В даний час значна кількість існуючих плит перекриття потребують посилення проти продавлювання, незважаючи на те, що зовні будівлі і споруди можуть не проявляти ніяких ознак можливого руйнування, таких як поява тріщин, прогинів або інших деформацій.
Причин для обвалення може бути кілька. Це недотримання критеріїв безпеки, підвищення корисного навантаження, або прорахунки при проектуванні чи зведенні будівлі. Важливим фактом є вік залізобетонної конструкції. Посилення конструкцій може знадобитися так само і з метою приведення їх у відповідність з більш високими вимогами такими, як збільшення навантаження на перекриття. За останні десятиліття відбулася низка подій з причини «продавлювання» плити перекриття і подальшим обваленням конструкцій.

Розглянемо деякі з цих подій...

Мал.1.

1981 рік. Трагічний випадок у Швейцарії, м. Блухе. Відбувається обвалення плити перекриття підземного паркінга.

Мал.2.

25 червня 1995 року. м. Сеул. Причиною послідовного обвалення плит перекриття стало продавлювання колонної верхньої плити перекриття і послідовне, повне обвалення багатофункціонального торговельного центру, який за кілька секунд забрав життя понад 500 осіб.

Мал.3.

20 березня 1997 року. Великобританія, м. Вулверхемптон. Часткове обрушення багаторівневого паркінгу.

Мал.4.

27 Листопада 2004 року, Швейцарія, м. Гретзенбах. Обвалення під час пожежі у паркінгу.

Через приблизно 90 хвилин після займання відбулося продавлювання біля однієї з колон і потім миттєво поширилося на інші колони, що призвело до порушення всієї конструкції і загибелі семи пожежників, які працювали всередині. Причинами цієї трагедії послужило кілька факторів, не тільки пожежа (вплив якої був незначним), але так само перевантаження конструкції (було засипано більше ґрунту, ніж потрібно), занадто грубі розрахунки міцності на продавлювання (деякі з них згідно норм застосовувалися під час проектування паркінгу), і неточності виконання робіт при будівництві. Також товщина плити, великий відсоток армування і той факт, що плита не мала поперечного армування сильно обмежило здатність плити чинити опір деформаціям.

Подія в Гретзенбасі змусила задуматися про безпеку існуючих плит перекриття та різні способи як посилити їх від продавлювання. Було виявлено, що запас міцності знижувався по цілому ряду порушень технології будівельного виробництва, а пожежа стала остаточною причиною обвалення. Обрушення плит перекриття без поперечного посилення в результаті продавлювання показує, що така модель руйнування дуже небезпечна.


Існуючі технології посилення:

1.     Збільшення розрахункового периметра.
Недоліки — труднощі при влаштуванні опалубки і бетонуванні, а також зменшення обсягу приміщення.

2.     Збільшення розрахункової висоти плити перекриття.
Недоліки - труднощі при влаштуванні опалубки і бетонуванні, створення бетонних уступів і зменшення обсягу приміщення. Необхідність звільнення верхнього приміщення для проведення робіт з бетонування. Ускладнення доступу до верхньої частини плити перекриття у випадку, якщо вона вже засипана ґрунтом.

3.     Додавання поперечного армування.
Метод, розроблений Американським інститутом. Незважаючи на те, що це досить ефективний спосіб посилення плити перекриття від продавлювання, він має свої недоліки - це виступаючі частини болтів зверху і знизу плити, які вимагають додаткових робіт з косметичної обробки і необхідність додаткового захисту стяжних болтів на випадок пожежі. Для установки стяжних болтів у плиті пробурюються наскрізні отвори, що залишає можливість спровокувати передчасне обвалення, тому що розрахунковий переріз плити в результаті наскрізного розбурювання послаблюється.

Компанія Hilti пропонує більш витончене інженерне рішення для посилення плит перекриття від продавлювання. Це інноваційна технологія позбавлена ​​багатьох перелічених вище побічних ефектів. Технологія посилення плит перекриття від продавлювання Hilti полягає в похилому посиленні арматурними стрижнями, що встановлюються в існуючу плиту шляхом буріння отворів з нижньої сторони плити перекриття і вклеювання стрижнів за допомогою високоміцного хімічного складу. Технічні характеристики системи підтверджені результатами випробувань, що показують значне збільшення опору продавлюванню, (підтверджено необхідну міцність) і збільшення опору деформації (що дозволяє розподілити зусилля і уникнути обвалення).

Перші результати випробувань 12-ти повнорозмірних плит перекриття 3.0х3.0х0,25 м. показали, що таке підсилення є ефективним методом зміцнення плит перекриття як по міцності так і по схильності до деформації:

Характер руйнування плит перекриття без посилення.

Характер руйнування посилених плит перекриття.

Графічне відображення несучої здатності на продавлювання посилених плит та не посилених.

Результати випробувань 12-ти плит перекриття показали, що система посилення дозволяє значно збільшити міцність плити та її опір деформаціям. Послідовний розрахунок так само представлений. Розрахунок заснований на теорії критичних поперечних тріщин і дозволяє взяти до уваги властивості вклеєних стрижнів.

Одним з перших успішних застосувань технології посилення плит перекриття від продавлювання Hilti стала величезна привокзальна площа перед центральною залізничною станцією у м. Берн (Швейцарія), відомої як Bahnhofplatz, знаходячись на краю історичної, старої частини міста. Напередодні проведення Чемпіонату Європи з футболу в червні 2008 року відбулася масштабна реконструкція всього архітектурного ансамблю, щоб надати цьому місцю, яке має стати центром проведення масових заходів, відповідний столиці вигляд.

Група інженерів Hilti почала роботу з пошуку технології посилення плити у співпраці зі спеціалістами Швейцарського федерального технологічного інституту (ETH) у Лозанні, та реалізували зовсім нову технологію посилення в рекордно короткі терміни. Фахівці Швейцарського федерального технологічного інституту вивчили рішення, запропоноване інженерами Hilti і зробили висновок, що саме ця інноваційна технологія посилення може бути використана в даному випадку. Для оптимізації розрахунків кількості, діаметра і глибини посадки армуючих стрижнів була розроблена програма розрахунку, в яку вводяться вихідні дані про розрахункове навантаження на колону, розрахунок навантаження на плиту, клас бетону, розміри колони та плити та інші параметри для розрахунку. Результатом розрахунку є насамперед перевірка необхідності посилення існуючої плити перекриття на продавлювання. І у випадку, якщо несучої здатності плити на продавлювання недостатньо, то пропонується схема посилення плити перекриття із вказівками на плані яка кількість, якого діаметра і на яку глибину необхідно вклеїти армуючі стрижні.

Детальна схема встановлення армуючого стрижня Hilti HZA-P.                                                     

Схема розташування вузлів, що вимагають посилення плити перекриття від продавлювання.

Етапи встановлення анкерів HZA-P

• Буріння отвору у стелі під кутом 45°  

• Пробурений отвір з розширеною під анкер горловиною

• Встановлені в плиту анкери

• Вид знизу на плиту перекриття після проведення робіт із посилення.

 
Нова технологія дозволяє вклеювати спеціальні анкери за допомогою хімічного складу Hilti HIT-RE 500 (V4) в отвори, пробурені в нижній частині плити під кутом. Арматурні стрижні у цьому випадку встановлюються знизу і втоплюються в плиті перекриття.

 
Для буріння отворів під кутом була використана спеціально сконструйована станина. Для забезпечення необхідної несучої здатності арматурні стрижні повинні бути встановлені абсолютно точно на необхідну глибину. Будь-які відхилення від проекту або неточно пробурені отвори або отвори, зміщені через попадання при бурінні на арматуру, ретельно відновлювалися за рахунок установки арматурної заглушки та герметичної пробки. Для того, щоб не спровокувати обрушення плити установка анкерів проводиться поетапно через ряд згідно зі схемою. Спочатку встановлюються анкери в отвори помічені зеленим кольором, потім в отвори зазначені червоним кольором. В останню чергу встановлюються стрижні, що мають зміщення внаслідок влучення в арматуру. Паралельно вівся журнал позиціонування кожного стрижня та його відхилення від проектного положення, якщо таке мало місце. Кожен стрижень мав довжину, відповідну глибині пробуреного отвору і мав відповідне маркування.

 
Використання технології посилення Hilti не створювало абсолютно ніяких перешкод для інших робіт на будівельному майданчику так, як ніяких земельних робіт у цьому випадку не проводилося і вся робота була виконана з боку паркування знизу. Так само завдяки технології посилення Hilti немає потреби проводити додаткові заходи щодо забезпечення пожежного захисту цього посилення. Отвори просто заповнюються протипожежним розчин Hilti на основі цементно-піщаної суміші. Ще однією перевагою цієї інновації та економічно ефективної технології стала відсутність збою у загальному графіку виробництва робіт, та роботи з реконструкції всього комплексу Bahnhofplatz продовжувалися паралельно з проведенням робіт із посилення на нижньому ярусі.


 
 
Застосування технології посилення плит перекриття від продавлювання Hilti дозволяє:

-        Підвищити експлуатаційну надійність і безпеки плитних залізобетонних конструкцій та їх вузлових з'єднань при проведенні робіт з монтажу та посилення;
-        Суттєво знизити витрату сталі та скоротити терміни виконання будівельних робіт при підсиленні конструкцій у порівнянні з типовими методами посилення;
-        Знизити навантаження на несучі конструкції від власної ваги будівельних елементів.