Способы усиления металлом различных конструкций

Усиление конструкций металлом выступает одним из самых популярных способов восстановления и повышения несущей способности. Армирование с помощью металлоизделий универсально для сооружений разного целевого профиля, при этом технология проверена временем, дает предсказуемые хорошие результаты, повышая надежность зданий. Но если перед вами стоит задача укрепить здание, нужно разобраться, подходит ли этот метод вашему проекту и как стоит организовать усиление, чтобы оно дало максимум эффекта.

Суть и цели усиления конструкций

Со временем даже самые прочные сооружения теряют несущую способность. Это происходит по различным причинам, среди которых:

• Естественный износ стройматериалов;
• Ошибки, допущенные при проектировании или строительстве;
• Негативное действие атмосферных, других внешних факторов;
• Чрезмерно высокие нагрузки на несущий каркас здания, не учтенные в проекте;
• Механические деформации элементов здания;
• Низкое качество строительных материалов, повреждения коммуникаций.

Давно эксплуатируемые здания, в которых провели укрепление, могут служить дольше, также это повышает уровень безопасности сооружений.

Если планируется перепланировка, надстройка новых этажей или установка тяжелого оборудования, усиление металлическими обоймами или другими способами необходимо. Оно снизит риск деформации, обрушения конструкций, увеличит возможности здания.

Способы усиления

Укреплять сооружения жилого, промышленного, коммерческого назначения можно разными путями. Самые востребованные, эффективные — это:

1. Усиление металлом, универсальный, известный способ, который относительно доступен по цене в Москве и других городах России.
2. Установка дополнительных опор (стоек, рам, распорок). Эта технология оптимальна для укрепления каркасных сооружений.
3. Монтаж бетонных конструкций (устройство бетонных обойм, рубашек). Метод подходит для стен, колонн, балок из бетона, железобетона, камня, перекрытий, дверных проемов.
4. Инъектирование. Чаще всего технологию применяют для различных видов бетона, комбинируют с другими методами.
5. Композитный метод с монтажом углеволокна. Действенный, но более дорогой способ, подходящий для любых видов зданий, стройматериалов.

При выборе метода стоит опираться на цель работ, особенности, целевой профиль здания, его состояние, типы, масштаб дефектов. Еще важно учитывать бюджет проекта, требования к результату. Каждая технология имеет свои плюсы и минусы, поэтому рационально доверить работы профессионалам.

Что такое металлические обоймы

Чтобы усилить стены, балки, перекрытия, из металла изготавливают стальные пояса, которыми обхватывают усиленные части здания. Они забирают на себя часть нагрузки, уменьшая напряжение в стене, плите, простенке, утратившими первоначальную несущую способность.

Использовать метод усиления металлом можно, когда требуется:

• Восстановить или повысить прочность элементов, которые износились со временем, были повреждены из-за аварии или перегрузок;
• Обеспечить безопасность эксплуатации здания, которое служит несколько десятилетий, имеет явные либо скрытые дефекты;
• Укрепить сооружение перед перепланировкой, увеличением нагрузок, сменой назначения;
• Компенсировать недочеты, допущенные при разработке проекта, монтаже строительных конструкций.

Обоймы из металла актуальны как альтернатива капитальному ремонту, если основной проблемой является усталостный износ стен, балок, колонн, плит перекрытия, оконных или дверных проемов.

Виды металлических обойм

По материалу чаще всего применяют алюминиевые или стальные изделия. Первый вариант более легкий, хорошо подойдет для конструкций, которые нельзя сильно перегружать, существенно увеличивая массу. Например, если у здания слабое основание, а дополнительная масса может вызвать его деформацию.

По способу изготовления металлические обоймы могут быть сварными, цельнокатаными или монолитными (замоноличенными бетоном). По форме поперечного сечения это могут быть изделия из швеллера, двутавра, уголка или металлической полосы, также встречаются прямоугольные обоймы.

В зависимости от типа и особенностей строительных элементов, которые предстоит усилить, пояса из металла могут быть внешними или внутренними (когда они встраиваются в каменные или кирпичные стены, балки, опоры, перекрытия).

Когда проводят усиление стен металлическими обоймами, выбор их вида зависит от стройматериалов, габаритов укрепляемого сооружения, характера, силы нагрузок. Еще имеют значение архитектурные и планировочные решения.

Как действуют обоймы при усилении

Принцип работы металлических поясов основан на перераспределении нагрузок между строительным элементом и металлом. Внутреннее напряжение уходит с ослабленной конструкции, за счет чего ее деформация замедляется или останавливается.

К плюсам такого метода укрепления относят:

• Высокую прочность, стойкость к повышенным нагрузкам;
• Заводское изготовление, минимум брака;
• Возможность использовать метод неоднократно при необходимости;
• Относительно низкие траты на работы;
• Универсальность для зданий и сооружений разных типов;
• Возможность демонтажа, установки новых элементов при деформации или устаревании имеющихся.

Эти преимущества делают такой способ усиления востребованным на строительном рынке.

Как провести усиление металлом

Чтобы выбрать для стены, перекрытия, проема, колонны, балки подходящую металлическую обойму, требуется рассчитать несколько параметров, в том числе несущую способность с учетом снижения прочности каркаса здания, жесткость, устойчивость. Расчеты проводят по актуальным стандартам проектирования конструкций из стали. Еще важно учесть особенности геометрии усиливаемых элементов, их вес, состояние основания. Без детального инженерного обследования, расчетов и разработки проекта усиление проводить нельзя.

В зависимости от того, какие элементы планируют укреплять, выбирают подходящую технологию.

Фундамент

Стальные обоймы для укрепления фундамента нужно надежно заделать в грунт или скальное основание. С этой целью обычно закрепляют выступающие части анкерных болтов или специальных стержней путем инъецирования.

Стены

Работы по усилению стенок могут выполнять разными способами в зависимости от стройматериала, типов дефектов, целей. Конструкции из камня, кирпича могут укреплять за счет сквозных внутренних обойм, под которые предварительно штробят отверстия. Внешние пояса из металла устанавливают за счет монтажа локальных опор на перекрытия либо фундамент.

Колонны

При армировании колонны нужно обеспечить ее соединение с нижним узлом опоры, а металлическая обойма должна воспринимать как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки. Если не учесть этот фактор, эффект от работ будет неполноценным.

Балки

Перед работами инженеры оценивают, есть ли значительный прогиб элемента. Если балка прогнута, кроме монтажа металла требуется выравнивание пролетных конструкции домкратом, чтобы снизить общую нагрузку.

Перекрытия

Если плиты утратили несущую способность, их укрепляют снизу путем монтажа стального швеллера или двутавра. Металлоконструкция в таком случае должна представлять собой единую систему, ее устанавливают на опорные элементы и создают дополнительную разгрузку перекрытия.

Лестницы

Для усиления пролетов лестниц задействуют обоймы из стальной трубы, швеллера, которые охватывают каркас маршей и лестничных площадок. Так удается компенсировать утрату устойчивости, которая характерна для бетона из-за его ползучести.

Что еще важно учесть при армировании обоймами

Перед тем как проводить усиление конструкций металлом, нужно избавиться от таких дефектов, как трещины, сколы, пустоты. Это требование актуально для бетонных, кирпичных, каменных зданий. Если металлоконструкциями укрепляют сооружения из металла, с него нужно убрать следы коррозии, окисления.

Металлические обоймы более технологичны, чем усиление бетоном, а их стоимость ниже, чем армирование композитами или методом инъектирования. Их монтаж проводят быстрее, чем инъекционные работы или бетонирование, а срок их службы больше, чем у бетонных армирующих конструкций или инъектирования. Поэтому такой способ остается востребованным и эффективным для восстановления стен, колонн, плит перекрытия зданий.