способ восстановления железобетонной колонны и ее оголовка

Формула изобретения

1. Способ восстановления железобетонной колонны и ее оголовка, включающий установку опорных столиков, усиливающих элементов колонны и ее оголовка, распорного устройства, напряжение усиливающей распорки с регулируемым усилием с последующим обжатием и бетонированием, отличающийся тем, что в начале проводят технический осмотр и поверочные расчеты существующей колонны, ее оголовка и элементов восстановления по прочности, затем проектируют и изготавливают элементы усиления, при этом упорный элемент восстанавливаемой колонны выполняют в виде прижимаемого нормальной силой опорного столика и упорного башмака напрягаемой распорки, опорный столик изготавливают из стального профиля, который снабжают накладными стержнями для крепления его к рабочей арматуре колонны, усиливают ребрами жесткости, оборудуют отверстиями или пазами для установки грузовых винтов напрягаемой распорки и стяжных хомутов, снабженных шпильками с натяжными гайками, остов напрягаемой распорки выполняют из одной или нескольких ветвей, соединенных опорными пластинами по концам и хомутами-планками по их длине, натяжные узлы устанавливают между нижней опорной пластиной распорки и верхом опорного столика, оборудуют их грузовыми винтами с натяжными гайками, металлические элементы устройства усиления покрывают огнезащитным материалом, толщину которого определяют теплотехническим расчетом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае отсутствия проектных материалов, а также при наличии дефектов и повреждений, снижающих прочность колонны и/или ее оголовка, производят поверочные расчеты по прочности с учетом данных технического осмотра.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что колонну и/или ее оголовок, не отвечающие требованиям поверочного расчета по прочности, приводят в прежнее нормальное состояние.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что расчет и конструирование восстанавливаемой колонны и/или ее оголовка выполняют с учетом данных технического осмотра, которым устанавливают геометрические размеры опасного сечения, толщину деструктивного слоя бетона, армирование колонны и/или ее оголовка, прочность бетона и арматурной стали после пожара, дефекты и повреждения, нагрузки и схему работы колонны и/или ее оголовка.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что учет дефектов и повреждений в поверочных расчетах по прочности и огнестойкости производят путем уменьшения расчетной площади сечения бетона и арматуры колонны, при этом изменение прочности бетона и арматуры учитывают введением дополнительных коэффициентов условий работы материалов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что элементы усиления включают в совместную работу с восстанавливаемой колонной и/или с ее оголовком.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для сильно поврежденной колонны и/или ее оголовка, при разрушении 50% и более сечения бетона или 50% и более площади сечения рабочей арматуры, элементы усиления рассчитывают на полную действующую нагрузку, без учета восстанавливаемой колонны.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения арматуры восстанавливаемой колонны и/или ее оголовка определяют с учетом уменьшения ее вследствие отжига в условиях пожара и анизотропности отожженной стали по сечению стержня.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину предварительного напряжения стали (арматуры) элементов усиления принимают равной (0,6±0,2)·R _y или (0,6±0,2)·R_sc, где R_y и R_sc - соответственно расчетное сопротивление стали и стальной арматуры сжатию, МПа (кгс/см²).

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении потерь предварительного напряжения от деформаций анкеров, расположенных у натяжных устройств, учитывают обжатие упорных устройств, которое при отсутствии экспериментальных данных в расчетах принимают 4 мм.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что показатель точности начального (предварительного) напряжения стальной распорки определяют с учетом дополнительного коэффициента, равным 0,85.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что класс бетона усиления по прочности на сжатие принимают равным классу бетона восстанавливаемой колонны и ее оголовка, но не менее В 15.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что при укладке нового бетона предусматривают очистку, насечку, устройство шпонок на поверхности усиливаемой колонны, обеспечивающих прочность контактной зоны и совместную работу элементов усиления с восстанавливаемой колонной.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что при местном повреждении колонны усиление распространяют и на неповрежденные части на длину не менее 500 мм и не менее 5-кратной толщины бетона усиления или двойной ширины большей грани восстанавливаемой колонны.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину слоя облицовки ₀, мм, при гарантированном пределе огнезащиты конструктивного изоляционного покрытия для стального элемента усиления определяют по формуле (1)

где ₀ - толщина слоя конструктивного изоляционного покрытия (облицовки), мм;

D _ar - показатель тепловой диффузии (температуропроводности) материала облицовки, мм²/мин;

_кип - величина гарантируемого предела огнезащиты конструктивного изоляционного покрытия (облицовки) для стального элемента усиления, мин.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что опорный столик устанавливают на любой заданной высоте восстанавливаемой колонны.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что при усилении нагруженной колонны, поврежденной с одной стороны (грани), опорный столик и напрягаемую распорку устанавливают с той же стороны (грани).

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что при усилении нагруженной колонны, поврежденной с двух противоположных или четырех граней, опорные столики и напрягаемые распорки устанавливают с двух противоположных граней (сторон).

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что опорный столик выполняют из отрезка гнутого стального уголка или прокатной угловой стали.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что опорный столик выполняют из отрезка стального гнутого или горячекатаного швеллера.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что опорный столик выполняют из металлических пластин, сваренных между собой и образующих угол или швеллерообразное поперечное сечение.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что размеры поперечных сечений элементов опорного столика, усиленного ребрами жесткости, приняты по результатам проверки устойчивости стоек и поясных листов изгибаемых и сжатых стальных элементов.

23. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметры стяжных хомутов-шпилек опорного столика и их количество принимают по расчету прочности болтовых соединений на изгиб при стеснении поворота прикрепляющего элемента.

24. Способ по п.1, отличающийся тем, что несущие ветви распорки выполняют из отрезков гнутого стального уголка или прокатной угловой стали.

25. Способ по п.1, отличающийся тем, что несущие ветви распорки выполняют из стальной трубы прямоугольного или круглого сечения.

26. Способ по п.1, отличающийся тем, что несущие ветви распорки выполняют из отрезков стержневой горячекатаной арматурной стали 10-80 мм.

27. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр грузовых винтов и их число определяют расчетом на прочность и устойчивость в зависимости от величины усилия разгружения колонны.

28. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый грузовой винт размещают в центре тяжести поперечного сечения несущей ветви и жестко прикрепляют сваркой к распорке.

29. Способ по п.1, отличающийся тем, что башмак распорки выполняют из отрезка стального гнутого или горячекатаного швеллера.

30. Способ по п.1, отличающийся тем, что башмак распорки выполняют из стальных пластин толщиной не менее 6 мм, сваренных между собою в виде упорного ящика или швеллера.

31. Способ по п.1, отличающийся тем, что сочленяющиеся с опорой ригеля поверхности башмака подвергают огневой обработке горелками и утепляют «в сок» пластичного цементно-песчаного раствора состава 1:3 с выжиманием.

32. Способ по п.1, отличающийся тем, что накладные стержни-коротыши для крепления опорного столика к рабочей арматуре колонны выполняют из отрезков горячекатаной арматуры или круглой стали диаметром 10-40 мм.

33. Способ по п.1, отличающийся тем, что высоту сварного шва, соединяющего элементы устройства усиления, принимают по расчету на срез и изгиб, но не менее 6 мм.

34. Способ по п.1, отличающийся тем, что после введения напрягаемой распорки в работу нижнюю опорную плиту распорки и верх опорного столика соединяют металлической пластинкой или отрезком уголка с помощью сварного шва.

35. Способ по п.1, отличающийся тем, что в дополнительно укладываемом бетоне оголовка колонны устанавливают косвенную арматуру в виде сеток или отдельных П-образных перекрещенных стальных скоб с приведенным сечением 25-50% от площади сечения продольной арматуры колонны.

36. Способ по п.1, отличающийся тем, что для предупреждения ослабевания натяжных гаек под нагрузкой производят стопорение их относительно стяжных хомутов-шпилек и грузовых винтов пластическим деформированием, сваркой или упругими шайбами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при восстановлении несущей конструкции эксплуатируемого здания, более конкретно - при восстановлении тяжело поврежденной железобетонной колонны и/или ее оголовка в условиях пожара, взрыва, аварии.

К тяжелым термическим повреждениям колонны и ее оголовка после пожара относятся отслоение деструктивного бетона на глубину 40-80 мм и более, выпучивание стержней арматуры, появление остаточных термических напряжений растяжения (до 10 кН/см ²) в рабочей арматуре колонн. Повреждение оголовка характеризуется большей степенью разрушения бетона в сечении оголовка, чем в сечении колонны, вследствие более глубокого прогрева оголовка до предельной температуры (500±50)°С; возможно существенное снижение площади опирания в местах соединения ригеля с колонной из-за выкрашивания деструктивного бетона под торцовой плитой и анкерами оголовка, вследствие этого возможны трещины среза в бетоне оголовка от совместного действия нагрузки и огневого воздействия.

При тяжелых повреждениях оголовка появляется опасность хрупкого разрушения колонны и последующего обрушения ригелей здания.

В ряде случаев целесообразно исправление поврежденного оголовка без демонтажа ригелей и колонн, полной или частичной их разгрузки.

Известен способ восстановления колонны и других сжатых элементов дополнительными предварительно напряженными металлическими распорками / см. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1989. - С.50-56, рис.23. / [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа восстановления, относится то, что в известном способе преднапряженные распорки повышают несущую способность только колонны, следовательно, невозможно обеспечить надлежащее усиление поврежденного оголовка; при неточном изготовлении напрягаемых распорок по их длине в известном способе невозможно надежное их включение в совместную работу с усиливаемой колонной, следовательно, снижается точность контроля степени разгружения места сочленения ригеля и оголовка колонны; в известном способе сечение ветвей распорки принимают конструктивно с большим перерасходом металла на усиление, следовательно, при использовании известного способа возрастают металлоемкость и трудоемкость; в известном способе при применении металла без конструктивной огнезащиты снижается длительность сопротивления огневому воздействию в условиях повторного пожара элементов усиления в частности и фактическая огнестойкость элементов колонны в целом.

Известен способ восстановления колонны, включающий установку преднапряженной металлической обоймы, в верхней части которой закрепляют натяжной узел, обойму из 4 прокатных уголков, связанных попарно соединительными планками в две ветви, в продольном направлении которые обжимают распорными устройством / см. А.с. SU №607932, кл. 2 Е04G 23/02. Способ усиления колонн. / В.В.Гусельников. Опубл. 25.05.78. Бюл. №19 / [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа восстановления колонны и ее оголовка относится то, что в известном способе применяют громоздкую, металлоемкую обойму из прокатных уголков; эффективность использования известного способа восстановления снижается вследствие того, что грузовой винт натяжного узла имеет шарнирное закрепление с обеих концов, следовательно, коэффициент его приведенной длины весьма значителен; опорная площадка под ригель удалена от ветви распорки, следовательно, дополнительно возникает изгибающий момент, действующий на эту ветвь распорки и опорный столик, увеличены общие габариты сечения оголовка усиливаемой колонны; в известном способе используют металл без конструктивной огнезащиты, следовательно, снижена фактическая огнестойкость элементов усиления в частности и колонны в целом.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по совокупности признаков является способ, включающий установку опорных столиков, усиливающих элементов колонны и ее оголовка, распорного устройства, напряжение усиливающей распорки с регулируемым усилием с последующим обжатием и бетонированием / см. А.с. SU №1162729, кл. 4 Е04G 23/02. Способ восстановления капителей и колонн железобетонных конструкций / Н.А.Ильин. Опубл. 23.06.85. Бюл. №23 / [3] - принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного способа восстановления железобетонной колонны и ее оголовка, принятого за прототип, является то, что в известном способе расходуется значительная масса металла, неэффективно используемая для усиления колонн и ее оголовков, опорные узлы известного устройства внизу и вверху колонны не имеют жесткого закрепления, составные части ветвей обоймы соединены натяжным винтом, характеризующим их шарнирное примыкание, в известном способе расположение натяжных винтов не по центру тяжести поперечного сечения уголка обоймы приводит к возникновению изгибающего момента от распорного усилия, действующего на напрягаемые ветви составных частей обоймы; при использовании металла без конструктивной огнезащиты снижена фактическая огнестойкость элементов усиления и колонны.

Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении надежности и безопасности состояния восстанавливаемой колонны и ее оголовка, получивших тяжелые местные повреждения, в снижении расхода стали и материальных затрат за счет рациональной установки элементов усиления предлагаемым способом.

Технический результат - рациональное проведение технического осмотра и оценки состояния поврежденной колонны и ее оголовка, надежное включение в совместную работу напрягаемой распорки (с контролем предварительных напряжений), восстанавливаемой колонны; жесткое соединение грузового винта с несущей ветвью распорки, вдвое снижающее коэффициент приведенной длины винта при расчете прочности и устойчивости его как сжатого элемента, упрощение конструкции передачи «грузовой винт - упорная гайка» натяжного узла при проектировании и изготовлении его, размещение грузовых винтов в центре тяжести поперечных сечений уголков распорок, улучшающих работу напрягаемых ветвей распорок при сжатии, повышение контроля степени разгружения восстанавливаемой колонны и ее оголовка напряженными распорками, снижение расхода металла на изготовление способа усиления и получение возможности эффективного использования металла при усилении колонны и ее оголовка, обеспечение огнезащиты металлических элементов усиления и гарантированного предела огнестойкости восстанавливаемой колонны.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе восстановления железобетонной колонны и ее оголовка, включающем установку опорных столиков, усиливающих элементов колонны и ее оголовка, распорного устройства, напряжение усиливающей распорки с регулируемым усилием с последующим обжатием и бетонированием, - вначале проводят технический осмотр и поверочные расчеты существующей колонны, ее оголовка и элементов восстановления по прочности, затем проектируют и изготовляют элементы усиления, при этом упорный элемент восстанавливаемой колонны выполняют в виде прижимаемого нормальной силой опорного столика и упорного башмака напрягаемой распорки, опорный столик изготовляют из стального профиля, который снабжают накладными стержнями для крепления его к рабочей арматуре колонны, усиливают ребрами жесткости, оборудуют отверстиями или пазами для установки грузовых винтов напрягаемой распорки и стяжных хомутов, снабженных шпильками с натяжными гайками, остов напрягаемой распорки выполняют из одной или нескольких ветвей, соединенных опорными пластинами по концам и хомутами-планками по их длине, натяжные узлы устанавливают между нижней опорной пластиной распорки и верхом опорного столика, оборудуют их грузовыми винтами с натяжными гайками, металлические элементы устройства усиления покрывают огнезащитным материалом, толщину которого определяют теплотехническим расчетом.

Кроме этого особенности способа восстановления железобетонной колонны и ее оголовка заключаются в том, что в случае отсутствия проектных материалов, а также при наличии дефектов и повреждений, снижающих прочность колонны и/или ее оголовка, производят поверочные расчеты по прочности с учетом данных технического осмотра.

Колонну и/или ее оголовок, не отвечающие требованиям поверочного расчета по прочности, приводят в прежнее нормальное состояние.

Расчет и конструирование восстанавливаемой колонны и/или ее оголовка выполняют с учетом данных технического осмотра, которым устанавливают геометрические размеры опасного сечения, толщину деструктивного слоя бетона, армирование колонны и/или ее оголовка, прочность бетона и арматурной стали после пожара, дефекты и повреждения, нагрузки и схему работы колонны и/или ее оголовка.

Учет дефектов и повреждений в поверочных расчетах по прочности и огнестойкости производят путем уменьшения расчетной площади сечения бетона и арматуры колонны, при этом изменение прочности бетона и арматуры учитывают введением дополнительных коэффициентов условий работы материалов.

Элементы усиления включают в совместную работу с восстанавливаемой колонной и/или с ее оголовком.

Для сильно поврежденной колонны и/или ее оголовка, - при разрушении 50% и более сечения бетона или 50% и более площади сечения рабочей арматуры, - элементы усиления рассчитывают на полную действующую нагрузку, без учета восстанавливаемой колонны.

Площадь поперечного сечения арматуры восстанавливаемой колонны и/или ее оголовка определяют с учетом уменьшения ее вследствие отжига в условиях пожара и анизотропности отожженной стали по сечению стержня.

Величину предварительного напряжения стали (арматуры) элементов усиления принимают равной (0,6±0,2)·R _у или (0,6±0,2)·R_sc, где R_у и R_sc - соответственно расчетное сопротивление стали и стальной арматуры сжатию, МПа (кгс/см²).

При определении потерь предварительного напряжения от деформаций анкеров, расположенных у натяжных устройств, учитывают обжатие упорных устройств, которое при отсутствии экспериментальных данных в расчетах принимают 4 мм.

Показатель точности начального (предварительного) напряжения стальной распорки определяют с учетом дополнительного коэффициента равным 0,85.

Класс бетона усиления по прочности на сжатие принимают равным классу бетона восстанавливаемой колонны и ее оголовка, но не менее В 15.

При укладке нового бетона предусматривают очистку, насечку, устройство шпонок на поверхности усиливаемой колонны, обеспечивающих прочность контактной зоны и совместную работу элементов усиления с восстанавливаемой колонной.

При местном повреждении колонны усиление распространяют и на неповрежденные части на длину не менее 500 мм и не менее 5-кратной толщины бетона усиления или двойной ширины большей грани восстанавливаемой колонны.

Толщину слоя облицовки ₀, мм, при гарантированном пределе огнезащиты конструктивного изоляционного покрытия для стального элемента усиления определяют по формуле (1):

где ₀ - толщина слоя конструктивного изоляционного покрытия (облицовки), мм;

D _ar - показатель тепловой диффузии (температуропроводности) материала облицовки, мм²/мин;

_кип - величина гарантируемого предела огнезащиты конструктивного изоляционного покрытия (облицовки) для стального элемента усиления, мин.

Опорный столик устанавливают на любой заданной высоте восстанавливаемой колонны.

При усилении нагруженной колонны, поврежденной с одной стороны (грани), опорный столик и напрягаемую распорку устанавливают с той же стороны (грани).

При усилении нагруженной колонны, поврежденной с двух противоположных или четырех граней, опорные столики и напрягаемые распорки устанавливают с двух противоположных граней (сторон).

Опорный столик выполняют из отрезка гнутого стального уголка или прокатной угловой стали.

Опорный столик выполняют из отрезка стального гнутого или горячекатаного швеллера.

Опорный столик выполняют из металлических пластин, сваренных между собой и образующих угол или швеллерообразное поперечное сечение.

Размеры поперечных сечений элементов опорного столика, усиленного ребрами жесткости, приняты по результатам проверки устойчивости стоек и поясных листов изгибаемых и сжатых стальных элементов.

Диаметры стяжных хомутов-шпилек опорного столика и их количество принимают по расчету прочности болтовых соединений на изгиб при стеснении поворота прикрепляющего элемента.

Несущие ветви распорки выполняют из отрезков гнутого стального уголка или прокатной угловой стали.

Несущие ветви распорки выполняют из стальной трубы прямоугольного или круглого сечения.

Несущие ветви распорки выполняют из отрезков стержневой горячекатаной арматурной стали 10-80 мм.

Диаметр грузовых винтов и их число определяют расчетом на прочность и устойчивость в зависимости от величины усилия разгружения колонны.

Каждый грузовой винт размещают в центре тяжести поперечного сечения несущей ветви и жестко прикрепляют сваркой к распорке.

Башмак распорки выполняют из отрезка стального гнутого или горячекатаного швеллера.

Башмак распорки выполняют из стальных пластин толщиной не менее 6 мм, сваренных между собою в виде упорного ящика или швеллера.

Сочленяющиеся с опорой ригеля поверхности башмака подвергают огневой обработке горелками и утопляют «в сок» пластичного цементно-песчаного раствора состава 1:3 с выжиманием.

Накладные стержни-коротыши для крепления опорного столика к рабочей арматуре колонны выполняют из отрезков горячекатаной арматуры или круглой стали диаметром 10-40 мм.

Высоту сварного шва, соединяющего элементы устройства усиления, принимают по расчету на срез и изгиб, но не менее 6 мм.

После введения напрягаемой распорки в работу нижнюю опорную плиту распорки и верх опорного столика соединяют металлической пластинкой или отрезком уголка с помощью сварного шва.

В дополнительно укладываемом бетоне оголовка колонны устанавливают косвенную арматуру в виде сеток или отдельных П-образных перекрещенных стальных скоб с приведенным сечением 25-50% от площади сечения продольной арматуры колонны.

Для предупреждения ослабевания натяжных гаек под нагрузкой производят стопорение их относительно стяжных хомутов-шпилек и грузовых винтов пластическим деформированием, сваркой или упругими шайбами.

На чертежах представлено:

на фиг.1 изображен остов распорки с башмаком, натяжным узлом и опорным столиком;

на фиг.2 - вид сбоку на фиг.1;

на фиг.3 - вид сверху на фиг.1:

1 - восстанавливаемая колонна с оголовком; 2 - башмак швеллерообразный; 3 - пластина жесткости под башмак; 4 - ветви остова распорки; 5 - планки-хомуты остова распорки; 6 - упорная пластина остова распорки; 7 - грузовые винты; 8 - упорные гайки высокие; 9 - остов опорного столика; 10 - продольная арматура колонны; 11 - накладки-коротыши; 12 - пластины жесткости опорного столика; 13 - ребра жесткости; 14 - стяжные хомуты-шпильки; 15 - упругие шайбы или контр-гайки; 16 - соединительная планка-отрезок уголка; 17 - сварное соединение; 18 - конструктивное изоляционное (огнезащитное) покрытие металлических элементов усиления.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.

Пример конкретного выполнения. Техническим осмотром и поверочными расчетами установлено ограниченно работоспособное состояние железобетонной колонны и ее оголовка после кратковременного пожара (длительность 60±5 мин, температура на поверхности конструкций здания, примыкающих к очагу горения, находилась в пределах 1000±100°С); для восстановления поврежденной колонны запроектировано, изготовлено и установлено устройство усиления крайней колонны 1 одноэтажного производственного здания высотой Н=7,2 м (тяжелые термоповреждения на участке длиной 1,5 м от оголовка на трех гранях колонны сечением В×С=400×400 мм), содержащее упорный швеллерообразный башмак 2, ветви остова распорки 4, натяжной узел с грузовыми винтами 7 и остов опорного столика 9.

Упорный швеллерообразный башмак 2 под стропильную железобетонную ферму выполнен из отрезка швеллера №24, длиной 180 мм; под башмак для повышения его жесткости дополнительно установлена пластина жесткости под башмак 3 из листовой стали толщиной 30 мм.

Остов распорки включает в себя пластину жесткости под башмак 3, две ветви остова распорки 4 из стальных горячекатаных равнополочных уголков (2 75×75×8 мм, длиной 1930 мм), планки-хомутов остова распорки 5 из стальных пластин сечением 6×60 мм, шаг хомутов 300 мм, упорную пластину остова распорки 6 из листовой стали толщиной 50 мм.

Опорный столик включает в себя: остов опорного столика 9 из отрезка стального горячекатаного швеллера №24 (длина 460 мм, высота швеллера 240 мм, ширина полки 90 мм, толщина стенки 5,6 мм, толщина полки 10 мм), дополнительную пластину 3 для увеличения жесткости полки швеллера, две накладки-коротыша 11 (отрезки горячекатаной стержневой арматуры класса А 400, диаметр 22 мм), соединенные швом 17 к продольной арматуре 2 22 А 400 (A-III), стальные ребра жесткости 13 толщиной 10 мм, два стяжных хомута-шпильки 14 диаметром 24 мм, натяжной узел из упорной пластины 6 (листовая сталь толщиной 50 мм), пластину жесткости опорного столика 12 (сталь толщиной 30 мм), два грузовых винта 7 с упорными высокими гайками 8 (длина винта 260 мм, диаметр резьбы 36 мм, длина нарезки резьбы 36 мм, вид резьбы - метрическая).

Введение в работу деталей устройства усиления колонны и ее оголовка производят следующим образом.

Напрягаемые ветви остова распорки 4, упорный швеллерообразный башмак 2, грузовые винты 7 и остов опорного столика 9 изготовливают в механической мастерской.

Опорный столик к поверхности колонны 1 укрепляют стяжными хомутами-шпильками 14 с натягом, на остов опорного столика 9 устанавливают напрягаемые ветви остова распорки 4 со швеллерообразным башмаком 2, подпирающим опорный узел стропильной фермы, заворачиванием упорных высоких гаек 8 грузовых винтов 7 с заданным (контролируемым) усилием - разгружают верхнюю часть восстанавливаемой колонны 1 и ее оголовок.

После введения напрягаемой ветви остова распорки 4 в работу нижнюю упорную пластину остова распорки 6 ее и верх остова опорного столика 9 соединяют соединительной планкой (отрезком уголка) 16 с помощью сварного соединения 17.

Для предупреждения ослабевания упорных высоких гаек 8 под нагрузкой производят стопорение их относительно стяжных шомутов-шпилек 14 и грузовых винтов 7 пластическим деформированием, сваркой или упругими шайбами 15.

На металлические элементы усиления наносят конструктивное изоляционное (огнезащитное) покрытие 18 - слой бетона толщиной 50 мм. Класс дополнительно усиленного бетона по прочности на сжатие принимают равным классу бетона усиливаемой колонны, но не менее В 15.

Использованием предложенного способа восстановления колонны и ее оголовка устраняют тяжелые повреждения без демонтажа или предварительной разгрузки несущей конструкции, наиболее полно используя остаточную прочность материалов при дальнейшей ее эксплуатации.

Предложенный способ позволяет рационально и эффективно произвести восстановление тяжело поврежденной колонны и ее оголовка за счет надежного включения в совместную работу напрягаемой распорки с контролем предварительных напряжений.

Жесткое соединение грузового винта с несущей ветвью распорки вдвое снижает коэффициент приведенной длины винта при расчете прочности и устойчивости его как сжатого элемента.

Предложенный способ упрощает конструкцию передачи «грузовой винт - упорная гайка» предлагаемого натяжного узла при проектировании и изготовлении его, повышая надежность в работе, выигрыш в силе и обеспечивая бесшумное, медленное и плавное перемещение напрягаемой распорки с большой точностью.

Размещение грузовых винтов в центре тяжести поперечных сечений уголков распорок улучшает работу напрягаемых ветвей распорок при сжатии.

Использование предложенного способа повышает степень контроля разгружения восстанавливаемой колонны и ее оголовка напряженными распорками, снижает в 2-3 раза расход металла на изготовление элементов усиления и обеспечивает требуемую их огнезащиту.

Предложенный способ применен в промышленности при усилении крайней железобетонной колонны производственного здания. Оголовок колонны с тяжелыми термическими повреждениями находился на границе между ограниченно работоспособным и аварийным состоянием. Высота колонн 7,2 м, поперечное сечение 400×400 мм, армировано в верхней части 4 22 А 400 (A-III), при этом два продольных стержня 2 22 А 400 были освобождены при техническом осмотре от деструктивного слоя бетона и в поперечном сечении оголовка участия в работе не принимали. Бетон колонны тяжелый на известняковом заполнителе класса В 25 (марка бетона по проекту М-300). Материал элементов устройства усиления - сталь марки Ст.3 кл.2-1. Расчетная нагрузка на колонну 684 кН (68,4 тс). Работы по восстановлению колонны и ее оголовка были проведены без остановки основного производства в здании (г. Самара, 2004-2005 г.).

Источники информации

1. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. / ЦНИИСК. М.: Стройиздат, 1989. - С.50-56, рис.23.

2. А.с. SU №607932, кл. 2 Е04G 23/02. Способ усиления колонн. / В.В.Гусельников. Опубл. 25.05.78. Бюл. №19.

3. А.с. SU №1162729, кл. 4 Е04G 23/02. Способ восстановления капителей и колонн железобетонных конструкций. / Н.А.Ильин. Опубл. 23.06.85. Бюл. №23.