In der Bau- und Großindustrie spielen Stahlbetonkonstruktionen oft eine Schlüsselrolle, sie dienen als Rahmen, Decken und funktionale Plattformen für verschiedene Gebäude. Sie tragen Lasten von mehreren Tonnen, die sowohl im statischen als auch im dynamischen Modus wirken. Im Laufe der Zeit kann Stress den Zustand der Struktur beeinträchtigen. Infolgedessen ist auf die eine oder andere Weise eine Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen erforderlich. Die spezifische Methodik zur Durchführung solcher Operationen hängt von den Betriebsbedingungen der Anlage, den technischen und physikalischen Parametern und den Planungsanforderungen ab.
Was sind Stahlbetonkonstruktionen?
Zunächst einmal sollten Sie entscheiden, was eine Stahlbetonkonstruktion im Prinzip ist. Im Kapitalbau, diesTeil der Konstruktion, der erhöhte Betriebslasten aufnimmt. Die Basis der Struktur bildet eine Betonstruktur, und als Grundbewehrung werden Bewehrungsstäbe verwendet. Gleichzeitig kann die Verstärkung und Wiederherstellung von Stahlbetonkonstruktionen umfassend und partiell durchgeführt werden. Wurde bei der Diagnostik eine schadhafte Stelle an der Oberfläche festgestellt, betrifft die Instandsetzung primär diesen Teil, allerdings müssen zunächst die Ursachen der Zerstörung untersucht werden, die eine Rekonstruktion anderer Bauwerksteile rechtfertigen können.
Was versteht man unter Verstärkung an sich? Hierbei handelt es sich um einen technischen Vorgang im Bauwesen, durch den insbesondere die Nutzungsdauer von Gebäuden und einzelnen Bauwerken verlängert wird. Es gibt verschiedene Methoden zur Reparatur und Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen. Alle beinh alten in unterschiedlichem Maße die Lösung der folgenden Aufgaben:
- Erhöhung der Festigkeit von Knoten und tragenden Bauteilen des Tragwerks durch Aufnahme neuer Elemente. Letztere können Balken, Stürze, Kragteile, Steifen etc. sein.
- Entlasten oder Umverteilen der Masse, die auf den Stahlbetonsockel einwirkt. In diesem Fall ist die Anordnung von Strukturen betroffen, die das Zielgebiet der Befestigung mechanisch beeinflussen. Das Entladen reduziert den Bedarf an Stahlbetonkonstruktionen.
- Erhöhung der grundlegenden Stärkeeigenschaften eines Objekts und seiner Elemente durch Ersetzen.
Wenn es notwendig ist, die RC-Entwürfe?
Schon in der Phase der Errichtung des Tragwerks werden technische Lösungen und Baumaterialien entsprechend den zukünftigen Belastungen mit der Erwartung eines langfristigen Betriebs ausgewählt. Im Laufe der Zeit verschlechtert sich der technische Zustand der Struktur aufgrund verschiedener Faktoren und es besteht die Notwendigkeit, ihre kritischen Elemente zu unterstützen. Die Vollbewehrung von Stahlbetonkonstruktionen sollte in folgenden Fällen durchgeführt werden:
- Verlust der Konstruktionsfestigkeit durch Alterung und Materialermüdung. Dies gilt insbesondere für die Betonkonstruktion, die negativen chemischen Einflüssen und natürlicher mechanischer Beanspruchung ausgesetzt ist.
- Umbau eines Gebäudes, bei dem die Anordnung der tragenden Wände, Balken, Stützen, Binder und Konsolen verändert wird. An strukturellen Ankerpunkten kann eine Verstärkung oder Massenentlastung erforderlich sein.
- Änderung der Etagenzahl. Es kommt auch zu einer Gewichtsumverteilung über Stützen, Decken und Wände, die eine Überarbeitung und Tragfähigkeit der Elemente der Konstruktion erfordert.
- Bodenbewegungen, die entweder bereits verformt oder die Konfiguration des Aufpralls auf das Fundament und folglich auf die tragenden Knoten des Rahmens geändert haben. Die Wiederherstellung des Kräftegleichgewichts zwischen den Strukturen ist ebenfalls erforderlich.
- Zerstörung oder teilweise Beschädigung tragender Teile oder einzelner Elemente durch Unfälle, Naturkatastrophen, Erdbeben, von Menschen verursachte Katastrophen.
- Wenn Fehler in der Planungsphase entdeckt oder bereits während des Gebäudebetriebs festgestellt werden.
In diesem Fall die wichtigsten und die meistenhäufige Gründe, die die Notwendigkeit mit sich bringen, Stahlbetonkonstruktionen auf die eine oder andere Weise zu verstärken. Die spezifische Art der Abnutzung oder Beschädigung sollte während einer umfassenden Untersuchung bestimmt werden, auf deren Grundlage ein Projekt zur Verstärkung der Struktur entwickelt und der beste Weg zu seiner Umsetzung ausgewählt wird.
Diagnose und Fehlerbehebung des Designs
Technische Abnahme erfolgt planmäßig oder außerplanmäßig bei offensichtlichen Anzeichen der Zerstörung des Gebäudes. Dieser Teil der Tätigkeiten wird durch zerstörungsfreie Prüfnormen gemäß GOST 22690 und 17624 geregelt. Die Bewertung auf der Grundlage der Untersuchungsergebnisse erfolgt gemäß dem Regelwerk (SP) zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen unter die Nummer 63.13330.
Diagnoseverfahren beginnen mit einer Sichtprüfung, bei der äußere Schäden festgestellt werden - Defekte, Späne, Risse usw. Um versteckte Schäden zu erkennen, werden zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt. Solche Aufgaben werden mit speziellen Geräten gelöst, beispielsweise mit elektromagnetischen oder Ultraschall-Prüfgeräten. Insbesondere Ultraschallgeräte, die nach dem Georadar- und Echopulsverfahren arbeiten, werden immer häufiger für die Fehlersuche in Stahlbeton eingesetzt. Während der Inspektion, Hohlräume, das Vorhandensein aggressiver Komponenten in der Struktur, die Zerstörung von Bewehrungsstäben, Korrosionsspuren usw.
Anhand der gewonnenen Daten wird eine weitere Strategie entwickelt, um Schäden zu beseitigen, zu reparieren, wiederherzustellen bzwUmverteilung von Lasten. Gleichzeitig können Defektologen Empfehlungen zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen unter Berücksichtigung der Besonderheiten von Schäden geben, die nur durch zerstörungsfreie Prüfwerkzeuge behoben werden können. Eine wichtige Rolle bei der Festlegung, wie die Struktur verstärkt werden soll, spielen die spezifischen technischen und physikalischen Parameter, mit denen die Struktur betrieben wird.
Gewinnspezifikationen
Die Parameter der Verstärkungen können je nach Konfiguration der Aufbringung der zusätzlichen Kraft und den spezifischen Anforderungen an die Tragstruktur variieren. Die häufigsten Eigenschaften sind der Elastizitätsmodul der Stütze und die Zugfestigkeit. So bietet die optimale Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen mit Verbundwerkstoffen im Durchschnitt eine Elastizität im Bereich von 70.000 bis 640.000 MPa und Zugfestigkeitsindikatoren - von 1500 bis 5000 MPa. Natürlich ist es nicht in jedem Fall notwendig, Höchstleistungen anzustreben. Die Wahl eines bestimmten Kraftpotentials der Stütz- und Bewehrungselemente hängt vom Ist-Zustand der Stahlbetonkonstruktion ab.
Die Dimensionsparameter hängen vom Verstärkungsschema ab, das auf der Grundlage der Planungslösung erstellt wird. Beispielsweise kann eine bruchstückhafte Verstärkung einer Stahlbetonplatte durch zusätzliche Unterstützung für ein 300 mm dickes monolithisches trägerloses Modul durchgeführt werden. Bewehrungssäulen haben normalerweise einen durchschnittlichen Querschnitt von 400 x 400 mm und werden in Schritten von 5 bis 7,5 m unter dem Boden platziert.bestimmt durch den Spannungs-Dehnungs-Zustand von Decken und tragenden Wänden.
In komplexer Form kann beispielsweise die Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen mit Kohlefaser folgende technische Eigenschaften aufweisen:
- Die Dicke des Elements beträgt 0,3 mm.
- Breite - 300 mm.
- Gewicht - 500 g/m²2.
- Elastizitätsmodul – 230000 N/mm2.
- Dichte – 1,7 g/cm3.
- Zugfestigkeit - 4000 N/mm2.
- Scherfestigkeit der Struktur - 7 N/mm2.
- Materialdruckfestigkeit - 70 N/mm2.
- Verformung beim Strukturbruch – 1,6 %.
- Haftung Verbundfaser an Betonstruktur - 4 N/mm2.
- E-Modul - 400 N/mm2.
Die Besonderheit der Verwendung moderner Verbundwerkstoffe ergibt sich aus der Tatsache, dass die Klebstoffzusammensetzung eine bedeutende Rolle bei den Montagevorgängen mit ihnen spielt. Oft fungiert es als eigenständiges Abdichtungs- und Wiederherstellungsmittel zur Verstärkung der Betonstruktur. Beispielsweise können Epoxidverbindungen durchaus die Funktion des Abdichtens von technologischen Nähten und Fugen erfüllen.
Vorschriften
Bei der Berechnung, Planung und Durchführung von Installationsarbeiten sollte man sich an mehreren GOSTs orientieren, darunter 31937, 22690 und 28570. Diese Dokumente regeln in unterschiedlichem Maße die Instandh altung und Rekonstruktion von Gebäuden und Bauwerken. Es ist auch notwendig, die Standards des Dokuments SP 63.13330 zu berücksichtigen, das spezifische Anweisungen dazu gibtOrganisation und Durchführung von Instandsetzungs- und Sanierungsmaßnahmen, einschließlich der Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen mit Verbundwerkstoffen. SP 164.1325800 hilft auch bei der Verwendung anderer Kunststoff- und Glasfasermaterialien zur Verstärkung. Allgemeine Vorschriften, auf die Sie achten sollten, lauten wie folgt:
- Die Entwicklung des Verstärkungsprojekts sollte nur auf der Grundlage von Daten aus der Felduntersuchung von Bauwerken durchgeführt werden.
- Bis zum Zeitpunkt der Berechnung der Materialien und der Konfiguration der Installationsarbeiten sollten Informationen über die Größe des Zielobjekts, seinen Zustand, die Bewehrungsmethoden, die Betonfestigkeit usw. vorbereitet werden.
- Nach der Prüfung wird grundsätzlich über die Zulässigkeit des Bauwerks zur Instandsetzung mit Weiterbetrieb entschieden.
- Bewehrungsmaßnahmen sollten so ausgeführt werden, dass Verbundfasern oder Metallstäbe eine gemeinsame Lastarbeit mit der Betonstruktur leisten.
- Konstruktionen mit Korrosionsschäden dürfen nicht verstärkt werden.
- Bei der Vorbereitung eines Projekts ist es auch wichtig, die Notwendigkeit zu berechnen, zusätzliche Schutzeigenschaften des Materials bereitzustellen, z. B. um feuerfeste oder feuchtigkeitsbeständige Beschichtungen in die Struktur aufzunehmen.
Vorteile der Betonbewehrung
Zusammen mit den Regeln für die Reparatur und Restaurierung von Bauwerken wäre es sinnvoll, zunächst eine Basis methodischer Materialien zu erstellen, die hilfreich sein werdenlösen die Aufgaben in der Praxis. Bis heute gibt es viele visuelle Anleitungen, die Schritt für Schritt und visuell die Technologien zur Anwendung bestimmter Methoden zur Rekonstruktion bestimmter Strukturen beschreiben. Beispielsweise bieten LLC "Interaqua" und "NIIZHB" einen umfassenden Leitfaden zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen mit Verbundwerkstoffen auf der Grundlage des Regelwerks SP 52-101-2003 an. Das Material beschreibt die Auswahl von Konstruktionslösungen, die Prinzipien der Berechnung der Verstärkung von Wänden und Decken sowie technologische Methoden für die Verwendung von Kohlenstoffteilen.
Wenn es um Industrieanlagen geht, können hochspezialisierte Handbücher herangezogen werden, die sich auch mit den besonderen Betriebsbedingungen von Bauwerken befassen. Insbesondere bietet Far East PromstroyNIIproject LLC Anweisungen zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen der Serie 1.400.1-18 an. Dieses Material hebt die Nuancen der Verstärkung tragender Wände und Decken in der Struktur von Industriegebäuden hervor.
Entwicklung eines strukturellen Verstärkungsprojekts
Die Hauptaufgabe dieser Phase besteht darin, eine spezifische technische Lösung für die Umsetzung der Stärkung der Struktur des Zielobjekts anzubieten. Während des Entwicklungsprozesses orientieren sich die Spezialisten an Daten zu den Eigenschaften von Baustoffen, ihren geometrischen Parametern, Betriebsbedingungen und vorhandenen Schäden. Derzeit wurden folgende Bemessungsgrundlagen für die Bewehrung von Stahlbetontragwerken entwickelt:
- Verbindung von Komponenten. Ein häufiger Fehler, der während des Baus auftritt, besteht darin, die Baustelle zu berücksichtigenin einem isolierten Format. Das heißt, eine tragende Wand wird beispielsweise auf der Grundlage direkter Lasten berechnet, ohne sich auf nahe gelegene Einflussfaktoren zu konzentrieren. Denn nur unter umfassender Betrachtung aller Betriebsfaktoren kann ein hochwertiges und langlebiges System konzipiert werden.
- Optimierung. Die Aufgaben der Verstärkung von Strukturen können auf unterschiedliche Weise gelöst werden, und in fast jedem Fall gibt es eine Lösung, die es der Einrichtung ermöglicht, eine hohe Lebensdauer aufrechtzuerh alten. Gleichzeitig ist es jedoch wünschenswert, den Arbeitsaufwand und die Masse der unterstützenden Hilfsteile zu minimieren und die Verwendung von Verbrauchsmaterialien zu rationalisieren. Je geringer der Eingriffsgrad in die Struktur der Struktur ist, desto höher ist ihre Zuverlässigkeit. Übrigens ermöglichen moderne Technologien zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen mit Verbundwerkstoffen, die im Vergleich zu metallischen Gegenstücken in Größe und Gewicht kleiner sind, nur die Minimierung des Volumens des Einschlusses von Fremdelementen.
- Wirtschaftliche Rationalisierung. Auch wenn bei der Umsetzung des Verstärkungsprojekts große finanzielle Mittel eingesetzt werden können, ist zu bedenken, dass komplexe und massive technische Lösungen bereits im Instandh altungsprozess während des Betriebs des Bauwerks immer hohe Kosten verursachen.
- Einh altung festgelegter Anforderungen. Jede Entwurfsphase muss sowohl die allgemeinen normativen Regeln als auch die spezifischen Anforderungen der technischen und baulichen Einrichtung in Bezug auf das Zielgebäude berücksichtigen.
Regeln zur Berechnung der Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen
Die technische Berechnung von Bauwerken ist die Grundlage der Entwurfsarbeit, bei der die tatsächlichen Belastungen mit den Leistungspotentialen der zur Bewehrung verwendeten Materialien korreliert werden. Die Ausgangsdaten für die komplexe Berechnung ergeben sich aus dem Konstruktionsschema, seinen Abmessungen, einwirkenden Lasten und der Schadensart. Separate Artikel in der Bewertung von Materialien zur Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen sind berechnete Indikatoren für Druckfestigkeit, Druckzonenhöhe, Stabilität entlang geneigter Abschnitte usw.
Der grundlegende Wert des Designs, der die Fähigkeit bestimmt, mit tatsächlichen Belastungen fertig zu werden, ist das Moment der maximalen Biegung. Für seine Berechnung werden die Zuverlässigkeitsfaktoren für Material und Belastung verwendet. Die Art der Schadensverteilung über den Querschnitt der Struktur wird ebenfalls unter Berücksichtigung des Elastizitätsgrades bestimmt. Übersteigt das anfängliche maximale Biegemoment den Rissverlauf entlang des Querschnitts, so ist die Berechnung wie bei einem Querschnitt mit Rissen durchzuführen, ohne Berücksichtigung der möglichen Verformungsentwicklung.
Konstante Werte von Zielmaterialien werden auch in Berechnungen zur Verstärkung von Strukturen verwendet. Moderne Richtlinien zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen stützen sich insbesondere auf die folgenden Indikatoren:
- Festigkeit - Bereich von 1000 bis 1500 MPa, aber nicht weniger.
- Elastizitätsmodul - von 50 bis 150 GPa.
- Glasübergangstemperatur (verwendet für Verbundwerkstoffe) - nicht weniger als 40 °С.
Abmessungsparameter und Montagekonfiguration werden individuell in Bezug auf ein bestimmtes bestimmtEntwürfe.
Klassifizierung von Bewehrungsverfahren
Moderne Technologien ermöglichen es, eine umfangreiche Liste von Mitteln zur technischen Verstärkung verschiedener Strukturen zu verwenden, die sich an spezifische Betriebsbedingungen anpassen. Grundsätzlich lohnt es sich, alle Möglichkeiten zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen nach ihrem physikalischen Zustand aufzuteilen. Insbesondere lassen sich flüssige, gewebte und feste Elemente unterscheiden. Im ersten Fall erfolgt die Verstärkung nach der Methode zur Reparatur äußerer Schäden. Das kann das Beseitigen von Rissen mit einem Sand-Zement-Mörtel und das Abdichten von Fugen mit Baukleber sein. Gewebematerialien werden seltener und meist als Armierung verwendet, die mit den gleichen Armierungslösungen auf die gegossene Fläche aufgetragen wird.
Festkörper sind Strukturteile, die irgendwie in eine beschädigte Struktur integriert oder überlagert sind. In diesem Fall können die Methoden zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen sowohl nach der Art des verwendeten Materials (Metall, Verbundwerkstoffe, Stein) als auch nach der Installationskonfiguration unterteilt werden. Die beliebteste Methode der Verstärkung mit massiven Produkten ist die Gürtelverstärkung, bei der profilierte Pads die beschädigte Stelle einklemmen. Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, solche Produkte zu verwenden.
Grundlegende Methoden zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen
Abhängig von den Ergebnissen der Erstbefragung und basierend auf der DesignentscheidungDie folgenden Methoden zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen können verwendet werden:
- Aufbringen von Reparaturputz zur Wiederherstellung der Struktur der Betonoberfläche. Sind Freiflächen für die Bewehrungsdurchführung vorhanden, werden diese ebenfalls mit Grundiermischungen oder Putz abgedichtet.
- Einbringen von Betonmörtel in Hohlräume, Risse, Hohlräume und andere interne Strukturfehler, die durch zerstörungsfreie Prüfung festgestellt wurden.
- Spritzbeton mit Betonmischung. Betonmörtel wird mit speziellen Pistolen mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche aufgetragen. Diese Mechanik der Behandlung beschädigter Bereiche ermöglicht die Bildung dichter Verstärkungsschichten mit hoher Festigkeit.
- Stärkung des Fundaments, auf dem die Struktur ruht. Dies geschieht durch Stahlbetonklammern, Metallgurte, Ankeranker und andere feste Elemente.
- Verstärkung von Stahlbetonsäulen, -balken und -wänden durch die Installation komplexer Verstärkungsklammern, -rahmen und -hemden. In einer solchen Vorrichtung können Bewehrungselemente, Schalungen und Spritzbeton verwendet werden. Da bei dieser Methode ziemlich bedeutende zusätzliche Strukturen geschaffen werden müssen, empfehlen Empfehlungen zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen, die maximale Belastung der Decke sorgfältig zu berechnen. Andernfalls können nach einiger Zeit bereits Risse in der Struktur der tragenden Elemente der unteren Ebene festgestellt werden.
- Punktuelle Erhöhung der H altbarkeit von Traversen, Balken, Pfosten und tragenden Elementen mit Verbundwerkstoffen. Für solche Zwecke werden kleinformatige, aber langlebige Teile aus Kohlefaser, Kevlar, Karbon uusw.
Wie die Praxis zeigt, ist die effektivste Lösung zur Unterstützung des Leistungspotentials von Stahlbetonkonstruktionen gerade die strukturelle Veränderung ihrer Gründung. Die Ergänzung von Wänden und Decken mit fremden Stützelementen wie Streben gilt dagegen als ineffektiv und technologisch nicht sinnvoll. Aber auch hier sollten konkrete Entscheidungen auf Basis einer umfassenden Erhebung und Kalkulation getroffen werden.
Bewehrung mit Stahl und Verbundwerkstoffen - was ist besser?
Die grundlegende Einteilung in vielerlei Hinsicht zur Verstärkung von Gebäudestrukturen basiert auf der Art des verwendeten Materials. Festkörperstäbe und Strukturelemente sind die gebräuchlichsten Bewehrungsbeschläge, können jedoch auf der Basis traditioneller Stahllegierungen und unter Verwendung moderner Kunststoffe hergestellt werden. Was ist besser?
Zu den Vorteilen von Metall gehören seine Vielseitigkeit, hohe Festigkeit und erschwingliche Kosten. Übrigens kann die Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen mit Kohlefaser bei all den positiven technischen und physikalischen Eigenschaften 20-30 % mehr kosten als selbst hochwertiger Edelstahl. Was rechtfertigt solche Kosten? Verbundwerkstoffe weisen jedoch unübertroffene Zugfestigkeiten auf, die sogar Stahl übertreffen. Außerdem zeichnet sich Kohlefaser im Gegensatz zu Beton durch eine höhere Ermüdungsfestigkeit aus, wodurch zwischenzeitliche Sanierungsmaßnahmen während des langfristigen Gebäudebetriebs entfallen. Gibt es neben dem hohen Preis noch Nachteile von Verbundwerkstoffen? Es gibt Nuancen von ökologischen Eigenschaften, da inPlastik ist immer noch die Basis des Materials, aber die Bedeutung des Einflusses von synthetischen Zusatzstoffen ist in Bezug auf die Gefährdung des Menschen minimal.
Schlussfolgerung
Maßnahmen zur Instandsetzung, Instandsetzung und Verstärkung von Stahlbetonbauten erfordern in der Regel einen hohen organisatorischen und finanziellen Aufwand. Dies liegt an der Komplexität ihres Designs und den technologischen Problemen bei der Durchführung von Installationsvorgängen. Selbst kleinere kosmetische Eingriffe müssen in mehreren Schritten durchgeführt werden - von der Fehlersuche bei der Vorbereitung eines Arbeitsgegenstands bis zur direkten Beseitigung von Schäden oder einer Erhöhung der Festigkeitseigenschaften von Materialien. Daher weisen Experten in den Empfehlungen für die Bemessung der Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen darauf hin, dass die technisch flexibelsten Optionen zur Lösung des Problems in Betracht gezogen werden müssen. So spart beispielsweise der einfachste Ersatz einer Stahlarmierung mit 12 mm Durchmesser durch einen 8 mm dicken CFK-Stab mit gleicher Armierungswirkung bis zu 50 % der Stromkosten. Aber natürlich ist eine solche Optimierung nicht immer möglich. In jedem Fall sollten die Prinzipien der Aufrechterh altung der erforderlichen Festigkeit, Elastizität und Steifigkeit von Strukturen im Vordergrund stehen. Die Befolgung der normativen Pläne und qualitativ hochwertigen Installationsschemata wird es ermöglichen, die Verstärkung rationell durchzuführen und die Zeit für die Notwendigkeit, den Wiederaufbau des Gebäudes mit dem Austausch der Stahlbetonkonstruktion abzuschließen, so weit wie möglich hinauszuzögern.
