Посилення плит перекриття - правила і способи

Всі частини будівельних конструкцій в процесі експлуатації втрачають міцність. Не є винятком панелі перекриття та опорні балки. В результаті підвищення навантаження на перекриття, а також при частковому руйнуванні армування плити виникають тріщини на поверхні збірних плит, а також всередині бетонного масиву монолітних перекриттів. Для підвищення навантажувальної спроможності та збільшення тривалості експлуатації виконується посилення перекриттів. Вибір оптимального способу зміцнення панелей визначається їх конструктивними особливостями.

Як виявити порушення конструкції

Часто дефекти ненавмисно можуть бути замасковані різними забарвленнями, штукатурками, підвісними стелями, що не дозволяє своєчасно їх виявити і приступити до робіт з відновлення і ремонту.

Слід звертати увагу на сколи та відшарування бетону плит у нижній частині, також на тріщини та відшарування стяжки або покриття підлоги у верхній частині. На оголення і корозію арматури, на появу на поверхні бетону слідів замочування, а також різних висолів і виклацань (потемнення або освітлення локальних ділянок). Неприпустимі прогини і провисання перекриття, тріщини в центральній частині конструкції і біля опор у відповідно зонах дії так званих «максимального моменту» і «перерізуючих сил».

Основні способи посилення плит перекриття

Вибір способу залежить від причини, через яку потрібно посилення конструкцій.

Перша, це ризик продавлювання при недостатній площі опирання плит перекриття на колони. Усувається збільшенням площі верхнього торця колони або повним нарощуванням колони по всьому об'єму. Потрібен дуже точний розрахунок армування і складу бетону, щоб нові і існуючі обсяги залізобетону працювали як єдине ціле. Додатково потрібне посилення фундаментів під колонами. При великих прольотах практикується підведення додаткових нижніх і верхніх розвантажуючих балок. Що обов'язково вимагатиме посилення фундаментів під несучими конструкціями.

Друга, це збільшення несучої здатності плити у випадках, коли деформаційних змін у ній немає, але навантаження на перекриття передбачається більшим, ніж враховане при розробці проекту. Тут можна розглянути два варіанти: як посилити пустотну плиту перекриття і плиту суцільного перерізу.

Для багатопустотних плит практикується створення додаткових армованих ребер у порожнечах. Це встановлення плоских каркасів з подальшим бетонуванням для того, щоб новий каркас працював спільно з арматурою нижньої частини плити. У цьому випадку одночасно з армуванням по верхній частині плити додається додатковий шар бетону. Посилення багатопустотних плит тільки шаром бетону неефективно, оскільки при тонкій верхній полиці необхідно також встановити кріпильні штирі. І тут потрібен перерахунок навантажень на несучі конструкції, оскільки вага плити збільшується.

Для повнотілих плит практикується набетонка зверху або знизу із залізобетонними шпонками або болтами. Залізобетонна шпонка, це виїмка в тілі існуючої плити, в яку вкладається арматура, з подальшою заливкою бетоном. Це потрібно для створення єдиного обсягу плити з набетонкою.

Третю причину і те, як посилити плиту перекриття з тріщинами в бетоні, розглянемо окремо.

Для чого необхідно посилювати перекриття - актуальність та методи вирішення завдання

Виконання заходів щодо підвищення навантажувальної спроможності перекриттів з різних матеріалів здійснюється в таких ситуаціях:

• при ремонті квартири, приватного будинку, офісу, гаражного, складського або виробничого приміщення;
• при виробництві реставраційних робіт, пов'язаних з відновленням і підвищенням міцності пам'яток архітектури;
• при масштабному переплануванні приміщень у житлових будівлях, а також перебудові об'єктів комерційного та виробничого призначення.

Ремонт перекриття найчастіше передбачає заміну елементів або фрагментів перекриття, а також його посилення

Про необхідність посилення свідчать такі фактори:

• значне корозійне руйнування арматурного каркасу в залізобетоні;
• зниження перерізу несучого елемента при тривалому використанні;
• зменшення здатності балок сприймати діючі на них навантаження;
• суттєві дефекти балок перекриття, що різко знижують їх міцність;
• руйнування армування плити та утворення глибоких тріщин у бетоні;
• локальне або повне руйнування балки перекриття, зробленої з деревини.

У процесі ремонтних та відновлювальних заходів здійснюється:

• часткова заміна елементів, що прийшли в непридатність;
• відновлення частини плити або збільшення товщини перекриття;
• армування поверхні плити за допомогою арматури або металевої сітки;
• установка в місці з'єднання балок додаткових опор або хомутів зі сталі.

Однією з ймовірних причин зниження міцності перекриттів також є:

• порушення технології будівництва;
• застосування неякісних будматеріалів;
• різке підвищення навантаження на стелі, стіни.

Можна посилити конструкцію перекриття шляхом установки опор або сталевих хомутів, а також використовуючи нову арматуру і бетон.

Будівельникам потрібно буде застосовувати індивідуальний метод посилення для кожного типу перекриття:

• дерев'яного;
• металевого;
• залізобетонного;
• ребристого.

Також причиною посилення перекриттів може стати нераціональний підбір будівельних матеріалів

Виконання робіт з підвищення навантажувальних характеристик різних перекриттів має нюанси. Незалежно від матеріалу, з якого виготовлено перекриття, на ремонтованій ділянці монтуються опорні стійки з деревини або металу. У цьому місці також може встановлюватися колона коробчастого перерізу, що володіє підвищеною міцністю. У процесі реставраційних робіт і монтажу перекриттів важливо дотримуватися технології і застосовувати відповідні матеріали. Дотримання зазначених вимог дозволить не допустити непередбачених ситуацій під час експлуатації будівлі.

Зміцнення плит перекриття з пошкодженим бетоном

Дрібна сітка тріщин, що з'явилася на перекритті може бути таким же дрібним, легко усуваним дефектом, а може бути і сигналом, що почалися більш значні руйнування. Для того, щоб виключити будь-яку можливість таких дефектів, необхідно купувати тільки якісні пустотні плити перекриття від виробника. Це дозволить уникнути створення додаткових напружень і навантажень в бетоні при численних розвантаженнях-навантаженнях і складуванні.

До початку реконструкції необхідно оцінити не тільки ступінь пошкодження бетону, а й стан арматури, оскільки глибину тріщин візуально не визначити. Особливо актуальне це завдання при виборі способу посилення пустотної плити перекриття, оскільки товщина бетонного шару над арматурою в ній дуже мала. Сучасні прилади дозволяють виконати повне сканування без зачистки бетону до арматурної сітки.

Якщо глибина тріщин незначна, для реконструкції потрібно тільки нанесення шару бетону, полімерного розчину або наклейка склоткані. При значних пошкодженнях виконується повне розчищення до арматури. Потім почесрозійна обробка сталі, нанесення бетонного розчину зі шаром набетонки і вже розглянутими способами кріплення.

Посилення плити перекриття - поширені види панелей

Посилення залізобетонних перекриттів виконується різними методами залежно від конструктивних особливостей плит. Застосовуються такі різновиди плит:

• складові. Вони широко використовуються в залізобетонних перекриттях житлових, виробничих і комерційних об'єктів. Збірні панелі з бетону лягають на несучі стіни, а також поздовжньо розташовані ригельні балки або залізобетонні ферми;
• цільні. Вони формуються шляхом безперервної заливки марочного бетону в попередньо встановлену опалубку з арматурним каркасом. Монолітна конструкція також збирається зі стандартних залізобетонних елементів, які після монтажу плит перекриття заливаються товстим шаром бетонного розчину.

Для спорудження перекриттів застосовують різні види панелей:

• повнотілі. У них відсутні внутрішні порожнини. Цільні плити в основному застосовують для нижніх поверхів будівель, а також на виробничих об'єктах. Характерними різновидами повнотілих панелей є ребристі, кесонні, а також безбалочні плити. Ребристі плити легко відрізнити за трапецеїдальним перерізом і наявністю поздовжньо розташованих ребер. Довжина елементів сягає 12 м, що дозволяє використовувати їх для формування перекриттів на різних будівельних об'єктах;
• пустотілі. Вони відрізняються наявністю шести поздовжньо розташованих каналів круглого або овального перерізу. Довжина пустотних плит становить від 3 до 6 м. Пустотні вироби, що мають зменшену вагу, затребувані при зведенні житлових і адміністративних багатоповерхових будівель. Конструктивні особливості панелей, пов'язані з наявністю внутрішніх порожнин, негативно позначаються на міцнісних властивостях. Для підвищення надійності будівельних конструкцій вироби потребують посилення.

Відновлення і посилення може передбачати виявлення запасів міцності

Поряд із зазначеними видами перекриттів застосовується такі конструкції:

• сформовані каркасом з дерев'яних брусів;
• виконані з металевих балок двотаврового перерізу.

Будівельні конструкції з дерев'яних і сталевих балок застосовувалися в будівлях, побудованих в 19-20 століттях. Вільний простір між горизонтально розташованими елементами з деревини і металу армувався і заповнювався бетоном. В результаті формувалася монолітна поверхня. Перекриття на базі дерев'яних і металевих балок добре збереглися до нашого часу, проте потребують додаткового посилення.

Які фактори свідчать про необхідність посилення

Необхідність зміцнення плит пов'язана в основному з тимчасовим факторам:

• в процесі тривалої експлуатації знижується здатність перекриттів сприймати навантаження;
• при тривалому використанні перекриттів погіршується їх технічний стан;
• при поступовому порушенні цілісності покрівлі та проникненні вологи всередину приміщення виникає корозія арматури.

Не завжди вдається виявити ослаблені місця перекриття. Пошкоджені ділянки, розташовані в нижній частині монолітного або збірного перекриття, буває проблематично візуально визначити. Досить часто вони розташовані під шаром декоративної штукатурки, знаходяться під підвісною стелею або вкриті шаром фарби.

Посилення плит перекриття може передбачати підвищення перерізу конструктивних елементів

При огляді важливо звертати увагу на такі моменти:

• відшаровування бетону від верхньої або нижньої поверхні панелей;
• глибокі та поверхневі тріщини на поверхні плит;
• відшарування цементної стяжки від залізобетонної основи;
• порушення цілісності підлогового покриття;
• корозійне руйнування арматурного каркасу;
• поява на бетонній поверхні світлих або темних плям;
• утворення на поверхні плит іржавих розлучень;
• руйнування захисного шару бетону та оголення арматури;
• підвищену величину прогину елементів перекриттів;
• нерівномірність поперечного перерізу елементів несучих конструкцій;
• значне руйнування дерев'яних і залізобетонних балок перекриття.

Залежно від виду дефектів фахівці приймають рішення виконати посилення плити перекриття знизу або посилити поверхню новим арматурним каркасом і забетонувати зверху.

Посилення перекриттів - підготовчі заходи

Правильний підхід до здійснення заходів з ремонту впливає на надійність і довговічність відновлюваних конструкцій.

Ремонтні роботи потребують підготовки та виконуються в такій послідовності:

1. Виявляються вразливі ділянки.
2. Визначається фронт будівельних робіт.
3. Розробляється проектна документація щодо посилення перекриття.
4. Виконуються необхідні для реставраційних робіт розрахунки.
5. Вибирається відповідний метод відновлення.
6. Готуються будівельні інструменти.
7. Купуються будматеріали, передбачені проектом.

Зупинимося на особливостях виконання окремих етапів.

Посилення плит перекриття іноді супроводжується включенням в роботу нових елементів

Для оцінки реального стану залізобетонного перекриття та визначення його фактичної навантажувальної здатності проводиться обстеження одним із зазначених методів:

• шляхом візуального контролю визначається правильність геометрії, цілісність армування, ступінь впливу підвищених навантажень від технологічного обладнання, наявність локальних дефектів бетонного масиву;
• методом інструментального контролю визначається запас міцності бетону, розмір поперечного перерізу арматурних прутків, ширина і товщина тріщин, величина прогину панелей перекриття, товщина цементної стяжки або захисного шару бетону.

Завершивши заходи з обстеження, визначаються з методикою виконання робіт, що передбачає вирішення наступних завдань:

• відновлення навантажувальної здатності залізобетонних плит;
• виконання робіт з додаткового зміцнення панелей;
• усунення факторів, що викликали дефекти залізобетонної основи.

Незалежно від виду перекриття, до початку відновлювальних заходів виконують наступні роботи:

• монтують під укріплюваною конструкцією вертикально розташовані опори, виготовлені зі сталевих труб або дерев'яних колод. Фіксація опорних елементів, призначених для перерозподілу зусиль, здійснюється за допомогою розпорок або підкладок;
• видаляють залишки старої фарби, шар штукатурки і побілки. Важливо видалити відшарування бетону, а також ретельно очистити елементи арматурного каркаса від корозії за допомогою металевої щітки;
• очищають поверхню від підлогового покриття і старої стяжки, а також проводять демонтаж технологічного обладнання, що знаходиться в приміщенні.

На ділянках, де планується локальне відновлення, слід видалити пил і знежирити поверхню бетонного масиву та арматури.

Іноді можуть встановлюватися додаткові опори

Вибираємо відповідну методику

За результатами обстеження приймають методику:

• відновлення несучої здатності конструкції;
• як виконувати додаткове посилення залізобетонних плит перекриття (за його необхідності);
• усунення причин, що призвели до виникнення дефектів.

Найпопулярніший спосіб посилення плит

Часто рекомендований спосіб посилення - виготовлення додаткової монолітної плити поверх старого покриття - не може бути визнаний ефективним, принаймні, без проведення спеціалізованих розрахунків, оскільки в цьому випадку старе вже аварійне перекриття отримує додаткове навантаження, і його несуча здатність знижується. Мали місце випадки, коли подібне «посилення» викликало «зрізання» несучих балок і обрушувалося, призводячи до людських і матеріальних втрат.

Посилення полиць ребристих плит найкраще проводити за допомогою очищеного та знежиреного відповідної довжини куточка 100х100 або 120х120 мм, заведеного під ребро плити. При цьому в опорних частинах роблять зазор глибиною не менше 100... 120 мм, з тим, щоб в нього можна було помістити нижню полку куточка, вертикальна полку куточка повинна бути спрямована до внутрішньої частини плити.

Підвищення міцнісних властивостей плит - заключні моменти

Плануючи виконати посилення плити перекриття знизу або в її верхній частині, важливо проаналізувати стан наявної конструкції і розрахувати величину діючих навантажень. При підвищеній величині навантаження, залежно від конструктивних особливостей перекриття, слід визначитися з сортаментом елементів посилення і ретельно вивчити технологію здійснення реставраційних заходів. Попередньо розроблений проект полегшить виконання будівельних робіт. Консультація професійних будівельників дозволить уникнути серйозних помилок.

Що робити з багатопустотними виробами при зносі

Один з ефективних і найменш трудовитратних способів посилення багатопустотних плит полягає в наступному. Після звільнення верхньої поверхні плити від підлоги і стяжки в місцях, де проходять крайні і один із середніх каналів прорубують зверху поздовжні штраби (щілини) шириною не менше 50 мм, що відкривають доступ до каналів.

Після виготовлення металевого плоского каркаса, з нижнім стрижнем, діаметром - 20 - 24 мм, і верхнім і поперечними (з кроком 250 - 300 мм) з d = 6 мм, і установки його (каркаса) в розкритий канал плити, виконується заповнення дрібнозернистим бетоном на основі безусадочного цементу із застосуванням голкової вібробулави. Висота каркаса повинна бути такою, щоб він повністю вміщувався у відкритий канал плити і знаходився від верхньої її поверхні на відстані близько 20... 25 мм. Незважаючи на те, що посилювана плита не змінить своїх геометричних розмірів, збільшення її несучої здатності досягне 30 - 50% від початкової.

Підіб'ємо підсумки

Найбільш правильно буде доручити роботи з посилення професіоналам з досвідом, які знають, що і як потрібно робити. Можна також виконати посилення плит перекриття своїми руками, проте в цьому випадку необхідні постійні консультації з фахівцями, а також готовність прийняти на себе всі ризики, пов'язані з цим видом діяльності.

Відновлюємо моноліт

До посилення монолітного перекриття у вигляді «балкової клітини» потрібно походити з обережністю. Спочатку слід виконати розрахунок і перевірити, як додаткове навантаження позначиться на несучій здатності опорних балок і колон. Краще, якщо посиленню і додатковій обв'язці арматурою будуть одночасно схильні до всі конструкції каркаса.

Для армування плити використовують сітку з комірками 150х150, 150х200 мм зі стрижнів з d = 14-18 мм. Після встановлення арматури, для бетонування конструкцій можна скористатися інвентарною або виготовленою своїми руками опалубкою. Але краще застосувати такий метод, який називається торкретування. Це нанесення спеціальною торкрет-гарматою на вертикальні і горизонтальні поверхні за допомогою набризку під дуже великим напором бетонної суміші, яка буквально «в'їдаючись» забезпечує надійне зчеплення між старим і свіжим бетоном.

Товщина шару торкрету сягає 50 мм і більше. Після схоплення бетон стає міцним, проте володіє бугристою поверхнею, з рельєфом, що повторює контури встановленої арматури. Цей недолік усувається простим оштукатуренням поверхні.

Так само здійснюється і посилення збірно-монолітного перекриття. Але тут слід врахувати, що конструкція посилення повинна не просто лежати на старому перекритті або бути підвішеною до нього знизу, але необхідно зробити так, щоб додаткове навантаження перерозподілялося на опорні конструкції каркаса або цегляні стіни.

Реставруємо старі перекриття

Старовинні перекриття, що складаються з двутаврових несучих балок і бетону на битій цеглі, рідко потрібно додатково посилювати, так як вони створювалися з величезним запасом міцності - в 2 або навіть в 3 рази більшим, ніж це було необхідно, хіба, що в разі тривалих протікань - металеві елементи можуть бути пошкоджені корозійними процесами. Іноді в таких перекриттях виникають тріщини.

Поперечні - не становлять ніякої небезпеки. Ділянки з поздовжніми тріщинами, що з'являються, наприклад, при пробиванні отворів для підведення інженерних комунікацій, необхідно повністю видаляти і замінювати на монолітні із залізобетону. При дуже сильному корозійному пошкодженні достатньо в якості опори завести з мінімально можливим зазором під дефектну балку новий двутавр або швеллер (№ 14 або № 16).

У жодному разі не можна використовувати зварювання! Після деякого часу і внаслідок природних деформацій стара балка сама ляже на нову і щільно до неї притиснеться. Взагалі, те, що ці перекриття вже прослужили від 100 і більше років - це саме по собі гарантія, що більшість з них зможуть експлуатуватися ще стільки ж.

Застосовуймо сучасні технології

Останнім часом мають місце експериментальні спроби при посиленні перекриття вуглеволокном або вуглепластиками замінити металеву арматуру. Дійсно, матеріали, в основному джгути і тканини на основі вуглеволокна або «кевлара», що застосовується при виготовленні бронежилетів, володіють навіть більш високою міцністю на розрив, ніж традиційна металева арматура.

Де краще застосувати

Використання таких матеріалів має бути підпорядковане певним вимогам:

• поверхня будівельного елемента повинна бути ідеально (до часток міліметра) вирівняна;
• клей необхідно підбирати так, щоб він створював необхідну адгезію (зчеплення) між склеюваними поверхнями і був хімічно нейтральний до їх структури;
• забезпечення надійного захисту конструкції при подальшій експлуатації (такі матеріали, як углеткань важко порвати, але легко розрізати).

Що робити при перевантаженості колон