Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Содержание

способы укрепления конструкции, советы мастеров

В ремонтно-строительных работах технические операции с колоннами выполняются довольно часто. Связано это с большими нагрузками, которые ложатся на данный конструкционный элемент, изнашивая его структуру. Наиболее распространенной ремонтно-восстановительной операцией этого типа можно назвать усиление колонн, для которого используется широкий спектр методов.

В каких случаях требуется усиление ствола колонны?

Потребность в дополнительном укреплении строительных конструкций обычно возникает после образования дефектов. Колонна в основном применяется как несущий архитектурно-строительный элемент, поэтому для нее характерны разного рода повреждения. Наиболее часто встречаются следующие проблемы:

  • Трещины. Самая распространенная разновидность повреждений колонной конструкции, которая может иметь разные формы и проявления. Что касается причин, то деформационные трещины могут возникать в результате усадки здания, повышения нагрузок, коррозии арматуры в стволе, уменьшения прочности бетона и т. д.
  • Сколы. Не менее опасный дефект, образование которого может быть связано с механическими или огневыми воздействиями на конструкцию, а также с утратой изначальных свойств металлических несущих стержней.
  • Отслоения. Такого рода повреждения также возникают из-за огневых воздействий, коррозии арматуры и давления новообразований – ледяной корки или щелочей.
  • Шелушение. Как правило, является следствием контакта с агрессивными средами. Циклические процессы увлажнения/высыхания или замораживания/оттаивания обычно приводят к полному разрушению конструкции.

Факторы деформации структуры могут оказывать влияние на выбор тактики ремонтно-восстановительных мероприятий. Но чаще всего технологии усиления колонн подбираются на основе физико-эксплуатационных качеств и параметров ствола. Перед тем как приступить к обзору конкретных методов решения поставленной задачи, стоит ознакомиться с универсальными правилами организации работ.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Общие советы специалистов по ходу работ

В усиливающих технических операциях, которые выполняются применительно к несущим сооружениям и конструкциям, часто задействуются различные опоры, накладки и угловые элементы поддержки. Используя подобные приспособления, важно учитывать два правила:

  • Количество уровней или пластов укрепляющего бандажа не должно быть меньше трех. Поперечная обвязка и вовсе накладывается в четыре слоя.
  • Выдерживается нахлест порядка 20-30 см. Стыковые соединения, как правило, исключаются.

Если планируется использовать способы усиления колонн с обработкой поверхности ствола композитными средствами и полимерами, то изначально должны быть учтены следующие условия:

  • Влажность бетона должна составлять не менее 4%. Данный коэффициент проверяется влагомером.
  • Конденсат должен быть удален с поверхности колонны.
  • Перед непосредственной укладкой полимера на ствол наносится слой эпоксидной смолы.
  • Температура конструкции должна варьироваться в диапазоне +10...+45 °С. Это нормальный режим для работы с полимерными составами.

Независимо от применяемого способа усиления ствола колонны, следует произвести зачистку и обеспылевание поверхности. Она должна быть избавлена от загрязнений, жировых пятен, и цементного молочка. Подобные задачи решаются шлифовальным инструментом – ручным или машинным в зависимости от площади.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Технология усиления обоймой

Использование комбинированной обоймы для укрепления стволов колонн позволяет обеспечить стойкость конструкции, как перед динамическими, так и перед статическими нагрузками. Стандартным вариантом исполнения данного метода считается усиление колонн металлической обоймой, но специалисты рекомендуют изначально просчитывать дополнение каркаса железобетонными вставками с замкнутыми стальными хомутами.

Перед выполнением монтажных операций следует выполнить насечки в структуре ствола глубиной до 5 мм. Поверхность колонны также очищается от инородных частиц и защищается от коррозии. Основу каркаса обоймы составит конструкция из поперечных планок и продольных металлических уголков. Продольные компоненты усаживаются на цементно-песчаный раствор и зажимаются струбцинами. Далее по всей длине ствола к уголкам необходимо приварить точечной сваркой поперечные планки, выдерживая шаг порядка 50-60 см.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

К преимуществам усиления колонн стальными обоймами можно отнести скорость монтажа и конструкционную гибкость схемы крепления. Сразу после завершения установки каркаса ствол будет готов к принятию расчетных нагрузок, а в дальнейшем при необходимости каркас можно будет модифицировать, внося дополнительные элементы крепежа. Но основную задачу укрепления обойма сможет выполнить только при условии плотного прилегания стяжек и планок с уголками к поверхности колонны. Качество же фиксации определяется гладкостью ствола и его геометрией.

Технология наращивания сечения

Типовая конструкция строительной колонны состоит из двух структурных частей – бетона и армирующих элементов. Если усиление колонн обоймами ориентируется на повышение жесткости несущего металлического скелета ствола наружным способом, то наращивание сечения ставит целью расширение площади несущей поверхности. Увеличивается основная бетонная масса, которая делает конструкцию стабильнее и долговечнее.

Данный метод используется в тех случаях, когда в принципе допускается возможность наращивания технической зоны в месте эксплуатации колонны. Оптимальным способом может стать одностороннее наращивание сечения – по ширине, длине или глубине конструкции. С технологической точки зрения, главная задача мастера будет заключаться в обеспечении достаточно прочной связи нового бетонного слоя со старым. Для этого используются методы усиления колонн металлическими обоймами. Но каркас в данном случае выполняет не функцию самостоятельного несущего элемента, а выступает в качестве вспомогательной армирующей обрешетки, которая и позволит связать два бетонных уровня. Монтируется та же продольная арматура с насечками и уголками. В идеале по возможности ее следует приваривать к основной арматуре в стволе металлическими коротышками. Затем выполняется непосредственное наращивание кладкой бетонного раствора.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Технология усиления композитными материалами

Сегодня во многих сферах строительства и производства металлические детали заменяются изделиями из композитов и углепластиковых волокон. Данный вариант усиления колонн выгоден тем, что при меньшей массе и размерах элемента позволяет обеспечивать те же функциональные задачи. Легкое углепластиковое волокно само по себе не перегружает колонну (особенно важно для конструкций ветхих памятников культуры), но проявляет стойкость к нагрузкам подобно стали. Более того, прочность некоторых композитов на растяжение в 4-5 раз выше, чем у железобетонной арматуры.

Техника усиления колонн в данном случае будет заключаться в приклеивании композитных или углепластиковых ламелей перпендикулярно к поверхности ствола. Обычно расчет делается на облегчение вертикальных нагрузок с акцентом на изгибающий момент. Для достижения такого эффекта усиления пластины наклеиваются вдоль линии действия момента нагрузки. Что касается клеевого состава, то могут применяться полимерные строительные смеси, которые также выполнят вспомогательные задачи наружного армирования структуры, влагозащиты и термостойкости – набор свойств клея будет зависеть от условий его применения. Среди достоинств этого метода выделяется отсутствие конструкционных изменений колонны, возможность декорирования ствола путем покраски ламелей и долговечность.

Усиление железобетонных колонн

Для архитектурных стволов этого типа рекомендуется использовать методы укрепления стальной рубашкой. Поскольку речь идет о массивной конструкции с большой массой, то и усиливающий каркас должен плотно входить в структуру колонны. В то же время и перегружать несущий ствол нежелательно, так как это обусловит более высокий эффект механической усталости не только для колонны, но и для нижнего перекрытия. Оптимальным будет применение стальной обоймы с уголками на цементно-песчаном растворе. Как и в классической схеме, усиление ж/б колонн выполняется с поперечными планками и переходными вставками, приваренными к внутренней арматуре ствола.

Перед сваркой важно учесть одну технологическую хитрость. Специалисты рекомендуют нагревать обойные планки до 100-120 °С, и только после этого приступать к соединению. Когда элемент остынет, его размеры станут меньше, что обеспечит положительный эффект преднапряжения. Также в усилении железобетонных конструкций будет не лишним задействовать дополнительные страховочные приспособления. Удобнее всего монтировать распорки, образованные двумя уголками-швеллерами. Они связываются планками и крепятся по принципу опор натяжными болтами.

Усиление нагретыми хомутами

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Если колонны не испытывают больших расчетных нагрузок и не требуют капитального укрепления конструкции, то можно обойтись оптимизированной техникой устройства накладок из полосовой стали. Получаются своего рода обвязочные хомуты, которые монтируются по всей высоте ствола. В итоге экономится стройматериал с фурнитурой, а конструкция колонны остается нетронутой. Технологическая сложность такого решения заключается в предварительном нагреве металлических полос и корректном обжиме колонны. Теоретически хомуты могут использоваться в усилении ж/б колонн с круглым, прямоугольным и квадратным сечением. Но в каждом случае будет своя схема обжима, для которой подбирается и соответствующий способ захвата полос.

Заготовки для накладок нагревают в печном сооружении или горелкой примерно до 300 °С. Далее, используя специальный кондуктор или струбцины, необходимо плотно обжать хомутом ствол в ранее установленной зоне. Через некоторое время после обвязки хомут остынет, а металл в результате температурного сокращения еще плотнее прижмется к поверхности колонны. Опять же, в итоге получится не столько самостоятельный усиливающий каркас, сколько вспомогательное средство армирования.

Усиление металлических колонн

По сравнению с железобетонными стволами, полностью металлические конструкции исключают возможность монолитного наращивания структуры путем устройства каркаса или бетонной кладки. Поэтому чаще вводятся оттяжки, затяжки, распорки и преднапряженные устройства. Весьма практичным и функциональным считается вариант усиления стальной колонны путем расширения или упрочнения конструкционного башмака, примыкающего к перекрытию или фундаментной основы. На нижнем ярусе как раз допускается возможность создания бетонной стяжки, которая повысит вертикальную стабильность колонны.

Небольшие конструкции стволов рекомендуется усиливать посредством предварительно напряженных элементов. В этом качестве применяют инвентарные и телескопические шпренгели с жесткими распорками, параметры которых можно менять в зависимости от текущей нагрузки. К слову, подобное усиление ЖБ-колонн будет затруднено из-за недостаточной структурной жесткости, но металлические стволы позволяют использовать средства поддомкрачивания. То есть пользователь может менять высоту и положение конструкции, расклинивая и соединяя ее с хомутами.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

В опорных участках для дополнительной страховки выполняют щели и пазовые выемки, а также монтируют ограничительные временные пластины с круговыми прорезями для армирования. После этого устанавливается арматурный прут, а приопорная зона бетонируется. Когда залитая стяжка наберет достаточно прочности, стержень арматуры напрягается анкерными метизами и болтами – их можно встраивать в отверстия со стороны нижних граней. Получается капитальный способ конструкционного усиления колонн, который используется только при технической возможности переустройства прилегающей площадки.

Усиление сжатых колонн

Внецентренно сжатые стволы укрепляются за счет комбинации технических средств, среди которых армирующие бандажи, профильные металлические уголки и поперечные планки. Комплексное усиление позволяет в данном случае обеспечить стесненное деформирование и взаимную работу элементов обвязки с перекрытиями. То есть моменты нагрузки не перераспределяются, а напрямую перекладываются с верхней бетонной конструкции на нижнюю.

Основу усиливающей системы формируют несколько поперечных бандажей, которые перемежаются с одиночными армирующими вставками из стали или углепластика. Но если усиление колонны железобетонной обоймой производится с добавкой песчано-цементного раствора, то бандаж с накладками рассчитывается только на метизные крепежи. В частности, тот же бетон заменяется анкеровкой продольными элементами через перекрытия. Главная сложность монтажа такой системы сводится к необходимости выдержки осевой симметрии при установке продольных элементов захвата и крепления.

Заключение

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Характер применения того или иного метода усиления вертикальной архитектурной конструкции в значительной степени будет зависеть от характеристик сопряженных с нею частей сооружения. К примеру, усиление железобетонных колонн при больших нагрузках может предусматривать и установку металлического каркаса с бетонным расширением, и монтаж распорок. Но только в случае, если это позволяет выполнить нижнее перекрытие – ограничение может быть обусловлено превышением проектной нагрузочной массы. Особенно остро подобные ограничения становятся в ситуациях усиления групповых колонных композиций. Как правило, массивные и тяжеловесные каркасы и стяжки в таких случаях не допускаются, а перед разработчиками технического проекта становится задача детального расчета по устройству дополнительных связей путем интеграции жестких предварительно напряженных опор.

fb.ru

Усиление колонн

Колонны – это вертикальные строительные конструкции зданий и сооружений, которые применяются для создания каркасной конструктивной схемы. Колонны, как правило, устанавливаются на собственные отдельные фундаменты в жестком или шарнирном узле. Расчитываются колонны как стойки отдельностоящие или в составе рамы в продольном и поперечном направлениях. Основными усилиями, действующими в колоннах, являются сжимающие силы, а также изгибающие моменты от ветровых воздействий и вертикальных сил, приложенных с эксцентриситетом.

В составе строений колонны могут быть:

стальными;
кирпичными;
сборными железобетонными;
монолитными железобетонными.

При проведении обследования технического состояния могут быть выявлены дефекты, повреждения и деформации колонн в составе здания или сооружения, такие как:

Отклонения от вертикали;
Выгибы, погнутости стальных колонн;
Выгибы рабочих арматурных стержней от перегрузки;
Коррозия арматуры вследствии отсутствия, нарушения или карбонизации защитного бетона;

Перечисленные факторы могут быть оставлены без изменения или восстановлены путем ремонта. Так или иначе, данное решение может быть принято только по результатам расчетной оценки несущей способности колонны с учетом выявленных дефектов и повреждений, а также с учетом фактических геометрических и прочностных параметров. При выявлении недостаточной прочности поперечного сечения колонн для воспринятия ими расчетного сочетания эксплуатационных нагрузок или определении сверхнормативной гибкости принимается решение об усилении строительных конструкций.

Способы усиления колонн.

Что такое усиление колонн, задачи и цели. Усиление подразумевает под собой восстановление прочности, жесткости и гибкости строительных конструкций, параметры которых были утрачены в процессе эксплуатации или приобретены на стадии изготовления и монтажа. Выбор типа и способа усиления колонн зависит от их типа, условий эксплуатации, а также от уровня перегрузки (степени недостаточной несущей способности) конструкции.

Усиление стальных колонн:

Методом увеличения поперечного сечения путем приварки элементов (стержней, листов или прокатных профилей).
  •  

Методом уменьшения расчетной длины путем введения распорных элементов как плоскости, так и из плоскости.
  •  

Усиление железобетонных колонн:

Методом обжатия стальной обоймой путем установки стальных прокатных уголков по углам колонны на всю ее расчетную высоту, стягивания их горизонтальными планками и установкой опорных элементов для обеспечения воспринятия и дальнейшей передачи вертикальных усилий.
Методом устройства железобетонной рубашки путем установки арматурного каркаса с каждой стороны с креплением его к телу колонны и дальнейшего обетонирования каждой стороны с обеспечением сцепления существующего и нового бетона.
Методом увеличения продольного рабочего армирования путем приваривания дополнительных стержней к существующим, расположенных в углах поперечного сечения с дальнейшим обетонированием конструкции.

Усиление кирпичных колонн.

Осуществляется, как правило, методом обжатия стальной обоймой, данный способ подробно описан в разделе «усиление стен».
  •  

Так или иначе, выбор типа и способа усиления колонн осуществляется индивидуально для каждого конкретного случая. Методов усиления колонн существует значительно больше, чем представлено выше на нашем сайте. Необходимость усиления назначается только по результатам технического обследования строительных конструкций. Обращайтесь, наши специалисты отдела реконструкции и усиления всегда смогут проконсультировать Вас по интересующему вопросу.

expert-proect.ru

Усиление стальных колонн.

Усиление колонн необходимо, как правило, при значительном увеличении нагрузок, в случае существенного коррозионного износа или при значительных локальных повреждениях. Ввиду сложности разгрузки колонн их усиление обычно выполняется под нагрузкой, что в основном определяет выбор способа усиления.

При усилении колонн путем увеличения сечений (рис. 10) используются симметричные и несимметричные схемы усиления.

Рис. 10. Усиление колонн путем увеличения сечений

а — симметричные без смещения центра тяжести; б — несимметричные со смещением центра тяжести

При усилении центрально-сжатых колонн и стоек рекомендуются симметричные схемы усиления или схемы, обеспечивающие минимальное смещение центра тяжести усиленного сечения от линий действия сжимающих усилий.

При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами одного знака рационально использование несимметричной схемы усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в сторону действия момента.

При выборе способа усиления следует учитывать условия, затрудняющие производство работ:

устройство подмостей для приварки элементов усиления;

разборку стеновых ограждений при усилении колонн крайних рядов.

При усилении колонн и стоек могут быть использованы приемы регулирования усилий с частичной разгрузкой усиливаемого элемента и одновременным увеличением расчетного сечения (рис. 12

Рис. 12. Усиление сплошных колонн

а – в - предварительно изогнутыми элементами с последующим выпрямлением; г — предварительно напряженным элементом

При увеличении усилий в колоннах требуется проверить несущую способность фундаментов и оснований.

Усиление сжатых стоек

Эффективным средством усиления сжатых стальных стержней является применение предварительно напряженных телескопических труб и элементов из других жестких профилей.

Рис. 11.1. Усиление предварительно напряженной

стойкой: 1 — предварительно напряженная стойка; 2 —сварной шов; 3 — накладки

Повышения жесткости продольных и поперечных рам возможно добиться установкой крестовых диагональных жестких связей, а когда это невозможно, — жестких распорок (ригелей) в сочетании с диагональными раскосами.

Усиление стальных стоек ненапряженными элементами осуществляют увеличением их сечения и уменьшением их свободной длины, при этом следует стремиться к максимальному увеличению радиусов инерции сечения (рис. 11.2). При выполнении усиления нагрузка на стойке не должна превышать 60...60 % расчетной.

Рис. 11.2. Схемы усиления стоек ненапряженными элементами

При небольшой гибкости усиливаемого элемента необходимо уменьшать эксцентриситет от смещения, а при гибкости λ > 80 — увеличивать его устойчивость.

Присоединение элементов усиления осуществляют в основном сваркой. Сварочный прогиб для элементов, которые усиливаются под нагрузкой, является нагружающим фактором, поэтому сначала усиливаемый элемент приваривают точечной сваркой, а затем накладывают основной шов. При этом предпочтение следует отдавать шпоночным (прерывистым) швам, которые уменьшают деформации элементов, сокращают сроки сварочных работ и уменьшают массу наплавленного металла.

 

 


Читайте также:


Поиск по сайту

poisk-ru.ru

23. Усиление стальных колонн и подкрановых балок

Цель усиления-обеспечить несущую сп-ть к-ций и их норм. эксплуатацию, в новых условиях, вызванных реконструкцией.

Колонны промзданий зачастую обладают резервом несущей способности.Усиление требуется при значительном увеличении нагрузок. У может быть выполнено увеличением сечения или изменением конструктивной схемы.При усилении центрально сжатых колонн целесообразно не смещать ц.т. усмленного сечения от линии действия продольной силы, поэтому усиление д.б. симметричным.Если нес.способность колонн определяется устойчивостью отн.оси Х, то схемы а, б,в,г. Если отн.оси У, то схемы д,е. При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами одного знака целесообразна несимметричная схема со смещением ц.т. в сторону действия момента (схемы ж,з,и) Если моменты различных знаков близки по величине, то схемы к,л,м.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Также колонны усиливают путем изменения конструктивной схемы колонны.В рез-те уменьшается расчетная длина колонны из плоскости рамы.Применение этой схемы имеет смысл в случае, если нес способность колонны определяется ее устойчивостью из плоскости рамы.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

В подкрановых балках без тормозных конструкций при небольшом увеличении нагрузок применяют схему а, а при большом увеличении нагрузок – схему б.При усилении балок с тормозными конструкциями возможно применение схем в,г . Если усиление произведено по схеме в, то для обеспечения постоянного уровня головки рельса лист усиления должен устанавливаться по всей длине балки. Вариант г можно применять при недостаточной прочности и устойчивости стенки.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Показанные ниже варианты изменения конструктивной схемы можно применять как для балок покрытий, так и для подкрановых балок. Просто и эффективно превращать разрезные балки в неразрезные.Это не увеличивает строительной высоты, но требует свободного доступа к узлам сопряжения балок (рис а). Варианты б, в представляют собой усиление подстановкой доп. опор в виде подкосов. В колоннах при коротких подкосах при разной загрузке балок могут возникать изгибающие моменты.Избежать этого помогает установка затяжек (рис.г) Вариант д позволяет производить усиление без разгрузки независимо от уровня напряжений в балках. Обычно эту схему не удается реализовать по технол. причинам. В вариантах е,ж,и увеличивается строительная высота балок.Эффективность их возрастает с применением предварительного напряжения шпренгелей и затяжки.

24. Усиление элементов жб перекрытий через изменение конструктивной схемы

Усиление конструкций с изменением расчетной схемы производится изменением места передачи нагрузок на конструкцию; повышением степени внешней статической неопределимости путем устройства дополнительных жестких и упругих опор, постановкой дополнительных связей при обеспечении неразрезности и пространственной работы конструкций; повышением степени внутренней статической неопределимости путем устройства затяжек, распорок, шпренгелей, шарнирно-стержневых цепей.

1) Изменение места передачи нагрузки на конструкцию производят с помощью специальных распределительных устройств, позволяющих добиться перераспределения сосредоточенных нагрузок на существующие конструкции и уменьшения в них изгибающих моментов. Распределительные устройства могут быть железобетонными или металлическими и располагаться сверху или снизу.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.1. Усиление конструкций изменением места передачи нагрузки: а – при расположении распределительных устройств сверху конструкции; б – то же, снизу конструкции; 1 – усиливаемая конструкция, 2 – распределительная балка, 3 – опорная пластина, 4 – цементно-песчаный раствор, 5 – тяжи, 6 – стойка, 7 – отверстия в плите

В случае необходимости полной передачи дополнительной нагрузки с одной конструкции на другие опоры распределительных устройств размещают за пределами усиливаемой конструкции (рис. 12.2).

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.2. Полная передача дополнительной нагрузки на другие конструкции: а – посредством стоек на нижерасположенное перекрытие; б – посредством распределительной балки на ригели перекрытия; 1 – разгружаемая конструкция, 2 – конструкция, на которую передается дополнительная нагрузка, 3 – стойка, 4 – распределительная балка, 5 – отверстия в перекрытии

2) Повышением степени внешней статической неопределимости

Усиление конструкций подведением дополнительных жестких опор, что позволяющий многократно увеличить нагрузку на конструкции. Дополнительные жесткие опоры (изготавливают из железобетона или металла) выполняют в виде одиночных стоек с самостоятельными фундаментами, подкосов и подвесок с опиранием на существующие конструкции.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.3. Усиление конструкции дополнительной жесткой опорой с самостоятельным фундаментом: 1 – усиливаемая конструкция; 2 – стойка дополнительной опоры; 3 – фундамент опоры; 4 – песчано-щебеночная подушка; 5 – надрез

Дополнительные жесткие опоры в виде подкосов (рис. 12.4, а) и подвесок (рис. 12.4, б) передают нагрузку на существующие фундаменты, что позволяет избежать осадки, хотя в ряде случаев и требует их предварительного усиления.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.4. Усиление дополнительными жесткими опорами в виде: а – подкосов; б – подвесок

При усилении конструкций дополнительными жесткими опорами следует стремиться к максимальной разгрузке усиливаемой конструкции на момент усиления.

Дополнительные упругие опоры менее эффективны. К упругим опорам относятся дополнительные опоры, осадка которых соизмерима с прогибом усиливаемой конструкции. Дополнительные упругие опоры создают с помощью балок (железобетонных или металлических) (рис. 12.5, а, б), металлических ферм (рис. 12.5, в) или подвесок, расположенных со стороны верхней, нижней или боковых граней усиливаемой конструкции и опираемых на опорные части конструкции или самостоятельные опоры. Нагрузка от усиливаемой конструкции передается через расклинивающие прокладки, позволяющие включить дополнительные упругие опоры в совместную работу.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.5. Усиление конструкций дополнительными упругими опорами в виде: а, б – балок, в – треугольной фермы

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.6. Усиление конструкций дополнительными упругими опорами в виде двухконсольных кронштейнов: а – из прокатных профилей; б, в – из треугольных ферм: 1 – усиливаемая конструкция, 2 – стальная балка, 3 – ребра жесткости, 4 – соединительный стержень или пластина, 5 – опорный столик, 6 – соединительная накладка, 7 – уголок, 8 – опорный элемент, 9 – тяж, 10 – упор

Для опирания элементов дополнительных опор на существующие колонны на последних устраивают специальные опорные хомуты.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.8. Усиление конструкций путем обеспечения их неразрезности: а – при бетонировании пустот многопустотных плит; б – при бетонировании расширенных швов между плитами; 1 – усиливаемые плиты, 2 – ригель, 3 – арматурный каркас, 4 – отверстия в плитах, 5 – бетон

3) Повышением степени внутренней статической неопределимости

Производится включением в совместную работу с усиливаемой конструкцией других конструкций, устройством предварительно напряженных затяжек, шпренгелей, шарнирно-стержневых цепей, распорок с передачей дополнительных усилий на конструкцию.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.9. Усиление изгибаемых конструкций затяжками: а – горизонтальная затяжка; б – шпренгельная затяжка; в – сочетание горизонтальной и шпренгельной затяжек, 1 – усиливаемая конструкция, 2 – горизонтальная затяжка, 3 – шпренгельная затяжка, 4 – стяжной болт, 5 – анкерное устройство, 6 – прокладка, 7 – ограничитель

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.15. Усиление сборных плит шпренгельной затяжкой в швах между плитами:

1 – усиливаемая конструкция, 2 – затяжка, 3 – уголок, 4 – подкладка-упор, 5 – гайка

4) Увеличение длины опирания конструкций

При недостаточной длине опирания сборных многопустотных панелей на промежуточных опорах в пустоты смежных плит через пробитые отверстия заводят общие арматурные каркасы с последующим бетонированием, аналогично усилению путем создания неразрезности.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 12.19. Усиление сборных панелей при недостаточном опирании: а – многопустотных на крайней опоре, б – ребристых на промежуточной опоре; в – ребристых на крайней опоре: 1 – усиливаемая панель, 2 – опора, 3 – дополнительные каркасы, 4 – швеллер, 5 – опорный уголок, 6 – болты анкера

studfiles.net

Усиление колонн

Основной принцип усиления конструкций заключается во включении в работу дополнительных элементов,увеличивающих сечение и степень армирования, также и за счет изменения расчетной схемы путем введения дополнительных опор.

Усиление железобетонных колонн возможно производить различными методами . Ряд из них подобен способам усиления кирпичных столбов .

Широко используются способ устройства железобетонных и стальных обойм, метод усиления путем приварки металлических уголков к рабочей арматуре, установка предварительно напряженных хомутов, металлических обойм из уголка и листа, предварительно напряженного арматурного каркаса или хомутов.

На рис. 6.45 приведены некоторые варианты усиления колонн.

Рис. 6.45. Технологические схемы усиления железобетонных колонн
а - стальными обоймами: 1 - колонна; 2 -металлический лист; 3 - уголки; б - наращиванием железобетонных обойм: 1 - железобетонная обойма с отверстием для нагнетания цементно-песчаного раствора; 2 - растворная часть; 3 -дополнительное армирование сеткой; 4 - патрубок; 5 -насос-инъектор; в - усиление рабочей арматуры дополнительными стержнями и обоймой из уголков: 1 - усиливаемая колонна; 2 , 3 -рабочая и наращиваемая арматура; 4 , 5 -уголки; г - усиление рабочей арматуры отдельными стержнями с последующим омоноличиванием: 1 - колонна; 2 -рабочая арматура; 3 , 4 -наращиваемая арматура; 5 , 6 -опалубка; 7 - фиксаторы опалубки

При выполнении работ следует руководствоваться следующими положениями технологии строительных процессов.

При усилении методом наращивания сечения в виде железобетонных обойм следует произвести тщательную очистку поверхности колонн; выполнить насечку, обеспечивающую более высокое сцепление с новым бетоном; при нарушении защитного слоя очистить выступающую на поверхность арматуру, произвести антикоррозийную защиту ; перед укладкой бетонной смеси поверхность колонн увлажнить.

При усилении с помощью металлических уголков и хомутов обязательным условием является плотное сопряжение усиливаемых элементов с поверхностью колонны. Для этой цели осуществляются удаление неровностей и шлифовка поверхности колонн .

Усиление методом наращивания к продольной арматуре дополнительных уголков требует очистки швов после выполнения сварочных работ и омоноличивания вскрытых полостей полимерными растворами. Использование напрягаемых хомутов требует применения инструмента,обеспечивающего равномерность натяжения до расчетных усилий. Залогом качественного выполнения технологических операций являются правильная организация пооперационного контроля и соблюдение технологического регламента.

Особый интерес представляет усиление колонн, примыкающих к наружным или внутренним стенам. Наиболее эффективной технологией остается устройство железобетонной рубашки . Такое решение принимается в случае, когда поверхность колонн сильно разрушена, имеют место отслоение защитного слоя бетона, высокая трещиноватость. Производство работ заключается в очистке поверхности колонны, устройстве насечки, установке дополнительного арматурного каркаса, монтаже опалубочных щитов и нагнетании бетонной смеси в полость. Как правило, перед нагнетанием мелкозернистой бетонной смеси производится обильное увлажнение поверхности колонн.

Нагнетание смеси производится известными установками с обязательным контролем качества работ. Особое внимание уделяется вибрационным воздействиям на щиты опалубки, что обеспечивает более равномерное распределение смеси и заполнение всех пустот и дефектов.

Возможно поярусное бетонирование усиливаемого слоя. В этом случае торцевой щит опалубки выполняется разъемным. После заполнения одного яруса бетонной смесью производят наращивание торцевого щита, и цикл повторяется. В процессе укладки необходимо тщательное уплотнение бетонной смеси глубинным вибрированием.

Достаточно высокий эффект омоноличивания достигается при использовании опалубки в виде вакуум-щитов. Это обстоятельство позволяет удалить значительное количество химически несвязанной воды, что приводит к повышению прочности бетона на 25-30 %. При этом сокращается цикл набора прочности и обеспечивается более ранняя распалубка конструкции.

При увеличении нагрузок на колонну, а также вследствие деструктивных процессов, протекающих в бетоне,повышение несущей способности достигается путем установки разгрузочных элементов в виде швеллеров, объединенных по периметру колонн хомутами.

Несмотря на простоту решения,метод усиления металлоемок и малопригоден в условиях реконструкции жилого фонда.

Для вовлечения в работу элементов стены используют наклонные напряженные хомуты, объединяющие колонну со стеной. Для этой цели на поверхности колонн устраивают штрабы, фиксирующие положение хомутов, а в кирпичной стене - наклонные сквозные отверстия. С помощью натяжных устройств обеспечиваются равномерное натяжение хомутов и вовлечение стены в совместную работу с колонной.

При высокой прочности стен такое решение позволяет усилить колонну. В то же время оно может выполнять и противоположную функцию - повысить устойчивость наружных стен. Это решение может быть успешно использовано при реконструкции старого жилого фонда с применением метода встроенных систем, когда имеет место снижение устойчивости кирпичной кладки стен.

Усиление балочных конструкций осуществляется, как правило, несколькими способами: наращиванием арматуры растянутой зоны; наращиванием балок снизу с увеличением степени армирования и высоты сечения; установкой железобетонных обойм; устройством шпренгельных систем; устройством затяжек по нижнему поясу балок.

Если по расчету требуется незначительное увеличение сечения арматуры растянутой зоны, то процесс усиления осуществляется следующим образом. С шагом 500-600 мм отбивают защитный слой бетона от боковых стержней, оголяют арматуру. Затем осуществляют приварку z -образных коротышей диаметром 20-40 мм,длиной до 200 мм. Далее приваривают дополнительные стержни продольной арматуры(рис. 6.46).


Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Рис. 6.46. Конструктивно-технологические схемы усиления железобетонных балок
а - наращиванием арматуры растянутой зоны: 1 - усиливаемая конструкция; 2 - наращиваемая зона; 3 -рабочая арматура; 4 -кронштейн для крепления дополнительной арматуры; 5 -наращиваемая арматура; б - наращивание арматуры растянутой зоны в виде уголков: 1 - усиливаемая конструкция; 2 - рабочая арматура; 3 -опорный уголок; 4 - дополнительное армирование; 5 - зона заделки цементно-полимерным раствором; в - устройство затяжки по нижнему поясу: 1 - усиливаемая конструкция; 2 - дополнительная арматура; 3 -коротыш; 4 -натяжное устройство; г -дополнительное армирование нижнего пояса: 1 - усиливаемая конструкция; 2 -арматура усиления; 3 -полимерцементный раствор

После установки дополнительной арматуры осуществляется ее защита. Наиболее эффективной технологией является торкретирование . В то же время имеется ряд композиционных растворов, которые обладают хорошей адгезией со старым бетоном и арматурой и наносятся методом оштукатуривания.

Для более высокой степени усиления балочных конструкций используется для дополнительного армирования уголковая сталь, которая с помощью коротышей и сварных соединений фиксируется к крайним стержням арматуры.

Сколы бетона после выполнения всех операций заделываются цементно-песчаным раствором.

Усиление нижнего пояса отдельными стержнями осуществляется путем устройства затяжек, а также путем расположения дополнительных стержней в пазы с последующим омоноличиванием полимерцементными высокоадгезионными составами. Пазы образуют, используя специальный ручной инструмент с алмазным напылением.

Для зданий жилого фонда шпренгельное усиление балок используется чрезвычайно редко, так как требует периодического наблюдения за состоянием конструкции, а содержание без экранов и подвесных потолков нарушает интерьер помещений.

Усиление и восстановление несущей способности перекрытий являются наиболее распростра

housepic.ru

6. Способы усиления железобетонных колонн.

Для усиления ствола железобетонной колонны существует большой арсенал методов, среди которых наибольшее распространение получили следующие: железобетонные обоймы; одностороннее и двухстороннее наращивание сечения; металлические обоймы ненапряженные и с предварительным напряжением хомутов; предварительно напряженные металлические распорки.

Усиление железобетонной обоймой (рис. 3.8, а) считается наиболее простым и надежным способом увеличения несущей способности колонны. Обойма состоит из продольной арматуры, замкнутых хомутов, бетонного слоя, охватывающего сечение колонны.Перед усилением поверхность колонны подготавливается следующим образом: удаляется штукатурный слой; зубилом делается насечка в бетоне на глубине 3 - 6 мм; промывается за час до бетонирования поверхность старого бетона чистой водой. Железобетонная обойма обычно имеет толщину 6 - 12 см. Сечение и количество продольной арматуры определяется расчетом при условии обеспечения совместной работы обоймы с колонной. Поперечная арматура принимается диаметром не менее 6 мм и устанавливается с шагом S, удовлетворяющим требованиям:

15d ≥ S ≥ 3δ; S ≤ 200 мм,

где d -диаметр продольной арматуры;  δ -толщина обоймы.

Усиление колонн односторонним наращиванием сечения (рис. 3.8, б) обычно применяется во внецентренно сжатых колоннах для уменьшения начального эксцентриситета приложения внешней нагрузки и увеличения прочности колонн. Важным условием надежности усиления является обеспечение совместной работы нового бетона со старым. Для этого предусматриваются те же мероприятия, что и при усилении железобетонными обоймами, и, кроме того, новая продольная арматура соединяется на сварке со старой с помощью стальных коротышей ø10 - 30 мм, устанавливаемых с шагом 500 - 800 мм. В связи с большой трудоемкостью усиления одностороннее наращивание применяется редко.

УУсиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятийсиление колонн стальной обоймой (рис. 3.8, в), довольно простое в исполнении, незначительно увеличивает размер поперечного сечения и позволяет использовать колонну в эксплуатационном режиме сразу же после ее усиления Продольные элементы обоймы из уголковой стали устанавливаются на цементно-песчаном растворе и прижимаются к колонне с помощью струбцин, после чего к уголкам привариваются поперечные планки, устанавливаемые по длине колонны с шагом 400 - 600 мм.

В предварительно напряженных обоймах поперечные планки нагреваются до температуры 100 - 120°С, а затем уже привариваются к продольным элементам. При остывании планки укорачиваются и создают эффект преднапряжения.

Усиление колонн стальными распорками (рис. 3.8, г) является достаточно эффективным средством увеличения их несущей способности, которая повышается пропорционально площади поперечного сечения распорок.

Распорки состоят из двух уголков (швеллеров), связанных между собой соединительными планками.

Вверху и внизу каждой распорки крепятся опорные уголки, через которые усилие распора передается на консоли. Как видно из рис. 3.8, г, распорки с перегибом устанавливаются в середине их высоты. Для создания предварительного напряжения сжатия распорки с помощью натяжных болтов выпрямляются, принимая вертикальное положение. При этом распорки надежно включаются в совместную работу с колонной, частично разгружая ее. Величина сжимающих напряжений в распорках в период их включения в работу по данным [5] достигает 60 - 80 МПа.

Усиление колонн предварительно напряженными распорками целесообразно при длине распорок не более 5 м, когда не требуется большого расхода металла для обеспечения их устойчивости.

studfiles.net

Усиление бетонных колонн металлическими обоймами в Ростове-на-Дону

Колонны – это строительные конструкции, которые вместе с капитальными стенами надежно удерживают верхние плиты перекрытия. Они не позволяют прогибаться потолку и, следовательно, испытывают повышенную нагрузку.

Колонны - не просто украшения зданий внутри или снаружи, они – важный конструктивный элемент строения. Знаменитые скульптуры-атланты, поддерживающие козырек входа в Новый Эрмитаж, что в Сантк-Петербурге, пожалуй, самый яркий пример высокохудожественных колонн.

Причины разрушения колонн


Но, к сожалению, ничто не вечно под луной. Поскольку любая колонна состоит из строительных материалов, эта конструкция со временем подвергается старению. Иногда случается, что в возведенном всего несколько лет назад здании при расчете колонн разработчиками была допущена ошибка по расчету несущей нагрузки, в результате чего конструкции быстро разрушаются.

Также и строители вполне могли при возведении колонн не выдержать технологию или, что случается не так редко, в целях экономии застройщик сэкономил на стоимости особо крепкого бетона и заменил его более дешевой маркой. Результат в этих случаях всегда один – придётся делать усиление колонн.

  • Одним словом, как только Вы увидели, что штукатурка на колоннах взбугрилась или, того хуже, по ней пошли трещины (особенно в верхней части), немедленно нужно не просто приступать к косметическому ремонту, а принимать более решительные меры.

С чего начинается усиление колонн

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятийЧто именно следует делать (да и следует ли), могут решить только инженеры-строители. Именно они после проведения строительной экспертизы вынесут вердикт о необходимости усиления колонн и выберут самый оптимальный способ капитального ремонта.

В нашей компании работает конструкторский отдел, специалисты которого проведут анализ состояния сооружения и выполнят проект усиления железобетонной колонны. Для этого не потребуется больших затрат, но зато станет ясно, нужно ли прибегать к серьезным мерам (а усиление колонн обоймами дело крайне ответственное), или трещины - всего лишь ложная тревога.

Чтобы сделать строительную экспертизу, в колонне берутся на анализ образцы:

  • цемента;
  • арматуры.

Кроме того, инженеры рассчитывают все виды нагрузок, которые реально испытывает конструкция. В результате вы будете знать точно, необходимо ли, и если да, как срочно нужно сделать усиление железобетонной колонны.

Как происходит усиление колонн обоймами из стали

Чтобы выполнить усиление колонн обоймами, наши мастера отрежут четыре стальных уголка просчитанного номера в размер высоты колонны. Далее на крепкий цементный раствор эти уголки устанавливаются по четырем углам конструкции.

Чтобы усиление колонн в дальнейшем было надежным, уголки стягиваются специальными хомутами. В результате они прижимаются к поверхности колонны до тех пор, пока цементный раствор не начнет выдавливаться.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

Усиление колонн обоймами нужно проводить лишь после того, как уголки прихватятся. Далее отрезаются стальные полосы (планки) просчитанной длины. Перед привариванием металлических планок к уголкам полосы нагреваются, тем самым происходит линейное расширение материала (планки удлиняются под воздействием температуры).

Только после этого стальную полосу приваривают. Причем усиление колонн будет выполнено надежно, если все четыре планки привариваются на одной высоте, а после делается следующий пояс над ней на расчетной высоте. Так колонна охватывается металлической обвязкой с равным шагом до самого верха, причем последний пояс из полос крепится под самым потолком.

После остывания металлические полосы укорачиваются, и вся обвязка колонны надежно удерживает и укрепляет несущую конструкцию, за счет чего и происходит усиление железобетонной колонны.

Усиление колонн железобетонными обоймами

Нужно сказать, что усиление колонн железобетонными обоймами хоть и выполняют сегодня, но эту технологию можно считать вчерашним днем в строительстве. Чтобы произвести такие работы, необходимо сделать опалубку сначала на части высоты колонны и, заложив арматуру, залить бетон.

Хоть перед монтажом опалубки и приходится сбивать верхний слой на колонне, сцепление между новым и старым бетоном обеспечить трудно, а значит, гарантировать надежное усиление колонн проблематично.

Кроме того, заливаемый между опалубкой и колонной раствор технологически сложно качественно утрамбовать (особенно в верхней части колонны). Это обстоятельство так же снижает надежность такого вида усиления колонн.
Поэтому наша компания, ориентируясь на более передовые технологии, выполняет усиление колонн обоймами практически всегда с помощью монтажа металлического пояса. Хотя, иногда заказчики желают сделать усиление колонн только с помощью железобетонной обоймы.

Усиление колонн металлических – Рекомендации по усилению стальных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий

И они получают требуемое т.к. наши собственные наработки и огромный опыт выполнения всех видов усиления колонн обоймами позволяет справиться и с такой задачей. Именно поэтому наше кредо – «Желание клиента исполнимо!».

Если необходимо выполнить усиление железобетонной колонны, мы готовы Вам в этом помочь. Где бы не потребовалось сделать такую ответственную работу:

  • внутри или снаружи здания;
  • на промышленном или гражданском объекте;
  • в многоэтажке каркасного типа или в частном доме,

Мы произведем для Вас эти и другие строительные работы по приемлемой смете и в кротчайший срок. Вам осталось лишь позвонить!

torkretstroi.ru