Восстановление несущей способности и эксплуатационной пригодности строительных конструкций отделения шламбассейнов

Восстановление несущей способности и эксплуатационной пригодности строительных конструкций отделения шламбассейнов

В процессе эксплуатации промышленных зданий часто возникает необходимость выявления остаточного курса конструкций и, в дальнейшем, восстановление их несущей способности до заданного уровня (1,2). Для этого используются различные вероятностные подходы, методы математического моделирования (3) и т. д.

В данной работе рассматривался цилиндрический шламбассейн вертикального типа выполненный из монолитного железобетона, находящийся на территории АО «Себряковцемент». Обследованием было установлено, что в результате нарушения сплошности гидроизоляция внутренних стен произошла фильтрация технологических жидкостей через стенки шламбассейнов.

Агрессивные по отношению к арматуре и цементному камню растворы вызвали коррозию материалов внешнего слоя цилиндрической оболочки. Продукты коррозии арматуры, увеличиваясь в объеме, вызвали отслоение защитного слоя, а циклические воздействия замораживания и оттаивания привели к его полной потере на значительной высоте (рис.1). Необходимо было оценить остаточный ресурс и выдать рекомендации по восстановлению несущей способности.

Для выявления остаточного ресурса были определены напряжения и перемещения, которые сравнивались с предельными значениями, согласно строительным нормам.

Рис. 1 Отслоение внешнего железобетонного слоя оболочки

Для поверки полученных результатов расчет велся с применением методов строительной механики (4,5,6), а также в программных комплексах SOFiSTiK и ABAQUS (рис.2).

Результаты расчетов показали, что, несмотря на потерю наружного слоя бетона и обнажения рабочей арматуры, процент исчерпания несущей способности конструкции небольшой (менее 5%). Но необходимо остановить дальнейшую коррозию арматуры путем восстановления поверхностного слоя бетона (7,8). В этой связи, при производстве ремонтно-восстановительных работ, прежде всего необходимо устранить фильтрацию агрессивной воды изнутри силосных банок, защитить конструкции от воздействия этой воды и атмосферных осадков, устранить или снизить коррозию бетона и арматуры.

Одним из наиболее эффективных способов усиления поврежденных при эксплуатации железобетонных и бетонных конструкций, является устройство железобетонной и бетонной «рубашки» (обоймы). В рассматриваемом случае рационально усиление стенок силосных балок с внешней стороны, конструктивной железобетонной «рубашкой» на высоту 10 м от верхнего обреза опорных колец силосов или до отм.+21,40 м (9,10).

а).

б) Рис. 2 Определение усилий программными комплексами: а) SOFiSTiK; б) ABAQUS

Коррозия бетона и арматуры железобетонных стенок шламбассейнов привела к ослаблению поперечных сечений, следовательно при их усилении необходимо компенсировать эту потерю толщиной бетонной «рубашки» с постановкой дополнительной арматуры. Из-за невысокой потери площади поперечного сечения рабочей арматуры с наружной стороны, дополнительную арматуру следует назначить по конструктивным требованиям (соображениям). В соответствии с существующими нормами проектирования железобетонных конструкций, диаметр конструктивной арматуры должен быть не менее 10 мм, защитный слой бетона — не менее 25 мм. Следовательно, толщина железобетонной «рубашки» должна быть не менее 60 мм, а с учетом укладки и уплотнения бетонной смеси без дефектов — не менее 70 мм.

Таким образом, с целью экономии материалов, эффективности работы железобетонной «рубашки» и технологичности ее возведения, окончательно было принято:

• а) толщину железобетонной «рубашки» назначить 8010 мм;
• б) бетон «рубашки» должен быть мелкозернистый пластичный не ниже класса В25 на глиноземистом цементе (желательно с применением полимербетона);
• в) конструктивную арматуру класса А-III диаметром 12 мм, с шагом вертикальных стержней 300 мм, горизонтальных — 150 мм;
• г) принять армирование «рубашки» по «месту», как наиболее удобной в производстве работ, экономичнее по расходу арматуры.

Ремонт опорных колец и устройство конструктивной железобетонной «рубашки» шламбассейнов, рационально производить одновременно для всех шести банок или, по крайней мере, для трех силосов, располагающихся в одном ряду. Для производства восстановительных работ, специально для данных шламбассейнов, была разработана система скользящих опалубок.

• 1. Рекунов С. С. Об оценке надёжности и восстановлении эксплуатационных качеств мостовых сооружений // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». 2016, Том 3, № 2. URL: t-s.today/07TS216.html
• 2. Макаров А. В., Карпов В. С. Рекомендации по подбору опорных частей с целью увеличения срока службы мостового строения // Инженерный вестник Дона, 2017, № 1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2017/4079.
• 3. Белецкий А. В., Рекунов С. С. Математическое и имитационное моделирование профиля дорожного покрытия // Интернет-журнал Науковедение. 2014. № 5 (24). URL: naukovedenie.ru/PDF/30KO514.pdf.
• 4. Купчикова Н. В. Численные исследования работы системы «свайное основание-усиливающие элементы» методом конечных элементов // Строительство и реконструкция. 2013. № 6(50). С. 28−35.
• 5. Ильин В. П., Карпов В. В., Масленников A.M. Численные методы решения задач строительной механики. Минск: Вышэйшая школа, 1990. 349 с.
• 6. Катеринина С. Ю., Катеринина М. А. Исследование напряженно-деформированного состояния конструкций с разрывными параметрами с использованием различных методов строительной механики // Интернет-Вестник ВолгГАСУ. 2014. № 11 (32). С. 8.
• 7. Mkrtchyan A.M., Mailyan D.R., Aksenov V.N. Experimental study of reinforced concrete columns of high-strength concrete // Applied Sciences and technologies in the United States and Europe: common challenges and scientific findings: Papers of the 2nd International Scientific Conference (September 9−10, 2013). Cibunet Publishing. New York, USA. 2013. pp.130−134.
• 8. Польской П. П., Георгиев С. В. Вопросы исследования сжатых железобетонных элементов, усиленных различными видами композитных материалов // Инженерный вестник Дона, 2013, № 4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2134.
• 9. Абрамян С. Г. Реконструкция зданий и сооружений: основные проблемы и направления. Часть 1 // Инженерный вестник Дона, 2015, № 4. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2015/3453.
• 10. Rolf H. Mцhring, Andreas S. Schulz, Frederik Stork, Marc Uetz. Solving Project Scheduling Problems by Minimum Cut Computations // Management Science. Volume 49, Issue 3, March 2003, pp. 330−350.