Усиление колонн требуется, когда фактическая несущая способность элемента становится недостаточной для действующих или будущих нагрузок. Причиной могут быть повреждения, коррозия, ошибки строительства, изменение назначения здания, установка нового оборудования, перепланировка или реконструкция с увеличением нагрузок на каркас.
Поводом для инженерной проверки и разработки усиления могут быть:
Усиление колонн требуется, когда фактическая несущая способность элемента становится недостаточной для действующих или будущих нагрузок. Причиной могут быть повреждения, коррозия, ошибки строительства, изменение назначения здания, установка нового оборудования, перепланировка или реконструкция с увеличением нагрузок на каркас.
Когда требуется усиление колонн
Поводом для инженерной проверки и разработки усиления могут быть:
- трещины, сколы бетона, оголение и коррозия арматуры;
- деформации, отклонение колонны от проектного положения, локальные повреждения;
- снижение прочности материала после пожара, увлажнения или длительной эксплуатации;
- увеличение расчетной нагрузки при реконструкции, надстройке или установке оборудования;
- изменение конструктивной схемы здания, устройство новых проемов и демонтаж соседних элементов.
Даже при отсутствии выраженных дефектов усиление несущих колонн может понадобиться из-за изменения условий эксплуатации. Например, после перепланировки или увеличения полезной нагрузки старое сечение и армирование могут уже не соответствовать новой расчетной схеме.
Обследование и расчет перед усилением
До выбора технологии оценивают материал колонны, ее геометрию, сечение, фактическое армирование или профиль, состояние опорных и узловых зон. Для железобетонных элементов важны прочность бетона, коррозия арматуры, ширина и характер трещин. Для металлических конструкций дополнительно учитывают потерю сечения, состояние сварных и болтовых соединений, местную устойчивость элементов.
Затем выполняют поверочный расчет с учетом существующих и планируемых нагрузок. Он показывает, какой дефицит несущей способности нужно компенсировать и какие усилия должен воспринимать новый элемент усиления. На этой основе определяют, достаточно ли локального ремонта, требуется ли увеличение сечения, металлическая обойма, внешнее армирование углеволокном или комбинированное решение.
Усиление железобетонных колонн
Железобетонные колонны усиливают при недостаточной площади сечения, дефиците продольной или поперечной арматуры, повреждении защитного слоя, коррозии, трещинах и росте расчетной нагрузки. Перед монтажом усиления дефектные участки бетона ремонтируют, а основание подготавливают в соответствии с выбранной технологией.
Железобетонная обойма позволяет увеличить рабочее сечение и добавить новое армирование. Такое решение применяется, когда требуется существенное повышение несущей способности и увеличение габаритов допустимо проектом. Новая обойма должна работать совместно с существующей колонной, поэтому важны подготовка контакта старого и нового бетона, анкеровка и связь арматуры.
Другой вариант — усиление железобетонных колонн металлическими обоймами. Стальные уголки, планки и другие элементы формируют наружный каркас, который включается в работу существующей конструкции. Состав и расположение металла определяются расчетом, а узлы должны обеспечивать передачу усилий между колонной и системой усиления.
Усиление колонны металлической обоймой
Металлическая обойма применяется для железобетонных и, в отдельных конструктивных схемах, кирпичных колонн. Типовая система может включать вертикальные уголки по граням элемента и поперечные планки или хомуты. Такая схема ограничивает поперечные деформации и помогает перераспределять часть нагрузки на дополнительные стальные элементы.
При усилении колонны стальной обоймой важно обеспечить плотное включение новой конструкции в работу. Простая установка металла рядом с колонной без расчетных узлов передачи усилий не дает требуемого результата. Поэтому параметры уголков, шаг поперечных элементов, сварные или болтовые соединения и способ сопряжения назначают в проекте.
Метод удобен там, где допустимо небольшое увеличение поперечного сечения и требуется получить жесткое механическое усиление без устройства массивной железобетонной рубашки.
Усиление колонн углеволокном и углепластиком
Внешнее армирование композитными материалами применяют прежде всего для железобетонных конструкций. Углеродные ленты, ткани или ламели имеют небольшую массу и позволяют усилить колонну без заметного увеличения ее размеров. Для колонн особенно распространено поперечное оборачивание, создающее эффект обжатия бетона; конкретная схема зависит от формы сечения и расчетной задачи.
Усиление колонн углеволокном требует качественной подготовки основания. Поверхность очищают, непрочный бетон удаляют, дефекты восстанавливают, неровности устраняют. Материал укладывают в направлениях, предусмотренных проектом, с использованием совместимой клеевой системы. Количество слоев, ширина полос и зоны армирования нельзя назначать одинаково для всех объектов.
Углепластик особенно полезен, когда важно минимально изменить геометрию конструкции или выполнить работы в стесненных условиях. При этом композитное усиление не заменяет обследование: если колонна имеет серьезные разрушения, недостаточную устойчивость или поврежденные узлы, могут потребоваться другие или комбинированные решения.
Усиление металлических и кирпичных колонн
Для металлических колонн задача обычно связана с потерей сечения, недостаточной устойчивостью или ростом нагрузки. В проекте могут предусматриваться дополнительные листы, уголки, ребра, элементы увеличения сечения и усиление узлов. Решение зависит от профиля колонны, расчетной схемы, характера усилий и состояния соединений.
Кирпичные и каменные колонны требуют отдельной оценки состояния кладки и раствора. При локальных разрушениях сначала восстанавливают поврежденные участки. Для повышения несущей способности могут применяться стальные или железобетонные обоймы, а также композитные материалы, если такое решение подтверждено расчетом и соответствует состоянию кладки.
Усиление колонн в Москве
КТБ А-Строй выполняет усиление колонн в Москве в составе работ по восстановлению и усилению строительных конструкций. Компания работает с железобетонными, металлическими и кирпичными элементами и применяет решения с металлом, железобетонными обоймами и системой внешнего армирования в зависимости от результатов обследования и проекта.
Для подготовки решения важно иметь проектную документацию и сведения о планируемых нагрузках, если они доступны. При их отсутствии исходные данные уточняются по результатам обследования. Это позволяет выбрать технологию усиления, которая соответствует фактическому состоянию колонны и дальнейшим условиям эксплуатации здания.
