Dalam konstruksi dan industri skala besar, struktur beton bertulang sering memainkan peran kunci, berfungsi sebagai rangka, langit-langit dan platform fungsional untuk berbagai bangunan. Mereka membawa beban multi-ton yang bekerja baik dalam mode statis dan dinamis. Seiring waktu, stres tidak bisa tidak mempengaruhi keadaan struktur. Akibatnya, penguatan struktur beton bertulang diperlukan dalam satu atau lain cara. Metodologi khusus untuk melakukan operasi tersebut bergantung pada kondisi operasi fasilitas, parameter teknis dan fisik, serta persyaratan perencanaan.
Apa itu struktur beton bertulang?
Pertama-tama, Anda harus memutuskan apa itu struktur beton bertulang pada prinsipnya. Dalam konstruksi modal, inibagian dari struktur yang menerima beban operasional yang meningkat. Dasar struktur dibentuk oleh struktur beton, dan tulangan digunakan sebagai tulangan dasarnya. Pada saat yang sama, penguatan dan restorasi struktur beton bertulang dapat dilakukan secara komprehensif dan parsial. Jika area yang rusak di permukaan diidentifikasi oleh diagnostik, maka perbaikan terutama akan menyangkut bagian ini, meskipun penyebab kerusakan harus diselidiki terlebih dahulu, yang dapat membenarkan kelayakan untuk merekonstruksi bagian lain dari struktur.
Apa yang dimaksud dengan amplifikasi seperti itu? Ini adalah operasi teknis dalam konstruksi, yang karenanya umur operasional bangunan dan struktur individu pada khususnya diperpanjang. Ada berbagai metode perbaikan dan penguatan struktur beton bertulang. Semuanya, pada tingkat yang berbeda-beda, melibatkan solusi dari tugas-tugas berikut:
- Meningkatkan kekuatan node dan komponen penahan beban struktur dengan memasukkan elemen baru. Yang terakhir dapat berupa balok, ambang pintu, bagian kantilever, pengaku, dll.
- Membongkar atau mendistribusikan kembali massa yang bekerja pada dasar beton bertulang. Dalam hal ini, susunan struktur yang secara mekanis mempengaruhi area target benteng terpengaruh. Pembongkaran mengurangi kebutuhan untuk struktur beton bertulang.
- Meningkatkan karakteristik kekuatan dasar suatu benda dan unsur-unsurnya dengan mengganti.
Bila perlu untuk memperkuat RC-desain?
Bahkan pada tahap pemasangan rangka pendukung, solusi teknis dan bahan bangunan dipilih sesuai dengan beban masa depan dengan harapan operasi jangka panjang. Seiring waktu, karena berbagai faktor, kondisi teknis struktur memburuk dan ada kebutuhan untuk mendukung elemen-elemen kritisnya. Penguatan penuh struktur beton bertulang harus dilakukan dalam kasus berikut:
- Kehilangan kekuatan desain karena penuaan dan kelelahan material. Hal ini terutama berlaku untuk struktur beton, yang mengalami pengaruh kimia negatif dan tekanan mekanis alami.
- Remodeling bangunan, sebagai akibatnya konfigurasi dinding penahan beban, balok, kolom, rangka dan konsol diubah. Penguatan atau pengurangan massa mungkin diperlukan pada titik jangkar struktural.
- Mengubah jumlah lantai. Ada juga redistribusi berat pada kolom, langit-langit dan dinding, yang memerlukan revisi dan daya dukung elemen struktur.
- Gerakan tanah yang telah mengalami deformasi atau mengubah konfigurasi tumbukan pada fondasi, dan akibatnya pada simpul penahan beban dari rangka. Pemulihan keseimbangan gaya antar struktur juga diperlukan.
- Kehancuran atau kerusakan sebagian pada bagian penahan beban atau elemen individu karena kecelakaan, bencana alam, gempa bumi, bencana buatan manusia.
- Ketika kesalahan terdeteksi pada tahap desain atau telah diidentifikasi selama pengoperasian gedung.
Dalam hal ini, yang utama dan yang palingalasan umum yang memerlukan kebutuhan untuk memperkuat struktur beton bertulang dengan satu atau lain cara. Sifat spesifik dari keausan atau kerusakan harus ditentukan selama survei komprehensif, atas dasar pengembangan proyek penguatan struktur dan pemilihan cara terbaik untuk mengimplementasikannya.
Diagnosis dan Pemecahan Masalah Desain
Pemeriksaan teknis dilakukan sesuai dengan jadwal atau tidak terjadwal jika terlihat jelas tanda-tanda kehancuran bangunan. Bagian kegiatan ini diatur oleh standar pengujian tidak rusak sesuai dengan GOST 22690 dan 17624. Penilaian berdasarkan hasil survei dilakukan sesuai dengan seperangkat aturan (SP) tentang penguatan struktur beton bertulang di bawah nomor 63.13330.
Prosedur diagnostik dimulai dengan inspeksi visual, di mana kerusakan eksternal terdeteksi - cacat, keripik, retak, dll. Untuk mendeteksi kerusakan tersembunyi, metode pengujian non-destruktif digunakan. Tugas semacam itu diselesaikan dengan menggunakan peralatan khusus, misalnya, menggunakan detektor cacat elektromagnetik atau ultrasonik. Secara khusus, perangkat ultrasonik yang beroperasi dengan metode georadar dan gema-pulsa lebih sering digunakan untuk pemecahan masalah beton bertulang. Selama inspeksi, rongga, keberadaan komponen agresif dalam struktur, penghancuran batang penguat, jejak korosi, dll.
Berdasarkan data yang diperoleh, dikembangkan strategi lebih lanjut untuk menghilangkan kerusakan, perbaikan, pemulihan atauredistribusi beban. Pada tahap yang sama, ahli defektologi dapat memberikan rekomendasi untuk memperkuat struktur beton bertulang, dengan mempertimbangkan spesifikasi kerusakan yang hanya dapat diperbaiki dengan alat pengujian non-destruktif. Peran penting dalam menentukan bagaimana memperkuat struktur akan dimainkan oleh parameter teknis dan fisik tertentu di mana struktur tersebut dioperasikan.
Dapatkan spesifikasi
Parameter tulangan dapat bervariasi tergantung pada konfigurasi penerapan gaya tambahan dan persyaratan khusus untuk mendukung struktur. Karakteristik yang paling umum adalah modulus elastisitas tumpuan dan kekuatan tarik. Dengan demikian, penguatan optimal struktur beton bertulang dengan bahan komposit rata-rata memberikan elastisitas dalam kisaran 70.000-640.000 MPa dan indikator kekuatan tarik - dari 1500 hingga 5000 MPa. Tentu saja, dalam setiap kasus tidak perlu berjuang untuk kinerja maksimal. Pilihan potensi daya spesifik elemen pendukung dan tulangan tergantung pada kondisi struktur beton bertulang saat ini.
Adapun parameter dimensi, mereka akan bergantung pada skema penguatan, yang disusun berdasarkan solusi perencanaan. Misalnya, tulangan fragmentaris dari pelat beton bertulang dapat dilakukan dengan dukungan tambahan untuk modul tanpa balok monolitik setebal 300 mm. Kolom tulangan biasanya memiliki penampang rata-rata 400x400 mm dan ditempatkan di bawah lantai dengan peningkatan 5-7,5 m.ditentukan oleh keadaan tegangan-regangan lantai dan dinding penahan beban.
Dalam bentuk kompleks, misalnya, perkuatan struktur beton bertulang dengan serat karbon dapat memiliki karakteristik teknis sebagai berikut:
- Ketebalan elemen adalah 0,3 mm.
- Lebar - 300 mm.
- Berat - 500 g/m2.
- Modulus elastisitas – 230000 N/mm2.
- Kepadatan – 1,7 g/cm3.
- Kekuatan tarik - 4000 N/mm2.
- Kekuatan geser struktur - 7 N/mm2.
- Kekuatan tekan material - 70 N/mm2.
- Deformasi saat struktur putus – 1,6%.
- Adhesi serat komposit ke struktur beton - 4 N/mm2.
- Modulus Young - 400 N/mm2.
Kekhususan penggunaan bahan komposit modern disebabkan oleh fakta bahwa komposisi perekat memainkan peran penting dalam operasi perakitan dengan mereka. Seringkali bertindak sebagai penyegelan independen dan memulihkan sarana memperkuat struktur beton. Misalnya, senyawa epoksi mungkin berfungsi dengan baik untuk menyegel sambungan dan sambungan teknologi.
Peraturan
Dalam proses menghitung, merancang dan melakukan pekerjaan instalasi, seseorang harus dipandu oleh beberapa GOST, di antaranya adalah 31937, 22690 dan 28570. Dokumen-dokumen ini dalam berbagai tingkatan mengatur pemeliharaan dan rekonstruksi bangunan dan struktur. Penting juga untuk mempertimbangkan standar dokumen SP 63.13330, yang memberikan instruksi khusus tentangorganisasi dan pelaksanaan tindakan perbaikan dan restorasi, termasuk penguatan struktur beton bertulang dengan bahan komposit. SP 164.1325800 juga akan membantu dalam penggunaan bahan plastik dan fiberglass lainnya untuk tulangan. Peraturan umum yang harus diperhatikan adalah sebagai berikut:
- Pengembangan proyek perkuatan harus dilakukan hanya berdasarkan data dari survei lapangan struktur.
- Pada saat perhitungan bahan dan konfigurasi pekerjaan pemasangan, informasi tentang ukuran objek target, kondisinya, metode penulangan, kekuatan beton, dll. harus disiapkan.
- Setelah pemeriksaan, keputusan mendasar dibuat tentang dapat diterimanya struktur untuk diperbaiki dengan operasi lebih lanjut.
- Tindakan penguatan harus dilakukan agar serat komposit atau batang logam memberikan pekerjaan beban bersama dengan struktur beton.
- Tidak diperbolehkan untuk memperkuat struktur di mana ada kantong kerusakan korosi.
- Dalam proses mempersiapkan proyek, penting juga untuk menghitung kebutuhan untuk memberikan sifat pelindung tambahan dari bahan, misalnya, untuk memasukkan lapisan tahan api atau tahan lembab dalam struktur.
Manfaat Penguatan Beton
Seiring dengan aturan yang mengatur perbaikan dan pemulihan struktur bangunan, pada awalnya akan berguna untuk menyiapkan bahan metodologis yang akan membantumenyelesaikan tugas-tugas dalam praktek. Sampai saat ini, ada banyak instruksi visual yang menjelaskan langkah demi langkah dan secara visual teknologi untuk menerapkan metode khusus untuk rekonstruksi struktur tertentu. Misalnya, LLC "Interaqua" dan "NIIZHB" menawarkan panduan komprehensif untuk memperkuat struktur beton bertulang dengan bahan komposit berdasarkan seperangkat aturan SP 52-101-2003. Materi tersebut menjelaskan pilihan solusi struktural, prinsip penghitungan penguatan dinding dan langit-langit, serta metode teknologi untuk penggunaan bagian karbon.
Jika kita berbicara tentang fasilitas industri, maka manual yang sangat khusus dapat digunakan, yang juga berfokus pada kondisi operasi khusus struktur. Secara khusus, Far East PromstroyNIIproject LLC menawarkan instruksi untuk memperkuat struktur beton bertulang dari seri 1.400.1-18. Bahan ini menonjolkan nuansa penguatan dinding dan langit-langit penahan beban dalam struktur bangunan industri.
Pengembangan proyek perkuatan struktur
Tugas utama tahap ini adalah menawarkan solusi teknis khusus untuk implementasi penguatan struktur objek target. Selama proses pengembangan, spesialis dipandu oleh data tentang karakteristik bahan konstruksi, parameter geometrisnya, kondisi operasi, dan kerusakan yang ada. Saat ini, prinsip-prinsip desain berikut untuk perkuatan struktur beton bertulang telah dikembangkan:
- Interkoneksi komponen. Kesalahan umum yang terjadi selama konstruksi adalah mempertimbangkan lokasi kerjadalam format yang terisolasi. Artinya, dinding penahan beban, misalnya, akan dihitung berdasarkan beban langsung di atasnya tanpa berfokus pada faktor pengaruh terdekat. Faktanya, sistem berkualitas tinggi dan tahan lama hanya dapat dirancang dengan pertimbangan komprehensif dari semua faktor pengoperasian.
- Optimasi. Tugas memperkuat struktur dapat diselesaikan dengan cara yang berbeda, dan di hampir setiap kasus ada solusi yang akan memungkinkan fasilitas untuk mempertahankan kehidupan kerja yang tinggi. Tetapi pada saat yang sama, diinginkan untuk berusaha meminimalkan jumlah pekerjaan, massa bagian pendukung tambahan dan merasionalisasi penggunaan bahan habis pakai. Semakin rendah tingkat intervensi dalam struktur struktur, semakin tinggi keandalannya. By the way, teknologi modern untuk memperkuat struktur beton bertulang dengan bahan komposit, yang lebih kecil dalam ukuran dan berat dibandingkan dengan rekan-rekan logam, hanya memungkinkan meminimalkan volume masuknya elemen asing.
- Rasionalisasi ekonomi. Sekalipun dimungkinkan untuk menggunakan sumber daya keuangan yang besar dalam pelaksanaan proyek penguatan, penting untuk mempertimbangkan bahwa solusi teknis yang kompleks dan masif selalu membutuhkan biaya tinggi dalam proses pemeliharaan selama pengoperasian struktur.
- Kepatuhan dengan persyaratan yang ditetapkan. Setiap tahap desain harus mempertimbangkan baik aturan normatif umum maupun persyaratan khusus perangkat teknis dan struktural dalam kaitannya dengan bangunan target.
Aturan menghitung tulangan struktur beton bertulang
Perhitungan teknis struktur adalah dasar pekerjaan desain, di mana beban aktual dikorelasikan dengan potensi daya bahan yang digunakan untuk tulangan. Data awal untuk perhitungan kompleks diambil dari skema desain, dimensi, beban kerja dan sifat kerusakan. Artikel terpisah dalam penilaian bahan untuk memperkuat struktur beton bertulang adalah indikator yang dihitung untuk kuat tekan, tinggi zona tekan, stabilitas di sepanjang bagian miring, dll.
Nilai dasar desain, yang menentukan kemampuan untuk mengatasi beban aktual, adalah momen lentur maksimum. Untuk perhitungannya, faktor keandalan untuk material dan beban digunakan. Sifat distribusi kerusakan pada penampang struktur juga ditentukan, dengan mempertimbangkan tingkat elastisitasnya. Jika momen lentur maksimum awal melebihi proses retak di sepanjang penampang, maka perhitungan harus dilakukan dengan cara yang sama seperti untuk penampang yang retak, tanpa memperhitungkan potensi perkembangan deformasi.
Nilai konstan bahan target juga digunakan dalam perhitungan untuk memperkuat struktur. Pedoman modern untuk memperkuat struktur beton bertulang, khususnya, bergantung pada indikator berikut:
- Kekuatan - berkisar antara 1000 hingga 1500 MPa, tetapi tidak kurang.
- Modulus elastisitas - dari 50 hingga 150 IPK.
- Suhu transisi kaca (digunakan untuk komposit) - tidak kurang dari 40 °С.
Parameter dimensi dan konfigurasi pemasangan ditentukan secara individual dalam kaitannya dengan spesifikasidesain.
Klasifikasi metode penguatan
Teknologi modern memungkinkan untuk menggunakan daftar ekstensif sarana penguatan teknis berbagai struktur, menyesuaikan dengan kondisi operasi tertentu. Pada tingkat dasar, ada baiknya membagi semua cara untuk memperkuat struktur beton bertulang berdasarkan kondisi fisiknya. Secara khusus, elemen cair, tenunan dan padat dapat dibedakan. Dalam kasus pertama, penguatan akan dilakukan sesuai dengan metode perbaikan kerusakan eksternal. Ini dapat berupa penghapusan retakan melalui mortar pasir-semen, dan penyegelan sambungan dengan senyawa bangunan perekat. Bahan kain lebih jarang digunakan dan sebagian besar sebagai bahan penguat, yang diterapkan pada area penuangan dengan solusi penguatan yang sama.
Adapun padatan, mereka adalah bagian struktural yang entah bagaimana terintegrasi atau ditumpangkan pada struktur yang rusak. Dalam hal ini, metode perkuatan struktur beton bertulang dapat dibagi berdasarkan jenis bahan yang digunakan (logam, komposit, batu) dan konfigurasi pemasangan. Metode penguatan yang paling populer dengan produk padat adalah penguatan sabuk, di mana bantalan yang diprofilkan menjepit area yang rusak. Tapi ini bukan satu-satunya cara untuk menggunakan produk seperti itu.
Metode dasar perkuatan struktur beton bertulang
Tergantung pada hasil survei awal dan berdasarkan keputusan desainmetode perkuatan struktur beton bertulang berikut dapat digunakan:
- Peletakan plester perbaikan untuk mengembalikan struktur permukaan beton. Jika ada area terbuka untuk lewatnya tulangan, mereka juga disegel dengan campuran primer atau plester.
- Memperkenalkan mortar beton ke dalam rongga, retakan, rongga dan cacat struktural internal lainnya yang terdeteksi oleh pengujian non-destruktif.
- Shotcrete dengan campuran beton. Mortar beton diterapkan ke permukaan dengan senjata khusus dengan kecepatan tinggi. Mekanisme perawatan area yang rusak ini memungkinkan pembentukan lapisan penguat padat dengan kekuatan tinggi.
- Memperkuat fondasi tempat berdirinya bangunan. Hal ini dilakukan melalui klip beton bertulang, sabuk logam, ikatan jangkar dan elemen padat lainnya.
- Penguatan kolom, balok, dan dinding beton bertulang melalui pemasangan klip, rangka, dan kaus penguat yang rumit. Dalam perangkat seperti itu, elemen tulangan, bekisting, dan beton bertulang dapat digunakan. Karena metode ini melibatkan pembuatan struktur tambahan yang cukup signifikan, rekomendasi untuk memperkuat struktur beton bertulang merekomendasikan untuk menghitung beban maksimum pada langit-langit dengan hati-hati. Jika tidak, setelah beberapa waktu akan dimungkinkan untuk mendeteksi retakan yang sudah ada pada struktur elemen penahan beban tingkat bawah.
- Tingkatkan daya tahan palang, balok, tiang dan elemen pendukung dengan komposit. Untuk tujuan tersebut, suku cadang berformat kecil namun tahan lama yang terbuat dari serat karbon, Kevlar, karbon, dandll.
Seperti yang ditunjukkan oleh praktik, solusi paling efektif dalam mendukung potensi daya struktur beton bertulang adalah dengan mengubah struktur fondasinya. Penambahan dinding dan langit-langit dengan elemen pendukung pihak ketiga seperti penyangga, sebaliknya, dianggap tidak efektif dan tidak layak secara teknologi. Tetapi sekali lagi, keputusan khusus harus dibuat berdasarkan survei dan perhitungan yang komprehensif.
Penguatan dengan baja dan komposit - mana yang lebih baik?
Pembagian mendasar dalam banyak hal untuk memperkuat struktur bangunan didasarkan pada jenis bahan yang digunakan. Batang solid-state daya dan elemen struktural adalah fitting penguat yang paling umum, tetapi dapat dibuat berdasarkan paduan baja tradisional, dan menggunakan plastik modern. Mana yang lebih baik?
Keuntungan dari logam termasuk keserbagunaannya, kekuatannya yang tinggi dan biaya yang terjangkau. Omong-omong, penguatan struktur beton bertulang dengan serat karbon, dengan semua kualitas teknis dan fisik yang positif, dapat menghabiskan biaya 20-30% lebih banyak daripada menggunakan baja tahan karat berkualitas tinggi sekalipun. Apa yang membenarkan biaya seperti itu? Namun komposit menunjukkan kekuatan tarik yang tak tertandingi yang bahkan melampaui baja. Juga, tidak seperti beton, serat karbon dicirikan oleh sumber daya kekuatan lelah yang lebih tinggi, yang menghilangkan tindakan restorasi menengah selama operasi jangka panjang bangunan. Apakah ada kelemahan komposit selain harganya yang mahal? Ada nuansa sifat ekologis, karena diplastik masih merupakan bahan dasar, tetapi signifikansi pengaruh aditif sintetis minimal dalam hal bahaya bagi manusia.
Kesimpulan
Tindakan untuk perbaikan, restorasi, dan penguatan struktur beton bertulang, pada umumnya, membutuhkan banyak biaya organisasi dan keuangan. Ini karena kompleksitas desain mereka dan masalah teknologi dalam melakukan operasi instalasi. Bahkan prosedur kosmetik kecil harus dilakukan dalam beberapa tahap - mulai dari pemecahan masalah dengan persiapan objek untuk pekerjaan hingga penghapusan langsung kerusakan atau peningkatan kualitas kekuatan bahan. Oleh karena itu, dalam rekomendasi untuk desain tulangan struktur beton bertulang, para ahli mencatat perlunya mempertimbangkan opsi yang paling fleksibel secara teknis untuk memecahkan masalah. Misalnya, penggantian tulangan baja yang paling sederhana dengan diameter 12 mm dengan batang serat karbon setebal 8 mm dengan efek tulangan yang sama akan meminimalkan biaya listrik hingga 50%. Tetapi tentu saja, pengoptimalan seperti itu tidak selalu memungkinkan. Bagaimanapun, prinsip-prinsip mempertahankan kekuatan, elastisitas, dan kekakuan struktur yang diperlukan harus dikedepankan. Mengikuti rencana normatif dan skema pemasangan berkualitas tinggi akan memungkinkan untuk melakukan penguatan secara rasional, sebanyak mungkin menunda waktu untuk kebutuhan untuk menyelesaikan rekonstruksi bangunan dengan penggantian struktur beton bertulang.
