Колонны — важные составные элементы зданий и других строительных конструкций. Они нужны для поддержки сооружений и равномерного распределения нагрузок. От состояния колонн зависит устойчивость объектов. При повреждении или физическом износе потребуется ремонт. Восстановление несущей способности проводится разными методами. Эффективная технология ремонта и усиления железобетонных колонн с помощью металлических обойм. Можно качественно восстановить исходные характеристики столбов и продлить срок их службы. Как усилить колонну, рассмотрим дальше.
Когда требуется укрепление колонн
Ремонт конструкций необходим из-за:
- Деформаций, которые возникли в результате механических повреждений, нарушения технологии строительства или по другим причинам.
- Увеличения нагрузки вследствие перепланировки, надстройки этажей или реконструкции здания.
- Снижения несущей способности вследствие физического износа колонн.
- Повышения сейсмической активности в регионе.
Усиление металлом также потребуется после аварии или другого ЧП.
Виды дефектов
В колоннах чаще всего возникают:
- трещины — образуются в результате усадочных процессов, из-за которых усиливаются нагрузки на колонны, снижается прочность бетона и т. д.;
- сколы — появляются вследствие механических и термических воздействий;
- отслоения — возникают из-за агрессивных сред, коррозии арматуры, оледенения и т. д.;
- шелушения — результат воздействия на бетон и металлические элементы химических веществ, а также многократных циклов, замораживания и оттаивания.
Сфера применения
Обоймы подходят для ремонта колонн в производственных зданиях, где нужно сохранить технологический процесс, не останавливая работу оборудования. В цехах с мостовыми кранами система позволяет компенсировать дополнительные динамические нагрузки до 30% от расчетного сопротивления.
При реконструкции объектов культурного наследия технология позволяет сохранить оригинальность конструкций. В сейсмоопасных регионах применение предварительно напряженных обойм увеличивает пластичность сооружений. При устранении последствий аварий или механических повреждений, метод позволяет оперативно восстановить характеристики колонн. Технология также востребована при ликвидации последствий локальных разрушений, когда требуется точечное усиление без демонтажа смежных конструкций.
Усиление колонн металлическими обоймами: технология ремонта
Перед основными мероприятиями проводятся предварительные изыскания. Специалисты осматривают колонны и оценивают их состояние, делают инструментальные замеры, при необходимости отбирают пробы для лабораторного анализа. По итогам изысканий составляют дефектную ведомость, проводят расчет усиления колонны обоймой и разрабатывают проект реконструкции, в котором отражают все ключевые параметры будущих работ. Подготовкой документации занимаются сотрудники организаций, у которых есть допуски в СРО.
Конструктивные решения
Технология усиления колонн обоймами предполагает несколько эффективных схем устройства конструкций. Чаще всего используются системы сплошного сечения, которые создаются из стального проката — уголков, швеллеров или полос. Они формируют непрерывный усиливающий контур по периметру колонны, обеспечивают равномерное распределение нагрузок и существенное повышение несущей способности.
Также используются решетчатые системы, которые отличаются рациональным расходом материала. Комбинированные решения сочетают свойства разных схем усиления колонн.
Повышенное внимание уделяется узлам сопряжения — башмакам и оголовкам, которые передают нагрузку на фундамент и вышележащие конструкции. Элементы производятся из листовой стали и обязательно анкеруются в колонны. При сильном снижении несущей способности применяются предварительно напряженные системы, позволяющие включить обойму в работу на стадии монтажа.
Материалы
Основной компонент для создания обойм — стальной прокат, соответствующий нормативам ГОСТ 27772-2015. Уголки с полками от 75 до 150 мм создают основной силовой контур, швеллеры № 14-20 обеспечивают повышенную жесткость, а полосы шириной 80-120 мм задействуются для создания связевых элементов. Толщина металла — от 8-16 мм в зависимости от расчетных нагрузок. Также используются трубы квадратного сечения и анкерные болты для крепления компонентов. Для заполнения пространства между колонной и каркасом применяется бетонный раствор.
Технология усиления железобетонных колонн
Перед монтажом обойм проводится очистка поверхности, затем в структуре колонн делают насечки глубиной до 5 мм. Далее формируется каркас из поперечных металлических планок и уголков. Продольные компоненты крепятся с помощью цементного раствора и стягиваются струбцинами. Поперечные пластины привариваются.
Каркас усиливается дополнительными крепежными элементами. Для повышения уровня объемного напряжения применяются гайки с регулируемым натяжением, метод обоймы попарного стягивания, термический нагрев компонентов каркаса перед монтажом. Также используются предварительно изогнутые уголки. После выпрямления они играют роль раскосов и разгружают колонну.
Контроль качества укрепления колонн
Выполняется на всех этапах усиления и начинается с входного контроля. Работа включает проверку сертификатов качества на стальной прокат, электроды и крепежные элементы, наружный осмотр поверхностей на отсутствие коррозии и деформаций. Контроль монтажа предполагает мониторинг соблюдения проектных решений. Проверяется точность установки элементов обоймы, качество прилегания к колоннам и правильность закрепления.
В процессе сварки проводится осмотр швов и измерение их геометрических параметров. По окончании ремонта колонн выполняются контрольные замеры несущей способности, проверка целостности системы усиления и соответствия выполненных работ требованиям проектной документации.
Преимущества укрепления колонн обоймами
Методика обладает многими достоинствами:
- высокая производительность и скорость восстановления;
- небольшие расходы в сравнении с другими способами усиления, за счет доступности материалов;
- простора работы, т. к. не нужно наращивать сечение колонн;
- высокая эффективность, поскольку легко достичь заявленных показателей прочности;
- возможность комбинирования усиления колонн обоймами с другими методами восстановления.
По итогам ремонта срок службы колонн продлевается на десятки лет.
Заключение
Технология усиления обоймами демонстрирует высокую эффективность и оптимально подходит для срочного восстановления колонн. Методика бюджетная и позволяет увеличить несущую способность на 40-70%. Для обеспечения качественного ремонта потребуется проект, в котором будет отражен расчет узлов сопряжения и сварных соединений, работающих на сложное напряженное состояние. Документ разрабатывается на основе обследования колонн. Применять данный способ можно для реконструкции разных объектов при условии соблюдения нормативных требований к материалам и выполнению работ.
