WZMACNIANIE I RENOWACJA OBIEKTÓW BUDOWLANYCH:
FRP - kompozyty włókniste
GFRP - polimery zbrojone włóknem szklanym,
CFRP - polimery zbrojone włóknem węglowym.
-wypełnianie rys - iniekcja,
-wzmacnianie - uczynienie elementu odporniejszym na
zniszczenie (umocnienie).
Uzyskuje się to przez: *zwiększenie wymiarów elementu z zachowaniem lub ze zmianą zastosowanego w elemencie materiału; *zastosowanie uzupełniającego lub dodatkowego zbrojenia (wewnętrznego lub zewnętrznego); *wprowadzenie dodatkowych podpór; *sprężenie.
• Nośność przekroju żelbetowego można zwiększyć tylko wtedy, gdy wzmocnieniu poddana zostanie jedna ze stref (ściskana lub rozciągana)przy rezerwie nośności drugiej ze stref lub, gdy wzmocni się obie strefy.
Konieczność wykonania wzmocnienia zachodzi, gdy następuje: *zmiana technologii produkcji; *wprowadzenie nowych urządzeń; *zwiększenie obc. zmiennych; *zmniejszenie projektowanej wytrzymałości materiałów (np. w wyniku pożaru).
Tradycyjne wzmacnianie elem. konstrukcji zachodzi poprzez: 1)wymianę schematu statycznego. 2)powiększanie (uzupełnianie) wymiarów przekroju.
• Decyzja o wykonaniu wzmocnienia powinna być podejmowana na podstawie analizy kosztów wzmocnienia i kosztów wykonania nowej konstrukcji. O możliwości wykonania wzmocnienia powinna decydować analiza konstrukcji, wyniki badań (jakość materiałów, liczba i rozmieszczenia prętów zbrojeniowych, stopień skorodowania).
• W celu wprowadzenia nowych prętów zbrojeniowych skuwa się beton otuliny prętów, odsłaniając istniejące pręty do połowy ich pola przekroju. Odspajanie otuliny prętów w strefie rozciąganej nie ma większego wpływu na nośność elementu - tylko w przypadku, kiedy nie zastosowano styku prętów na zakład. Odspajanie otuliny prętów w strefie ściskanej zawsze obniża nośność konstrukcji.
Zespolenie starego betonu z nowym uzyskuje się tylko w przypadku właściwego przygotowania powierzchni starego betonu. W tym celu należy:
1) usunąć pow. warstwy betonu i zabrudzenia;
2) na 8-12 godzin przed pracami należy intensywnie nawilżać wodą pod ciśnieniem (za dużo źle, za mało też źle);
3) wzmacnianie-cement portl. 35, ostry piasek i żwir d≤10mm;
4) zbrojenie- siatki lub szkielety zgrzewane lub spawane;
5) warstwa łącząca (gruntująca)- zaprawa cem. 1/2 do 1/2,5 (torkretowanie);
6) pielęgnacja min. 7 dni;
7) po 14 dniach sprawdzić związanie warstwy (pukanie).
• Przed rozpoczęciem prac naprawczych należy zawsze określić: *przyczynę uszkodzeń; *stopień uszkodzeń; *zakres uszkodzeń.
Ochrona prętów zbrojeniowych przed korozją jest realizowana jedną z następujących metod:
(R) - realkalizacja; odnowienie alkalicznego środowiska;
(W) - zmniejszenie ilości wody w betonie;
(K) - ochrona katodowa;
(C) - pokrycie powierzchni prętów zbrojeniowych powłokami ochronnymi
C1 - malowanie, C2-MCI-migrujące inhibitory korozji.
Wybrane metody przygotowania podłoży betonowych do napraw: *cięcie, *kucie, *młotkowanie, *igłowanie, *szlifowanie, *frezowanie, *strumieniowanie powietrzem, *strumieniowanie wodą, *ścieranie (metoda Jasa), *strumieniowanie próżniowe, *płomieniowanie.
ŻYWICA EPOKSYDOWA (EP)
•Składniki reakcji: I żywice epoksydowe, II poliaminy, poliomidy, poliaminonidy. •Rodz. reakcji: poliadycja. •Rodz. polimeru: duroplast. •Obszary zastosowania: *iniekcja scalająca, *powłoki przy oddziaływaniach chemicznych i mechanicznych, *spoiwo do zapraw żywicznych, klej przy doklejaniu zbrojenia zewnętrznego, *wzmocnienie betonu.
Idealne rozwiązanie wewnątrz pomieszczeń (na zewnątrz negatywny wpływ ma temperatura - duże odkształcenia).
POLIURETAN (PUR)
•Składniki reakcji: I poliole, II utwardzacz-polizocjanaty. •Rodz. reakcji: poliaddycja. •Rodz. polimeru: duroplast. •Obszary zastosowania: *iniekcja uszczelniająca, *powłoki przy oddziaływaniach chemicznych i mechanicznych, *izolacje cieplne, *spoiwo dla mas szpachlowych, *wypełnienie pustek, szczelin.
POLIMETAKRYLAN METYLU (PMMA)
Twardnieje w ujemnych temperaturach. •Składniki reakcji: żywica- I ester kwasu metakrylowego; utwardzacz- II peroksys, przyśpieszacz, opóźniacz. •Rodz. reakcji: polimeryzacja. •Rodz. polimeru: termoplast. •Obszary zastosowania: *iniekcja uszczelniająca, *powłoki przy oddziaływaniach chemicznych i mechanicznych, *spoiwo dla mas szpachlowych, *spoiwo do powłok malarskich, *klej do stempli przy próbie na odrywanie od powierzchni.
NIENASYCONE POLIESTRY (UP)
•Składniki reakcji: żywica- I poliester; utwardzacz- II styrol, peroksyd, przyśpieszacz. •Rodz. reakcji: polimeryzacja. •Rodz. polimeru: duroplast. •Obszary zastosowania: *budowa zbiorników, łodzi sportowych, *wykładziny, powłoki.
ZACZYN CEMENTOWY (ZL)
•Składniki reakcji: *proszkowy: cement wg DIN 1164; *płyn zarobowy: woda lub dyspersja. •Rodz. reakcji: hydratacja. •Obszary zastosowania: *iniekcje rys o szerokościach rozwarcia > 1,5mm, *wzmacnianie murów, *wypełnianie pustek.
SUSPENSJA CEMENTOWA (ZS)
•Składniki reakcji: *proszkowy: mikrocementy; *płyn zarobowy: woda lub dyspersja. •Rodz. reakcji: hydratacja. •Obszary zastosowania: *iniekcja rys o szerokościach rozwarcia > 0,20mm, *wzmacnianie murów, *wypełnianie pustek.
REOLOGIA BETONU, STRATY SIŁY SPRĘŻAJĄCEJ
Reologia (jako czynnik czasu) - określa ogólne zasady powstawania i przebiegu w czasie odkształceń betonu wywołanych przyczynami zewnętrznymi (temperatura, obciążenie, wilgotność) i wewnętrznymi (procesy fizyko-chemiczne).
•Skurcz karbonatyzacyjny - powoduje zmiany tworzywa, najczęściej twardnienie.
Odkształcenia mogą być sprężyste, odkształcalne i nieodkształcalne.
Pełzanie (σ = const.) - przy stałym naprężeniu dla czasu t=0 do czasu określonego np. t=1rok.
Relaksacja - zmiana naprężeń przy stałych odkształceniach.
•Teoria pełzania - zajmuje się ustaleniem zależności między odkształceniami, naprężeniami i czasem. Zapis matematyczny ma postać: εσ (t, τ) = f (στ, t, τ). τ - wsp. charakteryzująca np. moment przyłożenia obciążenia.
•Odkształcenia całkowite: εtot (t, τ) = εσ,tot (t, τ) + εn,tot (t).
•W konstrukcjach betonowych stosuje się 3 teorie pełzania betonu w sposób fenomenologiczny (opis odkształceń bez wnikania czy zmienia się struktura materiału):
1) Teoria starzenia - teoria opracowana przez Dischingera;
2) Teoria dziedziczności (Bolzmann, Volterra);
3) Teoria sprężyście pełzającego ciała (Masłow, Anetiumian).
ZAŁOŻENIA:
*beton jest materiałem jednorodnym; *zależność naprężeń początkowych i wywołanych przez nie odkształceń (doraźnych) opisuje funkcja liniowa (prawo Hook'ea):
σ(τ) = E(τ) ⋅ ε(τ). *zależność naprężeń i odkształceń pełzania opisuje funkcja liniowa; *zarówno dla odkształceń pełzania jak i odkształceń doraźnych obowiązuje zasada superpozycji; *zjawisko pełzania betonu nie zależy od znaku wywołującego go naprężenia.
•Straty sprężania: *doraźne (do momentu zakończenia procesu zakotwienia cięgien); *reologiczne (opóźnione - po zakotwieniu cięgien).
•Straty w konstrukcjach strunobetonowych:
a) straty doraźne wywołane:
*częściową relaksacją stali Δσpir ; *odkształceniami sprężystymi betonu Δσp,c .
b) straty reologiczne wywołane:
(*skurczem betonu, *pełzaniem betonu, *pozostałą częścią relaksacji stali.) =>Δσp,c+s+r .
•Straty w konstrukcjach kablobetonowych:
a) straty doraźne wywołane:
*tarciem cięgien sprężających w zakotwieniach i tarciem o ścianki kanału Δσp,µ ; *poślizg cięgien w zakotwieniach Δσp,l ; *odkształcenie sprężyste betonu Δσp,c .
b) straty reologiczne wywołane:
*częściowa relaksacja stali Δσp,c+s+r .
SG konstrukcji należy sprawdzać w sytuacji:
*trwała sytuacja obliczeniowa (t = ∞); *początkowa sytuacja obliczeniowa (t = 0); *innych, przejściowych sytuacjach obliczeniowych (0 < t < ∞).
WZMACNIANIE I RENOWACJA OBIEKTÓW BUDOWLANYCH:
FRP - kompozyty włókniste
GFRP - polimery zbrojone włóknem szklanym,
CFRP - polimery zbrojone włóknem węglowym.
-wypełnianie rys - iniekcja,
-wzmacnianie - uczynienie elementu odporniejszym na
zniszczenie (umocnienie).
Uzyskuje się to przez: *zwiększenie wymiarów elementu z zachowaniem lub ze zmianą zastosowanego w elemencie materiału; *zastosowanie uzupełniającego lub dodatkowego zbrojenia (wewnętrznego lub zewnętrznego); *wprowadzenie dodatkowych podpór; *sprężenie.
• Nośność przekroju żelbetowego można zwiększyć tylko wtedy, gdy wzmocnieniu poddana zostanie jedna ze stref (ściskana lub rozciągana)przy rezerwie nośności drugiej ze stref lub, gdy wzmocni się obie strefy.
Konieczność wykonania wzmocnienia zachodzi, gdy następuje: *zmiana technologii produkcji; *wprowadzenie nowych urządzeń; *zwiększenie obc. zmiennych; *zmniejszenie projektowanej wytrzymałości materiałów (np. w wyniku pożaru).
Tradycyjne wzmacnianie elem. konstrukcji zachodzi poprzez: 1)wymianę schematu statycznego. 2)powiększanie (uzupełnianie) wymiarów przekroju.
• Decyzja o wykonaniu wzmocnienia powinna być podejmowana na podstawie analizy kosztów wzmocnienia i kosztów wykonania nowej konstrukcji. O możliwości wykonania wzmocnienia powinna decydować analiza konstrukcji, wyniki badań (jakość materiałów, liczba i rozmieszczenia prętów zbrojeniowych, stopień skorodowania).
• W celu wprowadzenia nowych prętów zbrojeniowych skuwa się beton otuliny prętów, odsłaniając istniejące pręty do połowy ich pola przekroju. Odspajanie otuliny prętów w strefie rozciąganej nie ma większego wpływu na nośność elementu - tylko w przypadku, kiedy nie zastosowano styku prętów na zakład. Odspajanie otuliny prętów w strefie ściskanej zawsze obniża nośność konstrukcji.
Zespolenie starego betonu z nowym uzyskuje się tylko w przypadku właściwego przygotowania powierzchni starego betonu. W tym celu należy:
1) usunąć pow. warstwy betonu i zabrudzenia;
2) na 8-12 godzin przed pracami należy intensywnie nawilżać wodą pod ciśnieniem (za dużo źle, za mało też źle);
3) wzmacnianie-cement portl. 35, ostry piasek i żwir d≤10mm;
4) zbrojenie- siatki lub szkielety zgrzewane lub spawane;
5) warstwa łącząca (gruntująca)- zaprawa cem. 1/2 do 1/2,5 (torkretowanie);
6) pielęgnacja min. 7 dni;
7) po 14 dniach sprawdzić związanie warstwy (pukanie).
• Przed rozpoczęciem prac naprawczych należy zawsze określić: *przyczynę uszkodzeń; *stopień uszkodzeń; *zakres uszkodzeń.
Ochrona prętów zbrojeniowych przed korozją jest realizowana jedną z następujących metod:
(R) - realkalizacja; odnowienie alkalicznego środowiska;
(W) - zmniejszenie ilości wody w betonie;
(K) - ochrona katodowa;
(C) - pokrycie powierzchni prętów zbrojeniowych powłokami ochronnymi
C1 - malowanie, C2-MCI-migrujące inhibitory korozji.
Wybrane metody przygotowania podłoży betonowych do napraw: *cięcie, *kucie, *młotkowanie, *igłowanie, *szlifowanie, *frezowanie, *strumieniowanie powietrzem, *strumieniowanie wodą, *ścieranie (metoda Jasa), *strumieniowanie próżniowe, *płomieniowanie.
ŻYWICA EPOKSYDOWA (EP)
•Składniki reakcji: I żywice epoksydowe, II poliaminy, poliomidy, poliaminonidy. •Rodz. reakcji: poliadycja. •Rodz. polimeru: duroplast. •Obszary zastosowania: *iniekcja scalająca, *powłoki przy oddziaływaniach chemicznych i mechanicznych, *spoiwo do zapraw żywicznych, klej przy doklejaniu zbrojenia zewnętrznego, *wzmocnienie betonu.
Idealne rozwiązanie wewnątrz pomieszczeń (na zewnątrz negatywny wpływ ma temperatura - duże odkształcenia).
POLIURETAN (PUR)
•Składniki reakcji: I poliole, II utwardzacz-polizocjanaty. •Rodz. reakcji: poliaddycja. •Rodz. polimeru: duroplast. •Obszary zastosowania: *iniekcja uszczelniająca, *powłoki przy oddziaływaniach chemicznych i mechanicznych, *izolacje cieplne, *spoiwo dla mas szpachlowych, *wypełnienie pustek, szczelin.
POLIMETAKRYLAN METYLU (PMMA)
Twardnieje w ujemnych temperaturach. •Składniki reakcji: żywica- I ester kwasu metakrylowego; utwardzacz- II peroksys, przyśpieszacz, opóźniacz. •Rodz. reakcji: polimeryzacja. •Rodz. polimeru: termoplast. •Obszary zastosowania: *iniekcja uszczelniająca, *powłoki przy oddziaływaniach chemicznych i mechanicznych, *spoiwo dla mas szpachlowych, *spoiwo do powłok malarskich, *klej do stempli przy próbie na odrywanie od powierzchni.
NIENASYCONE POLIESTRY (UP)
•Składniki reakcji: żywica- I poliester; utwardzacz- II styrol, peroksyd, przyśpieszacz. •Rodz. reakcji: polimeryzacja. •Rodz. polimeru: duroplast. •Obszary zastosowania: *budowa zbiorników, łodzi sportowych, *wykładziny, powłoki.
ZACZYN CEMENTOWY (ZL)
•Składniki reakcji: *proszkowy: cement wg DIN 1164; *płyn zarobowy: woda lub dyspersja. •Rodz. reakcji: hydratacja. •Obszary zastosowania: *iniekcje rys o szerokościach rozwarcia > 1,5mm, *wzmacnianie murów, *wypełnianie pustek.
SUSPENSJA CEMENTOWA (ZS)
•Składniki reakcji: *proszkowy: mikrocementy; *płyn zarobowy: woda lub dyspersja. •Rodz. reakcji: hydratacja. •Obszary zastosowania: *iniekcja rys o szerokościach rozwarcia > 0,20mm, *wzmacnianie murów, *wypełnianie pustek.
REOLOGIA BETONU, STRATY SIŁY SPRĘŻAJĄCEJ
Reologia (jako czynnik czasu) - określa ogólne zasady powstawania i przebiegu w czasie odkształceń betonu wywołanych przyczynami zewnętrznymi (temperatura, obciążenie, wilgotność) i wewnętrznymi (procesy fizyko-chemiczne).
•Skurcz karbonatyzacyjny - powoduje zmiany tworzywa, najczęściej twardnienie.
Odkształcenia mogą być sprężyste, odkształcalne i nieodkształcalne.
Pełzanie (σ = const.) - przy stałym naprężeniu dla czasu t=0 do czasu określonego np. t=1rok.
Relaksacja - zmiana naprężeń przy stałych odkształceniach.
•Teoria pełzania - zajmuje się ustaleniem zależności między odkształceniami, naprężeniami i czasem. Zapis matematyczny ma postać: εσ (t, τ) = f (στ, t, τ). τ - wsp. charakteryzująca np. moment przyłożenia obciążenia.
•Odkształcenia całkowite: εtot (t, τ) = εσ,tot (t, τ) + εn,tot (t).
•W konstrukcjach betonowych stosuje się 3 teorie pełzania betonu w sposób fenomenologiczny (opis odkształceń bez wnikania czy zmienia się struktura materiału):
1) Teoria starzenia - teoria opracowana przez Dischingera;
2) Teoria dziedziczności (Bolzmann, Volterra);
3) Teoria sprężyście pełzającego ciała (Masłow, Anetiumian).
ZAŁOŻENIA:
*beton jest materiałem jednorodnym; *zależność naprężeń początkowych i wywołanych przez nie odkształceń (doraźnych) opisuje funkcja liniowa (prawo Hook'ea):
σ(τ) = E(τ) ⋅ ε(τ). *zależność naprężeń i odkształceń pełzania opisuje funkcja liniowa; *zarówno dla odkształceń pełzania jak i odkształceń doraźnych obowiązuje zasada superpozycji; *zjawisko pełzania betonu nie zależy od znaku wywołującego go naprężenia.
•Straty sprężania: *doraźne (do momentu zakończenia procesu zakotwienia cięgien); *reologiczne (opóźnione - po zakotwieniu cięgien).
•Straty w konstrukcjach strunobetonowych:
a) straty doraźne wywołane:
*częściową relaksacją stali Δσpir ; *odkształceniami sprężystymi betonu Δσp,c .
b) straty reologiczne wywołane:
(*skurczem betonu, *pełzaniem betonu, *pozostałą częścią relaksacji stali.) =>Δσp,c+s+r .
•Straty w konstrukcjach kablobetonowych:
a) straty doraźne wywołane:
*tarciem cięgien sprężających w zakotwieniach i tarciem o ścianki kanału Δσp,µ ; *poślizg cięgien w zakotwieniach Δσp,l ; *odkształcenie sprężyste betonu Δσp,c .
b) straty reologiczne wywołane:
*częściowa relaksacja stali Δσp,c+s+r .
SG konstrukcji należy sprawdzać w sytuacji:
*trwała sytuacja obliczeniowa (t = ∞); *początkowa sytuacja obliczeniowa (t = 0); *innych, przejściowych sytuacjach obliczeniowych (0< t< ∞).
SŁUPY HAL PRZEMYSŁOWYCH
Przy wysokości nieprzekraczającej 18m - słupy żelbetowe, rozstaw nie większy niż 12m, udźwig suwnicy max. 500kN.
-stały przekrój - odporność na obc. dynamiczne i wyjątkowe, łatwość wykonania.
-przekrój z otworami - możliwość odprowadzenia wody opadowej wewnątrz słupa.
•Stosuje się słupy o przekrojach: *prostokątnych (pełne, z otworami); *dwuteowych; *dwugałęziowe.
•Słupy dwugałęziowe: *stosuje się gdy przekroje prostokątne miałyby wysokość większą od 80cm; *posiadają zalety użytkowe (możliwość przeprowadzenia przewodów przez otwory); *względy architektoniczne, mniejsze zużycie betonu, zmniejszenie kosztów montażu.
•Obliczanie słupów w halach dwugałęziowych z uwzględnieniem dwukierunkowego ściskania:
1° Założenia.
2° Zestawienie obciążeń.
3° Wyznaczenie długości obliczeniowych słupa.
3.1. W kierunku poprzecznym (x) - w
płaszczyźnie układu konstrukcyjnego.
3.2. W kierunku podłużnym (y).
•Gdy wymieniamy belki suwnicowe (przy max. obciążeniu suwnicami) sprawdza się nośność słupa bez obc. suwnicami, przyjmując długość słupa jak dla budynków bez suwnic.
4° Wymiarowanie zbrojenia przekrojów.
5° Obliczenie nośności słupa.
5.1. W kierunku osi (x)
5.2. W kierunku osi (y)
5.3. W przypadku „osiowego” ściskania
(pomięcie mimośrodów).
5.4. Mimośrodowe ściskanie
•∑ zbrojenia symetrycznego ≤ 1,1∑ zbrojenia niesymetrycznego. Stosujemy zbrojenie symetryczne As1 = As2
•Wszystkie pręty główne - min φ16mm
Pręty montażowe - min φ12mm