Металлические колонны для укрепления здания

УСИЛЕНИЕ КОЛОНН СТАЛЬНЫМИ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМИ ОБОЙМАМИ

Автор: admin · Опубликовано 07.12.2017 · Обновлено 19.12.2018

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.

Усиление несущих колонн — способы и пошаговая инструкция

Время чтения: 5 минут

Колонна представляет собой вертикальную конструкцию, которая может изготавливаться из металла, дерева, бетона, иных материалов. Колонны могут выполнять декоративные функции, либо являться несущими конструкциями, т.е. выступают опорой для перекрытий, воспринимают нагрузки. Усиление колонн может потребоваться ввиду их износа или повреждений, либо для увеличения несущей способности.

Читайте в этом материале, какие варианты усиления конструкций может использовать проектировщик, по каким проектам проводятся указанные работы, как правильно рассчитать допустимые нагрузки.

Что такое несущие колонны и какие бывают

Колонны обычно возводятся в виде цилиндрических столбов, а их несущие характеристики сочетаются с декоративными функциями. Колонны могут располагаться по периметру помещения или здания, находится в центральной части больших площадей. Чаще всего такой элемент архитектуры применяется в общественных и торговых объектах, тогда как в жилых домах его можно встретить редко.

По основным материалам и свойствам несущие колонны подразделяются на следующие виды:

Информация в статье содержит общую информацию, но каждый случай носит уникальный характер. По одному из наших телефонов можно получить бесплатную консультацию от наших инженеров – звоните по телефонам:

8 (499) 322-05-14 — Москва (наш адрес)

8 (812) 425-35-90 — Санкт-Петербург (наш адрес)

Все консультации бесплатны.

• деревянные опоры (чащей всего встречаются в домах старой застройки, так как у дерева есть ограниченный ресурс нагрузок);
• каменные, бетонные колонны – могут быть монолитными или сборными;
• металлические, железобетонные – основную нагрузку в них воспринимают металлические элементы, стержни, арматура.

По внешнему виду колонны могут быть круглыми, квадратными и прямоугольными, что обусловлено декоративными свойствами или специальным способом усиления. Помимо обеспечения безопасности перекрытий, колонны могут устанавливаться как опоры для балконов, террас, лоджий, антресолей. Помимо характеристик основного материала для колонн, важное значение для их прочности имеет грамотное распределение нагрузок между всеми конструкциями здания или помещения, особенности установки на пол или фундамент.

Нормативные акты

Для усиления любых несущих конструкций проводится обследование здания, подготовка проекта и рабочей документации. Помимо общих сводов правил, ГОСТ и СНиП на разные типы объектов, для работы с несущими колоннами будут применяться:

• СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции (скачать);
• ГОСТ 18979-2014 Колонны железобетонные для многоэтажных зданий (скачать);
• другие нормативные акты, соответствующие типу колонн.

Усиление несущих конструкций происходит в существующем здании. Поэтому нужно заказывать проект реконструкции, если колонны будут полностью или частично меняться, восстанавливаться, либо работы предусматривают изменение параметров здания. Также работы по усилению колонн могут потребоваться при капительном ремонте объекта, перепланировке здания или помещения.

Простым языком

Ремонт на колоннах с декоративными целями можно проводить вообще без проекта. Такие работы могут заключаться в окраске или восстановлении покрытия, т.е. без изменения несущих характеристик. Целью усиления несущих конструкций может являться:

• восстановление после чрезвычайных ситуаций (пожары, землетрясения, иные катаклизмы);
• выявление дефектов в ходе плановых или внеочередных осмотров, если есть угроза ухудшения несущей способности;
• проведение реконструкций, в том числе возведение дополнительных этажей и надстроек (в этом случае нужно усиливать конструкции всего здания, так как вес вышерасположенных элементов многократно увеличивается);
• изменение функциональных характеристик и назначения здания, что приведет к увеличению нагрузок на перекрытия;
• изменение планировки здания и помещений, в результате чего колонна может воспринимать дополнительные нагрузки за счет демонтажа других конструкций.

Это далеко не полный перечень причин, по которым возможно усиление колонн или других конструкций. Нередко меры по усилению вызваны нормативным или фактическим износом, что позволит продлить срок полезной эксплуатации здания.

Комментарий специалиста. Самовольно проводить какие-либо работы на несущих конструкциях категорически запрещено. Такой ремонт изначально влечет угрозу для прочности и устойчивости здания, причинения вреда людям и имуществу. Исключение составляют только декоративные колонны, которые вообще не используются как опоры для покрытий или перераспределения нагрузок. Определить, является ли колонна несущим элементом здания, могут только профессиональные специалисты.

Усиление несущих колонн может предусматриваться проектами реконструкции, перепланировки, капитального ремонта.

Разрешены ли изменения несущих колонн и как получить разрешение на их усиление

Так как любые работы по изменению несущих конструкций могут повлиять на безопасность здания, разрешения и согласования нужно получать по следующим направлениям:

• на любые виды работ требуется согласие собственников объекта;
• если работы проводятся в рамках реконструкции, нужно пройти экспертизу проекта, получить разрешение на строительство через стройнадзор;
• если усиление предусмотрено в рамках перепланировки в многоквартирных домах, на проект нужно получить согласование жилищной инспекции;
• для перепланировки с усилением колонн в нежилых зданиях проект утверждает сам собственник.

При любых изменениях несущих конструкций и усилении колонн нужно проводить обследования, разрабатывать проектную документацию. Выполнение работ без согласований и разрешений влечет применение административных санкций. Кроме того, собственника могут обязать вернуть конструкции в исходное состояние, если в ходе работ было допущено ухудшением их характеристик.

Варианты и методы усиления несущих колонн

Выбор вариантов усилений несущих колонн зависит от характеристик основного материала, степени повреждений или увеличения нагрузок. Помимо усиления самих колонн, может потребоваться укрепление их основание, т.е. мест соединения с фундаментом или полом. К самым распространенным способам усиления несущей способности колонны относится:

• увеличение сечения за счет наращивания арматуры по периметру колонны, устройства обойм и рубашек, заливки бетоном;
• установка стальных обойм, которые скрепляются между собой металлическими планками (для повышения надежности может применяться механическое скрепление металла и бетона);
• обжатие колонны обоймами из композитных материалов, специальных сеток;
• установка дополнительных опор и балок, снимающих часть нагрузки с колонны;
• возведение каркасов вокруг колонны, заливка бетоном;
• замена отдельных элементов сборной колонны.

При выборе варианта усиления нужно учитывать, что работы могут привести к ухудшению внешнего вида колонны. Если конструкции находятся вне поля зрения посетителей и сотрудников, этот фактор неважен. Однако если колонна находится посреди основных площадей, дополнительно учитываются способы сохранения или улучшения внешнего вида.

Вариант усиления несущих колонн с применением армирования металлической сеткой.

Что обследуется в здании для проектирования усиления колонн

Для подготовки обоснованного проекта нужно обследовать здание, определить необходимость и целесообразность усиления, собрать исходные данные и расчеты для проектирования. От результатов обследования зависит выбор возможных решений для усиления, либо принятие решения о полной замене (восстановлении) колонн.

Изучение документации на здание и несущие конструкции

После подготовки технического задания и договора на проектирование, заказчик передает комплект документов на здание:

• правоустанавливающие и кадастровые документы;
• технический паспортБТИ;
• эксплуатационную и техническую документацию на объект, его инженерные системы;
• материалы по ранее проведенным проверкам, в том числе по линии стройнадзора и жилинспекции;
• планы, схемы, чертежи, другие графические материалы.

По документам можно сделать вывод о нормативном износе конструкций, местах размещения колонн, перечне необходимых обследований.

Визуальный и инструментальный осмотр

Прежде чем выбирать способ усиления колонн, нужно оценить их фактическое состояние. Также обследуются другие несущие конструкции и элементы здания, которые будут задействованы в ремонтных работах, либо могут воспринимать дополнительные нагрузки. Специалисты проводят следующие проверки:

• осматривают колонны, перекрытия, полы, стены и фундаменты на предмет повреждений, трещин, прогибов, иных дефектов;
• изучаются места соединения колонн с верхними и нижними перекрытиями, прочность оснований;
• проводится инструментальное обследование, сканирование ультразвуком, металлодетекторами, иным оборудованием;
• определяется возможность использовать колонны для эксплуатации с повышенными нагрузками, собираются данные для расчета и обоснования усилений.

По ходу обследований составляются акты, дефектные ведомости, делаются фототаблицы, схемы и чертежи. Эти сведения понадобятся для проектирования восстановительных работ, расчета новых нагрузок.

Информация в статье содержит общую информацию, но каждый случай носит уникальный характер. По одному из наших телефонов можно получить бесплатную консультацию от наших инженеров – звоните по телефонам:

8 (499) 322-05-14 — Москва (наш адрес)

8 (812) 425-35-90 — Санкт-Петербург (наш адрес)

Все консультации бесплатны.

Усиление несущих колонн путем наращивания верхнего и нижнего оснований.

Подготовка расчетов

Чтобы правильно выбрать и обосновать конструктивные решения по усилению колонн, нужно рассчитать новые нагрузки. Для этого изучается основной объем запланированных работ (например, возведение новых этажей или конструкций), оценивается возможность перераспределить часть нагрузки на другие элементы здания. При подготовке расчетов определяются меры усиления, достаточные для безопасной эксплуатации с повышенными нагрузками и без ухудшения несущих свойств.

Комментарий специалиста. Вам не нужно самостоятельно проводить обследования и делать необходимые расчета. Заключив договор с компанией Смарт Вэй, вы получите полный комплекс услуг, от анализа документов до оформления готового проекта. Мы обеспечим соблюдение норм безопасности, поможем пройти необходимые согласования.

Документы и расчеты по итогам обследований

После завершения обследований в проектную организацию передаются документы и расчеты. Результаты осмотров и обследований оформляются в виде:

• технических отчетов и заключений;
• дефектных ведомостей, актов, протоколов;
• расчетов допустимых нагрузок, рекомендации по местам и вариантам усиления.

Если проводилось лабораторное исследование состояния материалов, оформляются экспертные заключения и протоколы. Документы. которые будут использованы при проектировании, проверяются на стадии экспертизы и согласований.

Проектирование усиления несущих колонн

Содержание разделов проекта зависит от вида предстоящих работ (реконструкция, перепланировка, капитальный ремонт). Проектирование проходит по следующим этапам:

• изучаются исходные данные и документы, результаты обследования и расчеты;
• выбираются конструктивные и планировочные решения для усиления колонн, иных конструкций здания;
• выбираются стройматериалы для проведения работ, определяются их характеристики;
• заполняются разделы проекта с описанием и обоснованием по каждому решению;
• составляются сметы и расчеты, проект организации строительства;
• оформляются графические материалы – схемы, чертежи, планы.

При необходимости будет построена информационная модель здания, сделана визуализация. Это позволяет быстро и эффективно оценить результаты выбранных решений до проведения строительных работ. После завершения работы проект утверждается заказчиком, передается для дальнейших согласований.

Комментарий специалиста. Если усиление несущих колонн предусмотрено проектом реконструкции, при проведении работ будет осуществляться текущий строительный надзор. Поэтому по каждому факту отступления от проекта и рабочей документации могут выноситься предписания об устранении нарушений. От точного и своевременно устранения нарушений зависит не только безопасность здания, но и возможность его ввода в эксплуатацию после реконструкции.

Вариант усиления колонн с применением углеводородных пластических материалов.

Как правильно составить ТЗ на проектирование для усиления несущих колонн

Техническое задание отдельно на усиление несущих колонн обычно не оформляется, так как это требуется только при выявлении повреждений и дефектов. Обычно усиление колонн требуется при проведении других работ, связанных с увеличением нагрузок. Если усиление необходимо при проведении реконструкции или перепланировки, техническое задание оформляется на общий проект. Помощь в разработке точного и правильного ТЗ окажут специалисты компании Смарт Вэй.

Как выбрать надежную компанию для проектирования

Проектированием решений для усиления несущих колонн должны заниматься профессионалы. Проектная организация должна состоять в СРО, иметь в своем штате архитекторов, инженеров, техников, иных профильных специалистов. Так как разработка усилений несущих колонн входит в единый цикл проектирования, компания должна располагать собственным оборудованием, специальным программным обеспечением. Нужно убедиться, что организация уже выполняла проектные работы такой сложности, чтобы избежать отказов в согласованиях. Всем этим критериям отвечает компания Смарт Вэй, поэтому вам гарантировано качество проектирования.

Сроки и стоимость проектирования

Процесс разработки усиления несущих колонн включает анализ документации, обследования и расчеты, описание и обоснование решений в проекте. Поэтому определить сроки и стоимость работы можно только с учетом характеристик и типа конкретного объекта, исходных данных на проектирование. Компания Смарт Вэй всегда предлагает выгодные условия сотрудничества и доступные расценки на проектирование. Уточнить эти моменты можно на предварительной консультации у наших специалистов.

Проблемы и сложности при проектировании усиления несущих колонн

Основные проблемы при разработке усилений несущих колонн связаны с их изношенным, поврежденным или иным ненадлежащим состоянием. Вместо усиления может потребоваться полная замена колонн и их оснований, что возможно только в рамках реконструкции. Также при проектировании могут возникнуть следующие проблемы:

• большое количество несущих колонн, перекрытий и стен, которые будут задействованы при проведении работ, что значительно усложняет работу проектировщиков;
• необходимость провести усиление отдельных колонн для части здания;
• ветхое состояние других конструкций (например, стен и балок, на которые опирается перекрытие);
• необходимость предусмотреть усиление несущих колонн на нижних этажах, чтобы перераспределить нагрузку всего здания.

Специалисты компании Смарт Вэй выберут оптимальные и эффективные решения для усиления несущих колонн. Это сэкономит ваше время и деньги, устранит проблемы при согласованиях и разрешениях.

Преимущества сотрудничества с нашей компанией

Заключая договор с нашей компанией, вы получаете гарантию качества, сопровождение на всех стадиях согласований, строгое соблюдение нормативной базы и условий ТЗ. Вы всегда можете убедиться в профессионализме и квалификации наших специалистов, изучить примеры по ранее выполненным работам до заключения договора. Обращайтесь, по всем возникшим вопросам вы получите бесплатную консультацию.

10.5. Усиление колонн

Одним из наиболее эффективных способов усиления железобетонных колонн является устройство железобетонных или металлических обойм. Усиление обоймами особенно рационально для колонн с небольшой гибкостью (λ ≤ 14). В изгибаемых элементах обоймы рекомендуются в исключительных случаях (например, при значительной коррозии арматуры), так как усиление по всему периметру изгибаемого элемента нерационально с конструктивной точки зрения и требует значительных трудозатрат при производстве работ.

Наиболее простым типом железобетонных обойм являются обоймы с обычной продольной и поперечной арматурой без связи арматуры обоймы с арматурой усиливаемой колонны (рис. 10.38). При таком способе усиления важно обеспечить совместную работу «старого» и «нового» бетона, что достигается тщательной очисткой поверхности бетона усиливаемой конструкции пескоструйным аппаратом, насечкой или обработкой металлическими щетками, а также промывкой под давлением непосредственно перед бетонированием. Для улучшения адгезии и защиты бетона и арматуры в агрессивных условиях эксплуатации рекомендуется применение полимербетонов.

Рис. 10.38. Усиление колонны железобетонной обоймой:

1 — усиливаемая колонна; 2 — обойма; 3 — продольная арматура обоймы; 4 — поперечная арматура обоймы; 5 — жесткая продольная обойма; 6 — опорные уголки

Толщина обоймы колонн определяется расчетом и конструктивными требованиями (диаметром продольной и поперечной арматуры, величиной защитного слоя и т.п.). Как правило, она не превышает 300 мм. Площадь рабочей продольной арматуры также определяют расчетом, ее диаметр принимают не менее 16 мм для стержней, работающих на сжатие, и 12 мм для стержней, работающих на растяжение. Поперечную арматуру диаметром не менее 6 мм для вязаных каркасов и 8 мм для сварных устанавливают с шагом 15 диаметров продольной арматуры и не более трехкратной толщины обоймы, но не более 200 мм. В местах концентрации напряжений шаг хомутов уменьшается.

При местном усилении обойму продлевают за пределы поврежденного участка на длину не менее пяти ее толщин и не менее длины анкеровки арматуры, а также не менее двух ширин большей грани колонны, но не менее 400 мм. При местном усилении для улучшения сцепления «нового» и «старого» бетона рекомендуется выполнять адгезионную обмазку из полимерных материалов.

Поперечная арматура железобетонной обоймы может быть выполнена в виде спиральной обмотки (рис. 10.39) из проволоки диаметром не менее 6 мм. При этом спирали в плане должны быть круглыми и охватывать всю рабочую продольную арматуру. Расстояние между ветвями спирали должно быть не менее 40 мм и не более 100 мм, оно не должно также превышать 0,2 диаметра сечения ядра обоймы, охваченного спиралью. Более эффективны (но и более трудоемки) железобетонные обоймы, в которых обеспечивается связь существующей и дополнительной арматуры. Такие обоймы рекомендуются при сильном повреждении существующей арматуры или защитного слоя бетона. В этом случае арматуру усиливаемой конструкции тщательно очищают до чистого металла, разрушенные хомуты восстанавливают путем пробивки в бетоне поперечных борозд, установки в них новых хомутов и соединения их с продольной арматурой.

Рис. 10.39. Усиление колонны обоймой со спиральной арматурой:

1 — усиливаемая колонна; 2— обойма; 3— спиральная арматура

Рис. 10.40. Усиление колонны металлическими обоймами:

1 — усиливаемая колонна; 2 — ветви обоймы; 3 — планки обоймы; 4 — опорный уголок

Дополнительную продольную арматуру приваривают у шествующей с помощью соединительных коротышей, которые во избежание пережогов выполняют из арматуры класса A-I диаметром 10. 16 мм и располагают на расстоянии друг от друга не менее 20 диаметров продольной арматуры в шахматном порядке.

При невозможности выполнения замкнутой обоймы, например при примыкании колонны к стене, рекомендуется устройство «рубашек» — незамкнутых с одной стороны обетонок. При этом способе усиления необходимо обеспечить надежную анкеровку поперечной арматуры по концам поперечного сечения «рубашек». В колоннах это осуществляется путем приварки хомутов к арматуре колонн.

При усилении «рубашками» локальных поврежденных участков, как и при усилении обоймами, их необходимо продлить на неповрежденные части конструкции на длину не менее 500 мм, а также не менее длины анкеровки продольной арматуры, не менее ширины грани элемента или его диаметра и не менее пяти толщин стенки «рубашки».

По конструктивным соображениям диаметр продольной и поперечной арматуры «рубашек» принимают не менее 8 мм, при вязаных каркасах минимальный диаметр хомутов – 6 мм.

При невозможности увеличения сечения колонн и сжатых сроках производства работ по усилению рекомендуются металлические обоймы из уголков, устанавливаемых по граням колонн, и соединительных планок между ними (рис. 10.40). Эффективность включения металлической обоймы в работу колонны зависит от плотности прилегания уголков к телу колонны и от предварительного напряжения поперечных планок.

Для плотного прилегания уголков поверхность бетона по граням колонн тщательно выравнивается скалыванием неровностей и зачеканкой цементным раствором. Предварительное напряжение соединительных планок осуществляется термическим способом. Для этого планки приваривают одной стороной к уголкам обоймы, затем разогревают газовой горелкой до 100. 120°С и в разогретом состоянии приваривают второй конец планок. Замыкание планок осуществляют симметрично от среднего по высоте колонны пояса. При остывании планок происходит обжатие поперечных сечений колонны, что существенно повышает ее несущую способность.

Эффективным средством усиления нагруженных колонн является устройство предварительно напряженных металлических распорок. Одно- или двусторонние распорки представляют собой металлические обоймы с предварительно напряженными стойками, расположенными с одной или двух сторон колонн (рис. 10.41). Первые применяют для увеличения несущей способности внецентренно сжатых колонн с большими и малыми эксцентриситетами, вторые — для центрально и внецентренно сжатых колонн с двузначной эпюрой моментов.

Предварительно напряженные односторонние распорки состоят из двух уголков, соединенных между собой металлическими планками. В верхней и нижней зонах распорок приваривают специальные планки толщиной не менее 15 мм, которые передают нагрузку на упорные уголки и имеют площадь поперечного сечения, равную сечению распорок.

Рис. 10.41. Усиление колонны предварительно напряженными двусторонними металлическими распорками:

а — в период монтажа; б — в напряженном состоянии; 1 — крепежный монтажный болт; 2 — натяжной монтажный болт; 3 — усиливаемая колонна; 4 — уголки распорок; 5 — упорные уголки; 6 — планка для натяжения болтов в месте перегиба; 7 — планки-упоры; 8 — соединительные планки

Планки устанавливают таким образом, чтобы они выступали за торцы уголков распорок на 100. 120 мм, и снабжают двумя отверстиями для стяжных болтов.

Упорные уголки должны быть установлены таким образом, чтобы их внутренние грани совпадали с наружной гранью колонн. Для этого защитный слой бетона в верхней и нижней зонах колонны скалывают и устанавливают упорные уголки на цементном растворе строго горизонтально.

До установки распорок в проектное положение в боковых полках уголков в середине их высоты выполняется вырез и осуществляется их незначительный перегиб.

Ослабление поперечного сечения уголков в месте выреза компенсируется приваркой дополнительных планок, в которых предусмотрены отверстия для стяжных болтов.

Предварительное напряжение распорок создается путем придания им вертикального положения за счет закручивания гаек натяжных болтов. При этом необходимо обеспечить плотное прилегание уголков к телу колонны, а также их совместную работу, объединив распорки с помощью приварки к ним металлических планок. Шаг планок принимают равным минимальному размеру сечения колонны. После приварки планок стяжные монтажные болты снимают, а ослабленные сечения распорок усиливают дополнительными металлическими накладками.

Для эффективного включения распорок в работу достаточно создать в них предварительное напряжение порядка 40. 70 МПа, что обеспечивается за счет расчетного удлинения при выпрямлении уголков.

При увеличении нагрузки на консоли колонн их усиливают предварительно напряженными горизонтальными или наклонными тяжами (рис. 10.42).

Рис. 10.42. Усиления консолей предварительно напряженными тяжами:

1 — усиливаемая консоль; 2 — опорные элементы; 3 — упоры из уголков; 4 — предварительно напряженные тяжи; 5 — анкеры; 6 — упоры из швеллеров

Предварительное напряжение создается завинчиванием гаек или взаимным стягиванием хомутов. Применяют также разгрузку консолей с помощью дополнительных металлических кронштейнов (рис. 10.43) или специальных опор в виде швеллеров (уголков), которые крепят к колонне с помощью предварительно напряженных тяжей (σ_sp = 40. 50 МПа).

10.43. Усиление опирания балок: а — при короткой консоли; б — при длинной консоли; 1 — хомут вокруг колонны; 2 — колонна; 3 — тяжи; 4 — подклинка; 5 — подставка из отрезка двутавра; 6 — подвесная балка из швелле-рор; 7 —гайка тяжей; 8 — упорный уголок; 9 — ригель; 10 — уголковая поперечная подпорка; 11 — горизонтальные упоры из уголков; 12 — вертикальные крепежные болты

Железобетонные сжатые элементы, усиленные обоймами, «рубашками» и наращиванием рассчитывают как монолитные. При этом учет влияния продольного изгиба на несущую способность рекомендуется осуществлять путем расчета конструкции по деформированной схеме.

Допускается также производить расчет по недеформированной схеме, в этом случае при гибкости l / i > 14 влияние прогиба на прочность учитывается путем умножения на коэффициент η по СНиП 2.03.01—84.

Расчетные характеристики бетона и арматуры принимаются с учетом коэффициентов условия работы бетона и арматуры γ_bi и γ_si по СНиП 2.03.01—84 и дополнительных коэффициентов условия работы γ_bzi и γ_szi, учитывающих специфические условия работы усиленных элементов.

Изложенная ниже методика расчета правомочна в том случае, если элементы усиления плотно примыкают к опорным частям конструкций и обеспечена анкеровка арматуры в бетоне согласно требованиям СНиП 2.03.01—84.

Расчет сжатых элементов с двойной арматурой

при прямоугольной форме сечения

ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр тяжести сечения растянутого стержня, наиболее удаленного от указанной прямой, а при отсутствии растянутой зоны — через центр тяжести наименее сжатого стержня; A_s,red и А’_s,red определяют по формулам (10.4)

Рис. 10.44. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого элемента, усиленного двусторонним наращиванием, при расчете его на прочность (ξ ξ_r расчет прочности осуществляют также по формуле (10.46), а высоту сжатой зоны находят по формуле

Для элементов из бетона класса В30 и ниже с не-напрягаемой арматурой классов A-I, A-II, A-III

Для конструкций из бетона класса выше ВЗО, а также для элементов с арматурой класса выше A-III (напряженной и ненапряженной) величину х определяют из выражения

где

При σ_s > βR_s напряжение в арматуре определяют по формуле

Если найденное по (10.52) σ_si превышает R_si без учета коэффициента γ_s6. в формуле (10.48) следует подставить значение σ_s, равное R_si. Значения ξ_ebi и ξ_i определяют по СНиП 2.03.01—84.

Площадь дополнительной растянутой арматуры при ξ ξ_R также определяют по формуле (10.14), где

При усилении железобетонных конструкций обоймой с косвенным армированием их расчет производят по СНиП 2.03.01—84 с учетом коэффициентов условия работы по табл. 10.4.

Внецентренная нагрузка на элемент N = 1000 кН; е = 0,8 м (см. рис. 10.44).

Усиление железобетонного элемента осуществлялось при первоначальном загружении усиливаемого элемента, превышающем 65 % от разрушающей нагрузки, следовательно, коэффициент условий работы усиленной конструкции γ_br1 = γ_sr1 = 0,8.

Таким образом, несущая способность усиленного элемента достаточна.

Особенности расчета колонн, усиленных

Совместная работа железобетонного элемента и металлической обоймы учитывается при условии упора ветвей обоймы в перекрытия и в случае их приварки к опорным закладным деталям. Расчет металлической обоймы выполняют как самостоятельной системы по СНиП Н-23—81, при этом гибкость продольных элементов принимают с учетом их упора в усиливаемый железобетонный элемент в местах расположения поперечных планок.

При отсутствии контакта между железобетонным элементом и металлической обоймой расчет последней осуществляют как стальной колонны в соответствии со СНиП 11-23—81.

Предварительно напряженные распорки (см. рис. 10.41) разгружают существующую колонну на величину созданного в них усилия сжатия. Расчет предварительно напряженных распорок осуществляется также по СНиП П-23—81, при этом гибкость ветвей определяется по расчетной длине от места перегиба до упора в бетон. Если в момент усиления на колонну действует полная нагрузка, усилие в распорке равно σ_spА_сd, где А_cb — площадь поперечного сечения распорок. После передачи усилия обжатия распорки рассчитывают по полному поперечному сечению, так как ослабленные места усиливаются накладками.

В центрально сжатых колоннах распорки рассматривают как дополнительную арматуру со своим расчетным сопротивлением.

Во внецентренно сжатых колоннах устанавливать распорки в растянутой зоне не рекомендуется, а при установке их по конструктивным соображениям они не учитываются в расчетах.

Металлические колонны

Содержание раздела

1. Что такое металлическая колонна?

Металлическая колонна – это разновидность строительных опор, которая предназначена для поддержания целостности здания.

Монтаж колонн является базовым этапом строительства. На них устанавливаются и закрепляются прочие составные части металлоконструкций.

Для изготовления металлических несущих колонн используют двутавровые балки, либо профильные или круглые трубы.

Основной сферой применения колон является строительство ангаров и сооружений из металла.

Колонны передают нагрузку с крыши на фундамент здания.

2. Цены на изготовление металлических колонн

Изготовление металлических колонн от 82 800 руб. за тонну.

Для получения коммерческого предложения позвоните нам по телефону +7(495)118-36-14 или напишите на почту info@paneli-s.ru

Металлические колонны активно используются при возведении различного рода сооружений, где они играют роль несущих элементов.

3. Виды металлических колонн

Двутавровые. Сечение опор данного вида металлических колон выполнено в виде буквы «Н». Длина сечения и ширина друг другу у этих изделий может быть как одинаковая, так и разная.

Прямоугольные. Данный вид колон отличается тем, что их профиль выполнен в виде четырехугольника.

Круглые. Сечение таких металлических конструкций колонн выполнено в виде круга.

Колонны используют для возведения промышленных зданий (например цехов), магазинов, большепролетных покрытий мостов, ангаров, складских и жилых помещений.

Металлические колонны можно условно поделить на два типа:

• основные колонны, к которым крепятся несущие элементы металлокаркаса;
• фахверковые, или вспомогательные, которые монтируются при необходимости во время возведения здания Основные колонны имеют большие сечения, по сравнению со вспомогательными, так как на них возлагается главная несущая функция.

4. Особенности производства

Основными составными элементами колонны являются оголовок, стержень и башмак.

Башмак – это опорная часть колонны или база.

База колонны металлическая и может быть шарнирной или жесткой.

Шарнирным креплением выступает крепление при помощи опорной плиты и анкерных болтов.

Для установки легких колонн используют жесткую базу. В качестве жесткого крепления применяют траверсы, что исключает возможность прокручивания.

Оголовки соединяются с металлическими фермами, балками с помощью жесткого или шарнирного крепления.

Расчет сечения металлической колонны проводится в соответствии с назначением конструкции. Сплошные металлические колонны делают из одного или нескольких элементов при соединении швами или заклепками.

Технология изготовления колонны – это поэтапный процесс, а именно проводится:

• предварительная подготовка – нарезка, прочистка, нанесение меток, луз;
• сборка посредством сварочных работ;
• перемещение и установка металлических колонн на фундамент, используя подъемную технику.

Металлическая колонна и узлы, сопутствующие монтажу, модифицируются по размеру, сложности в зависимости от предназначения.

В ходе изготовления металлических колон наша компания строго выполняет требования ГОСТ и СНиП, используя только инновационное сварочное оборудование и высокопрочный крепеж.

К работе с конструкциями допускаются только профессиональные сварщики и сборщики, имеющие большой опыт и специальное разрешение на проведение подобных работ.

5. Расчет металлической колонны

Отправьте заявку на изготовление металлических колонн к нам на почту — info@paneli-s.ru или позвоните по телефону +7(495)118-36-14.

Вы получите бесплатный расчёт стоимости, в течении рабочего дня.

При заказе продукции в нашей компании наши клиенты получают следующие преимущества:

• гибкая ценовая политика;
• выполнение срока, указанного в договоре;
• доставка конструкции;
• гарантия качества.

Выполним монтаж металлоконструкций от 25 000 руб. за тонну.
Более подробно в этом разделе.

Металлические колонны

При строительстве зданий из металлоконструкций базовым и одним из наиболее ответственных элементов являются колонны, ведь именно на них в результате передаются все внешние нагрузки, воздействующие на объект. Даже в процессе возведения какого-либо сооружения из металла, монтаж колонн является первоочередной задачей, следующей за подготовкой фундамента. Их тщательным образом выставляют, выравнивают, а уже после к ним закрепляются все остальные элементы каркаса: продольные и поперечные балки, перекрытия, стойки фахверка, фермы и проч. По этой причине изготовление металлических колонн является особенно ответственной задачей, в ходе выполнения которой должны предъявляться повышенных требования к качеству сварки и выполнению технических условий рабочими.

Проектирование и расчет колонн

Любую колонну, какой бы сложной она не была на первый взгляд, можно разделить на 3 основных элемента: оголовок, стержень и база.

Верхняя часть колонны. Воспринимает внешние нагрузки и передает их на стержень колонны и далее на фундамент.

Средняя часть колонны, ее рабочая зона. В случае необходимости стержень может быть усилен косынками (в местах сопряжения с оголовком и базой) и ребрами жесткости.

Место закрепления колонны к фундаменту, которое осуществляется, как правило, через анкерные болты.

Поперечное сечение колонны может иметь достаточно замысловатую форму, но в большинстве случаев проектировщики применяют:

• горячекатанный двутавр,
• профильную прямоуголную трубу,
• круглую трубу.

Конечный размер поперечного сечения подбирается после проведения расчетов на прочность. Колонны работают на сжатие, а такой тип нагружения не является экстримальным с точки зрения достяжения предела текучести и последующего номинального разрушения. Намного критичней для колонны является потеря ее устойчивости, восприимчивость к которой во многом определяется не столько ее конструкцией, сколько тем, как колонна взаимодействует с другими элементами здания (есть ли поперечные связи, стойки фахверка и др.).

Нестандартная опора колонны.

Типы колонн

По конструктиву поперечного сечения несущие колонны можно разделить на несколько типов:

Колонна постоянного сечения

Колонна состоит из единого стержня, ярковыраженной подкрановой консоли и основания. Такие колонны обычно встречаются в бескаркасных зданиях, в ангарах, складах. На них возможна установка подвесного транспортного оборудования с грузоподъемностью не более 20 тн. Могут применяться как в одно- так и в многоэтажных зданиях. Габарит сечения такой колонны не изменяется, но при этом площадь сечения может варьироваться по высоте в соответствии с расчетными усилиями.

Колонна ступенчатая

В случае, когда в здании предполагается установка кран-балки высокой грузоподъемности, от 20 тн и выше. Такая конструкция увеличивает жесткость колонны на изгиб и существенно снижает склонность к потере устойчивости. Ступенчатая колонна состоит из двух ветвей: основной несущей, на которую опираются фермы кровли помещения, и подкрановой, на которую приходится нагрузка непосредственно от кран-балки грузоподъемного оборудования.

Колонна раздельная

Такие колонны встречаются не часто и используются лишь в исключительных случаях:

• при низком расположении кранов большой грузоподъемности;
• при многоярусном расположении кранов;
• при реконструкции цехов (например, при увеличении числа пролетов).

Колонны могут воспринимать нагрузку различным образом относительно своей оси.

Центрально-сжатые колонны

Результирующие нагрузки от балок, ферм, перекрытий и др. проходят строго вдоль осевой линии колонны, что создает центральное сжатие сечения. В зданиях с таким типом нагружения колонн горизонтальные нагрузки воспринимаются дополнительными поперечными связями.

Внецентренно-сжатые колонны

Для такой колонны сжимающая результирующая сила приложена на некотором растоянии от центральной оси, что создает изгибающий момент. Дополнительно на колонну могут действовать и продольные усилия. В таких случаях колонна может иметь и несимметричное сечение для более равномерного внутрененнего распределения напряжений, что позволяет сэкономить материал и уменьшить массу изделия.

Изготовление металлических колонн на заводе СтройМонтажСервис-М

В своей практике мы имели опыт работы со всеми перечисленными выше типами колонн, причем не только в вопросах изготовления, но и проектирования. Наши инженеры всегда оценивают качества присылаемого проекта, и поэтому в случае необходимости могут дать рекомендации по конструктиву элементов колонн. Они принимают участие на всех этапах изготовления, контроллируя его процесс, ведь колонна – очень и очень ответственный элемент конструкции здания! Это позволяет нам гарантировать высокое качество нашей продукции и заставляет наших заказчиков обращаться к нам снова по вопросам как изготовления, так и монтажа металлических колонн.

Сайт инженера-проектировщика

Металлические колонны промышленных и гражданских зданий

Стальные колонны являются несущими элементами металлического каркаса здания, воспринимающие основные нагрузки на здание или сооружение. Стальная колонна состоит из базы, оголовка и стержня колонны.

2. Оголовок колонны;

3. Сечение колонны.

РАСЧЕТ КОЛОНН

Проектирование колонн начинают с расчетов. Могут работать как центрально-сжатые стержни, а могут как сжато-изгибаемые элементы. Смотрите соответствующие страницы сайта:

Далее разрабатывают схему расположения колонн. Это может быть схема раздела КМ или КМД. Если объект простой, то это может быть схема в разделе АС.

ЧЕРТЕЖИ

Образец оформления схемы расположения колонн смотрим на странице:

Если мы делаем раздел КМ (Конструкции металлические), то можно ограничиться схемой расположения колонн и узлами. Узлы для схемы КМ смотрите на страницах с колоннами (Список ниже). Но если мы делаем КМД (Конструкции металлические деталировочные), то придется еще и отправочный марки разрабатывать. Без чертежей колонн тут не обойдешься, а так как колонны бывают разные, разложим их по категориям:

2. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — одноветвевые сквозного сечения.

3. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — одноветвевые с консолью для мостовых кранов.

4. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — двухветвевые.

Ниже представлена информация для общего развития.

Классификация колонн

Колонны постоянного сечения применяют при отсутствии мостовых кранов большой грузоподъемности и высотой до 9 метров.

Колонны переменного сечения более экономичны, чем колонны постоянного сечения. Используются при наличии мостовых кранов небольшой грузоподъемности (до 50 тн.)

Колонны с ветвями (двухветвевые, трехветвевые и т.д.) используются при наличии кранов большой грузоподъемности (Более 50 тн.)

Характер работы колонн

Центрально — сжатые колонны

Внецентренно — сжатые колонны

Конструкция стальных колонн

Основные конструктивные элементы:

— база (место крепления колонны к фундаменту);

— стержень (средняя часть колонны);

— консоль (участок крепления подкрановой балки);

— оголовок — верхняя часть колонны;

При проектировании колонн могут быть полезными следующие типовые серии:

Металлические колонны одноэтажных зданий проектируют с постоянным или переменным сечением. Колонны переменного сечения имеют сплошное постоянное сечение надкрановой части, а подкрановая часть может быть сплошного или сквозного сечения.

Колонны сквозного сечения проектируют с ветвями, которые соединяются решеткой. Раздельные колонны проектируют из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвями. Если колонны работают на центральное сжатие, при этом изгибающие моменты незначительны, то применяют колонны сплошного сечения, которые выполняют из широкополочных прокатных или сварные двутавров. При изготовлении сквозных колонн используют двутавры, швеллеры и уголки.

Рис. 1. Типы стальных колонн: а, б — постоянного сечения; в – переменного сечения; г — раздельного типа; д — сечение сплошных колонн; е — то же сквозных

В зданиях без мостовых кранов, а также здания с мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 тн. высотой до 8,4 м применяют стальные унифицированные колонны постоянного сечения из сварных двутавров с высотой стенки 400 и 630 мм (рис.1 а, б). В зданиях высотой 10,8 … 18,0 м, с кранами грузоподъемностью до 50 тн используют унифицированные колонны, которые проектируют из двух частей: подкрановой и надкрановой (рис.1 в). Для зданий, имеющих высоту более 18 м с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 тн. и более, стальные колонны проектируют по индивидуальным проектам. Раздельные колонны применяют в зданиях с мостовыми кранами (125 тн. и более).

Колонны крепятся к фундаменту за счет нижней части в которой предусмотрена стальная база колонны (башмак). Базы колонн крепят к фундаментам анкерными болтами, которые предусматривают в фундаментах при их изготовлении.