Компания Техноресурс

Усиление колонн

Элементы колонн усиливаются с помощью металлических (рисунок 1, а) или железобетонных обойм (рисунок 1, б). Также нередко применяются штукатурные обоймы с армированием. Для железобетонных колон, находящихся в крайних рядах, усиление выполняется рубашками, так как четырехстороннее наращивание получается крайне редко выполнить. Колонны, применяемые при внецентренном сжатии с большими эксцентриситетами, усиливаются с помощью одно или двухстороннего наращивания.

image001.jpg
Рис.1. Типы обойм: а - железная, б - железобетонная.

Эти конструкции не только исключают деформацию элемента, который они усиливают путем увеличения прочности на сжатие элемента, но и частично принимают общую нагрузку объекта на себя. 

Поперечные деформации уменьшают планки железных обойм и хомуты для железобетонных, а вертикальные нагрузки принимают на себя вертикальные уголки и бетон с продольным армированием.
При использовании преднапряжения, создаваемого в планках путем нагрева, попарного стягивания или использования натяжных гаек, можно увеличить коэффициент объемного напряжения. С помощью этого способа также повышается уровень давления на вертикальные уголки металлических обойм.

Как создается преднапряжение

Относительно легкий вариант – это монтаж специально перегнутых уголков, которые впоследствии будут вытягиваться при их горизонтальном стягивании (рис. 2). При выпрямлении уголки становятся распорками, в которых появляется сжимающиеся усиление, и от его величины зависит степень снятия нагрузки с колонны. В формуле расчета коэффициент считается равным 0,9, I означает tga, а общая площадь поперечного сечения уголков обозначается как Asc.

Важно помнить, что эти расчеты будут верны при условии достаточно надежных упорах в краях уголков в начале их стягивания. Этот вариант подходит для колонн с малыми и большими эксцентриситетами (на рисунке обозначены как а и б соответственно).

При усилении колонн в многоэтажном строительстве следует первым делом усилить колонны нижележащих этажей, иначе в противном случае увеличивается давление на нижние перекрытия, что приводит к деформации не усиленных колон, расположенные ниже.

image002.jpg

Рис.2. Усиление при помощи преднапряженной подпорки.

Усиление с применением металлических обойм

При этом варианте обоймы можно рассматривать как отдельные части конструкции, где несущую роль выполняют вертикальные уголки. Планки в обоймах выполняют те же функции, что и в металлических решетчатых колоннах. Проще говоря, действие планок в снижении деформации бетона даже не учитывается.

Максимальная эффективность получается от применения преднапряженных обойм - распорок, для которых разгружение колонны необязательно. Разрабатывая проект с их использованием, важно учитывать момент, что усилие Nsp может оторвать перекрытия от колонны, и продавить опоры перекрытий. Сложность монтажа обойм к тому же заключается большой гибкости уголков в процессе стягивания, когда они еще не соединенные между собой планками.

Без применения преднапряжения железные обоймы лучше устанавливать, когда часть колонны либо вся колонна полностью разгружена и когда зазоры между уголками и поверхностями минимальны, что на практике случается достаточно редко. В таких случаях усиление конструкции рассчитывается по следующему принципу: чем меньше напряжения было снято с основной конструкции, тем меньшее давление оказывается на уголки обоймы, и как следствие малая её эффективность.

Применение железобетонных элементов

При усилении этим видом большинство справочников  предлагают определить поперечное сечение как монолитное, с аналогичными им коэффициентами, но опираясь на поправку, согласно разнице в классе бетона между старыми и новыми участками.

Напряжение на элемент передается с помощью упорных (горизонтальных) уголков, плотно прижимающихся при помощи выравнивающего слоя к частям различных деталей конструкции, впоследствии приваренные к вертикальным уголкам (рисунок 3).

image003.jpg
Рисунок 3. Как передается напряжения на обойму.

Необходимо знать, что значение передачи напряжения на вертикальные уголки не высокое. Отчасти это происходит из-за того, что при усилении в многоэтажных объектах часть нагрузки ложится на перекрытия нижнего уровня. Необходимо быть твердо уверенным в способности этих перекрытий поглотить увеличенную нагрузку. К тому же для передачи усиления на обойму необходимо снять нагрузку с колонны. А в многоэтажных зданиях для разгрузки колон нижнего уровня снять нагрузку с колонн на всех уровнях здания, и тогда усиливающие элементы по нисходящей станут передавать напряжение на элементы нижнего уровня. Если этим пренебречь, то в итоге на нижестоящие обоймы передастся только нагрузка нижнего этажа.

Исходя из особенностей, достаточно редко получается использовать уголки без их предварительного напряжения. При недостаточно плотно либо неравномерно прижатых к поверхности уголках, усиливаемый элемент продолжит деформироваться до полного исчезания зазора между планками и поверхностью. Подобный уровень выполнения работ достаточно часто встречается, правда положительно эффекта от такого усиления никакого.

Необходимо уделить особое внимание во время монтажа планке – нужно её максимальное взаимодействие с поверхностью, что позволит передать напряжение на обойму.

Выходов из ситуации несколько:
1. Первый метод заключается в прижатии уголков к планкам при помощи струбцин с последующей сваркой элементов.

2. Можно предварительно нагрузить планки с помощью электронагрева или используя натяжные гайки. Для гаек в качестве планок используются стержни с резьбою.

Между уголками и элементами, которые необходимо усилить, обязательно нужно проложить раствор, который выправит площадь соприкосновения.
Эти требования применяются при усилении простенков во время прорезания в них новых проемов. Если во время работ использовались отбойные молотки или перфораторы, то применение металлических обойм практически бессмысленно, так как неровные края проемов будет образовывать с уголками зазор нередко больше сантиметра, что делает невозможным передачу напряжения на обойму. Проемы рекомендуется прорезать в стенах при помощи дисковой пилы.

По высоте планки необходимо устанавливать между собой на расстоянии, не превышающим 50 см, либо не больше чем поперечный диаметр элемента, подлежащего усилению. Это необходимо для предотвращения разрушения элемента между планками

image004.jpg
Рис.4. Схема стягивания поперечных планок железной обоймы.

Чем шире получаются простенки, тем меньше эффект от установленных планок, поэтому при ширине, двукратно превышающей толщину, нужно длинные планки попарно соединять при помощи болтов (рисунок 4). Болты проходят сквозь отверстия в кладке с расстоянием не больше 75 см по высоте и одного метра в ширину(или на ширину, не превышающую толщину простенка, увеличенную вдвое).


Возврат к списку