сфера применения элементов внешнего армирования из углеволокна при усилении каменных конструкций – внецентренно сжатые элементы, т. е. столбы, пилоны и простенки. При усилении этих элементов специалисты сталкиваются с проблемой включения в работу стальных обойм, монтируемых на конструкцию, в соответствии с традиционной концепцией усиления. Для обеспечения совместной работы стальной обоймы и усиливаемого столба, как правило, пытаются создать в обойме начальные усилия путем нагрева хомутов и применения расширяющихся растворов. Технически это осуществимо, но достаточно трудоемко и нетехнологично.

Обоймы из углеволокна являются эффективной альтернативой стальным обоймам, поскольку их включение в работу усиливаемого элемента обеспечивается просто во время монтажа холста на усиливаемый элемент через клеевой слой.

Натурные испытания кирпичных столбов, проведенные в лаборатории каменных конструкций ЦНИИСК в 2004 году по инициативе и под руководством руководителя сектора к. т. н. Грановского А. В. показали 1,5–2,0 кратное увеличение несущей способности кирпичных столбов, усиленных бандажами из углехолста.

Рис. 4.20. Пример усиления здания углехолстами

Применение элементов внешнего армирования из углеволокна (рис. 4.20) позволяет в широких пределах регулировать усилия в каменной конструкции, минимально нарушая ее целостность. Это в полной мере касается конструкций реконструируемых и реставрируемых зданий.

Усиление металлических конструкций

Усиление растянутых стальных конструкций элементами внешнего армирования из углеволокна целесообразно производить симметрично относительно центра тяжести сечения. При этом применяется углеволокно с модулем упругости, равным или минимально отличающимся от модуля упругости материала усиливаемого стального элемента и максимально высокой прочности (например, Е = 20 000–230 000 МПа, R = 480 000 МПа).

Установка элементов внешнего армирования происходит в следующем порядке:

♦ Очистка поверхности от загрязнений (возможна пескоструйная обработка).

♦ Нанесение адгезионного слоя – монтажного эпоксидного клея.

♦ Монтаж элементов внешнего армирования (холста или ленты).

♦ Защитная или огнезащитная покраска.

♦ Установка дополнительных механических фиксирующих устройств.

Усиление внецентренно сжатых стальных элементов производится путем установки элементов внешнего армирования из углеволокна симметрично относительно центра тяжести сечения.

Применение вклеенных стержней системы ЦНИИСК для соединения и усиления клееных деревянных конструкций

Малый монтажный вес и высокая несущая способность, сравнительная простота технологии изготовления, возможность использования короткомерного пиломатериала и разных пород для получения единых элементов различных длин и поперечных сечений, высокая коррозийная стойкость сырья, долговечность и дешевизна ставят конструкции из клееной древесины в один ряд с конструкциями из железобетона и стали.

Применение вклеенных стержней в линзообразных фермах

Фермы (рис. 4.21) могут быть сборными из клееной древесины или металлодеревянными с нижним поясом и деталями решетки из стали. Высота фермы в середине пролета: (1/9) L < H < (1/6) L. Рекомендуемые пролеты таких ферм составляют 24–80 м.

Рис. 4.21. Схема линзообразной фермы

Элементы решетки следует располагать под углом 30–50° к вертикали. Крепление решетки к поясам следует осуществлять с помощью нагелей. Опорные узлы линзообразных ферм являются наиболее нагруженными и ответственными, их следует проектировать на наклонно вклеенных стержнях согласно пп. 5.30—5.45, 6.28 СП 64.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП II-25-80).

Сборные фермы могут состоять из нескольких отправочных марок. Расположение укрупнительных узлов следует определять транспортными и технологическими требованиями. В нижнем поясе стыки нужно располагать на возможно большем расстоянии от опорной зоны (рис. 4.22).

Рис. 4.22. Схема опорного узла линзообразной фермы

Стыки верхнего пояса следует конструировать с передачей осевых усилий на торцы элементов посредством полимербетона, обеспечивающего равномерное распределение напряжений по высоте поперечного сечения.

Растянутые и сжатые стыки поясов должны быть рассчитаны на монтажные усилия при кантовке и подъеме ферм. Они должны обладать достаточной жесткостью из плоскости и воспринимать усилия обратного знака.

В системе ЦНИИСК разработано множество решений шарнирных узлов для ферм, рам, арок и т. п. Данная система позволяет решать основные задачи при проектировании сборных конструкций пролетами до 100 м, в том числе новых форм, например сборных жестких нитей, ферм-линз, защемленных консолей и стоек, неразрезных балок двутаврового сечения и др.

Эффективные решения утепления конструкций

Эффективные решения утепления стен подвала от промерзания

Проблема расширения полезных площадей здания при постоянном росте цен на землю может быть успешно решена путем утепления фундамента, что позволит более рационально использовать подземные части зданий. В подвале или цокольном этаже частного дома можно поместить гараж, спортзал или сауну, а в общественном или многоквартирном здании – стоянку, склад или другие подсобные помещения.

Для создания комфортного климата в помещении подвала или цокольного этажа, оно должно иметь достаточный уровень теплоизоляции, а фундамент – основа основ любого здания – должен сохранять свои характеристики и показатели работоспособности долгие годы, быть надежным и долговечным.

Промерзание почв, вызванное холодным климатом и наличием грунтовых вод, становится причиной такого явления, как морозное пучение (увеличение объема промерзающего грунта в пределах глубины промерзания, вызывающее неравномерное воздействие на фундамент сооружения), что может привести к деформации и разрушению строительной конструкции. Исключить негативное влияние морозного пучения возможно несколькими путями. Например, заглубление фундаментов до отметки ниже глубины промерзания или выемка пучинистого грунта до глубины промерзания и замена его непучинистым грунтом. Но эти способы характеризуются выполнением большого объема земляных работ и, как следствие, высокими трудозатратами и стоимостью. Более эффективным способом является утепление фундамента, которое позволяет существенно снизить или вовсе ликвидировать воздействие на фундамент сил морозного пучения и избежать опасных деформаций оснований и ограждающих конструкций. Для полной нейтрализации сил морозного пучения необходимо утеплить фундамент по всему периметру здания.

Проникновение влаги в конструкцию фундамента способствует не только его раннему старению, но и ухудшению теплозащитных характеристик конструкции. До 20 % всех теплопотерь в зданиях приходится на зону подвала и цоколя, в случае если стены подвала не изолированы от воздействия влаги и низких температур.

Качественная теплоизоляция стен подвала позволит превратить подземное сооружение в своеобразный аккумулятор тепла, обеспечивающий постоянную комфортную температуру и зимой, и летом. Утепление фундамента поможет значительно уменьшить потери тепла, предохранит стены от образования конденсата, развития плесени и грибков. Теплоизоляция цокольных помещений позволит поддерживать температуру плюс 5—100 °С без дополнительного обогрева.

В настоящее время утепление фундамента иногда происходит с использованием материалов на основе вспененного полистирола и гораздо реже – с использованием волокнистых материалов. Эти материалы обеспечивают достаточный уровень теплоизоляции, но обладают рядом минусов, делающих их применение трудоемким и недостаточно эффективным. В частности, обладая достаточно высоким водопоглощением, эти материалы обязательно должны быть защищены от воздействия грунтовой влаги слоем гидроизоляции. Сам же слой гидроизоляции с наружной стороны в подобных конструкциях должен быть защищен от механических воздействий