Усиление железобетонных колонн: Усиление колонн. Способы усиления ЖБ колонн

Причины разрушения колонн

Любая строительная конструкция со временем подвергается устареванию и постепенному разрушению. Это приводит к возникновению деформаций. Также иногда при возведении здания допускают ошибки в проектировании при расчете нагрузок, что приводит к форсированному износу.

Другая вероятная причина повреждения колонн – это нарушение технологий строительства. Это бывает, когда застройщик при возведении здания сэкономил на использовании бетона требуемого класса, заменив более дешевым и слабым. В таких случаях всегда выполняют усиление колонны.

Также не стоит упускать из вида и механические повреждения во время эксплуатации, и возможное воздействие агрессивной среды.

Нормативно-правовая документация

Нормативные требования зависят от типа сооружения и его технических характеристик. Например, разработка проекта укрепления железобетонной колонны регулируется следующей документацией:

Подготовительные работы

Любые работы проводятся только после проведения строительной экспертизы и положительного решения о необходимости данных работ. Затем инженеры выбирают наилучший вариант проектного решения и составляют перечень необходимых работ. Также подбирается и спецоборудование, которое будет использоваться на объекте при восстановлении. При этом сами работы могут носить статус либо капитального ремонта, либо реконструкции.

Помимо этого, инженеры, обследующие объект, проводят расчеты нагрузок, приложенных к несущей конструкции. Это позволяет определить, насколько срочно необходимо проведение работ по укреплению.

Разработка проекта усиления колонн

Проектированием усиления может заниматься только организация, обладающая допусками в СРО. Разработка проекта такого типа входит в единый цикл проектирования. Это означает, что компания-подрядчик должна иметь в своем арсенале специальное программное обеспечение и спецоборудование.

Разрабатывая усиление колонн, проектировщики анализируют изначальный проект, полученные данные технического обследования и расчеты. Изучают описание и обоснование проектных решений. Определяют конкретные сроки, перечень и стоимость работ.

РОСЭКО предлагает выгодные условия сотрудничества и доступные цены на разработку проекта. Мы подбираем оптимальные варианты, стараясь сокращать расходы на последующие монтажные работы, обеспечив высокое качество.

Способы усиления конструкции колонн

Усиление колонны — это приведение её эксплуатационных характеристик к указанным в нормативах. Иными словами, это восстановление таких характеристик как жесткость, прочность, устойчивость и так далее. Выбор метода укрепления зависит от типа самой колонны, нагрузок на несущую конструкцию, условий эксплуатации и материала, из которого она изготовлена.

1. Стальная колонна укрепляется:
   • Увеличения поперечного сечения путем приваривания к конструкции колонны в нужных местах дополнительные элементы.
   • Уменьшением расчетной длины. Проводится монтаж распорных элементов.
2. Железобетонная колонна укрепляется:
   • Монтажом железобетонной рубашки. Усиление колонны производится путем монтажа каркаса с из арматуры, который затем бетонируют.
   • Способ обжатия колонны стальной обоймой. На углах по всей длине монтируются специальные уголки. Затем вся конструкция стягивается горизонтальными планками и опорными элементами.
   • Способ увеличения продольного армирования. К стержням в углах поперечного сечения привариваются дополнительные элементы. Конструкция бетонируется.
3. Кирпичная колонна
   • чаще всего укрепляется методом обжатия стальной обоймой.

Усиление колонн с компанией РОСЭКО

Усиление колонн несущих конструкций для промышленных предприятий, бизнес-центров, торговых комплексов и иных объектов – это профильное направление компании РОСЭКО.

Мы выполняем работы полного цикла – от технического обследования, проектирования укрепления и до монтажа, строительства. Все мероприятия проходят строгий контроль качества и соответствуют установленным нормативным регламентам. Компания РОСЭКО допусками СРО на проектирование и проведение инженерных изысканий, которые обновляются раз в месяц.

Усиление колонн стальными обоймами | Завод «СТК-Конструкция»

Колонны — стержневые элементы, работающие на сжатие и продольный изгиб и имеющие большой запас прочности. Но со временем от действий множества факторов они разрушаются и требуют ремонта. К примеру, усиление металлических колонн, изначально рассчитанных на большие нагрузки, потребуется после появления коррозии на опорных частях, горизонтальных элементах решётки, узлах башмаков и др. элементах.

Чаще всего используются следующие методы повышения прочности конструкции:

• железобетонные или металлические обоймы;
• одностороннее и двустороннее наращивание сечения;
• предварительно напряжённые металлические подпорки;
• рубашки — усиление железобетонных колонн крайних рядов, где четырёхстороннее наращивание невозможно.

Завод «СТК-Конструкция» производит металлоконструкции для устройства металлических обойм и подпорок. Выполняем заказы по вашим чертежам в любом объёме. Имеем возможность наладить мелко- и крупносерийное производство изделий.

• + — данный способ усиления можно применять;
• – — способ усиления применять не рекомендуется;
• 0 — применение способа усиления зависит от конкретного конструктивного решения и местных условий.

Технология установки обойм

Самым надёжным способом увеличения несущей способности колонны является применение железобетонной обоймы, состоящей из бетонного слоя, продольной арматуры и замкнутых хомутов.

Перед усилением поверхность ж/б колонн следует подготовить:

• удалить штукатурный слой;
• сделать насечки в бетоне глубиной 3-6 мм;
• очистить выступающую арматуру и защитить её от коррозии;
• за час до бетонирования промыть поверхность старого бетона водой.

Усиление железобетонных колонн стальными обоймами применяется, когда нельзя уменьшать пространство помещений или требуется провести работу за короткий срок. Обойма состоит из металлических уголков (продольные элементы) и поперечных планок.

Продольные элементы устанавливаются на цементно-песчаном растворе и прижимаются к колонне посредством струбцин. После этого к уголкам по всей длине усиливаемой конструкции привариваются поперечные планки с шагом 400-600 мм. Колонну можно нагружать сразу после проведения работ. Следует соблюдать следующие условия: плотное прилегание металлических стоек к граням элемента усиления и их вертикальность. Поэтому в месте примыкания стоек бетон следует выровнять, скалывая выпуклые места и замазывая цементным раствором углубления.

Обоймы осуществляют двойную функцию: повышают прочность усиливаемого элемента на сжатие (сдерживают его поперечные деформации) и разгружают его, воспринимая часть вертикальной нагрузки. Поперечные деформации сдерживают планки стальных и поперечные хомуты железобетонных обойм. Восприятие вертикальной нагрузки обеспечивают соответственно стальные уголки и бетон с продольной арматурой.

Способы повышения эффективности усиления

Для повышения объёмного напряжения в планках и степени включения в работу уголков стальных обойм создают предварительное напряжение с помощью:

• натяжных гаек;
• попарного стягивания;
• электронагрева.

Самый простой способ создания преднапряжения — установка предварительно перегнутых уголков с последующим их выпрямлением горизонтальным стягиванием. Так после выпрямления уголки становятся распорками, разгружающими колонну. Если такие работы проводятся в многоэтажных зданиях, следует помнить, что распорки на промежуточных этажах передают дополнительные нагрузки на нижние перекрытия, следовательно, усиление нужно начинать с колонн в основании здания.

Следует помнить, что возможности передать нагрузку на вертикальные элементы обоймы ограничены. Если уголки неравномерно или неплотно прижаты к поверхности, то усиливаемый элемент беспрепятственно деформируется в поперечном направлении, пока зазор не исчезнет. В этом случае толку от проведённой работы практически не будет. Поэтому при усилении колонн металлической обоймой требуется применять методы, при которых планки немедленно включаются в работу.

Например, до приварки планок плотно прижать уголки инвентарными струбцинами или создать предварительное напряжение планок электронагревом. Предварительное напряжение натяжными гайками применяется, когда в качестве планок используются круглые стержни с резьбой. Между поверхностями уголков и усиливаемой конструкции необходимо проложить выравнивающий слой цементного раствора.

Технология усиления круглых и многогранных колонн

Усиление круглых и многогранных колонн, когда нет возможности произвести распор каркаса усиления, проводится так: на конструкцию вертикально, с применением временных скруток, устанавливаются профильные элементы и обжимаются нагретыми хомутами. В этом случае также требуется устранять зазоры.

Хомуты-накладки нагревают около места проведения работ до 200-300 °С, затем струбцинами или кондуктором прижимают к колонне. Окончательную сварку производят до того, как хомуты остынут ниже 100 °С. Температурного сокращения металла достаточно, чтобы надёжно обжать конструкцию.

Технология устройства железобетонной рубашки

Когда колонны примыкают к наружным или внутренним стенам, для их усиления применяют устройство железобетонной рубашки. Для этого производят следующие работы:

• очистка поверхности;
• устройство на бетоне насечки для лучшего сцепления с новым раствором;
• установка арматурного каркаса;
• монтаж опалубочных щитов;
• обильное увлажнение поверхности колонны;
• нагнетание бетонной смеси в полость.

Для того, чтобы узнать расценки на изготовление изделий для усиления кирпичных, ж/б, металлических колонн уголком в нашей компании «СТК-Конструкция», позвоните по телефону +7(495) 291-07-57 или отправьте заявку в специальной форме на сайте.

Методы усиления железобетонных колонн | Статья в журнале «Молодой ученый»

Аклендер, А. Д. Методы усиления железобетонных колонн / А. Д. Аклендер. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 19 (309). — С. 2-5. — URL: https://moluch.ru/archive/309/69663/ (дата обращения: 16.04.2021).

Очень часто при обследовании здания или сооружения оказывается, что многие конструкции объекта находятся в аварийном состоянии и нуждаются в усилении. Если усиление невозможно или нецелесообразно, то конструкцию демонтируют и заменяют другой. Целесообразность того или иного способа усиления определяют сравнительным экономическим анализом (расход материала, трудоемкость выполнения работ, общая стоимость, уменьшение количества простоев производства). В наши дни существует достаточное количество методов по сохранению существующих конструкций колонн при реконструкции зданий. Характер повреждения, месторасположение конструкции в плане, эксплуатационная составляющая, назначение здания и т. д. — от всех этих важных аспектов и зависит способ и вид усиления.

Ключевые слова: усиление, колонна, железобетон, обойма, бетонное наращивание

Сборные железобетонные колонны чаще всего усиливают стальными или армированными бетонными обоймами, бетонными рубашками, с помощью наращивания или любыми другими разгружающими элементами, конструкциями.

Методов действительно очень много, и главное — выбрать наиболее подходящие, устраиваемые и в плане дальнейших эксплуатационных характеристик, и стоимости возведения/усиления, и эстетических нужд.

Усиление колонн осуществляется главным образом за счет увеличения сечения для обеспечения совместной работы существующего и дополнительного сечений. Обычно усиление выполняется с разгрузкой конструкции. Если напряжение в усиливаемой конструкции выше допустимого, то усиление под нагрузкой с использованием сварки не производится.

Рис. 1. Поврежденная железобетонная колонна

Непосредственно перед выбором метода усиления необходимо произвести обследование здания с дальнейшим присвоением зданию категории аварийного состояния. (Рис. 1)

По результатам предварительного обследования с учетом выявленных дефектов и повреждений на момент обследования конструкция относится к одной из пяти категорий состояния [3]:

I — исправное (хорошее) состояние — конструкция удовлетворяет требованиям по устойчивости, жесткости и трещиностойкости. Долговечность конструкции не снижена по сравнению с проектной.

II — неисправное (удовлетворительное) состояние — конструкция удовлетворяет требованиям по устойчивости, жесткости и трещиностойкости. Есть признаки снижения долговечности конструкции по сравнению с проектной.

III — ограниченно работоспособное (не достаточно удовлетворительное) состояние — конструкция удовлетворяет требованиям по жесткости и устойчивости. Долговечность конструкции существенно снижена.

IV — неработоспособное (неудовлетворительное) состояние — конструкция не удовлетворяет предъявляемым требованиям.

V — предельное (предаварийное) состояние (Рис. 2) — конструкция не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Существует опасность обрушения.

Рис. 2. Аварийное состояние железобетонной колонны

После присвоения зданию категории, анализа состояния колонн и здания в целом, можно приступать к выбору метода усиления.

Для усиления железобетонной колонны существует достаточное количество методов. Наибольшее распространение получили следующие: железобетонные и стальные обоймы, одностороннее и двустороннее наращивание сечения, предварительно напряженные обоймы и распорки, приставные стойки и разгружающие элементы.

Усиление железобетонной обоймой считается наиболее простым и надежным способом увеличения несущей способности колонны. Обойма состоит из продольной и поперечной арматуры и бетонного слоя. (Рис. 3) Перед усилением поверхность колонны должна быть зачищена от старого штукатурного слоя, а поверхность существующего бетона за час до наращивания смочена водой. Чаще всего железобетонную обойму делают толщиной 6–12 см. [1] Сечение и количество продольной арматуры определяется исходя из расчетов. Совместная работа обоймы и колонной — очень важное условие. Поперечная арматура принимается диаметром не менее 6 мм и устанавливается с шагом S, удовлетворяющим требованиям:

;

,

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

Рис. 3. Усиление железобетонной колонны с помощью железобетонной обоймы

Для внецентренно сжатых колонн для уменьшения начального эксцентриситета и увеличения прочности используют одностороннее наращивание сечения. Важным условием надежности является совместная работа нового слоя бетона со старым. Для этого предусматриваются те же мероприятия, что и при усилении железобетонными обоймами, и используется соединительная арматура маленького диаметра (10–30мм) с шагом 500–800 мм. В связи с большой трудоемкостью данное усиления применяется редко. [1]

Усиление колонн стальной обоймой (Рис. 4) — довольно простой метод в исполнении, позволяющий незначительно увеличить размер поперечного сечения и практически сразу ввести колонну в эксплуатационный режим. С использованием цементно-песчаного раствора устанавливаются продольные элементы обоймы из уголковой стали, прижимаемые к колонне с помощью струбцин, после чего к уголкам приваривают поперечные планки (шаг по длине колонны 400–600 мм). [1]

Рис. 4. Усиление железобетонных колонн стальными обоймами

Эффект преднапряженного состояния достигается путем приваренных, заранее нагретых до температуры 100–120°С, напряженных обойм поперечных планок. При остывании планки укорачиваются, создавая необходимое натяжение.

Достаточно эффективным методом увеличения несущей способности колонны является усиление с помощью стальных распорок. В данном случае несущая способность будет повышаться пропорционально площади поперечного сечения распорок.

Распорки состоят из двух уголков (швеллеров), которые связанны между собой соединительными планками и выпрямляются с помощью натяжных болтов. Распорки, включаясь в совместную работу с колонной, частично разгружают ее. Величина напряжений в распорках в момент их включения в работу по данным [2] достигает 60–80 МПа.

Усиление колонн предварительно напряженными распорками считается целесообразным при длине распорок не более 5 м для меньшего расхода металла при обеспечении устойчивости.

Решение о необходимости усиления колонн выдвигается на основании обследования здания с разработкой проекта и обоснованием выбранного метода.

Дополнительно составляется ведомость дефектов с фотофиксацией и карты дефектов строительных конструкций.

На основании проведенного визуально-инструментального обследования дается оценка технического состояния строительных конструкций и величина предельно-допустимых нагрузок.

Все обследуемые конструкции классифицируются по техническому состоянию и категории опасности дефектов.

Литература:

1. Юдина А. Ф. Реконструкция и техническая реставрация зданий и сооружений [Текст]: учеб. пособие/А. Ф. Юдина. — 3-е изд., стер. — М.: Академия, 2014. — 319 с.
2. Бадьин, Г. М. Усиление строительных конструкций при реконструкции и капитальном ремонте зданий [Текст]: учеб. пособие / Г. М. Бадьин, Н. В. Таничева. — М.: Изд-во Ассоц. строит. вузов, 2010 (Курган). — 111 с.
3. Гроздов В. Т. Техническое обследование строительных конструкций зданий и сооружений. СПб: Издательский Дом KN+, 2001. 140 с.

Основные термины (генерируются автоматически): усиление, колонна, конструкция, аварийное состояние, железобетонная обойма, обойма, усиление колонн, поперечная арматура, продольная арматура, совместная работа.

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:

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.

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.

Усиление стен и колонн — несущих стен и железобетонных (ж/б) колонн

Усиление стен домов или сооружений применяется при реконструкции объектов, перепланировке, в случае обнаружения ошибок при проектировании, а также при восстановлении после аварий, пожаров и природных катаклизмов. Все эти факторы провоцируют разрушение бетона, появление деформаций, что снижает безопасность конструкции.

Особенности выполнения укрепления колонн

В практике строительства усиление железобетонных колонн, как и усиление каркасов, реализуется различными методами. Это могут быть обоймы из стали или железобетона, а также современные композиты. Традиционные способы имеют один существенный недостаток — они изменяют, а зачастую уродуют внешний вид опоры. В ряде случаев этот вариант неприемлем, особенно если речь идет о восстановлении исторически ценных объектов.

В свою очередь усиление колонн обоймой из углепластика практически незаметно и позволяет выполнить все работы без вывода постройки из эксплуатации. Эта процедура состоит из следующих этапов:

• Поверхность очищается и реставрируется при помощи специальных шпатлевок от трещин и сколов.
• Выполняется поперечное оклеивание углехолстом по кругу с определенным интервалом. Определяет шаг нанесения углекомпозитов при усилении колонн, расчет нагрузки и несущей способности по нормативным документам.
• При необходимости повышения сопротивления изгибающему моменту, вдоль плоскости его действия наклеивается дополнительный слой ленты.

Усиление жб колонн углеродными материалами существенно повышает их сейсмостойкость, несущую способность и безопасность.

Как выполняется повышение прочности стен

Стены воспринимают основную нагрузку от перекрытий. В современной строительной практике армирование несущих конструкций осуществляется торкретированием и устройством прочных бандажей из углеленты. Метод торкретирования — сложный и трудоемкий процесс, требующий использования специализированного оборудования. В свою очередь углеродные материалы позволяют провести реконструкцию быстро и надежно.

Для усиления несущих стен углекомпозитом реализуется следующее:

• Поверхность подготавливается к проведению работ — устраняются повреждения, шпаклюются трещины, выполняется инъектирование (при необходимости).
• На восстанавливаемый участок и холсты наносится клеевой состав.
• Наклеиваются углеленты (холсты) на стены с определенным проектным шагом.

Помимо этого, усиление опор может осуществляться с помощью армирующей сетки типа FibArm Grid.

УСИЛЕНИЕ КОЛОНН СТАЛЬНЫМИ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМИ ОБОЙМАМИ

Колонны обычно усиливают стальными обоймами (рис. 1, а) или железобетонными обоймами (рис. 1, б). Каменную кладку иногда усиливают также и армированными штукатурными обоймами.

Железобетонные колонны крайних рядов (у которых 4-стороннее нара-щивание не всегда возможно осуществить) вместо обойм усиливают рубашками, а колонны, работающие на внецентренное сжатие с большими эксцентриситетами, усиливают также односторонним или двусторонним наращиванием, подобно изгибаемым элементам.

Рис.1. Усиление колонн: а — металлическая обойма, б — железобетонная обойма.

Обоймы выполняют двойную функцию:

1. сдерживают поперечные деформации усиливаемого элемента, т. е. повышают его прочность на сжатие за счет объемного напряжения,
2. и воспринимают часть вертикальной нагрузки, т. е. частично разгружают усиливаемый элемент.

Примечание!!! Функцию сдерживания поперечных деформаций выполняют планки стальных обойм и поперечная арматура (хомуты) железобетонных обойм, функцию восприятия вертикальной нагрузки – соответственно вертикальные уголки и бетон с продольной (вертикальной) арматурой.

Степень объемного напряжения можно повысить, если в планках создать предварительное напряжение (натяжными гайками, электронагревом, попарным стягиванием). Предварительным напряжением можно также повысить и степень включения в работу вертикальных уголков стальных обойм.

Одним из самых простых способов такого преднапряжения является установка заранее перегнутых уголков с последующим их выпрямлением за счет горизонтального стягивания (рис. 2).

После выпрямления уголки превращаются в распорки и в них возникает сжимающее усилие , на величину которого происходит разгружение колонны.

Здесь 0,9 – коэффициент условий работы, учитывающий потери напряжений от обмятия, Аsc – суммарная площадь поперечного сечения уголков, i = tgα.

Приведенная формула справедлива, разумеется, только при наличии надежных упоров в торцах уголков с самого начала их стягивания. Подобным способом эффективно усиливать колонны, работающие как с малыми (а), так и с большими (б) эксцентриситетами.

При усилении колонн многоэтажных зданий следует помнить о том, что нижние реакции распорок на промежуточных этажах создают дополнительные нагрузки на нижележащие перекрытия, поэтому усиление нужно выполнять, начиная с самых нижних колонн.

Рис.2. Усиление колонны предварительно напряженной подпоркой.

При усилении стальными обоймами последние рассматривают как самостоятельные конструкции, в которых несущими элементами являются вертикальные уголки, а планки играют ту же роль, что и планки стальных решетчатых колонн.

Иными словами, положительным влиянием планок на поперечные деформации бетона усиливаемой колонны пренебрегают.

Наибольший эффект усиления достигается при использовании преднапряженных обойм-распорок, которые можно использовать без разгружения колонн. Проектируя их, следует, однако, помнить о том, чтобы усилие Nsp не продавило опорные поверхности перекрытий (покрытия) и не оторвало от колонны сами перекрытия (покрытие), и о том, что стадия монтажа (стягивания вертикальных уголков) является наиболее невыгодной в работе распорок, так как уголки еще не соединены планками и их гибкость велика.

При отсутствии преднапряжения стальные обоймы имеет смысл применять только при условии частичного или полного разгружения колонн (что далеко не всегда возможно осуществить) и при условии плотной подклинки зазоров между концами уголков и опорными поверхностями.

Тогда при действии дополнительной нагрузки уголки следует рассчитывать на основе равенства их продольных деформаций с деформациями железобетонной колонны (точнее всего – совмещая диаграммы сжатия стали и бетона данного класса).

Понятно, что чем меньше нагрузки снято с колонны, тем меньше напряжения в уголках обоймы, тем менее эффективно работает обойма.

При усилении железобетонными обоймами поперечное сечение, если пользоваться рекомендациями справочников (весьма спорными), можно рассчитывать как монолитное с соответствующими коэффициентами условий работы бетона и арматуры наращённой части и с поправками на разные классы бетона старой и новой частей сечения.

Передавать нагрузку на элемент усиления удобнее всего через горизонтальные (упорные) уголки, которые через тонкий выравнивающий слой раствора следует плотно прижать к опорным поверхностям соответствующих конструкций – балок, перемычек, фундаментов и т. п., а затем приварить к вертикальным уголкам (рис. 3).

Рис.3. Схема передачи нагрузки на усиляющий элемент.

Однако возможности передавать нагрузку на вертикальные уголки существенно ограничены, о чем всегда следует помнить:

1. Во-первых, при усилении промежуточных колонн многоэтажных зданий нагрузка от уголков будет передаваться на нижележащие перекрытия. Для такой передачи должна быть уверенность в том, что эти перекрытия в состоянии воспринять дополнительную нагрузку.
2. Во-вторых, чтобы передать хотя бы часть нагрузки, необходимо эту часть с перекрытия (покрытия) предварительно снять.
   

Наконец, в многоэтажных зданиях, чтобы загрузить уголки обоймы нижнего этажа, мало разгрузить перекрытия всех этажей, нужно еще усилить обоймами все выше расположенные колонны, уголки которых будут передавать по цепочке нагрузку на нижнюю обойму.

Если обоймы на выше расположенных колоннах не установить, то на уголки нижней колонны будет передаваться только та часть нагрузки, которая была временно снята с перекрытия одного нижнего этажа.

В силу перечисленных причин использовать в полной мере несущую способность вертикальных уголков без их предварительного напряжения удается крайне редко.
Если вертикальные уголки неплотно и неравномерно прижаты к поверхностям усиливаемого элемента, то последний имеет возможность беспрепятственно деформироваться в поперечном направлении до тех пор, пока не исчезнет зазор, – только тогда планки начнут вступать в работу.

При таком качестве исполнения (к сожалению, не редком) проку от усиления почти нет.

Поэтому при усилении стальными обоймами всегда необходимо предусматривать мероприятия, заставляющие планки немедленно включаться в работу.

Одним из них может быть прижатие уголков инвентарными струбцинами до начала приварки к ним планок, другим – предварительное напряжение планок электронагревом или натяжными гайками (в последнем случае планками являются круглые стержни с резьбой на одном конце).

При этом между поверхностями уголков и усиливаемой конструкции следует проложить выравнивающий слой раствора.

Данные требования особенно относятся к усилению каменных или бетонных простенков, образуемых в существующих стенах при устройстве в них новых проёмов.

При пробивке таких проемов перфораторами (отбойными молотками) образуются «рваные» края, зазоры между уголками и поверхностями простенков достигают нескольких сантиметров и стальная обойма, по существу, становится лишь декорацией.

На Заметку!!! Поэтому новые проемы в стенах следует не пробивать, а прорезать дисковой пилой.

Далее, при редком расположении планок разрушение усиливаемого элемента может произойти в промежутках между ними. Поэтому планки по высоте необходимо располагать с шагом не более 500 мм и не более наименьшего размера поперечного сечения усиливаемого элемента.

Рис.4. Схема стягивания поперечных планок стальной обоймы.

Наконец, с увеличением ширины простенков влияние планок, расположенных по коротким сторонам сечения, уменьшается. Поэтому, если ширина простенка превышает его толщину в два раза и более, то длинные планки необходимо стягивать попарно болтами, которые играют роль внутренних планок (рис. 4). Их пропускают через отверстия в кладке с шагом не более 0,75 м по высоте и не более двойной толщины простенка (но не более 1 м) по ширине.

Навигация по записям

«внешнее армирование» против «стальных обойм»

Усиление железобетонных конструкций, особенно колонн зданий, инженерных и мостовых сооружений с целью повышения их несущей способности обычно производится в случае предполагаемого увеличения проектной нагрузки на несущие конструкции, повышения их жесткости, восприятия дополнительного изгибающего момента или для повышения сейсмической устойчивости (защиты от землетрясений).

Традиционно, в этих случаях применяют следующие способы усиления: (1) охватывание колонн стальными обоймами или «обручами»; (2) увеличение поперечного сечения колонн путем присоединения бетонных или железобетонных элементов.

Усиление стальными обоймами по периметру ж.б. колонн повышает прочность бетона и его деформативность, а также предотвращает проскальзывание и изгиб внутренней продольной арматуры. Однако, этот способ усиления имеет и ряд существенных недостатков. Во-первых, наружное расположение стальных обойм, особенно в условиях агрессивной внешней среды, способствует развитию их коррозии и снижению вследствие этого усиливающего эффекта. Во-вторых, несовместимость деформационных характеристик (модуля упругости и коэффициента Пуассона) стали и бетона. В связи с этим альтернативой усилению колонн стальными обоймами является их усиление композитными материалами (система «внешнего армирования»).

Рис.1. Общий вид колонн, усиленных композитными материалами (слева) и стальными обоймами (справа)

Композитные материалы в отличие от стали, создающей постоянное радиальное давление на усиливаемый элемент после достижения пластичности, упруго деформируется вплоть до разрушения и поэтому оказывает возрастающее пассивное радиальное давление на бетон, находящийся под осевой нагрузкой. Из диаграммы, представленной на Рис.2. следует, что начало осевой деформации бетона происходит после достижения стальной обоймой предела текучести и не сопровождается увеличением радиального давления на условный бетонный образец, в то время как обойма из композитного материала вызывает постоянно возрастающее радиальное давление на образец.

Рис.2. Сравнительные графики деформирование ж.б. колонн при их усилении обоймами из стали и композиционных материалов

Предельные деформации бетона, усиленного обоймой из композитов, находятся в функциональной зависимости от предельных расчетных деформаций того или иного композиционного материала, принятого для усиления. Экспериментальные исследования показывают, что тангенциальные разрушающие деформации обычно имеют меньшие значения, чем разрушающие деформации, получаемые при стандартных испытаниях на растяжение. Снижение величин разрушающих деформаций можно объяснить следующими факторами:

• Трехосным напряженным состоянием охватывающего бетон композиционного материала. Обойма композитного материала совместно с бетоном усиливаемой конструкции воспринимает сжимающие напряжения, пассивный отпор бетона и растягивающие напряжения от бокового расширения. Их величина зависит от типа композиционного материала и состояние соединяемых поверхностей, которое в свою очередь зависит от целого ряда факторов (жесткость агдезива между композитной обоймой и бетоном, тщательность и условия подготовки соединяемых поверхностей и т.д.). В случае неполного воздействия обоймы на бетон колонн подвергается только передающимся на нее сжимающим напряжениям и деформациям.

• Качеством выполнения подготовки поверхности бетона. Если волокна композитного материала в некоторых местах расположены неэффективно из-за наличия пустот или некачественной подготовки поверхности, то часть энергии тангенциальной деформации приходится на вытягивание волокон. Таким образом при наклейке композитов к усиливаемой конструкции не допускаются неправильно закругленные края холста или местные неровности.

• Наличием масштабного усиливающего эффекта при монтажа композитной ленты в несколько слоев.

Многочисленные экспериментальные исследования процессов деформирования и разрушения бетона в условиях трехосного напряженного состояния позволили установить, что бетон в колоннах, охваченных обоймами из композиционного материала, ведет себя как билинейный материал. При этом прочность бетона в направлении действия максимального напряжения значительно возрастает. Так например, при усилении двухметровой ж.б. колонны обоймой из пяти слоев холстового композиционного материала S&P-C-Sheet 240 прочность бетона на сжатие возросла на 57%.

Таким образом, усиление железобетонных колонн холстовыми композитными материалами имеет ряд неоспоримых преимуществ перед традиционно используемыми для этих целей металлическими обоймами.

Советы и правила проектирования железобетонных колонн

Проектирование железобетонной (ЖБ) колонны выполняется в соответствии с определенными процедурами. Однако необходимо соблюдать некоторые особые правила и требования. Условия обычно связаны с коэффициентом армирования, размером арматурных стержней, расстоянием между стальными стержнями, размером и шагом боковых связей или спиралей, толщиной бетонного покрытия, количеством стальных стержней и размерами колонны.

Требования или спецификации, относящиеся к конструкции колонны RC, обычно предоставляются такими кодами, как ACI 318-19, IS 456 и т. Д.

Советы и правила проектирования железобетонной колонны

1.

1. Согласно ACI 318-19 ограничение на минимальный размер колонн не налагается, чтобы позволить железобетонные колонны с малым поперечным сечением в легконагруженных конструкциях, таких как малоэтажные жилые и легкие офисные здания.
2. Существует большая потребность в тщательной обработке, если для колонны используется небольшое поперечное сечение.
3. Для практических целей желательно, чтобы поперечное сечение колонны кратно 5 см.

Продольная арматура — это основные стержни в железобетонной колонне. Они имеют квадратную, прямоугольную или круглую форму.

1. Согласно ACI 318-19, раздел 10.6.1, площадь продольной арматуры не должна быть меньше (0.01 * Ag) и не более (0,08 * Ag). Где «Ag» — это общая площадь поперечного сечения колонны.
2. Минимальный коэффициент усиления (0,01 * Ag) обеспечивает сопротивление изгибающим моментам, не учтенным в анализе. Это также снижает эффекты ползучести и усадки бетона при длительном сжатии.
3. Коэффициент армирования выше (0,08 * Ag) экономически и практически нежелателен, так как приводит к скоплению стали, что препятствует правильной укладке и уплотнению бетона.
4. Перегрузка высока в регионах, где необходимо сращивать сталь. Скопление стали может привести к образованию сот в бетоне.
5. Большинство колонн спроектированы с максимальным коэффициентом армирования (0,04 * Ag). Это значительно снижает вероятность скопления.
6. Использование больших стальных стержней может уменьшить скопление стали.
7. Самыми крупными коммерчески доступными стальными прутками являются № 43 и № 57, в основном производимые в колоннах.

2.2 Количество продольных стержней

Согласно ACI 318-19, раздел 10.7.3, минимальное количество стержней для бетонных колонн составляет:

1. Четыре внутри прямоугольных или круглых стяжек.
2. Шесть обведенных спиралями или для колонн рам с особым моментом, удерживаемых круговыми обручами.
3. Три в треугольниках

Примечание:

• Для колонн с большими осевыми силами и небольшими моментами продольные стержни должны располагаться более или менее равномерно по периметру.
• Если изгибающие моменты на колонне велики, большая часть продольных стальных стержней сосредоточена на гранях наибольшего сжатия или растяжения, то есть на максимальных расстояниях от оси изгиба.

2.3 Толщина бетонного покрытия

Минимальная толщина бетонного покрытия 40 см. Однако может потребоваться его увеличение, если в особых обстоятельствах или когда общие строительные нормы и правила требуют большего бетонного покрытия для противопожарной защиты:

1. Для литых колонн, постоянно контактирующих с землей, минимальное покрытие составляет 7.5 см.
2. Для колонн, подверженных атмосферным воздействиям или контакта с землей, и закладных стержней № 19 или больше минимальное бетонное покрытие составляет 5 см.

2.4 Расстояние между продольными стержнями

Расстояние между продольной арматурой колонны должно быть наибольшим из следующих:

1. 4 см
2. В 1,5 раза больше диаметра продольного стержня
3. (4/3) раза больше диаметра максимального размера заполнителя

2.5 слитков в комплекте

1. Связанные стержни — это группы параллельных стержней, которые контактируют друг с другом и действуют как единый стержень. Используется там, где требуется большая концентрация арматуры. Связанные стержни экономят место и уменьшают скопление при укладке и уплотнении бетона.
2. Максимальное количество стержней в связке — четыре.
3. Связанные стержни должны быть заключены в поперечную арматуру.
4. Связанные стержни в элементах сжатия должны быть окружены поперечной арматурой не менее №13 размером.
5. Стержни крупнее № 36 не должны объединяться в балки.

• Стяжки должны быть расположены таким образом, чтобы каждый угол и попеременная продольная балка имели боковую опору, обеспечиваемую углом звена, имеющим угол наклона не более 135 градусов.
• Поперечные стяжки не должны быть дальше чем 150 мм с каждой стороны от продольных стержней, поддерживаемых по бокам.
• Стяжки для колонн должны иметь минимальный диаметр 10 мм, чтобы охватить продольные стержни № 32 или меньше, и минимальный диаметр 12 мм для стержней большего диаметра.

• Расстояние между стяжками не должно превышать наименьшее из следующих значений:

1. 48-кратный диаметр стяжки
2. 16-кратный диаметр продольного стержня
3. Наименьший размер колонны

3.2 круглых индивидуальных галстука

Круглые стяжки следует использовать там, где продольные стержни расположены по периметру круга.

3.3 Спирали

• Для монолитной конструкции длина спирального стержня должна составлять не менее 10 стержней.
• Минимальное расстояние в свету составляет наибольшее 25 мм или (4/3) диаметра заполнителя.
• Максимальное расстояние в свету 75 мм.
• 1,5 дополнительных витка спирального стержня должны закрепить спирали на каждом конце.

Часто задаваемые вопросы

Размер колонны не ограничен, чтобы можно было использовать бетонную колонну небольшого поперечного сечения в легконагруженной бетонной конструкции согласно ACI 318-19. Однако IS 456 определяет минимальный размер колонны 228 мм x 228 мм, содержит стальную арматуру из 4 стержней по 12 мм, поддерживаемых сбоку хомутами диаметром 8 мм на расстоянии 150 мм.

Согласно ACI 318-19, расстояние между хомутами в RC-колонне не должно превышать наименьшее из следующих значений:
1.48 диаметров галстука.
2. В 16 раз больше диаметра продольного стержня.
3. Наименьший размер колонны.

Минимальный диаметр хомута составляет 10 мм для охвата продольного стержня № 32 или меньше, и минимальный диаметр 12 мм для продольных стержней большего размера.

Согласно ACI 318-19, раздел 10.7.3 минимальное количество стержней для бетонных колонн составляет:
1. Четыре в прямоугольных или круглых связях.
2. Шесть обведенных спиралями или для столбцов рам с особым моментом, удерживаемых круговыми обручами.
3. Галстук «Три в треугольнике»

Расстояние между продольной арматурой колонны должно быть наибольшим из следующих:
1. 4 см
2. 1,5 диаметра продольного стержня
3.(4/3) диаметра максимального размера заполнителя

Подробнее

Какие факторы определяют расстояние между колоннами RCC?

Экономичное проектирование железобетонных колонн для снижения затрат

Как заливать бетон в колонны и стены? [PDF]

Страница не найдена для tips_and_rules_for_design_of_reinforced_concrete_column

Имя пользователя*

Электронное письмо*

Пароль*

Подтвердить Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна Выберите страну … Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный Территория нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д’ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияЛихтенштейнЛихтенштейнЛитваAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве