Усиление колонн

Как показывают результаты обследований, повреждения колонн от силовых воздействий достаточно редки, что объясняется значительной недогруженностью колонн промышленных зданий и наличием в них определенных резервов несущей способности. Поэтому во многих случаях при реконструкции производственных зданий не требуется усиливать или заменять колонны и для обеспечения их дальнейшей нормальной эксплуатации можно ограничиться лишь небольшими ремонтными работами по ликвидации отдельных повреждений.

2.4 Усиление колонн с помощью увелечения сечения

Усиление колонн способом увеличения сечения достаточно эффективно и может выполняться практически при любом повышении нагрузок. Однако большая протяженность вертикальных швов, необходимость устройства подмостей по всей высоте колонны повышают трудоемкость работ по усилению. Кроме того, при усилении колонн, заделанных в стене, приходится проводить разборку стенового ограждения.

В результате приварки элементов усиления в колоннах возникает остаточный сварочный прогиб, приводящий к появлению дополнительного эксцентриситета приложения нагрузки. Направление остаточного прогиба противоположно направлению прогиба элемента непосредственно в процессе сварки, поэтому в тот или иной период времени сварочный прогиб для колонн, усиливаемых под нагрузкой, представляет собой догружающий фактор.

Сварочный прогиб зависит от жесткости стержня и погонной энергии при наложении швов. Для снижения влияния сварочных прогибов рекомендуется после сборки элементов усиления осуществить вначале их точечную приварку и лишь затем приступить к наложению основных швов. Это обеспечивает совместную работу элементов усиления и основного стержня и способствует снижению сварочных деформаций. Применение шпоночных швов также приводит к значительному уменьшению прогибов и сокращает сроки выполнения сварочных работ.

Усиление колонн способом изменения конструктивной схемы достаточно разнообразно. В высоких однопролетных зданиях с кровлей малой жесткости (волнистые листы с креплением на кляммерах) ужесточением связей по нижним поясам ферм (схема а) можно существенно увеличить эффект пространственной работы и уменьшить моменты от крановых нагрузок в нижнем сечении колонн до 50%. Особенно целесообразен этот прием в коротких зданиях при устройстве жестких торцов. В этом случае верхний конец колонн может считаться несменяемым, что приводит к уменьшению расчетной длины колонны в плоскости рамы.

Значительно повышается эффект пространственной работы каркаса также при устройстве неразрезных подкрановых конструкций. При этом благодаря введению дополнительной упругой опоры на уровне тормозных конструкций расчетная длина колонны в плоскости рамы снижается на 15—20%. Расчетную длину колонн из плоскости рамы можно уменьшить постановкой дополнительных распорок.

2. 5 Усиление колонн с помощью предварительно напряженные оттяжки

Для повышения поперечной жесткости каркаса и уменьшения расчетной длины колонн могут использоваться предварительно напряженные оттяжки. Однако такое усиление увеличивает в стойках продольные усилия в результате натяжения оттяжек, требует устройства сложных анкерных креплений и загромождает прилегающую к зданию территорию. Применение этого способа оправдано в исключительных случаях, когда другие методы усиления не могут быть использованы.

Одним из способов усиления колонн является снижение в них продольных усилий, благодаря введению дополнительных стоек или подкосов. Для уменьшения продольных усилий от крановых нагрузок дополнительными стойками или подкосами подкрепляются подкрановые балки. Этот способ целесообразен при необходимости одновременного усиления подкрановых конструкций. Если балки опираются на консоли колонн, то для их разгрузки могут быть установлены подкрановые стойки, соединенные с основной колонной гибкими связями.

В пролетах без мостовых кранов на дополнительные стойки могут быть переданы нагрузки от покрытия. Установка дополнительных стоек загромождает пространство цеха и требует устройства отдельных фундаментов. Кроме того, для включения элементов усиления в работу необходимо плотно подогнать их к вышележащим конструкциям подклиниванием или домкратами. Все это усложняет производство работ и повышает их трудоемкость. При значительном повышении крановых нагрузок целесообразно устройство отдельной крановой эстакады, воспринимающей все вертикальные нагрузки от кранов, при этом пролет мостовых кранов должен быть несколько уменьшен.

Разгрузка колонн введением дополнительных стоек может быть рекомендована в случае, если колонны при эксплуатации получили существенные повреждения и их усиление методом увеличения сечения не может быть выполнено   (большой коррозионный износ, низкая свариваемость стали и т.д.). После разгрузки поврежденные колонны могут быть усилены бетоном. В некоторых случаях для усиления колонн может быть использован эффект предварительного напряжения. Такое усиление имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами. Это: разгрузка элементов конструкций и снятие опасных напряжений; включение элементов усиления в работу конструкций непосредственно после их прикрепления; увеличение зоны упругой работы конструкций; снижение объема сварочных работ при монтаже элементов усиления; рациональное использование свойств материалов высокой прочности, применяемых для элементов усиления.

К наиболее эффективным способам усиления колонн предварительно напрягаемыми элементами, относятся : увеличение сечений предварительно напрягаемыми распорками; введение в работу усиливаемых колонн предварительно напряженных элементов из труб и других жестких профилей; комбинированное усиление — разгрузка колонны вводимыми в ее работу предварительно напрягаемыми элементами с последующим ее усилением увеличением сечений.

Литература:

1.