Конструктивные решения по усилению стальных 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. 1 приведены некоторые варианты усиления колонн.

Рисунок 1 - 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.