Усиление конструкций при увеличении нагрузок Ошибки проектировщиков, использование стройматериалов ненадлежащего качества, ужесточение государственных стандартов и требований безопасности – причин усиления конструкций множество. Список можно пополнить и еще одной – увеличением нагрузок.При подготовке проекта специалисты рассчитывают прочность несущих, ограждающих конструкций с учетом нагрузок, под которыми они находятся. Превышение чревато серьезными авариями, вплоть до разрушения объекта. С чем связано увеличение нагрузок? Какие методики оптимально подходят для решения задачи?Причины увеличения нагрузокНаиболее распространенные – выглядят следующим образом:Увеличение этажности. Расширение полезной площади объекта в горизонтальной плоскости невозможно или затруднено, сопряжено со значительными финансовыми вложениями, расширением фундамента, оформлением аренды или покупкой земли. Более рациональное решение – надстройка дополнительных этажей, одного или нескольких. Нагрузка на несущие конструкции увеличится, но грамотное укрепление поможет компенсировать ее, исключит опасность аварий, обрушения.Размещение массивного оборудования на крыше или плитах перекрытий. Например, на крыше можно установить автономную котельную, кондиционер, антенну. Масса систем измеряется сотнями килограмм, а то и тоннами, так что без дополнительного армирования не обойтись.Замена кровельного покрытия. Если базовым проектом предусмотрена легкая металлочерепица, которую было решено заменить тяжелой керамической – требуется укрепление. Речь идет не только о стропильной системе, но и о других несущих элементах, в некоторых случаях – вплоть до фундамента.Реконструкция. Она может быть связана не только с равномерным увеличением, но и с перераспределением нагрузок. Перед проведением укрепления необходимо разработать проект, определить характер изменений, элементы, подверженные значительному риску деформаций и разрушения.Изменение эксплуатационных условий. Этажность, планировка, техническая оснащенность объекта – все остается прежним, однако, в непосредственной близости появляется железнодорожная магистраль, станция, промышленное предприятие. Каждый проезд поезда оборачивается вибрациями, передающимися через грунт на фундамент, стены, перекрытия и балки. Риск разрушения резко увеличивается.Явление также может быть вызвано частичным обрушением, старением отдельных несущих конструкций, из-за изменяется силовая схема сооружения. Нагрузка не исчезает, но перераспределяется между остальными элементами. При отсутствии запаса прочности, без принятия экстренных мер последствия даже небольших аварий могут оказаться крайне тяжелыми.Особенности усиленияДля продолжительной эксплуатации объекта необходимо комплексно подойти к усилению. Инженеры составляют проект, оценивают выраженность, характер увеличения нагрузок. Оптимальными являются долговременная и перспективная схемы. Они гарантируют, что на протяжении всего запланированного срока эксплуатации удастся обойтись без неприятностей. Более того, удастся создать “запас прочности”, необходимый для безопасного проведения реконструкций, монтажа инженерных систем.В том случае, если увеличение нагрузок связано с аварией, происходит не по плану, а неожиданно, действовать нужно незамедлительно. Это исключит усугубление ситуации, сведет к минимуму тяжесть последствий. Используются аварийные и временные схемы армирования. Их основная особенность – скорость, задача – недопущение дальнейшего разрушения, предоставление запаса времени, необходимого для реализации более масштабных работ по долговременному укреплению.Комплексный подходУсиление здания должно быть комплексным, охватывающим все элементы, находящиеся под нагрузкой. Начинается работа с фундамента. Статическое давление на него увеличится в любых ситуациях, будь то увеличение этажности, размещение на крыше и перекрытиях массивного инженерного оборудования.Основные способы увеличения несущей способности фундамента – монтаж вспомогательных свай и формирование “подпятника”, дополнительного слоя бетона. При подборе способа следует руководствоваться не только выраженностью увеличения нагрузки, но и эксплуатационными условиями. Фундамент контактирует с влажным грунтом, с воздействием воды справится не каждый материал.Перегородки и стеныОсновные технологии их армирования таковы:Монтаж вспомогательных металлических элементов, благодаря которым структура становится более жесткой, лучше справляется с воздействиями независимо от характера и направленности, статическими и динамическими, продольными и поперечными.Торкретирование, увеличение толщины стены за счет нанесения бетонного раствора под давлением.Инъектирование. Метод применяется, если обследование вертикальных конструкций показывает присутствие в них пустот, структурных трещин. Эпоксидные, полимерные смолы и другие текучие составы равномерно заполняют дефекты, восстанавливают целостность, увеличивают несущую способность.Оклеивание композитами. Наиболее технологичный вариант в данном случае – углепластиковое волокно. Ленты и холсты работают по принципу металлоконструкций, делают стену жестче, при этом характеризуются многократно меньшими габаритами и массой.Плиты перекрытияПовысить несущую способность плиты, адаптировать ее к увеличению нагрузок можно формированием вспомогательных ребер жесткости, монтажом вспомогательных элементов, балок или ферм. Хорошо зарекомендовало себя и армирование композитными материалами.Балки и колонныДостаточно часто выбирается способ увеличения исходного сечения колонны за счет формирования железобетонной рубашки. Вокруг элемента, несущая способность которого вызывает нарекания, собирается металлическая “клетка” из прутков, арматурных сеток, заливается бетоном. Также востребованы следующие технологии:Монтаж ребер жесткости. На металлическую балку можно наварить стальные прутья.Болтовые “стяжки” и подобный механический крепеж.Оклеивание композитным материалом. Способ особенно хорошо подойдет для металлической балки или колонны. Композит создает водонепроницаемый слой, предотвращает развитие коррозии.Армирование и материалыПри подборе метода укрепления следует учитывать не только конфигурацию, функциональное назначение элемента, но и материал. Основа современного строительства – бетон и железобетон, для армирования которых оптимально подходят следующие технологии:Монтаж внешних элементов, принимающих на себя часть нагрузки. Это могут быть как отдельные прутья, балки небольшого сечения, так и комплексные структуры, рубашки и обоймы.Инъектирование. Рекомендовано не просто при нехватке несущей способности, но обнаружении внутренних повреждений. Раствор выбирается индивидуально, в зависимости от специфики конкретной ситуации. Его основой может быть и бетон, и смола, эпоксидная, полимерная.Торкретирование. Наращивание сечения напылением дополнительных бетонных слоев под давлением.Оклеивание углеволокном. Композиты универсальны, совместимы с большинством оснований, в том числе – с минеральными, от кирпичных до бетонных.Классическая технология укрепления деревянных несущих конструкций – замещение наиболее ответственных соединений металлическими. К примеру, стандартное для дерева соединение типа “шип-паз” можно заменить на стальной уголок. Важный момент, требующий учета – уязвимость дерева для влаги, склонность к гниению. Параллельно с армированием рекомендовано провести обработку специальными составами, препятствующими развитию плесени, подавляющими активность патогенных микроорганизмов.Подведение итоговУсиление конструкций при увеличении нагрузки, как правило, является обязательной мерой. Исключение – ситуации, когда увеличение планировалось изначально, объект обладает соответствующим запасом прочности. Во всех прочих случаях – без армирования не обойтись. Пренебрежение чревато крайне серьезными последствиями, вплоть до признания здания аварийным, обрушения.