Эффективные методы усиления плит перекрытия

Все несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений в ходе эксплуатации утрачивают необходимые эксплуатационные свойства. Не исключением являются линейные опорные элементы (балки) и плиты перекрытия. Вследствие увеличения нагрузки на конструкции, а также частичного повреждения арматуры, со временем появляются растрескивания на поверхности сборных панелей и в глубине бетонного массива монолитных конструкций. Для увеличения несущей способности и повышения срока эксплуатации производится усиление плит. Выбор подходящего метода укрепления обуславливается их конструкционными особенностями.

Типы плит перекрытия

---

Типы:

• Монолитная плита без внутренних полостей. Она используется на нижних этажах зданий и в производственных помещениях, где требуется высокая надежность и прочность конструкции. Этот тип плиты обеспечивает равномерное распределение нагрузок. Также, монолитная плита может использоваться там, где не допускается наличие пустот в конструкции, например, при возведении фундамента. У этого вида есть подвиды — безбалочная, кессонная (имеющая структуру ячеечной сетки), ребристая.

• Пустотные плиты перекрытия — это конструктивные элементы, содержащие внутренние полости. Обладают меньшим весом по сравнению с монолитными плитами, что делает их подходящими для верхних многоэтажных зданий. Пустотные плиты перекрытия, которые применяют при строительстве многоэтажных домов и зданий административного назначения.

В каких случаях требуется усиление

---

Любые здания могут оказаться в предаварийном состоянии, требующем усиления плит перекрытия, из-за разнообразных факторов. Множество из них возникают на заводских площадях, где, в процессе производства, используются агрессивные химические соединения и происходят существенные перепады влажности и температур, способные разрушать бетон и вызывать коррозию арматуры. Еще одной частой причиной являются постоянные динамические нагрузки от работающего оборудования, оказывающие воздействие на перекрытия.

В частных домах, износ обусловлен более разнообразными факторами, например, в случае:

• Механических повреждений: Воздействия внешних сил или ударов может привести к нарушению целостности конструкции и ее несущей способности.

• Превышения нагрузок: Если на перекрытия оказывается нагрузка, которая изначально не учтена при проектировании, это может привести к деформациям и риску обрушения.

• Последствий стихийных бедствий: Пожары, взрывы, землетрясения могут повредить плиты и ослабить их свойства.

• Атмосферные воздействия: Постоянные изменения температуры, атмосферные осадки могут вызвать деградацию материалов и структуры бетона.

• Износа: С течением времени старые конструкции могут утратить свою прочность и требовать апгрейда для поддержания надежности.

• Неправильного расчета: Несоблюдение технологии при установке и отсутствие адекватного расчета нагрузок может привести к недостаточной прочности дома.

Вне зависимости от причин, определение необходимости усиления конструкций, оценка уровня повреждений, трещин и внутренних деформаций, выбор методики следует доверить квалифицированному специалисту. Результаты самостоятельных действий могут усугубить ситуацию и стать фатальными для конструкции. Решение о подобных мерах требует глубокого понимания строительных и инженерных аспектов, а также опыта и соответствующего образования в области оценки надежности и безопасности конструкций.

Признаки аварийного состояния перекрытий

---

Процесс начинается с визуального осмотра, который позволяет выявить видимые признаки повреждений. Затем проводится оценка ущерба с помощью инструментальных методов, чтобы более точно определить степень повреждений снаружи и внутри и их распространение по конструкции. Комбинация визуального осмотра и инструментальных методов позволяет специалистам точно установить конкретные меры требующиеся для восстановления надежности дома.

Определяемые визуально

При проведении визуального осмотра конструкции следующие дефекты привлекают внимание:

1. Изменение геометрии, а именно размеров, формы или положения элементов перекрытия, которые могли измениться со временем. Внимание могут привлечь неравномерные прогибы, отклонения от горизонтального положения, смещениях относительно исходного положения и другие подобные изменения.
2. Отслоения указывают на разрушение связующего слоя между бетоном и арматурой. Трещины и сколы свидетельствуют о напряжениях, деформациях или нарушении целостности бетонной структуры.
3. Отслоение или разрушение стяжки. К ней могут привести недостаточная адгезия между слоями бетона, воздействие влаги, химические воздействия или деформации.
4. Обнажение арматурного каркаса вследствие разрушения защитного слоя бетона, приводит к коррозии металла. Это еще один простой и понятный признак, по которому можно определить состояние плит.
5. Изменение цвета на отдельных участках плиты или следы влаги.
6. Влажные места и изменение цвета. Это результат повышенной влажности, плесени, грибкового или бактериального воздействия или плохой изоляции. Это может указывать на потенциальные проблемы с водонепроницаемостью.
7. Провисания и прогибы, как следствие неравномерного распределения нагрузок может привести к частичному разрушению конструкции. Визуально это можно определить по повреждению отделки, деформации стен и потолков.
8. Дефекты в местах опоры плиты на стены, трещины в местах примыкания с балками или колоннами.

Выявляемые экспертизой

Коррозия арматуры одна из наиболее распространенных причин ухудшения качеств и несущей способности и долговечности бетонных конструкций. Этот процесс может вызываться воздействием влаги. Когда арматура корродирует, она расширяется, что может привести к трещинам и разрушению бетона вокруг нее.

Для обнаружения и решения проблемы ранее приходилось вскрывать ЖБИ и конструкции.

На помощь придет инструментальное обследование, которое играет ключевую роль в оценке состояния железобетонных конструкций без необходимости дополнительных разрушений. Это позволяет более точно определить степень повреждения и устанавливать необходимость ремонтных мероприятий. Метод позволяет определить:

• степень коррозии бетона и арматуры
• сечение арматуры
• ширину и глубину раскрытия трещин 
• прогибы

Особенности усиления плит перекрытия

---

При строительстве зданий и сооружений используются различные типы плит перекрытия: пустотные, монолитные и ребристые. В зависимости от типа плиты, условий эксплуатации и характера разрушения инженер-строитель принимает решение какой тип или типы усиления применить. Решение принимается в каждом конкретном случае, производится прочностной расчет усиления плиты перекрытия, а также оформляется и согласовывается технический проект.

На данный момент времени в арсенале конструктора есть следующие технологии усиления повреждённой плиты перекрытия: усиление плит перекрытия углеволокном, усиление плит перекрытия металлическими балками, а также усиление плиты перекрытия сверху или снизу наращиванием арматуры и слоя бетона. Рассмотрим технологии восстановления несущей способности плит перекрытия подробнее.

Усиление пустотных плит перекрытия

Технология усиления и ремонта пустотных плит перекрытия, является одной из самых простых и самых малозатратных. Суть технологии заключается в высвобождении плиты от всех механических нагрузок (оборудование, мебель и пр.). Далее производится механическое вскрытие пустот, установка арматуры и принудительное, под давлением, наполнение пустот высокопрочным бетонным раствором.

Усиление ребристых плит перекрытия

Ремонт ребристых плит перекрытия предусматривает использование трех технологий. Дополнительное армирование и бетонирование как в случае с монолитными плитами. Установка поддерживающих колонн и усиление несущей способности плиты с помощью шпренгельной арматуры.

Шпренгельная арматура обустраивается по диагоналям усиливаемой конструкции и образуя взаимно пересекающиеся плоскости (ребра жесткости) обеспечивают необходимое усиление и жёсткость усиливаемой плиты перекрытия

Усиление монолитных плит перекрытия

Вид усиления железобетонных изделий этого вида принимается конструктором на основании обследования конкурентного сооружения и расчета величины механических нагрузок. В подавляющем большинстве случаев принимается решение об усилении плиты перекрытия снизу, в зоне изгибающих нагрузок. Разработано и используется две технологии усиления монолитной плиты снизу.

В обоих вариантах присутствует дополнительный арматурный пояс, на который методом торкретирования «набрасывается» дополнительный бетонный материал. Разница заключается в том, что в первом варианте дополнительный арматурный пояс крепится к усиливаемой плите через специальные отгибы, приваренные к вскрытой арматуре усиливаемой плиты. А во втором случае армпояс крепится к стальной полосе, смонтированной на сквозных анкерных болтах.

В ряде случаев применяется технология усиления сверху с устройством железобетонных шпонок, верхнее наращивание в виде дополнительной монолитной армированной плиты и другие технологии. В любом случае при усилении монолитной плиты решаются задачи:

Усиление железобетонных плит перекрытия

Это самая современная технология, позволяющая существенно увеличить несущую способность пииты перекрытия любого вида и типа конструкции. Суть и технический смысл технологии заключается в наклеивании на верхние или нижние поверхности плиты углеродной ленты и ламелей.

Углеродные волокна работают как дополнительное армирование и увеличивают несущую способность конструкции. Учитывая небольшую относительную прочность углеволокна можно говорить, что с помощью данного метода невозможно кардинально увеличить несущую способность плит перекрытия.

Усиление П-образных плит перекрытия

Работы по увеличению несущей способности П-образных плит перекрытия могут осуществляться либо наращиванием нового массива армированного бетона, как в предыдущих случаях, так и усилением плит перекрытия швеллером. В этом варианте изгибающие нагрузки на плиту перераспределится на балки из швеллера и несущие стены. Ввиду неэстичности внешнего вида усиления, данный метод используется для ремонта и реконструкции производственных цехов и складских помещений.

Подготовка к работам по усилению перекрытий

---

Чтобы выполнить работы по усилению монолитных плит перекрытия и сборных железобетонных конструкций качественно и с обеспечением безопасности работников, необходимо провести ряд подготовительных мероприятий:

1. Укрепление перекрытий. Под ремонтируемую конструкцию подводят временные поддерживающие балки на опорах из металлических труб, брусьев или бревен сечением от 150 мм.
2. Разгрузка. Пол верхнего этажа освобождают от мебели и техники.
3. Демонтаж отделки. С перекрытия полностью демонтируют подвесные потолки, снимают напольные покрытия, удаляют стяжку, очищают от штукатурки, побелки.
4. Очистка. С поверхности плит снимают рыхлый и отслаивающийся бетон. Обнаженную арматуру очищают от коррозии, используя ручной или электроинструмент, после чего обрабатывают преобразователем ржавчины.

Правила

---

При проведении работ по усилению плит перекрытия, помимо выполнения единых правил техники безопасности (ТБ) в строительных работах в соответствии с главой СНиП III-4-80, необходимо выполнение дополнительных правил, которые связаны с особенностью и условиями производимых работ.

Техпроцессы (ТП), производимые на территории функционирующего производства и в работающих цехах, имеют отношение к мероприятиям высокой опасности и должны осуществляться по наряду-допуску. Трудящиеся строительных компаний должны быть ознакомлены с планами выполнения работ и пройти внеочередной инструктаж по ТБ в связи с высокой опасностью выполнения работ.

Способы

---

При возведении сооружений и зданий применяются самые разные виды плит перекрытия: монолитные, ребристые и многопустотные. В зависимости от разновидности панели, условий использования и вида разрушения специалист, занимающийся координацией строительных работ, выносит решение, какой вид либо виды усиления использовать. Решение утверждается в каждом определенном эпизоде, выполняется прочностный расчет усиления конструкции, а также согласовывается и утверждается технический проект.

На текущий момент имеются такие методики усиления поврежденной панели перекрытия: укрепление плит перекрытия железными балками, углеродным волокном, а также усиление панели перекрытия снизу либо сверху наращиванием бетонного слоя и арматуры. Проанализируем способы восстановления способности выдерживать нагрузку панели перекрытия детальнее.

Усиление опорных колонн

Если плиты перекрытия опираются на колонны с недостаточной площадью сечения, при увеличении нагрузки (например, при возведении тяжелой кирпичной перегородки на верхнем этаже) возникает риск их продавливания в точках опоры. В таких случаях увеличивают площадь опирания, расширяя верхний торец колонны или наращивая её по всей высоте.

Чтобы заставить существующий и наращиваемый объем железобетона работать единой конструкцией, необходим точный расчет марки бетона и конфигурации арматурного каркаса, а также усиление фундамента под подошвой колонн.

Установка металлических балок

Усиление плит перекрытия металлическими балками снизу из швеллера или двутавра практикуется для всех видов перекрытий с большими пролетами для устранения их провисания. Сечение балки рассчитывается по величине пролета и сумме нагрузок.

Для монтажа балки снизу она подводится под плоскость перекрытия, до отказа прижимается к нему домкратами с большим усилием и подпирается телескопическими стойками. Затем монтируются опорные столбы.

Допускается усиление плит перекрытия металлическими балками сверху. Этот вариант предпочтительнее, когда интерьер нижнего этажа не хочется портить массивными конструкциями. Балку укладывают вдоль стыка плит торцами на несущие стены или в вырубленные в них ниши и притягивают к ним плиты подвесками с опорными пластинами.

Замоноличивание перекрытия сверху

Самый распространенный и вместе с тем самый ненадежный способ, часто применяемый домовладельцами самостоятельно. Обнаружив трещины и сколы в бетонной плите, они заливают поверх неё армированный бетон, скрывая дефекты.

Чтобы правильно провести усиление плиты перекрытия сверху, необходимы расчеты по нагрузкам и соблюдение следующих условий:

• арматурный каркас новой монолитной плиты должен иметь опору на несущие стены, для чего в них вырубаются ниши или просверливаются отверстия;
• новый каркас нужно связать со старым, вырубив местами защитный слой бетона;
• на поверхности старой плиты необходимо сделать насечки для лучшего сцепления со свежим бетоном.

Усиление монолитной плиты снизу

Поврежденные перекрытия можно укрепить и снизу, усилив их арматурной сеткой с ячейками 15×15 см и накрыв слоем раствора. В этом случае также необходим расчет на дополнительную нагрузку. Если перекрытия опираются на балки и колонны, их тоже обвязывают арматурой и усиливают, чтобы увеличить несущую способность.

Арматурный каркас может крепиться к нижней плоскости перекрытий двумя способами:

• приваривается к вскрытой арматуре плит посредством отгибов;
• приваривается полоскам стали, закрепленным на плитах сквозными болтами через верхнюю плоскость.

Бетонирование выполняют методом торкретирования, который заключается в набрызге раствора под большим давлением торкрет-пушкой. Сильный напор обеспечивает его качественное сцепление со старым бетонным основанием и прочность бетона после застывания. Слой такого покрытия имеет толщину около 5 см, но является весьма неравномерным, поверхность приобретает выраженную рельефную структуру и нуждается в выравнивании штукатуркой или скрытии подвесными системами.

Усиление ребер швеллером

Швеллер используют в качестве несъемной опалубки и мощного стального каркаса, выполняя усиление П-образных плит перекрытия. Подобрав швеллер такого сечения, чтобы он «сел» на два соседних продольных ребра, его закрепляют шпильками через швы между плитами с шагом 150-200 см. Затем швы заполняют мелкозернистым бетоном более высокой, чем у плит, марки. Дополнительно можно армировать перекрытие по верху с заливкой монолитного слоя.

Заливка пустот с установкой каркаса

Для устройства перекрытий малоэтажном жилищном строительстве чаще всего используют облегченные многопустотные плиты с круглыми или овальными продольными отверстиями. При их износе или механических повреждениях применяют дополнительное армирование и бетонирование каналов.

Усиление многопустотных плит перекрытия является одним из самых малозатратных способов и выполняется так:

1. Поверхность плит освобождают от стяжки.
2. Вскрывают поврежденные каналы, а при отсутствии видимых повреждений прорубают штробы над крайними и одной из средних продольных пустот, делая ширину штробы достаточной для установки внутрь каркаса.
3. Связывают плоский каркас из арматуры, соединяя верхний и нижний стержни через каждые 25-30 см.
4. Устанавливают готовый каркас в открытый канал. Каркас по высоте должен полностью помещаться в канале и находиться ниже поверхности плиты на 2-2,5 см.
5. Заполняют пустоты мелкозернистым бетоном, используя для его приготовления безусадочный цемент.
6. Уплотняют бетон вибратором со специальным наконечником и выравнивают по плоскости плиты.

Армирование углепластиком

Углепластик или углеволокно – это технологичный полимерный материал, способный заменить собой стальную арматуру и выполнять функции поддерживающих конструкций. У него есть несколько важных преимуществ, которые обращают на себя внимание при выборе способа усиления несущих конструкций:

Углепластиком можно выполнить усиление железобетонной балки перекрытия, опорной колонны и всех видов плит перекрытия.

Монолитные конструкции оклеивают полосами материала снизу в продольном направлении, перекрывая всю поверхность. После того, как клей схватится, сплошной холст из углеволокна превратится в жестко-упругий поддерживающий каркас.

Для усиления и частичной разгрузки многопустотных плит достаточно создать на их нижней поверхности сетку из перекрещивающихся полос.

А усиление ребристых плит перекрытия выполняется оклеиванием ребер жесткости с созданием сплошной объединяющей перемычки.

В арсенале строителей есть и другие способы восстановления несущей способности железобетонных перекрытий и поддерживающих их конструкций. Какой из них будет лучшим в каждой конкретной ситуации, уверенно скажет только специалист после проведенных исследований.

Усиление стекловолокном

Для изготовления композитных материалов с матрицей из термоактивных синтетических смол применяется неорганическое стекло.

Такой наполнитель имеет несвойственные стеклу характеристики — не бьется, легко гнется, обладает огромной прочностью. Благодаря этому стекловолокно становится отличным армирующим материалом.

Технология внешнего армирования (ТВА)

Инновационная технология внешнего армирования композитами стала популярной, поскольку дала возможность достичь важных целей:

1. Упростить строительно-ремонтные процессы. Устранить ошибки проектирования и результаты нарушения технологий строительства. Усилить несущую способность перекрытия, ригеля, колоны или других частей здания, нуждающихся в дополнительном армировании.
2. Облегчить строительную конструкцию при максимальном сохранении полезной площади. Отпадает надобность в металлических обоймах, хомутах, раскосах, балках, колоннах и пр. Применяемые для усиления композиты значительно легче, тоньше и прочнее традиционных материалов.
3. Увеличить эксплуатационные сроки зданий и сооружений. Углеродные и стеклосодержащие материалы не подвержены разрушающему влиянию влаги (кородированию) и химических сред, прочны на разрыв.
4. Сэкономить. Внешнее армирование композитными материалами дороже традиционного усиления, но эта технология в разы повышает прочность конструкций. В результате минимизируется необходимость остановки эксплуатации здания в период применения ТВА, финансовые затраты и расход времени на усиление конструкций. Конечная экономия средств составляет до 20 %.

Внешнее армирование является универсальной технологией — его можно применять не только на этапе строительства, но также при реставрации и ремонте зданий или там, где необходимо усилить элементы конструкции. В последнем случае даже не требуется приостанавливать эксплуатацию строения.

Причины для использования ТВА различны: от ликвидации последствий стихийного бедствия, нарушившего целостность несущих конструкций, до желания повысить эксплуатационные нагрузки на объект.

Универсальность внешнего армирования наблюдается и в разнообразии объектов, для которых оно подходит:

• жилые, производственные и коммерческие здания;
• уникальные строения (памятники архитектуры);
• гидротехнические и транспортные сооружения;
• объекты атомной промышленности.

Технология внешнего армирования предполагает ряд этапов:

1. Обследование конструкции на предмет целостности, выявление дефектов.
2. Разработка проекта усиления.
3. Подготовка усиливаемой конструкции — разметка зоны монтажа, механическая подготовка, локальный ремонт усиливаемой части, грунтовка эпоксидными материалами.
4. Монтаж высокопрочных элементов (углеродных лент, ткани, сетки, углепластиковых ламелей, мультиаксиальной ткани) посредством эпоксидных двухкомпонентных систем, соответственно проекту.
5. Нанесение защитного слоя от повреждений или огнезащиты (материал выбирают в зависимости от условий, в которых эксплуатируется строение).

Что делать при перегруженности колонн

---

Многие специалисты, которым приходилось сталкиваться с восстановлением плит, считают, что подобные способы в большинстве случаев полностью не решают проблему. Их можно использовать, когда проводится усиление сжатых колонн, которые совпадающих с проекцией рабочих арматурных стержней каркаса. Колоны в этом случае обматываются жгутами в несколько слоев. Жгуты сделаны из углеродного волокна. Если нет жгутов, используют полосы из такой же ткани. При применении комплекса этих мер несущая способность всей конструкции повышается.

Плиты любого здания постоянно находятся под напряжением. На них действуют механические, статистические и динамические силы. Дополнительно они разрушаются от неблагоприятных условий окружающей среды, воздействия разных химических веществ. Поэтому обследование их состояния и определение метода усиления являются ответственной работой.

Полезные рекомендации

---

Имеется всего два, но очень важных совета. При осуществлении восстановительных процедур и монтаже конструкций необходимо следовать требованиям технологии и практиковать высококачественное сырье. Расчет способности выдерживать нагрузку плит перекрытия, возможность ее укрепления необходимо поручать квалифицированным, опытным в данном вопросе организациям. Исполнение указанных рекомендаций даст возможность исключить проблемные ситуации в процессе использования постройки.

Заключение

---

Плиты перекрытия зданий и сооружений работают в тяжелых условиях эксплуатации. На данные конструкции воздействуют механические статические и динамические нагрузки, вредные атмосферные факторы, химические вещества. Поэтому расчет несущей способности плит перекрытия возможное ее усиление следует доверять профессиональным, опытным в этом вопросе компаниям.

https://www.youtube.com/watch?v=-thAwX2fpac