Проектирование усиления конструкций
ООО "ПСК Сигма-Ф" выполняет полный цикл работ по усилению конструкций - обследование, проектирование и строительные работы. Мы обладаем необходимыми разрешениями и допусками, лицензионным программным обеспечением и опытом проектирования более сотни объектов усиления с последующей реализацией большей части из них. Позвоните нам и мы поможем решить Вашу задачу.
Нормы проектирования усиления конструкций
Особенностью отечественной науки и техники всегда была чрезмерная зарегулированость, практически, возведенная в статус идеологии. Многие опытные проектировщики до сих пор с ностальгией вспоминают как в советские времена, чуть ли ни под каждую перспективную технологию был создан свой отдельный профильный НИИ. Строгое соответствие ГОСТам, СНиПам и бесконечным каталогам унифицированных изделий позволили оптимизировать многие процессы в проектировании строительных объектов, но сделало из творческой профессии инженера - скрупулезного подборщика типовых решений, не всегда вникающего в физику и механику решаемой им задачи.
В последние годы, на фоне постоянно растущих объемов строительства и массового ориентирования на монолитное домостроение, существенно вырос запрос на проектирование усиления конструкций зданий и сооружений вследствие выявления в них дефектов и повреждений. В поиске решения, проектировщики привычно обращаются к знакомой им действующей нормативной документации - СП 63.13330.2018, СП 16.13330.2017, СП 20.13330.2016, СП 70.13330.2012, но находят там лишь указания какими конструкции должны быть, без рекомендаций по их восстановлению.
Относительно недавно появилось несколько СП, существенно расширяющих возможности проектирования усиления конструкций:
-
"СП 427.1325800.2018 Каменные и армокаменные конструкции. Методы усиления."
Основные, полезные для проектирования усиления конструкций моменты:
-
Коэфф. снижения несущей способности кирпичной кладки в зависимости от дефектов;
-
Классификация трещин в наружных стенах в зависимости от причин их возникновения;
-
Усиление кирпичных столбов стальными, железобетонными, армированными растворными и композитными обоймами;
-
Крепление стен в уровне перекрытий продольными и поперечными тяжами;
-
Крепление отклонившихся и выпучившихся стен подкосами (временные противоаварийные мероприятия.
-
"СП 349.1325800.2017 Конструкции бетонные и железобетонные. Правила ремонта и усиления."
Основные, полезные для проектирования усиления конструкций моменты:
-
В п. 7.2.1.6 приведены формулы для расчета усиления конструкций с учетом разных классов арматурной стали и толщин защитного слоя в усиливаемой (существующей) и усиливающей (проектируемой) частях конструкции;
-
Методы усиления на восприятие изгибающих моментов приваркой дополнительной арматуры, на восприятие поперечных сил вертикальными хомутами, на продавливание поперечными шпильками, внешним армированием ламелями, лентами и сетками, устройство силовой набетонки (наращивание); инъектирование трещин и пустот, установки дополнительных металлических конструкций, арматурных и канатных затяжек;
-
Устройство защитных покрытий, ремонт и восстановление щелочности карбонизированного бетона, защита сохранившегося армирования от коррозии.
-
"СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования."
Основные, полезные для проектирования усиления конструкций моменты:
-
В п.5.2.2. и п.5.2.3. указывает ГОСТ 25.601 для проведения испытаний композитных материалов и правила обработки полученных результатов с обеспеченностью 0,95 (не среднее арифметическое, как часто встречается!);
-
Приводит формулы и применяемые в них коэффициенты для расчета усиления железобетонных конструкций композитными материалами на действие изгибающих моментов, поперечных и продольных сил, момента образования и ширины раскрытия трещины, расчет по прогибам;
-
Рассматривает изгибаемые, сжатые, сжато-изгибаемые железобетонные конструкции, с предварительным напряжением и без него;
-
Включает в себя конструктивные требования и типовые узлы для проектирования усиления конструкций.
Техническое задание на проектирование усиления конструкций
Проектирование усиления конструкций ведется на основе исходных данных - как правило Технического заключения, или Отчета о проведенном обследовании здания. Этот документ обязательно указывается в качестве исходных данных в Техническом задании на проектирование, утверждаемым Заказчиком.
Техническое задание на проектирование усиления конструкций является обязательным документом, обычно, прилагается к договору на проектные работы и должно быть разработано на основе Приказа Министерства Строительства и Жилищно-Коммунального хозяйства Российской Федерации от 1 марта 2018 года N 125/пр, включающего в себя три основные раздела:
-
Общие данные - приводятся основание для выполнения работ, данные всех участников реализуемого строительного объекта, стадийность проектирования;
-
Требования к проектным решениям - описываются требования к проектированию усиления конструкций по существу - к конструктивным и объемно-планировочным решениям, перечисляются конкретные конструкции попадающие под проектирование, состав работ и др.;
-
Иные требования к проектированию - указывается состав проектной документации, уточняются сметные расценки, другие необходимые дополнения.
Расчет усиления конструкций
Расчет усиления конструкций, как правило, состоит из следующих задач:
-
Определение расчетных (требуемых) усилий в рассматриваемых конструкциях. Для простых конструкций, таких как плита перекрытия из сборного железобетона, балка, или колонна, расчет выполняет по формулам и правилам строительной механики. Для монолитных каркасов зданий разрабатывают математическую модель и осуществляют расчет в специализированных программных комплексах, таких как ЛИРА, SCAD и др.
-
Расчет фактической несущей способности конструкций. Для каждого виде отдельных конструкций, а также характерных участков монолитных плит, выполняют поверочные расчеты с учетом выявленных дефектов и повреждений - коррозии, или смещения арматуры, уточненной прочности бетона и др.
-
Сопоставление расчетных (требуемых) усилий с фактическими и выявление конструкций и характерных участков монолитных плит, требующих усиления. Зоны усиления должны быть приняты не менее участков недостаточной несущей способности, увеличенные на длину анкеровки элементов усиления.
-
Прочностной расчет усиления конструкций, имеет два основных типа:
-
Снижение расчетных (требуемых) усилий в рассматриваемой конструкции путем уменьшения пролета перекрытия подведением промежуточных опор, или капительных подкосов.
-
Повышение фактической несущей способности конструкции с учетом элементов усиления до расчетных (требуемых) значений.
Расчет усиления углеволокном
Расчет усиления углеволокном выполняют в соответствии с СП 164.1325800.2014 "Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования."
Основные разделы при расчете усиления углеволокном:
-
Исходные параметры усиливаемой конструкции;
-
Характеристики элементов усиления. В соответствии с п.5.2.2. и п.5.5.3. СП 164.1325800.2014, нужно принимать нормативные значения углепластика в соответствии с протоколами испытаний по ГОСТ 25.601, а не рекламным брошюркам без печатей с завышенными характеристиками.
-
Назначение коэфф. условий работы и использования материалов.
-
Получение расчетной прочности композита с учетом совместности работы с усиливаемым ЖБК. Физика данного этапа расчета усиления углеволокном заключается в том, что приклеив очень прочный элемент усиления к слабому бетону, композитный материал не сможет реализовать всю свою прочность, и может быть оторван касательными напряжениями вместе со слоем бетона. Для избегания такого отстрела, проводится расчет коэфф. условий работы композитного материала, обеспечивающего совместность работы усиливаемого элемента с внешним армированием.
-
Расчет и сравнение предельных состояний подобные алгоритму СП 63.13330.2018.
-
Определение значения воспринимаемого изгибающего момента усиленной конструкции
Пример расчета усиления углеволокном изгибаемого элемента на действие изгибающего момента по первой группе предельных состояний:
Следует отметить, что специализированное программное обеспечение позволяет выполнить еще почти 40 видов расчета, в том числе:
-
тавры, двутавры и перевернутые тавровые сечения;
-
прогибы в усиленных пролетах и консолях;
-
ширину раскрытия трещин в усиленных конструкциях;
-
усиление внецентренно сжатых конструкций;
-
усиление преднапряженных конструкций;
-
деформационную модель и др.