Технология при усилении колонн железобетонной обоймой

Исходные данные

 

№ вар	Усиливаемая или заменяемая конструкция	Вид реконструкции	Способ усиления или замены	Причины, вызвавшие  реконструкцию	Рекомендуемая литература
20	Колонны  прямоугольные	Усиление	Ж/б рубашки	Разруш. поверхности с  трех сторон	[1, с. 386, 401, 397, 412], [3, л.105]

 

2.1 Классификация  способов усиления колонн

1.Наиболее простым типом железобетонных обойм являются обоймы с обычной продольной и поперечной арматурой без связи арматуры обоймы с арматурой усиливаемой колонны  
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. 1 Усиление колонны железобетонной обоймой: 
1 — усиливаемая колонна 
2 — обойма 
3 — продольная арматура обоймы 
4 — поперечная арматура обоймы 
5 — жесткая продольная обойма 
6 — опорные уголки

1. 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. 2). 
   Эффективность включения металлической обоймы в работу колонны зависит от плотности прилегания уголков к телу колонны и от предварительного напряжения поперечных планок.

Рис. 2 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

Рис. 3 Усиление колонны обоймой со спиральной арматурой: 
1 — усиливаемая колонна 
2 — обойма 
3 — спиральная арматура

Рис. 4 Усиление колонны металлическими обоймами:

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Причины усиления фундаментов:

В период эксплуатации железобетонные колонны  испытывают на себе влияние различных  факторов: химических, механических и  термических. Особенную опасность представляет увеличение эксплуатационных нагрузок (увеличение грузоподъемности кранов в промышленных зданиях, смена конструкции покрытия). При этом нагрузка на несущие конструкции существенно возрастает (в особенности на опорные части железобетонных колонн), что может привести к потере несущей способности. К перечню причин, вызывающих необходимость усиления, следует отнести следующие:

·     коррозия арматуры, как следствие отслаивание защитного слоя бетона, а также уменьшение сечения на 25-30%;

·     увеличение нагрузок на несущие конструкции;

·     появление дефектов, вызванных динамическим воздействием на конструкции;

·     ошибки при проектировании, изготовлении и монтаже.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

 

    В данной работе рассматривается усиление колонн путем установки ж/б рубашки.

Причиной усиления является разрушение колонн с трех сторон при химическом воздействии. Применение данного метода усиления обосновывается несколькими факторами:

–Использование полимербетона для защиты от химического воздействия на колонны.

– Простота исполнения

Экспертизой было обнаружено разрушение с 3-х сторон на 30% защитного  слоя бетона из-за химического и  влажного воздействия ,ввиду чего у  защитного слоя  колонн на всех этажах началась коррозия. Экспертизой было принято решение усилить колонны путем ж/б рубашки из арматуры A-IV,где d=16мм,работающие на сжатие, и d=12 мм, работающие на растяжение полимербетона на основе эпоксидной смолы. В данном случае металлическая обойма значительно уступает ж/б обойме из-за химического воздействия влаги и металла, что может привести к повторному разрушению колонн в связи с появлением коррозии металла.

 

2.2 Усиление  несущей способности колонны с помощью ж/б рубашки

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 20 мм для стержней, работающих на сжатие, и 16 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.

 

 

Рисунок 1 – схема усиления фундамента

Исходными данными для  составления проекта усиления колонн служат:

•   Технический паспорт объекта

      •    конструктивные чертежи и расчетные схемы  колонн ,с хемы сопряжения колонн и ригелей, колонн и фундаментов;

•   Результаты обследования колонн экспертизой на несущую способность;

•   результаты обследования состояния здания или сооружения с указанием влияния влажной среды на колонны;

3. Технология усиления колонн железобетонной рубашкой

Производство работ  по усилению железобетонной колонны  методом устройства «рубашки» выполняют  в следующей последовательности:

1. Подготовительные работы. Перед усилением поверхность колонны подготавливается следующим образом: удаляется штукатурный слой; зубилом делается насечка в бетоне на глубину 3-6 мм; промывается за час до бетонирования поверхность старого бетона чистой водой.

Перед сваркой арматурных стержней свариваемые концы и соединительные накладки должны быть очищены в местах сварки от грязи, масла и других загрязнений до чистого металла. Вода, в том числе конденсационная, снег, лед должны быть удалены с поверхности стержней и соединительных накладок посредством нагревания их пламенем газовых горелок и паяльных ламп до температуры 100°С.

Не допускается наличие  ожогов и подплавлений от дуговой  сварки на поверхности рабочих стержней. Ожоги должны быть зачищены абразивным кругом, при этом уменьшение площади сечения стержня (углубление в основной металл) не должно превышать 3 %. Место зачистки стержня должно иметь плавные переходы, а риски от абразивной обработки должны быть направлены вдоль стержня.

Отрезка концов стержней электрической дугой при усилении конструкций не допускается.

2. Установка арматуры. Сечение и количество продольной  арматуры определяется расчетом  при условии обеспечения совместной  работы рубашки с колонной. Поперечная  арматура как уже отмечалось  ранее принимается диаметром не менее 16 мм и устанавливается с шагом S, удовлетворяющим требованиям:

1,5 d³S³3d; S£200мм,

где d - диаметр продольной арматуры;

d - толщина обоймы.

Арматурная сталь, покат, применяемые в конструкциях усиления обетонированием, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 13015-75**, СНиП 2.03.11-85.

3. После монтажа арматуры  производят обетонирование конструкции  усиления.

Для усиления рубашками  рекомендуется применять портландцемент марки не ниже 400; при необходимости  быстрого схватывания и твержения  рекомендуется тот же цемент, но с тепловой обработкой бетона по мягким режимам.

Применение быстротвердеющих цементов и добавок – ускорителей  твердения допускается при подборе  составов, обеспечивающих нормальную усадку.

Бетонная смесь наносится  набрызгом. При этом максимальная крупность заполнителя для бетона должна быть не более половины толщины усиливаемой конструкции.

 

 

 

2.4. Ведомость объёмов реконструктивных работ

Ведомость объёмов работ

 

№ п/п	Наименование работ и процессов	Ед. измер.	Объём работ
			на один конструктивный элемент	на все(200 шт)
1	2	3	4	5
1	Очистка колонн от разрушенного слоя,установка  засечек	м3	0,2208	44,16
2	Армирование вокруг колонны	м3	0,08244	16,488
3	Обетонирование колонны слой 10 см	м3	1,15	230

2.5 Определение технологии производства реконструктивных работ

В комплекс работ по усилению колонн входят следующие рабочие процессы и операции:

-Очистка колонн от  разрушенного слоя пескоструйным аппаратом

-Нанесение насечек  для схватывания бетона металлическими  щетками

-Снятие нагрузки с колонн путем установки домкратов

-Армирование вокруг  колонны сетки

-Нанесение набрызгом  бетона на колонну

-Выравнивание и выдерживание  срока набора прочности нового  лоя бетона 

-Демонтаж и загрузка  усиленных колонн

Достоинства и  недостатки применяемого метода

Достоинства:

- Простой по исполнению

- Добавление примесей  в бетон, способные увеличить  прочность, пластичность  колонны  ,а так же увеличить её сопротивляемость  агрессивным средам.

Недостатки:

-Очень дорогой способ усиления

-Долгосрочный(необходимо ждать определенное время, пока бетон не наберет полную прочность)

Наименование	Марка, ГОСТ	Техническая характеристика	Количество, шт
Лебедка электрическая грузоподъемная	ЛСТН	грузоподъемность 1 т	3
Блок однорольный отводной с  откидными щитками	-	с серьгой, грузоподъемность 1,25 т	6
Лестница приставная с монтажной  площадкой	-	из легких алюминиевых сплавов	3
Аппарат сварочный	ТС-500	-	6
Компрессор	ЗИФ-55	передвижной, производительность 5 м3/мин	3
Молоток отбойный	МО-9П	расход воздуха 1,25 м3/мин	6
Рукав	ГОСТ 8318-57*	напорный, резинотканевый, длиной 10 м	6

Захватки при ведении  работ выбирают 3 по секции.

Захватки назначают  с таким расчетом, чтобы работы на смежных участках не производились.  

Общая схема организации работ  приведена на рис. 2

 

Ведомость конструкций  и материалов

Наименование	Ед. изм.	Количество
Стержни арматурные длиной 1800 мм	шт	2200
То же попечечные 500 мм	шт	9600
Полимербетон М500	м3	230

 

Модульная опалубка                                    25  м³   
Техника безопасности при ремонте и усилении колонн

 
   При выполнении работ по усилению конструкций кроме соблюдения общих правил техники безопасности в строительстве согласно главе СНиП II1-4-80 требуется соблюдение особых правил, связанных со спецификой и условиями выполняемых работ. Технологические процессы, выполняемые на территории действующего предприятия и в действующих цехах относятся к работам повышеной опасности и должны производиться по нарядам-допускам. Рабочие строительных организаций должны быть ознакомлены с проектами производства работ и пройти дополнительный инструктаж по технике безопасности в связи с повышенной опасностью производства работ при реконструкции предприятий.