de carboni pot tenir les següents característiques tècniques:
- El gruix de l'element és de 0,3 mm.
- Amplada - 300 mm.
- Pes - 500 g/m2.
- Mòdul d'elasticitat – 230.000 N/mm2.
- Densitat – 1,7 g/cm3.
- Resistència a la tracció - 4000 N/mm2.
- Resistència al tall de l'estructura - 7 N/mm2.
- Resistència a la compressió del material - 70 N/mm2.
- Deformació al trencament de l'estructura – 1,6%.
- Adhesió de la fibra composta a l'estructura de formigó - 4 N/mm2.
- Mòdul de Young - 400 N/mm2.
L'especificitat de l'ús de materials compostos moderns es deu al fet que la composició adhesiva juga un paper important en les operacions de muntatge amb ells. Sovint actua com un mitjà independent de segellat i restauració per reforçar l'estructura de formigó. Per exemple, els compostos epoxi poden fer les funcions de segellar juntes i juntes tecnològiques.
Normes
En el procés de càlcul, disseny i realització de treballs d'instal·lació, cal guiar-se per diversos GOST, entre els quals es troben 31937, 22690 i 28570. Aquests documents regulen en diferents graus el manteniment i la reconstrucció d'edificis i estructures. També cal tenir en compte les normes del document SP 63.13330, que dóna instruccions específiques sobreorganització i execució de mesures de reparació i restauració, inclosa l'enfortiment d'estructures de formigó armat amb materials compostos. SP 164.1325800 també ajudarà en l'ús d' altres materials de plàstic i fibra de vidre per al reforç. Les normes generals a tenir en compte són les següents:
- El desenvolupament del projecte de reforç s'ha de dur a terme només a partir de les dades de l'enquesta de camp d'estructures.
- En el moment del càlcul dels materials i la configuració del treball d'instal·lació, s'hauria de preparar informació sobre la mida de l'objecte objectiu, el seu estat, els mètodes de reforç, la resistència del formigó, etc.
- Després de l'examen, es pren una decisió fonamental sobre l'admissibilitat de l'estructura per a la reparació amb posteriors operacions.
- S'han de dur a terme mesures de reforç perquè les fibres compostes o les barres metàl·liques facin un treball de càrrega conjunta amb l'estructura de formigó.
- No està permès reforçar estructures en què hi hagi bosses de danys per corrosió.
- En el procés de preparació d'un projecte, també és important calcular la necessitat de proporcionar propietats protectores addicionals del material, per exemple, incloure recobriments refractaris o resistents a la humitat a l'estructura.
Beneficis del reforç del formigó
Juntament amb les normes que regulen la reparació i restauració d'estructures d'edificis, seria útil preparar inicialment una base de materials metodològics que ajudinresoldre les tasques a la pràctica. Fins ara, hi ha moltes instruccions visuals que descriuen pas a pas i visualment les tecnologies per aplicar mètodes específics per a la reconstrucció de determinades estructures. Per exemple, LLC "Interaqua" i "NIIZHB" ofereixen una guia completa per enfortir estructures de formigó armat amb materials compostos basada en el conjunt de normes SP 52-101-2003. El material descriu l'elecció de solucions estructurals, els principis de càlcul de l'enfortiment de parets i sostres, així com mètodes tecnològics per a l'ús de peces de carboni.
Si parlem d'instal·lacions industrials, es poden utilitzar manuals altament especialitzats, que també se centren en les condicions especials de funcionament de les estructures. En particular, Far East PromstroyNIIproject LLC ofereix instruccions per enfortir estructures de formigó armat de la sèrie 1.400.1-18. Aquest material destaca els matisos de l'enfortiment de parets i sostres de càrrega a l'estructura dels edificis industrials.
Desenvolupament d'un projecte de reforç estructural
La tasca principal d'aquesta etapa és oferir una solució tècnica específica per a la implementació d'enfortiment de l'estructura de l'objecte objectiu. Durant el procés de desenvolupament, els especialistes es guien per dades sobre les característiques dels materials de construcció, els seus paràmetres geomètrics, les condicions de funcionament i els danys existents. Actualment, s'han desenvolupat els següents principis de disseny per al reforç d'estructures de formigó armat:
- Interconnexió de components. Un error comú que es produeix durant la construcció és considerar el lloc de treballen un format aïllat. És a dir, un mur de càrrega, per exemple, es calcularà en funció de les càrregues directes sobre ell sense centrar-se en els factors d'influència propers. De fet, un sistema durador i d' alta qualitat només es pot dissenyar tenint en compte tots els factors operatius.
- Optimització. Les tasques de reforç d'estructures es poden resoldre de diferents maneres, i en gairebé tots els casos hi ha una solució que permetrà a la instal·lació mantenir una vida laboral elevada. Però al mateix temps, és desitjable esforçar-se per minimitzar la quantitat de treball, la massa de peces auxiliars de suport i racionalitzar l'ús de consumibles. Com més baix sigui el grau d'intervenció en l'estructura de l'estructura, més gran serà la seva fiabilitat. Per cert, les tecnologies modernes per reforçar estructures de formigó armat amb materials compostos, que són més petits en mida i pes en comparació amb els homòlegs metàl·lics, només permeten minimitzar el volum d'inclusió d'elements estranys.
- Racionalització econòmica. Encara que sigui possible utilitzar grans recursos financers en la implementació del projecte de reforç, és important tenir en compte que les solucions tècniques complexes i massives sempre requereixen costos elevats ja en procés de manteniment durant el funcionament de l'estructura..
- Compliment dels requisits establerts. Cada fase de disseny ha de tenir en compte tant les normes normatives generals com els requisits específics del dispositiu tècnic i estructural en relació amb l'edifici objectiu.
Normes per calcular l'armadura d'estructures de formigó armat
El càlcul tècnic de les estructures és la base del treball de disseny, durant el qual les càrregues reals es correlacionen amb els potencials de potència dels materials utilitzats per al reforç. Les dades inicials per al càlcul complex es prenen de l'esquema de disseny, les seves dimensions, les càrregues actuants i la naturalesa del dany. Articles separats en l'avaluació de materials per reforçar estructures de formigó armat són indicadors calculats per a la resistència a la compressió, l'alçada de la zona de compressió, l'estabilitat al llarg de les seccions inclinades, etc.
El valor fonamental del disseny, que determina la capacitat de fer front a les càrregues reals, serà el moment de màxima flexió. Per al seu càlcul, s'utilitzen els factors de fiabilitat del material i la càrrega. També es determina la naturalesa de la distribució del dany sobre la secció transversal de l'estructura, tenint en compte el grau de la seva elasticitat. Si el moment de flexió màxim inicial supera el procés d'esquerdament al llarg de la secció, el càlcul s'ha de fer de la mateixa manera que per a una secció amb esquerdes, sense tenir en compte el potencial de desenvolupament de deformacions.
Els valors constants dels materials objectiu també s'utilitzen en els càlculs per reforçar estructures. Les directrius modernes per reforçar estructures de formigó armat, en particular, es basen en els indicadors següents:
- Força: oscil·la entre 1000 i 1500 MPa, però no menys.
- Mòdul d'elasticitat: de 50 a 150 GPa.
- Temperatura de transició vítrea (utilitzada per a materials compostos): no menys de 40 °С.
Els paràmetres dimensionals i la configuració de muntatge es determinen individualment en relació a un determinatdissenys.
Classificació dels mètodes de reforç
Les tecnologies modernes permeten utilitzar una àmplia llista de mitjans de reforç tècnic de diverses estructures, ajustant-se a condicions d'operació específiques. A nivell bàsic, val la pena dividir totes les maneres de reforçar les estructures de formigó armat en funció de la seva condició física. En particular, es poden distingir elements líquids, teixits i sòlids. En el primer cas, l'enfortiment es realitzarà segons el mètode de reparació dels danys externs. Això pot ser l'eliminació d'esquerdes mitjançant un morter de sorra-ciment, i el segellat de juntes amb compostos de construcció adhesius. Els materials de teixit s'utilitzen amb menys freqüència i sobretot com a agent de reforç, que s'aplica a la zona abocada amb les mateixes solucions de reforç.
Pel que fa als sòlids, són peces estructurals que d'alguna manera estan integrades o superposades a una estructura danyada. En aquest cas, els mètodes de reforç d'estructures de formigó armat es poden dividir tant pel tipus de material utilitzat (metall, compostos, pedra) com per la configuració de la instal·lació. El mètode més popular de reforç amb productes sòlids és el reforç del cinturó, en què els coixinets perfilats subjecten la zona danyada. Però aquesta no és l'única manera d'utilitzar aquests productes.
Mètodes bàsics d'enfortiment d'estructures de formigó armat
Depenent dels resultats de l'enquesta inicial i en funció de la decisió del dissenyes poden utilitzar els mètodes següents per reforçar estructures de formigó armat:
- Col·locació de guix reparador per tal de restaurar l'estructura de la superfície de formigó. Si hi ha zones obertes per al pas de reforç, també es segellen amb mescles d'imprimació o guix.
- Introducció de morter de formigó a cavitats, esquerdes, buits i altres defectes estructurals interns detectats mitjançant proves no destructives.
- Shotcret amb mescla de formigó. El morter de formigó s'aplica a la superfície amb pistoles especials a gran velocitat. Aquesta mecànica de tractament de zones danyades permet la formació de denses capes de reforç d' alta resistència.
- Enfortir la base sobre la qual es recolza l'estructura. Això es fa mitjançant clips de formigó armat, cinturons metàl·lics, llaços d'ancoratge i altres elements sòlids.
- Enfortiment de columnes, bigues i murs de formigó armat mitjançant la instal·lació de clips, marcs i camises de reforç complexos. En aquest dispositiu, es poden utilitzar elements de reforç, encofrat i formigó projectat. Com que aquest mètode implica la creació d'estructures addicionals força importants, les recomanacions per reforçar estructures de formigó armat recomanen calcular acuradament la càrrega màxima al sostre. En cas contrari, al cap d'un temps serà possible detectar esquerdes ja a l'estructura dels elements portants de nivell inferior.
- Punt augment de la durabilitat de barres transversals, bigues, pals i elements de suport amb composites. Per a aquests propòsits, peces de petit format, però duradores, fetes de fibra de carboni, Kevlar, carboni ietc.
Com mostra la pràctica, la solució més eficaç per donar suport al potencial de potència de les estructures de formigó armat és precisament el canvi estructural de la seva fonamentació. L'addició de parets i sostres amb elements de suport de tercers com ara puntals, per contra, es considera ineficaç i tecnològicament inadequat. Però de nou, les decisions específiques s'han de prendre sobre la base d'una enquesta i un càlcul exhaustius.
Reforç amb acer i materials compostos: què és millor?
La divisió fonamental en molts aspectes per reforçar les estructures d'edificis es basa en el tipus de material utilitzat. Les barres d'estat sòlid de potència i els elements estructurals són els accessoris de reforç més comuns, però es poden fer sobre la base d'aliatges d'acer tradicionals i amb plàstics moderns. Què és millor?
Els avantatges del metall inclouen la seva versatilitat, alta resistència i cost assequible. Per cert, el reforç d'estructures de formigó armat amb fibra de carboni, amb totes les qualitats tècniques i físiques positives, pot costar un 20-30% més que utilitzar fins i tot acer inoxidable d' alta qualitat. Què justifica aquests costos? No obstant això, els compostos presenten unes forces de tracció insuperables que superen fins i tot l'acer. A més, a diferència del formigó, la fibra de carboni es caracteritza per un recurs de resistència a la fatiga més gran, que elimina les mesures de restauració intermèdies durant el funcionament a llarg termini de l'edifici. Hi ha algun desavantatge dels compostos a més del preu elevat? Hi ha matisos de propietats ecològiques, ja que aEl plàstic segueix sent la base del material, però la importància de la influència dels additius sintètics és mínima pel que fa al perill per als humans.
Conclusió
Les mesures de reparació, restauració i reforç d'estructures de formigó armat, per regla general, requereixen molts costos organitzatius i financers. Això es deu a la complexitat del seu disseny i als problemes tecnològics de realitzar operacions d'instal·lació. Fins i tot els procediments cosmètics menors s'han de dur a terme en diverses etapes: des de la resolució de problemes amb la preparació d'un objecte per al treball fins a l'eliminació directa de danys o l'augment de la resistència dels materials. Per tant, a les recomanacions per al disseny de reforç d'estructures de formigó armat, els experts assenyalen la necessitat de considerar les opcions tècnicament més flexibles per resoldre el problema. Per exemple, la substitució més senzilla d'un reforç d'acer amb un diàmetre de 12 mm per una vareta de fibra de carboni de 8 mm de gruix amb el mateix efecte de reforç minimitzarà fins a un 50% dels costos d'energia. Però, per descomptat, aquesta optimització no sempre és possible. En qualsevol cas, els principis de manteniment de la resistència, elasticitat i rigidesa requerides de les estructures haurien de passar a primer pla. Seguir els plànols normatius i els esquemes d'instal·lació d' alta qualitat permetrà realitzar l'enfortiment de manera racional, ajornant en la mesura del possible el temps de la necessitat de completar la reconstrucció de l'edifici amb la substitució de l'estructura de formigó armat..
