Усиление ж/б колонн металлической обоймой – ремонтно-восстановительная операция, которая позволяет укрепить изношенную структуру опорного строительного элемента, испытывающего в процессе эксплуатации большие деформационные нагрузки. Для усиления колонн используются хомуты из стали или железобетонные обоймы. Если требуется провести укрепление колонны в зоне примыкания к перекрытию, ремонт проводится методом установки конструкционного башмака. В нижней части допускается создание бетонной стяжки, которая способна повысить вертикальную стабильность и устойчивость колонны.
Усиление колонны металлической обоймой ведется для конструкций с небольшой гибкостью (λ≤14). В железобетонных конструкциях, работающих на больший изгиб, усиливающие обоймы рекомендуется устанавливать в случае значительного износа и разрушения арматуры коррозией. Выбор метода укрепления опор производится на основе инженерно-технических расчетов, с учетом правильного перераспределения всех видов нагрузок, которые испытывает строительный элемент.
Когда нужно проводить укрепление колонн
Необходимость в упрочнении вертикальных ж/б конструкций возникает после выявления в их теле дефектов, которые являются следствием ошибок в проектировании или производстве монолитов. Упрочнение колонн металлической обоймой выполняется при:
- изменении (увеличении) нагрузки на ствол, происшедшем в результате замены строительных элементов, размещенных выше;
- модернизации, перепланировке или изменении технологических процессов на объекте;
- эксплуатационном износе, в результате которого снижается несущая способность ствола;
- сейсмическая неустойчивость объекта;
- выявленных ошибках в проектной документации, применение в строительстве низкокачественных материалов;
- повреждениях колонны в результате аварии или стихийных бедствий.
Перед тем, как выбрать технологию усиления металлоконструкции, необходимо изучить все виды дефектов, которые могут быть выявлены в результате обследования несущей конструкции.
Виды дефектов
Колонна является несущим архитектурно-строительным элементом, поэтому для нее характерны различного вида повреждения. В число самых распространенных дефектов входит:
- трещины – проявляются в результате усадочных процессов, проводящих на новом объекте, повышения нагрузок, коррозии армопояса в стволе, снижении прочности бетона и пр.
- сколы – их появление связано с механическими или термическими воздействиями на конструкцию, а также с потерей начальных характеристик несущих стальных стержней.
- отслоение – появляется из-за действия химически агрессивных сред, огня при пожаре, оледенении, коррозии арматуры;
- шелушение поверхности – является результатом воздействия на металл и бетон химически активных сред, а также последствием многочисленных циклов замораживая/оттаивания, ведущих к интенсивному разрушению ж/б конструкций.
На выбор технологии ремонтно-восстановительных работ и выбор способа усиления колонны металлической обоймой влияют, как характер дефектов, так и габариты ствола, а также расчетные физико-эксплуатационные характеристики конструкции.
Общие требования к проведению работ
Перед началом основных работ проводится осмотр колонны и оценивается их фактическое состояние. В результате аудита выполняется:
- осмотр ствола с выявлением всех видов дефектов в его теле;
- проверка зон соединения колонны с другими строительными элементами;
- инструментальные замеры по периметру и высоте конструкции;
- составление актов, дефектных ведомостей, подтвержденных фотоматериалами, схемами и чертежами;
- оценка возможности дальнейшей эксплуатации элемента;
- расчет усиления с учетом равномерного распределения суммарной нагрузки на ствол.
Работы по разгрузке ведутся на основе методов и схем, указанными в ППР на усиление колонн металлической обоймой после проведения всех подготовительных мероприятий подготовительного периода.
Особенности метода
Технология усиления колонн металлической обоймой обеспечивает устойчивость конструкции при воздействии, как динамических, так и статических деформирующих нагрузок. Металлические обоймы состоят из:
- вертикальных угловых стоек, состоящих из профильного стального уголка и металлических пластин;
- опорной обвязки, выполненной из уголка или швеллера.
Перед выполнением монтажа в структуре ствола создаются насечки глубиной до 5 мм. Поверхность колонны зачищается от загрязнений и остатков коррозии. Создается каркас обоймы из поперечных планок и продольных стальных уголков. Продольные элементы обоймы фиксируются цементно-песчаным раствором и зажимаются струбцинами. Поперечные металлические пластины, раскроенные из стального листа, по всей длине ствола крепятся с использованием технологии сварки, выдерживая расчетный шаг 50-55 см.
Устройство каркаса обоймы предполагает возможность дальнейшей его модификации и установки дополнительных крепежных элементов. Задача усиления, которую решает металлическая обойма, может выполняться только при условии плотного прилегания стяжек и планок с уголками к поверхности колонны.
Для повышения показателя объемного напряжения усиливающей обоймы применяют следующие средства:
- гайки регулируемого натяжения;
- попарное стягивание;
- термонагрев элементов каркаса перед их установкой;
- применение предварительно изогнутых уголков, которые после выпрямления выполняют функции раскосов, эффективно разгружающих колонну.
Возможности металлической обоймы воспринимать и передавать нагрузки на вертикальные детали будут ограничены, если уголки не имеют контакта с поверхностью колонны.
Преимущества технологии
Основными достоинствами, определяющими популярность метода усиления колонн металлическими обоймами, является:
- высокая производительность и короткий срок проведения работ;
- небольшие финансовые расходы на проведение восстановления опорных элементов;
- отсутствие необходимости наращивать сечение колонны;
- доступность расходных материалов, необходимых для проведения усиления;
- высокая эффективность усиления, получение расчетных показателей прочности;
- возможность комбинировать усиление стволов металлическими обоймами с другими видами укрепления колонн.
К недостаткам метода можно отнести необходимость использования сварочных технологий, увеличение веса колонн и нагрузки на расположенные под ними несущие элементы, а также снижение общей эстетики строительного объекта.
