Усиление конструкций металлом

Когда требуется металлическое усиление?

Причиной работ может быть не только видимое разрушение. Усиление также предусматривают при изменении схемы здания, увеличении пролетов или росте эксплуатационной нагрузки.

Обследование и расчет нужны, если:

• в стенах, колоннах или перекрытиях появились силовые трещины;
• плита или балка имеет заметный прогиб;
• требуется сделать новый либо расширить существующий проем;
• демонтируется несущая перегородка или участок стены;
• увеличивается нагрузка на перекрытие;
• меняется назначение помещения;
• устанавливается тяжелое технологическое оборудование;
• бетон разрушен, а арматура повреждена коррозией;
• кирпичная стена потеряла устойчивость;
• колонна имеет недостаточную несущую способность;
• реконструкция затрагивает несущую схему здания.

Для железобетонных конструкций решение об усилении принимают на основании обследования и поверочного расчета. При проектировании учитывают фактическую прочность материалов, имеющиеся дефекты, действующие нагрузки и состояние элемента до начала работ.

Какие конструкции усиливают металлом?

Стальные системы подходят для локального ремонта и комплексной реконструкции зданий. С их помощью усиливают:

• кирпичные, бетонные и железобетонные стены;
• оконные, дверные и технологические проемы;
• железобетонные и кирпичные колонны;
• монолитные и сборные перекрытия;
• балки, ригели и перемычки;
• фундаментные стены и отдельные опоры;
• простенки и участки кладки между проемами;
• узлы опирания плит и балок;
• своды, арки и перемычки;
• конструкции после устройства отверстий и штраб.

Металлические элементы могут работать самостоятельно либо совместно с существующим бетоном или кладкой. Для совместной работы предусматривают анкеровку, плотное примыкание, заполнение зазоров и расчетные соединения.

Основные способы усиления металлом

Для каменных зданий нормативными способами усиления предусмотрены обоймы, бандажи, тяжи, дополнительные опоры и другие системы. Расчет должен учитывать состояние кладки, которое сформировалось до усиления.

Усиление стен стальными обоймами

Стальная обойма собирается из вертикальных уголков, полос, планок или других профилей, расположенных вокруг усиливаемого участка. После монтажа элементы стягиваются и объединяются сварными либо болтовыми соединениями.

Обоймы применяют для усиления:

• кирпичных простенков;
• несущих стен;
• участков рядом с проемами;
• бетонных пилонов;
• локально ослабленных зон;
• кладки с трещинами и разрушенными швами.

Вертикальные уголки обычно устанавливаются по граням конструкции, а поперечные планки связывают их в единую систему. Зазоры между металлом и основанием заполняются ремонтным раствором, чтобы нагрузка передавалась без свободных перемещений.

Когда подходит стальная обойма?

Такое решение рассматривают, когда нужно:

• увеличить способность простенка или стены воспринимать сжатие;
• объединить растрескавшийся участок;
• ограничить поперечное раскрытие кладки;
• восстановить работу поврежденного узла;
• усилить края проема;
• подготовить конструкцию к увеличению нагрузки.

Стальная обойма не устраняет осадку фундамента и не заменяет ремонт разрушенной кладки. До монтажа требуется стабилизировать трещины, восстановить слабые участки и определить причину повреждения.

Усиление железобетонных колонн стальными обоймами

Металлическая обойма колонны может состоять из угловых профилей, соединительных планок и опорных элементов. Она устанавливается по периметру и включается в работу за счет плотного контакта, предварительного натяжения либо передачи нагрузки через специальные узлы.

Такой способ применяют при:

• увеличении продольной нагрузки;
• недостаточном сечении колонны;
• локальном повреждении бетона;
• ошибках армирования;
• реконструкции здания;
• изменении схемы опирания перекрытий;
• необходимости ограничить поперечные деформации элемента.

Перед монтажом удаляют непрочный бетон, очищают арматуру, восстанавливают поврежденные участки и подготавливают поверхности контакта. При необходимости колонну временно разгружают.

Способ включения обоймы в работу имеет принципиальное значение. Если металл установлен с зазорами и не воспринимает усилия, фактический эффект может отличаться от расчетного.

Усиление проема металлом

Новый проем меняет путь передачи нагрузки в стене. Участок кладки или бетона над ним должен опираться на новую раму, перемычку либо систему уголков. Поэтому усиление устанавливается до окончательной вырезки несущей части.

Для проемов используют:

• стальные уголки;
• швеллеры;
• двутавровые балки;
• замкнутые металлические рамы;
• боковые стойки с верхним ригелем;
• анкерные стержни и соединительные пластины.

Как усиливают проем металлическим уголком?

Парные уголки устанавливают с двух сторон стены по контуру будущего или существующего отверстия. Элементы соединяют пластинами, шпильками либо сварными деталями. Пространство между металлом и основанием заполняют безусадочным ремонтным составом.

Уголковое усиление подходит не для каждого проема. При большой нагрузке, значительной ширине или слабых боковых участках может потребоваться рама из швеллеров или двутавров.

Правильная последовательность работ

1. Обследуют стену, перекрытия и узлы опирания.
2. Определяют нагрузки и разрабатывают проект усиления.
3. При необходимости устанавливают временные опоры.
4. Подготавливают места для монтажа верхней перемычки.
5. Устанавливают и закрепляют металлические элементы.
6. Обеспечивают плотный контакт с кладкой или бетоном.
7. После включения усиления в работу поэтапно вырезают проем.
8. Монтируют боковые стойки и соединительные детали.
9. Восстанавливают поврежденные участки основания.
10. Выполняют антикоррозионную и предусмотренную проектом огнезащиту.

Нельзя сначала полностью удалить несущий участок, а затем подбирать усиление. Такой порядок может привести к перераспределению нагрузки еще до монтажа рамы.

Усиление перекрытия металлическими балками

Дополнительные балки устанавливаются под плитой либо в уровне перекрытия. Они уменьшают свободный пролет, создают новые линии опирания и принимают часть нагрузки.

Метод применяют, если:

• выросла эксплуатационная нагрузка;
• плита имеет недостаточную несущую способность;
• обнаружен чрезмерный прогиб;
• повреждены отдельные участки перекрытия;
• устраивается большой проем;
• требуется перенести нагрузку на новые опоры;
• меняется планировка или назначение этажа.

Для усиления могут использоваться двутавры, швеллеры, сварные балки и пространственные рамы. Концы элементов опираются на стены, колонны либо специально подготовленные узлы.

Как балки включают в совместную работу?

Недостаточно просто подвести профиль под плиту. Между новым элементом и перекрытием не должно оставаться неконтролируемого зазора. В зависимости от проекта применяют:

• монтаж с предварительным подъемом;
• металлические прокладки;
• клиновые элементы;
• безусадочный раствор;
• опорные столики;
• анкеровку к существующей конструкции;
• объединение балок поперечными связями.

Если усиление выполняется под уже нагруженным перекрытием, учитывается фактическая последовательность включения металла в работу.

Усиление плиты металлическими балками при устройстве проема

При вырезке отверстия часть арматуры плиты пересекается, а нагрузка перераспределяется на края проема. Для ее восприятия устраивается металлическое обрамление из балок и поперечных элементов.

Схема зависит от:

• типа перекрытия;
• направления рабочей арматуры;
• размера и расположения отверстия;
• близости стен, колонн и существующих балок;
• нагрузки сверху;
• возможности опереть металлическую раму;
• состояния бетона.

Небольшое отверстие и крупный лестничный проем требуют принципиально разных решений. Размер конструкции нельзя определять только по габаритам вырезаемого участка.

Усиление стен стальными тяжами

Стальные тяжи связывают противоположные стены или отдельные участки здания. Они воспринимают растягивающие усилия и помогают ограничить дальнейшее расхождение конструкций.

Такой способ применяют для:

• кирпичных зданий с расходящимися наружными стенами;
• сводов и арок;
• протяженных треснувших конструкций;
• стен, потерявших связь с перекрытиями;
• объединения отдельных частей здания;
• совместной работы стен после локального ремонта.

Тяжи закрепляются через распределительные пластины, анкеры или специальные опорные узлы. При необходимости выполняется регулируемое натяжение. Усилие нельзя назначать произвольно: чрезмерная затяжка способна повредить слабую кладку.

Усиление стены металлическим каркасом

Каркас применяют, когда локальных накладок или обоймы недостаточно. Он может включать вертикальные стойки, горизонтальные балки, связи и опорные узлы.

Металлическая система:

• принимает часть вертикальных нагрузок;
• разгружает поврежденную стену;
• обрамляет протяженные проемы;
• связывает несколько уровней здания;
• создает новое опирание для перекрытий;
• объединяет участки реконструируемого объекта.

Такое усиление требует расчета не только отдельных профилей, но и всей схемы: опор, соединений, фундаментов и передачи усилий между старой и новой конструкциями.

Усиление металлическими поясами

Стальной пояс проходит вдоль стены или по периметру здания и объединяет отдельные участки кладки. Он может выполняться из швеллеров, уголков, полос и тяжей.

Металлические пояса рассматривают при:

• нарушении пространственной связи стен;
• протяженных трещинах;
• недостаточной работе перекрытий как горизонтальных дисков;
• реконструкции старых кирпичных зданий;
• усилении карнизных и парапетных участков;
• необходимости связать наружные стены.

Расположение, анкеровка и натяжение пояса назначаются проектом. Внешняя установка также требует защиты металла от атмосферной коррозии.

Как выбирают способ усиления?

Основными способами усиления стальных конструкций считаются увеличение сечения элементов, изменение конструктивной схемы и регулирование усилий. Для любой системы нужно рассчитывать не только прокат, но и сварные, болтовые и анкерные соединения.

Как проходят работы по усилению?

1. Обследование

Проверяются геометрия, трещины, прогибы, состояние бетона, кладки, арматуры и существующих металлических деталей. Уточняются реальные размеры элементов и схема здания.

2. Поверочный расчет

Определяются действующие нагрузки и остаточная несущая способность. Расчет показывает, требуется ли усиление и какие усилия должен воспринимать новый металл.

3. Разработка решения

Подбираются профили, узлы опирания, анкеры, болты, сварные швы и последовательность монтажа. При необходимости предусматривается временное разгружение.

4. Изготовление металлоконструкций

Элементы режутся и свариваются по рабочим чертежам. На объекте проверяются размеры посадочных мест, чтобы уменьшить объем последующей подгонки.

5. Подготовка основания

Удаляются слабый бетон и раствор, очищаются поверхности, ремонтируются поврежденные зоны. Для анкеров выполняются отверстия и проверяется состояние материала в местах крепления.

6. Монтаж

Профили устанавливаются в проектное положение, соединяются и закрепляются. Контролируются отметки, вертикальность, опирание и плотность контакта.

7. Включение в работу

Зазоры заполняются безусадочным раствором, выполняется предусмотренное натяжение или предварительный подъем. Этот этап обеспечивает передачу нагрузки на новую систему.

8. Защита металла

Конструкции очищаются и покрываются антикоррозионным составом. Огнезащита предусматривается в тех случаях, когда она требуется для проектного предела огнестойкости.

9. Контроль

Проверяются размеры, соединения, анкеровка, сварные швы и соответствие выполненного усиления рабочей документации.

Почему проект усиления обязателен?

Стальной профиль сам по себе не определяет надежность системы. Ошибка может находиться в опорном узле, анкере, сварном шве или в основании, на которое передается новая нагрузка.

Проект позволяет определить:

• какое усилие должен принять металл;
• где расположить точки крепления;
• выдержит ли основание анкеровку;
• требуется ли разгрузка конструкции;
• как избежать нежелательного перераспределения нагрузок;
• нужно ли усиливать соседние элементы;
• в какой последовательности проводить демонтаж и монтаж;
• какая защита потребуется после установки.

Для восстановления и усиления железобетонных конструкций нормативная логика включает натурное обследование, поверочный расчет и только затем выбор способа усиления.

Что важно учесть заранее?

Металлическое усиление увеличивает габариты и массу конструкции. Профили могут выступать за плоскость стены, уменьшать высоту под перекрытием или требовать устройства новых опор.

До начала работ нужно проверить:

• возможность доставки длинномерных элементов;
• доступ для сварочного оборудования;
• расположение скрытых коммуникаций;
• допустимость шумных и пыльных работ;
• необходимость временных стоек;
• возможность крепления анкеров;
• состояние опорных участков;
• требования к огнезащите;
• последующую отделку металла;
• режим эксплуатации здания во время монтажа.

На действующих объектах работы можно организовать поэтапно, но возможность эксплуатации конкретной зоны определяется проектом производства работ и требованиями безопасности.

Когда усиления металлом недостаточно?

Дополнительное решение потребуется, если:

• повреждения вызваны продолжающейся осадкой фундамента;
• кладка сильно разрушена и не удерживает анкеры;
• бетон потерял прочность на большой площади;
• существующие опоры не воспримут дополнительную нагрузку;
• металл невозможно включить в совместную работу;
• коррозия арматуры и профилей продолжается из-за постоянного увлажнения;
• требуется изменить всю несущую схему здания;
• конструкция находится в аварийном состоянии.

В таких случаях металлическая система может сочетаться с ремонтом бетона, инъектированием кладки, усилением фундаментов, торкретированием или устройством новых опор.

Как понять, какое решение подходит?

Стальная обойма уместна для колонны, простенка или локального участка стены.

Металлическая рама используется при создании или расширении проема.

Дополнительные балки устанавливаются при недостаточной несущей способности перекрытия.

Тяжи и пояса связывают расходящиеся или недостаточно объединенные стены.

Металлический каркас создает самостоятельную систему для сильно ослабленного либо реконструируемого участка.

Окончательно вариант выбирается после расчета. Одинаковая трещина на двух объектах может потребовать разных способов ремонта из-за различий в нагрузках, материале и устройстве здания.

Что входит в услугу?

Состав работ зависит от объекта и может включать:

• техническое обследование;
• обмеры конструкций;
• поверочный расчет;
• разработку проекта усиления;
• подготовку рабочих чертежей;
• изготовление металлоконструкций;
• устройство временных опор;
• подготовку бетона или кладки;
• бурение отверстий и установку анкеров;
• монтаж уголков, балок, обойм или рам;
• сварочные и болтовые соединения;
• заполнение зазоров ремонтным раствором;
• антикоррозионную обработку;
• предусмотренную проектом огнезащиту;
• контроль выполненных соединений.

Работы, не связанные непосредственно с усилением, — демонтаж отделки, перенос коммуникаций и финишное восстановление поверхностей — согласовываются отдельно.

От чего зависит расценка на усиление металлом?

Стоимость рассчитывается не только по массе металлопроката. На нее влияют сложность узлов, условия монтажа и объем подготовки существующей конструкции.

Предварительная расценка может быть подготовлена по проекту, чертежам и фотографиям. Точная стоимость определяется после осмотра и расчета объема металлоконструкций.

Что нужно для предварительного расчета?

Для оценки работ желательно предоставить:

• фотографии конструкции общим планом;
• крупные снимки трещин и повреждений;
• размеры стены, колонны, проема или перекрытия;
• планы и разрезы здания;
• сведения о предполагаемой нагрузке;
• проект перепланировки или реконструкции;
• результаты обследования, если они есть;
• информацию о доступе к участку;
• адрес объекта в Москве или Московской области.

Если готового проекта нет, сначала определяется необходимый объем обследования и расчетов.

Усиление металлом в Москве

Мастер Строй выполняет усиление стен, колонн, проемов и перекрытий металлом на объектах Москвы и Московской области. Монтируем стальные обоймы, балки, рамы, уголки, тяжи и металлические каркасы.

Работы проводятся по разработанному решению с учетом фактического состояния конструкций. Для предварительной оценки направьте фотографии, размеры и имеющуюся техническую документацию.