Усиление железобетонных, стальных, кирпичных колонн различной конфигурации: технологии, особенности, принципы Колонны – элементы, формирующие силовой каркас здания, обладающие огромной прочностью и несущей способностью, способные выдержать значительные нагрузки на изгиб и сжатие. Колонны различны по материалу-основе, при сборке может использоваться железобетон, кирпич или сталь, по сечению, представлены классические квадратные, необычные круглые и многогранные конструкции.Несмотря на изначально высокий запас прочности, несущие элементы подвержены разрушению под воздействием внешних факторов или естественного старения. Если очередной осмотр показывает присутствие дефектов, то для восстановления изначальной несущей способности без сложной перестройки следует провести усиление. Как подобрать оптимальную технологию армирования? Что нужно учитывать?Разрушение: основные причиныНаиболее распространенные причины повреждений несущих элементов таковы:Усадка, разрушение фундамента. Оба явления приводят к отклонениям от строгой вертикальной оси колонны, нагрузка начинает распределяться неравномерно, резко возрастает вероятность появления трещин, не только поверхностных, но и структурных.Ошибки, допущенные при проектировании и строительстве, неправильный расчет нагрузок, использование материалов низкого качества, игнорирование основных отраслевых нормативно-технических документов.Неправильная эксплуатация здания, игнорирование основных правил и требований, пренебрежение плановым обслуживанием.Аварийные ситуации, техногенные катастрофы, землетрясения и другие события, сопряженные с огромными физическими воздействиями на элементы.Естественное старение стройматериала, усталость металла, появление очагов коррозии на элементах внутреннего армирующего каркаса.Когда необходимо усиление?Укрепление колонн требуется, в первую очередь, при обнаружении дефектов, список которых выглядит следующим образом:Трещины. Наиболее часто встречающиеся повреждения, трещины могут образовываться не только на поверхности, но и в структуре, что очень опасно.Сколы. Как правило, крупные куски стройматериала откалываются из-за значительного внешнего воздействия, точечного акцентированного удара.Расслоение. Его причины – коррозия внутреннего армирующего каркаса, продолжительное воздействие на стройматериал щелочной среды, пламени или льда.Шелушение. Бетон начинает шелушиться из-за длительного контакта с агрессивным химическим веществом.Очаги коррозии. Этот дефект характерен, в первую очередь, для металлических колонн, однако, ржавчина угрожает и внутренней арматуре ЖБИ.Усиление необходимо и в ситуациях, когда несущий элемент находится в хорошем состоянии, но запланирована перепланировка, перепрофилирование здания, сопряженное с повышением несущей нагрузки, из-за чего базовые характеристики окажутся недостаточными. Характерный пример – надстройка дополнительных этажей, монтаж на крыше массивного оборудования, обустройство чердака или мансарды, замена кровельного покрытия на более тяжелое.Методики укрепления: общий обзорДля повышения несущей способности конструкции, устранения повреждений используются следующие технологии:Установка обоймы из стали или железобетона.Увеличение сечение с одной или двух сторон.Монтаж вспомогательных опор из стали, прошедших предварительное напряжение.Установка рубашки.Оклеивание композитными материалами, холстами или лентами из углеволокна.Усиление кирпичных и железобетонных колоннНаиболее подходящая в данном случае методика – обустройство железобетонной обоймы, сформированной бетоном, металлическими стержнями, расположенными продольно, стягивающими хомутами. Перед укреплением нужно провести подготовку, придерживаясь следующей инструкции:Удаление штукатурного, отделочного или выравнивающего слоя.Формирование насечек глубиной около 0.5 сантиметра.Механическая чистка выступающих армирующих элементов, их грунтование или другая обработка, задача которой – исключение развития коррозии.Смачивание бетонной поверхности примерно за 60 минут до начала основных работ по укреплению.Фиксация продольных прутьев обоймы происходит при помощи бетонного раствора, для максимальной прочности обеспечивается прижим струбцинами. На уголках сварным способом ставятся поперечные планки на дистанции в 40-60 сантиметров друг от друга. Колонна может подвергаться нагрузке сразу после того, как все работы завершены, при условии их надлежащего качества. Металлические укрепляющие элементы должны прочно прилегать к колонне и располагаться строго вертикально.Чтобы сделать обойму еще более прочной, рекомендовано предварительное напряжение металлических элементов, для которого подходят следующие способы:натяжные гайки;электрический нагрев;попарные стяжки.Усиление стальных колоннУкрепление металлических несущих конструкций, испытывающих основную нагрузку на сжатие, проводится установкой следующих элементов:Гибкие распорки и раскосы.Жесткие распорки, прошедшие процедуру предварительного напряжения.Жесткие подкосы.Оттяжки, прошедшие процедуру предварительного напряжения.Затяжки-шпренгели.При подборе оптимального метода нужно учесть исходное состояние колонны, особенности и характер ее повреждений, показатели прочности, которые необходимо достичь.Монтаж железобетонной рубашкиЕсли кирпичная или железобетонная колонна установлена вплотную к одной из стен сооружения, оптимальным вариантом ее укрепление станет железобетонная рубашка. Порядок действий таков:Подготовка, чистка поверхности.Формирование на стройматериале неглубоких насечек, благодаря которым удастся повысить адгезию с бетонным раствором.Монтаж металлических армирующих элементов.Монтаж опалубки, конфигурация которой соответствует колонне.Смачивание поверхностей.Подача бетонного раствора в опалубку под давлением, что необходимо для равномерного заполнения объема, исключения образования воздушных полостей.Укрепление колонн нестандартной конфигурацииВ первую очередь, к этой категории относятся круглые и многогранные колонны, их сечение не позволяет сформировать распорные элементы, поддерживающие армирующий каркас. Эффективная технология укрепления – постановка вертикальных металлических элементов, удерживаемых временных скрутками, с дальнейшим обжатием стальными хомутами, предварительно нагретыми до 200-300 градусов.Нагрев приводит к температурному расширению металла, в процессе остывания он сжимается, благодаря чему деталь плотно сжимает, обхватывает конструкцию, за счет чего и достигается укрепление. Чтобы сформировать из всех деталей единый каркас, после остывания они свариваются.Укрепление композитными материаламиСтеклоткань, полотно на основе углепластика – технологичные материалы, которые можно использовать для усиления колонн вне зависимости от основы, состояния, конфигурации. Несмотря на легкость, композиты характеризуются прочностью, в несколько раз превышающей аналогичный показатель у арматуры, почти не увеличивают исходную массу строительной конструкции, что исключает необходимость в армировании соседних элементов.Технология базируется на оклеивании ствола лентами и холстами, благодаря чему они принимают основную долю нагрузки на изгиб. Для приклеивания используются особые составы на полимерной основе, подбор которых проводится в индивидуальном порядке, с учетом особенностей конкретных эксплуатационных условий.Композиты дополнительно защищают колонну от воздействия влаги, химических веществ. Дополнительное преимущество – возможность финишного декорирования, окрашивания композита, что важно в том случае, если колонна является частью памятника архитектуры или другого объекта городской среды, при оформлении которого нужно соблюдать строго определенные требования.