РОССИЙСКАЯ ФЕШЗРА11ИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по вопросам архитектуры и строительства

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВОПРОСАМ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА ГПИ "ФУНДАМЕНТПРОЕКТ” САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

по усилению и реконструкции дефектных железобетонных фундаментов под машины с динамическими нагрузками.

(материалы для проектирования)

Главный инженер ft: инженер проекта Гллгажеяёр проекта

С.-Петербург 1994 г.

/о

основании которых квалификационная ремонтно-строительная организация могла бы осуществить эффективную реконструкцию фундамента.

Материалы для практического применения при проектировании изложены в трех разделах;

Раздел П Рекомендации по заделке трещин фундаментов машин эпоксидными клеевыми составами.

Раздел Ш Рекомендации по усилению дефектов фундаментов с применением металлоконструкций.

Раздел 1У Рекомендации по усилению дефектных фундаментов с применением железобетона.

Указанные методы ремонта распространяются на работы по усилению (восстановление целостности фундамента без изменения конструктивной схемы фундамента) и реконструкции (восстановление работоспособности фундамента посредством введения в его конструкцию новых, отсутствовавших ранее элементов, сохраняющих или изменгаощих первоначальную его схему).

5) Для решения вопросов данной работы использованы в основном результаты, полученные при обследованиях, приведенных С.-Петербургским отделением ГПИ "Фундаментпроект", являющимся специализированной организацией по рассматриваемой теме, а также материалы работ других институтов и литература по данной теме.

Инструментальные обследования на различных предприятиях фундаментов машин с динамическими нагрузками в зависимости от состояния фундамента проводились одноразовые и многоразовые.

- // -

Так на Новгородском предприятии “Азот" (в настоящее время "Акрон") фундамент компрессора с 1969 по 1992 г, был обследован 91 раз.

В процессе эксплуатации он неоднократно усилился, что дало возможность продолжить эксплуатацио фундамента до полного физического износа установленного на нем компрессора.

6. При проведении обследований фундаментов с целью возможности дальнейшего использования и выбора мероприятий по их ремонту необходимо пользоваться классификацией степени разрушений железобетонных фундаментов, представленных в таблице I. В этой же таблице помещены и рекомендуемые мероприятия.

При разработке "Рекомендаций" учитывались существующие нормативно-инструктивные материалы и рекомендации технической литературы. Поскольку предлагаемые методы ремонта не вытекают из каких-либо отдельных документов, а являются обобщением практического опыта, ссылки на них в тексте не приводятся. Общий список литературы помещен в приложении № I.

Таблица I

Классификация разрешений хелезобетонных фундаментов

Степень разрупения Слабая Характерные признаки Образсвание трецкн в местах наи-бсльпих усилии (не усадочных) с раскрытием до 2 мы Средняя Динамическое раскрытие тредин*) не превышает 50$ нормируемой амплитуды колебаний фундамента по снип г. ог.os-8?. Образование трещин в местах наибольшее усилий с раскрытием до 5 мм, пелушение и сильное замасливание бетона Сильная Динамическое раскрытие трсцин на превыпаех нормируемой амплитуды колебаний фундамента по СНиП 2.02.05-87. ОЗразование трецин с раскрытием более 5 мм, оголоние и частичное разрупение арматуры, выпадение кусков бетона, смещение оборудования, расположенного на фундаменте динамическое раскрытие трецин более нормированной амплитуды колебаний фундамента по СНиП 2.02.05-87.

Рекомендуемые мероприятия Проведение периодических обследований специализрованной организацией, имеэдей лицензию, 1 раз в год Проведение периодических обсле- Йований 1*2 раза в год. ри необходимости- ремонт. Проведение инструментальных исследований нагрузок и несущей способности фундамента специализированной организацией, восстановление или усиление фундамента в соответствии с данными рекомендациями

---

1.    Основной МАССИВ ФУНДАМЕНТА

2.    К0МОЕ8ЫЕ РЯДЫ ФУНДАМЕНТА.

3.    Прохождение вертикальны* трещин

а. Отколовшаяся часть фунда -

МЕНТА

I

7-

Пример колебаний фундамента

ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА МАРКИ 1Г- 266/320, ИМЕЮЩЕГО ЗНАЧИТЕЛЬНЫЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ТРЕЩИНЫ.

Рис 3 Измерение амплитуд и фаз

КОЛЕБАНИЙ ФУНДАМЕНТА КОМПРЕССОРА \ Г- 266/320 ЗА ПЕРИОД ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ наблюдений 1969 - 1993 г

г Новгород , цех метанола , Гк-3.

-4<-

(Byhiameht ГК-11

Рис. А Изменение вибраций «рундаментов оппоэитных компрессоров типа 6M40-320/32D В ЗАВИСИМОСТИ От их состояние.

РуСТАВСКИЙ ХИМКОМБИНАТ.

л. Аркабрь 19С8п ьесдЕние цеха в эксплуатацию .

2.    КОНЕЦ Аекаеря 1976г. ЗААЕЛКА ОСНОВНЫХ трещин ГК-1

3.    июнь 1981с ЗААЕЛКА ТРЕЩИН и устройство МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЬОНДЛЖА ПС-1/ КОНЦЕВЫЕ РЯАЫ С ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТЬЮ/

А. Апрель 19ВАг. зааелка трещин ГК-4 на отм. - 0.30м.

МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ УСИЛЕНИЕ ВОКРУГ СТАТОРНОЙ ЯМЫ.

5. Сережина 198Вг зааелка трещин верхней части ГК-1 в. Февраль 18вАг -затяжка анкерных еьлтов Гк-1 7. Апрель 1Эв4г. - усиление статорной ямы ГкИтежани 8 М АЙ 1986г. - ЗААЕЛКА ТРЕЦИН НА ГК-1.

fhC. 5 влияние ремонтно усилительных мероприятий НА величину ВИБРАЦИЙ ФУН-ЛДМЕНТА .

ИОНЛВСКОЕ ПО .*167*, ЦЕХ МЕТАНОЛА ,ГК-'t .

Усиление сплошной железобетонной обоймой

ФУНДАМЕНТА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО КОМПРЕССОРА 2ШЛК-М20. 1- ФУНДАМЕНТ, 2-ОБОЙМА, Ъ~ АРМАТУРНЫЕ СВЯЗИ .МЕЖДУ ВНУТРЕННЕЙ И ВНЕШНЕЙ ЧАСТЯМИ ОБОЙМЫ.

Рустаьскмй химический комбинат.

г. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН И ДЕФЕКТОВ

Способ ремонта фундамента, имеющего трещины или дефекты, во многом определяется характером трещин и причинами их появления.

Причины образования трещин и дефектов следует устанавливать посредством целенаправленных обследований. Наиболее верно определение состояния фундамента возможно при инструментальных обследованиях - посредством измерения величин и распределения амплитуд и фаз колебаний по частям фундамента, определения величин динамического раскрытия трещин, сдвига рамы машин, установленной на фундаменте.

В общем случае причиныобразования трещин можно разделить на три группы.

I) Строительные дефекты - трещины по швам бетонирования, пустоты, низкое качество бетона.

Трещины по шву бетонирования характеризуются различием структуры бетона выше и ниже неё. Трещина имеет четко выраженный характер, протяжение, в ней нет ответвлений.

Протяжение трещины - горизонтальное, но если бетон не уплотнялся вибраторами, то трещина может идти под небольшим наклоном - от места сброса бетона вниз. Качество бетона выше и ниже шва обычно близко к проектному, поэтому такие трещины

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

РАЗДЕЛ I. ОБЩИЕ ДАННЫЕ

1.    Общие положения, цены и результаты работы. Классификация разрушений фундаментов

2.    Основные причины образования трещин и дефектов _/£_

3.    Характер развития трещин в фундаментах машин с динамическими нагрузками

Классификация усилений нефункциональным и кон-структивным свойствам

4.1. Функциональные свойства усилений    3/

4.2. Конструктивные свойства усилений

5.    Методические указания по комплексу работ при усилении дефектных фундаментов

6.    Экономическая целесообразность проведения усиления и реконструкции фундаментов    __

РАЗДЕЛ П. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗАДЕЛКЕ ТРЕЩИН ФУНДАМЕНТОВ МАШИН ЭПОКСИДНЫМИ КЛЕЕВЫМИ СОСТАВАМИ

1.    Дефекты фундаментов, для которых рекомендуется склеивание

2.    Свойства и компоненты клеевых составов

2.1.    Физико-механические свойства клеев

2.2.    Компоненты клеевых составов

2.3.    Рекомендуемые клеевые составы

3.    Подготовительные работы

3.1.    Обработка поверхности вдоль трещины

3.2.    Восстановление поврежденной арматуры

3.3.    Высверливание отверстий под штуцеры

3.4.    Штуцеры и их заделка в шпурах

3.5.    Контроль установленных штуцеров

3.6.    Поверхностная герметизация трещин

- ZO -

легко склеиваются эпоксидными клеями.

Совсем другой характер трещин при низком качестве бетона вцелом. Трещины носят характер сетки или параллельных волнообразных линий. Первые присущи температурным разрушениям.

При разрушении от внутренних напряжений, возникающих от динамических сил машины, трещины идут параллельно, одни кончаются, другие продолжаются в этом же направлении, часто по несколько линий одновременно. Заделка эпоксидным клеем основной трещины или далее всех в рассматриваемом районе, не приводит к существенным результатам, так как через непродолжительное время в этом месте образуются другие, следующие по направлению с заделанными.

В таких случаях необходимо применять конструкции усиления, которые либо полностью заменяют слабую конструкцию на новую, например, железобетонная обойма, воспринимающая нагрузку от машины, либо препятствует образованию новых трещин, воспринимая часть нагрузки на себя, например, стяжка тяжами отколовшейся стены концевого ряда горизонтального компрессора.

Если трещины имеют сетчатый характер, одинаковой ширины, расползаются по ровной поверхности наподобие паугины-следует проверить, действительно ли эти трещины относятся к массиву бетона или поверх него имеется слой набетонки большой голшины (штукатурки).

Внешний вид трещин, описанных выше, приведен на рис.6.

На рисунке 7 приведена схема расположения горизонтальной трещины, образовавшейся по шву бетонирования, расположенного несколько ниже уровня пола цеха и потому не обнаруженная при визуальном обследовании. К предположению о наличии трещины

4. Инъецирование трещины    _69

4.1.    Проведение работ до инъецированию    _6£

4.2.    Ведение технической документации    _?L

4.3.    Влияние вибраций на процесс отверждения клея 71_

4. Техника безопасности    7i~

РАЗДЕЛ Ш. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСИЛЕНИЮ ДЕФЕКТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ    7?_

1.    Основные положения

2.    Усиление массивных фундаментов    80

2.1. Фундаменты стенчагые подвального типа    SO

а)    усиление фундаментов металлическими тросами &1__

б)    усиление фундаментов металлическими тяжами

в)    усиление фундаментов обоймой с металлическими тяжами    83

г)    усиление фундаментов жесткой металлической

обоймой    S5_

2.2.    Фундаменты с массивной верхней    частью подваль- .

ного типа

2.3.    Фундаменты монолитные, установленные на эстакадах    100

3.    Усиление рамных фундаментов    //8

3.1.    Монолитные и сборно-монолитные рамные

фундаменты    Н8

3.2.    Фундаментные опоры рамного    типа    120

РАЗДЕЛ 1У. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСИЛЕНИЮ ДЕФЕКТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА    1U

I.    Основные положения    12^

№

Cip.

1.2.    Способы увеличения величины связи между старым иукладываемым бетоном

1.3.    Указания по расчету и конструированию желе-зобегонных усилений

2. Проектирование железобетонных усилений    15S

2.1.    Железобетонные обоймы по внешнему и внутреннему контуру фундаментов

2.2.    Железобетонные усиления в виде набегонок /53

ПРИЛОЖЕНИЯ I. Литература

ПРИЛОЖЕНИЯ 2. Пример расчета усиления фундамента

компрессора 1Г-266/320 обоймой с металлическими тяжами

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. а) Порядок производства работ по

усилению фундаментной опоры вращающейся печи железобетонной обоймой от отметки -0.8 м до отметки - 2.0 м

б) Порядок производства работ по усилению фундаментной опоры вращающейся печи железобетонной обоймой от отметки - 1.2 м до отметки 3.95м

ПРИЛОЖЕНИЕ Примеры расчетов технико-экономических показателей эффективности предлагаемых способов усиления и реконструкции дефектных фундаментов

Рекомендовано к распространению Главным управлением проектирования и инженерных изысканий    Госстроя России.

Рекомендации по усилению и реконструкции дефектных железобетонных фундаментов под машины с динамическими нагрузками (СПб ГПИ "Фундаменгпроект")- 1994г.

Приведены сведения о проведении визуальных и инструментальных обследованиях, предшествующих ремонтным работам, рассмотрены основные причины образования дефектов при строительстве и эксплуатации фундаментов и установленных на них машин, а также характер развития трещин фундаментов в процессе эксплуатации.

Рассмотрены типы усилений фундаментов по функциональным, конструктивным свойствам, методические указания по комплексу работ при усилении, экономическая целесообразность проведения усилений.

Даны материалы для практического применения - проектирования и осуществления ремонта посредством заделки трещин эпоксидными клеевыми составами, металлоконструкциями и с применением железобетона.

Предназначается для проектных и ремонтно-строительных организаций.

Разработаны Санкт-Петербургским ГПИ "фундаментлроект" (198005, СПб,1-я Красноармейская, II) проектирование и консультации по усилению и реконструкции фундаментов осуществляется отделом динамики, тел. (812)318-55-90.

(- г. и. п., к. т. н. - Часов, Э. И. )

S3 V-69-/3 (- г.и.п.,    -    Гурьева    Н.    С.    )

jss - /о ~JS

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ЦЕЛИ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗРУШЕНИЙ ФУНДАМЕНТОВ.

I) Массовые обследования фундаментов машин с динамическими нагрузками показали, что значительная их часть имеет трещины, вызванные дефектами строительства или эксплуатацией машин.

В некоторых случаях состояние трещин стабилизировалось и эксплуатация фундаментов оказалась возможной при наличии трещин при систематическом контроле за их состоянием.

Однако в большинстве случаев продолжалось дальнейшее развитие трещин. В результате этого фундамент расчленялся на части, связанные между собою арматурой. При дальнейшей эксплуатации без ремонта происходит разрыв арматуры.

Раскол фундамента на части сопровождается резким увеличением вибрационного уровня фундамента, превышение амплитуд колебаний, допускаемых по нормам. Дальнейшая эксплуатация агрегатов на таких фундаментах становится невозможной, требуется либо ремонт фундамента, либо его замена на новый.

На рис.I и 2 приведены расположение трещин на фундаменте горизонтального двухрядного компрессора, создающего давление газа 320 атм., и на рис.З - перемещение точек фундамента в один момент времени (мгновенный векторный график). На этом рисунке показано развитие трещин, выражающееся в изменении амплитуд колебаний. Компрессор имеет угол заклинивания кривошипа между рядами 90°, поэтому вектора амплитуд рядов низкого и высокого давления при наличии трещин по оси фундамента находятся под углом 90° по отношению друг к другу (график 1993 г.).

г

На фундаменте, не имеющем трещин, все вектора имеют одинаковое направление и величину (различия могут быть в пределах упругости бетонной конструкции график 1969 г.).

На рис.4 показано изменение вибраций фундаментов оппозиг-ных компрессоров в зависимости от их состояния.

2) Для замены дефектного, непригодного для эксплуатации фундамента требуется не только разобрать в действующем цехе фундамент машины и возвести новый, но и провести сначала демонтаж машины, вспомогательного оборудования и коммуникаций, а затем, после восстановления фундамента, его монтаж и наладку. В непрерывных производствах часто бывает невозможным отключение машин и оборудования даже на непродолжительное время.

По опыту проведенных реконструкций, полная замена фундамента большого компрессора (типа 1ГК, 2ШЛК-1420, изображенных на рис. 1)2, оппозитных шестирядных 6irf40) занимает 6-9 месяцев. Поэтому экономические потери предприятие несет, в основном, не за счет стоимости строительно-монтажных работ, а вследствие потери объема выпускаемой продукции.

3) Инструментальные обследования вибраций фундаментов после их ремонта показали, что при правильно разработанном проекте усиления и точном его выполнении, фундамент после ремонта приобретает динамические свойства (параметры колебаний), соответствующие первоначально возведенному.

На рис.5 приведены результаты измерения вибраций фундамента горизонтального компрессора IT-266/320. На планах показаны смещения точек верхней грани фундамента в одно время цикла колебаний до и после мероприятий по ремонту фундамента:

а)    В uapie 1983 г. при контрольном обследовании (максимальная амплитуда колебаний - 615 мк, при допускаемой 390 мкм).

б)    В мае 1984 г. - после заделки трещины по шву бетонирования и установки металлического усиления (максимальная-403 мкм).

в)    В мае 1985 г. - после появления новых трещин, вызванных неудовлетворительным состоянием усиления (увеличение амплитуд до 899 мкм).

г)    В апреля 1987г.- после склеивания вертикальных трещин, ремонта первоначального усиления и установки тяжей вокруг статорной ямы (наибольшая амплитуда колебаний - 437 мкм).

В то же время имелись случаи, когда осуществленные проекты усиления не приводили к положительному эффекту из-за недостаточной проработки проектных решений усиления. В качестве примера можно привести устройство вокруг рамного фундамента компрессора 2ШЛК-1420 в г.Рустави сплошной железобетонной обоймы, охватывающий фундамент снаружи и изнутри (рис.б). Толщина стенок обоймы составила 0,5-0_f5 м (наружная и внутренняя), то есть равна толщине самой стены. Наружная и внутренняя стенки соединялись арматурными стержнями. Менее чем через год эксплуатации между старой и новой частями образовались трещины. Центральная часть, на которой собственно располагается компрессор, продолжала разрушаться, в результате чего фундамент вышел из строя окончательно и был разобран.

4) Необходимость настоящей работы вызывается отсутствием нормативной литературы, (инструкций, методик, технической литературы), обобщающей рассматриваемую тематику.

Целью работы является обобщение опыта проектирования и усиления дефектных фундаментов и выпуск рекомендаций, на