Усиление металлических колонн: способы и виды

Способы

Если вовремя принять необходимые меры, то можно остановить процесс разрушения кирпичной стены и полностью восстановить функциональность кладки.

Основные причины, по которым начинают деформироваться кирпичные стены:

• конструктивные ошибки, допущенные во время строительства здания: недостаточная глубина фундамента, неправильный расчет перекрытий, когда несущая способность стен не соответствует оказываемой на них нагрузке;
• неправильная эксплуатация здания;
• использование некачественных материалов и неправильных пропорций раствора;
• ошибки, допущенные на стадии проектирования.
• неправильное утепление кирпичной стены

Современные строительные технологии позволяют усиливать кирпичные стены, помещая их в такие обоймы:

1. армированная;
2. композиционная;
3. металлическая;
4. железобетонная.

Чтобы снять усилие, которое разрушает стену, надо учитывать все факторы: марку бетона и раствора, состояние кладки, нагрузку, которая оказывается на стену, процент ее армирования.

Чем больше будет армированных хомутов, тем выше станет прочность кирпичной стены. Если в кирпичной кладке есть трещины, то после ее усиления при помощи обойм, полностью восстанавливается несущая способность стены.

Чтобы оценить размер повреждений, необходимо тщательно очистить трещины от грязи и остатков раствора, после чего промыть водой. Если этого не сделать, а сразу их заделать, то через некоторое время кладка снова начнет разрушаться.

Чтобы добиться максимального результата, надо не только усиливать кирпичную кладку при помощи обойм, но и выполнить инъектирование трещин растворами, которые имеют достаточную вязкость и морозостойкость, а также незначительное водоотделение и усадку, высокую прочность на сжатие и сцепление с поверхностью стены.

Усиление колонн обоймами

Колонны – это строительные конструкции, которые вместе с капитальными стенами надежно удерживают верхние плиты перекрытия. Они не позволяют прогибаться потолку и, следовательно, испытывают повышенную нагрузку.

Колонны — не просто украшения зданий внутри или снаружи, они – важный конструктивный элемент строения. Знаменитые скульптуры-атланты, поддерживающие козырек входа в Новый Эрмитаж, что в Сантк-Петербурге, пожалуй, самый яркий пример высокохудожественных колонн.

Причины разрушения колонн

Но, к сожалению, ничто не вечно под луной. Поскольку любая колонна состоит из строительных материалов, эта конструкция со временем подвергается старению. Иногда случается, что в возведенном всего несколько лет назад здании при расчете колонн разработчиками была допущена ошибка по расчету несущей нагрузки, в результате чего конструкции быстро разрушаются.

Также и строители вполне могли при возведении колонн не выдержать технологию или, что случается не так редко, в целях экономии застройщик сэкономил на стоимости особо крепкого бетона и заменил его более дешевой маркой. Результат в этих случаях всегда один – придётся делать усиление колонн.

• Одним словом, как только Вы увидели, что штукатурка на колоннах взбугрилась или, того хуже, по ней пошли трещины (особенно в верхней части), немедленно нужно не просто приступать к косметическому ремонту, а принимать более решительные меры.

С чего начинается усиление колонн

Что именно следует делать (да и следует ли), могут решить только инженеры-строители. Именно они после проведения строительной экспертизы вынесут вердикт о необходимости усиления колонн и выберут самый оптимальный способ капитального ремонта.

В нашей компании работает конструкторский отдел, специалисты которого проведут анализ состояния сооружения и выполнят проект усиления железобетонной колонны. Для этого не потребуется больших затрат, но зато станет ясно, нужно ли прибегать к серьезным мерам (а усиление колонн обоймами дело крайне ответственное), или трещины — всего лишь ложная тревога.

Чтобы сделать строительную экспертизу, в колонне берутся на анализ образцы:

Кроме того, инженеры рассчитывают все виды нагрузок, которые реально испытывает конструкция. В результате вы будете знать точно, необходимо ли, и если да, как срочно нужно сделать усиление железобетонной колонны.

Как происходит усиление колонн обоймами из стали

Чтобы выполнить усиление колонн обоймами, наши мастера отрежут четыре стальных уголка просчитанного номера в размер высоты колонны. Далее на крепкий цементный раствор эти уголки устанавливаются по четырем углам конструкции.

Чтобы усиление колонн в дальнейшем было надежным, уголки стягиваются специальными хомутами. В результате они прижимаются к поверхности колонны до тех пор, пока цементный раствор не начнет выдавливаться.

Усиление колонн обоймами нужно проводить лишь после того, как уголки прихватятся. Далее отрезаются стальные полосы (планки) просчитанной длины. Перед привариванием металлических планок к уголкам полосы нагреваются, тем самым происходит линейное расширение материала (планки удлиняются под воздействием температуры).

Только после этого стальную полосу приваривают. Причем усиление колонн будет выполнено надежно, если все четыре планки привариваются на одной высоте, а после делается следующий пояс над ней на расчетной высоте. Так колонна охватывается металлической обвязкой с равным шагом до самого верха, причем последний пояс из полос крепится под самым потолком.

После остывания металлические полосы укорачиваются, и вся обвязка колонны надежно удерживает и укрепляет несущую конструкцию, за счет чего и происходит усиление железобетонной колонны.

Применения армированной обоймы

Для того чтобы усилить стены и не допустить появления новых разрушений, можно выполнить армирование стен. Сделать это можно при помощи арматурных каркасов, металлических стержней или арматурной сетки.

Наиболее простым вариантом является проведение армирования при помощи арматурной сетки, в этом случае, порядок проведения работ будет следующим:

• фиксировать арматурную сетки на стене можно как с одной ее стороны, так и с обеих;
• перед этим необходимо просверлить отверстия;
• для крепления сетки используются сквозные шпильки или сделать это можно при помощи анкерных болтов;
• после крепления сетки, на нее наносят бетонный раствор, марка которого не должна быть ниже М 100;
• толщина слоя раствора обычно в пределах 20-40 мм;
• по высоте углов крепят вспомогательные металлические стержни диаметром 6 мм, от края отступают 25-30 см;
• если сетка устанавливается только с одной стороны, то используются шпильки или анкера диаметром 8 мм с шагом 60-75 см;
• если арматурная сетка крепится с обеих сторон стены, то диаметр шпилек не менее 12 мм и их шаг 100-120 см;
• к анкерам или шпилькам арматурная сетка крепится при помощи сварки или вязальной проволоки.

Создание железобетонного пояса

Этот метод усиления стен отличается небольшими затратами и на его монтаж надо минимум времени. Толщина железобетонной обоймы составляет от 4 до 12 см, для ее создания используется мелкозернистый бетон, арматура, укладываемая в продольном и поперечном направлении.

К стене крепление железобетонной обоймы проводится при помощи фиксаторов, устанавливают ее по периметру здания и таким образом создают арматурную сетку.

Для укрепления стены, созданная железобетонная оболочка должна превышать ее прочность в несколько раз. После установки, железобетонная оболочка берет на себя часть нагрузки, создаваемой на стену, таким образом, она разгружается и прекращается ее повреждение.

Если необходимо сделать обойму толщиной до 40 мм, то она выполняется методом пневмобетонирования и торкретирования, после чего поверхность покрывают штукатуркой.

Если же слой обоймы толщиной до 120 мм, то ее делают при помощи инвентарной опалубки, она устанавливается вокруг ремонтируемой стены на всю ее высоту.

После создания опалубки, в нее вставляют специальные трубки, через которые подают бетонную смесь, имеющую мелкозернистую структуру.

Основные методы укрепления стен, диафрагм, колонн

Усиление колонны ж-б обоймой

Увеличение сечения путем устройства железобетонных обойм и рубашек

С целью усиления ж б колонн и стен вблизи поверхности бетона устанавливается дополнительная продольная и поперечная арматура с анкеровкой как к бетону стены, так и к перекрытиям. Далее укладывается дополнительный слой бетона методом заливки в опалубку или торкретированием. И в том и в другом случае требуется подбор состава бетона или специальной ремонтной смеси по характеристикам: прочность, подвижность, фракция заполнителя и т.п.

Достоинства метода

• Универсальность
• Высокая степень приращения прочности
• Возможность использовать распространенные материалы
• Невысокие требования к квалификации исполнителей.

Недостатки метода

• Увеличение габаритов готовой конструкции
• Большой срок производства работ и набора прочности бетоном
• Высокая трудоемкость и материалоемкость
• Высокая стоимость.

Устройство стальных обойм усиления

При реализации данной методики колонны и стены по граням обрамляют уголками из горячекатанной стали, стянутыми в горизонтальном направлении стальными планками. Все элементы усиления колонн и стен свариваются. При необходимости передачи нагрузки от перекрытий вплотную к вышележащему и нижележащему перекрытиям устанавливаются горизонтальные уголки, зазоры выбираются клиньями или заполняются безусадочным цементом, вертикальные элементы могут быть преднапряжены. Для создания эффекта трехостного сжатия в бетоне колонны, приводящего к увеличению прочности на сжатие, горизонтальные планки должны быть преднапряжены путем нагревания. В ряде случаев может потребоваться механическое закрепление металла к бетону путем установки распорных или химических анкеров.

Достоинства метода:

• Возможность использовать распространенные материалы
• Комбинирование с другими методами усиления каркасов.

Недостатки метода:

• Увеличение габаритов конструкции
• Высокая трудоемкость
• Необходимость привлечения квалифицированных рабочих
• Необходимость антикоррозионной и огнезащиты.

Усиление колонны композитной обоймой

Укрепление стальными тяжами (обоймами)

Для усиления несущей способности стен, часто применяют стальную обойму. Чтобы создать такую конструкцию, вам понадобится арматура диаметром 12 мм, металлические полосы толщиной 10-12 мм и шириной 40-60 мм, металлические уголки.

По углам площади, которая будет усиливаться, вертикально монтируются металлические уголки, их фиксация выполняется при помощи раствора.

Между хомутами расстояние должно быть не больше 50 мм, а чтобы они лучше сцепились с раствором, уголки закрывают металлической сеткой. Чтобы защитить стальную обойму от коррозии, толщина цементного слоя должна быть в пределах 2-3 см.

Если площадь стены большая, то раствор наносят не вручную, а при помощи специального насоса.

Инъектирование конструктивных элементов

Современным методом усиления стен является инъектирование. Проводится оно следующим образом: в стене пробуриваются отверстия и в ее тело или это может быть выполнено за кирпичную кладку, вводятся цементные эпоксидные или полиуретановые составы.

Раствор попадает в трещину или пустоту, возникшую вследствие разрушения стены, предотвращает их дальнейшее повреждение, укрепляет и обеспечивает полную гидроизоляцию.

При помощи инъектирования стен, можно укрепить кладку, герметизировать появившиеся трещины, защитить стену от негативного действия влаги, провести герметизацию гильз водоводов, в которых размещены коммуникации и т.д.

Усиление колонн: способы укрепления конструкции, советы мастеров

Домашний уют 5 мая 2018
В ремонтно-строительных работах технические операции с колоннами выполняются довольно часто. Связано это с большими нагрузками, которые ложатся на данный конструкционный элемент, изнашивая его структуру. Наиболее распространенной ремонтно-восстановительной операцией этого типа можно назвать усиление колонн, для которого используется широкий спектр методов.

В каких случаях требуется усиление ствола колонны?

Потребность в дополнительном укреплении строительных конструкций обычно возникает после образования дефектов. Колонна в основном применяется как несущий архитектурно-строительный элемент, поэтому для нее характерны разного рода повреждения. Наиболее часто встречаются следующие проблемы:

• Трещины. Самая распространенная разновидность повреждений колонной конструкции, которая может иметь разные формы и проявления. Что касается причин, то деформационные трещины могут возникать в результате усадки здания, повышения нагрузок, коррозии арматуры в стволе, уменьшения прочности бетона и т. д.
• Сколы. Не менее опасный дефект, образование которого может быть связано с механическими или огневыми воздействиями на конструкцию, а также с утратой изначальных свойств металлических несущих стержней.
• Отслоения. Такого рода повреждения также возникают из-за огневых воздействий, коррозии арматуры и давления новообразований – ледяной корки или щелочей.
• Шелушение. Как правило, является следствием контакта с агрессивными средами. Циклические процессы увлажнения/высыхания или замораживания/оттаивания обычно приводят к полному разрушению конструкции.

Факторы деформации структуры могут оказывать влияние на выбор тактики ремонтно-восстановительных мероприятий. Но чаще всего технологии усиления колонн подбираются на основе физико-эксплуатационных качеств и параметров ствола. Перед тем как приступить к обзору конкретных методов решения поставленной задачи, стоит ознакомиться с универсальными правилами организации работ.

Общие советы специалистов по ходу работ

В усиливающих технических операциях, которые выполняются применительно к несущим сооружениям и конструкциям, часто задействуются различные опоры, накладки и угловые элементы поддержки. Используя подобные приспособления, важно учитывать два правила:

• Количество уровней или пластов укрепляющего бандажа не должно быть меньше трех. Поперечная обвязка и вовсе накладывается в четыре слоя.
• Выдерживается нахлест порядка 20-30 см. Стыковые соединения, как правило, исключаются.

Если планируется использовать способы усиления колонн с обработкой поверхности ствола композитными средствами и полимерами, то изначально должны быть учтены следующие условия:

• Влажность бетона должна составлять не менее 4%. Данный коэффициент проверяется влагомером.
• Конденсат должен быть удален с поверхности колонны.
• Перед непосредственной укладкой полимера на ствол наносится слой эпоксидной смолы.
• Температура конструкции должна варьироваться в диапазоне +10…+45 °С. Это нормальный режим для работы с полимерными составами.

Независимо от применяемого способа усиления ствола колонны, следует произвести зачистку и обеспылевание поверхности. Она должна быть избавлена от загрязнений, жировых пятен, и цементного молочка. Подобные задачи решаются шлифовальным инструментом – ручным или машинным в зависимости от площади.

Технология усиления обоймой

Использование комбинированной обоймы для укрепления стволов колонн позволяет обеспечить стойкость конструкции, как перед динамическими, так и перед статическими нагрузками. Стандартным вариантом исполнения данного метода считается усиление колонн металлической обоймой, но специалисты рекомендуют изначально просчитывать дополнение каркаса железобетонными вставками с замкнутыми стальными хомутами.

Перед выполнением монтажных операций следует выполнить насечки в структуре ствола глубиной до 5 мм. Поверхность колонны также очищается от инородных частиц и защищается от коррозии.

Основу каркаса обоймы составит конструкция из поперечных планок и продольных металлических уголков. Продольные компоненты усаживаются на цементно-песчаный раствор и зажимаются струбцинами.

Далее по всей длине ствола к уголкам необходимо приварить точечной сваркой поперечные планки, выдерживая шаг порядка 50-60 см.

К преимуществам усиления колонн стальными обоймами можно отнести скорость монтажа и конструкционную гибкость схемы крепления.

Сразу после завершения установки каркаса ствол будет готов к принятию расчетных нагрузок, а в дальнейшем при необходимости каркас можно будет модифицировать, внося дополнительные элементы крепежа.

Но основную задачу укрепления обойма сможет выполнить только при условии плотного прилегания стяжек и планок с уголками к поверхности колонны. Качество же фиксации определяется гладкостью ствола и его геометрией.

Технология наращивания сечения

Типовая конструкция строительной колонны состоит из двух структурных частей – бетона и армирующих элементов. Если усиление колонн обоймами ориентируется на повышение жесткости несущего металлического скелета ствола наружным способом, то наращивание сечения ставит целью расширение площади несущей поверхности. Увеличивается основная бетонная масса, которая делает конструкцию стабильнее и долговечнее.

Данный метод используется в тех случаях, когда в принципе допускается возможность наращивания технической зоны в месте эксплуатации колонны. Оптимальным способом может стать одностороннее наращивание сечения – по ширине, длине или глубине конструкции.

С технологической точки зрения, главная задача мастера будет заключаться в обеспечении достаточно прочной связи нового бетонного слоя со старым. Для этого используются методы усиления колонн металлическими обоймами.

Но каркас в данном случае выполняет не функцию самостоятельного несущего элемента, а выступает в качестве вспомогательной армирующей обрешетки, которая и позволит связать два бетонных уровня. Монтируется та же продольная арматура с насечками и уголками.

В идеале по возможности ее следует приваривать к основной арматуре в стволе металлическими коротышками. Затем выполняется непосредственное наращивание кладкой бетонного раствора.

Советы по усилению проемов в несущих стенах при недостаточной несущей способности

Достаточно часто возникает надо сделать новый проем в несущей стене или укрепить существующий. При выполнении указанных работ, надо придерживаться разработанных технологий и соблюдать существующие нормы:

• если вы решили сделать проем в несущей стене, то надо придерживаться существующих нормативов, ширина проема в помещении высотой 2,5-3 метра не должна быть больше 2 метров;
• монтаж проема надо выполнять ближе к середине стены, тогда нагрузка будет распределяться равномерно;
• если дом многоэтажный, то на нижних этажах ширина проема не должна быть более 90 см;
• если вы делаете проем в кирпичной стене, то надо предварительно установить опорные контракции;
• делать проем в кирпичной стене лучше не отбойным молотком, а при помощи алмазной резки, в этом случае получается меньше пыли и шума, а сам проем будет более аккуратным;
• при создании проема учитывайте, что он должен быть немного больше ширины самой двери или окна, это необходимо для установки коробки.
• для сокрытия следов усиления можно использовать декоративные панели для имитации кладки

Если вам необходимо укрепить проем в кирпичной стене, то сделать это можно при помощи металлических уголков, двутавров или швеллеров. Эти элементы позволяют равномерно распределить нагрузку и усилить прочность проема.

При использовании швеллера учтите, что у него округлые края, поэтому он будет неплотно прилегать к краям проема. В этом случае, его края надо обтачивать или заливать зазоры специальным раствором.

МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ И МАТЕРИАЛЫ

Основные методы усиления это:

1. Армирование – используется стальная и композитная арматура, сварные сетки и различный металлопрокат: швеллеры, уголки, двутавр. Другие, или же дополнительные, элементы усиления монтируются с внешней стороны, таким образом создается внешний армопояс. Также дополнительные элементы могут встраиваться в несущие конструкции, такими являются стены, колонны, балки.
2. Торкретирование – этот метод является самым молодым, используется он в сравнение с другими недавно, на сегодняшний день является самым доступным по расходам. Метод позволяет в короткие сроки обрабатывать большие поверхности.
3. Гидроизоляция – последний метод усиления, применяется в защите фундаментов, подвалов и цокольных этажей.

Оконного проема

Для усиления оконных проемов используют перемычки, которые устанавливают на этапе строительства. Делают перемычки из железобетона, при этом арматура обеспечивает их прочность, а бетон жесткость и сопротивление силам сжатия.

Если возникла необходимость расширить оконный проем, то новая конструкция должна быть обязательно укреплена так же, как это выполняется на этапе строительства дома.

Для усиления оконного проема используются прогоны, которые опираются на специальные выступы. Для создания прогонов могут использоваться швеллера, уголки, промышленные перемычки.