Усиление колонн и поперечника в целом

Усиление колонн необходимо, как правило, при значительном увеличении нагрузок, в случае существенного коррозионного износа или при значительных локальных повреждениях. Ввиду сложности разгрузки колонн их усиление обычно выполняется под нагрузкой, что в основном определяет выбор способа усиления.

При усилении колонн путем увеличения сечений (рис. 10) используются симметричные и несимметричные схемы усиления.

Рис. 10. Усиление колонн путем увеличения сечений

а — симметричные без смещения центра тяжести; б — несимметричные со смещением центра тяжести

При усилении центрально-сжатых колонн и стоек рекомендуются симметричные схемы усиления или схемы, обеспечивающие минимальное смещение центра тяжести усиленного сечения от линий действия сжимающих усилий.

При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами одного знака рационально использование несимметричной схемы усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в сторону действия момента.

При выборе способа усиления следует учитывать условия, затрудняющие производство работ:

устройство подмостей для приварки элементов усиления;

разборку стеновых ограждений при усилении колонн крайних рядов.

При усилении колонн путем изменения конструктивной схемы (рис. 11) могут быть использованы различные схемы.

Рис. 11. Усиление колонн и поперечника в целом путем изменения конструктивной схемы а — д — схемы усиления

В высоких однопролетных зданиях с кровлей малой жесткости (например, из волнистых листов асбофанеры) целесообразно ужесточение связей по нижним поясам (схема «а») для увеличения эффекта пространственной работы. Этот прием рекомендуется для относительно коротких зданий с жесткими торцами.

Расчетная длина колонн из плоскости рамы может быть уменьшена постановкой дополнительных распорок (схема «б»), а в плоскостях рамы — установкой подкосов (схема «г»).

Целесообразно использование дополнительных стоек и подкосов для снижения продольных усилий в колоннах. Кроме случаев, указанных в п. 3.11, рекомендуется также установка подкрановых стоек, соединенных с основной колонной гибкими связями (схема «в»).

При значительном увеличении крановых нагрузок целесообразно устройство отдельной крановой эстакады, воспринимающей все вертикальные нагрузки от крана.

Для усиления колонн и стоек могут применяться предварительно напряженные шпренгельные системы, основным назначением которых является уменьшение расчетной длины сжатых элементов конструкции и увеличение момента инерции колонны или стойки и целом.

Недостатком этой схемы является передача на усиливаемый сжатый элемент дополнительных сжимающих напряжений от гибких предварительно напряженных элементов шпренгеля.

При усилении колонн и стоек могут быть использованы приемы регулирования усилий с частичной разгрузкой усиливаемого элемента и одновременным увеличением расчетного сечения (рис. 12). Наиболее целесообразно усиление постановкой предварительно изогнутых или изгибаемых в процессе монтажа элементов (рис. 12, а, б, в), которые при несмещаемых концах выпрямляются путем приложения поперечных воздействий и скрепляются с колонной. Можно также усиливать путем подведения телескопических напрягаемых стоек (рис. 12, г) из трубчатых или других жестких профилей.

Рис. 12. Усиление сплошных колонн

а – в - предварительно изогнутыми элементами с последующим выпрямлением; г — предварительно напряженным элементом

Усиление колонн, стоек и других сжато-изогнутых элементов также может осуществляться введением в существующую схему дополнительных шарниров, если это уменьшит напряжение в усиливаемых конструкциях (рис. 13). При этом необходимо учитывать как возможное уменьшение изгибающих моментов, так и увеличение расчетной длины сжатого элемента. Используют также схемы усиления колонн и поперечника в целом, заключающиеся в замыкании шарниров.

При значительных горизонтальных нагрузках на здание и большом количестве перенапряженных колонн усиление их рекомендуется производить путем введения горизонтальных жестких конструкций (специально устраиваемых или используемых), передающих нагрузки на торцы здания. Конструкции торцов здания должны быть рассчитаны и законструированы с учетом восприятия нагрузок от всего здания. При длине здания более двух пролетов следует специально устраивать дополнительные поперечные вертикальные конструкции или связи, воспринимающие горизонтальные нагрузки и передающие их на фундаменты.

При увеличении усилий в колоннах требуется проверить несущую способность фундаментов и оснований.

При недостаточной несущей способности опорной плиты ее усиление целесообразнее всего выполнять путем установки дополнительных ребер, уменьшающих размеры участков плиты.

При перенапряжении анкеров рекомендуется устанавливать дополнительные фундаментные болты, закрепив их в фундаментах или в дополнительной набетонке.

Рис. 13. Усиление путем введения в схему дополнительных элементов жесткости и шарниров

а - поперечный разрез; б, в — расчетные схемы соответственно до и после усиления; 1 — элементы жесткости; 2 — увеличение сечений; 3 — шарниры