Способ усиления колонны и навесных панелей стены

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу усиления железобетонной колонны и навесных панелей стены, поврежденных огнем в условиях пожара, аварии. Технический результат заключается в рациональном и эффективном усилении поврежденной колонны и навесных панелей стены, надежном включении в совместную работу напрягающей распорки с контролем предварительных напряжений в ней, повышении прочности передачи «грузовой винт - упорная гайка», упрощении изготовления составных арматурных каркасов устройства усиления колонны, снижении трудоемкости при их изготовлении, экономии энергии и стали. Способ включает в себя проведение технического осмотра, изготовление упорных элементов несущего каркаса, натяжного узла, напрягающей распорки, угловых упорных частей плоских составных каркасов, поперечную арматуру в виде сетки «зигзаг» элементов усиления, креплений навесных панелей стены; стальные элементы устройства усиления включают в работу колонн и навесных панелей стены здания и затем покрывают огнезащитным материалом. 18 з.п. ф-лы, 18 ил.

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при усилении несущих и ограждающих конструкций эксплуатируемого здания, - более конкретно при усилении термоповрежденной железобетонной колонны и навесных панелей стены в условиях пожара, взрыва, аварии.

К термическим повреждениям колонны и навесных панелей стены после пожара относятся отслоение деструктивного бетона на глубину 40-60 мм и более, выпучивание стержней арматуры, появление остаточных термических напряжений растяжения (до 10000 Н/см²) в рабочей арматуре колонн. Повреждения навесных панелей стены характеризуются разрушением бетона в поперечном сечении; возможно существенное ослабление креплений стеновых панелей и их обрушение. В ряде случаев целесообразно исправление поврежденных конструкций без демонтажа ригелей и колонн, полной или частичной их разгрузки.

Известен способ усиления колонны и других сжатых элементов конструкций здания дополнительными предварительно напряженными металлическими распорками / Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1989. - С.50-56, рис.23 / [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа усиления, относится то, что в известном способе преднапряженные распорки повышают несущую способность только колонны, следовательно, невозможно обеспечить надлежащее усиление поврежденных навесных панелей стены; при неточном изготовлении напрягаемых распорок по их длине, в известном способе невозможно надежное их включение в совместную работу с усиливаемой колонной, следовательно, снижается точность контроля степени разгружения места сочленения ригеля и колонны; в известном способе сечение ветвей распорки принимают конструктивно, с большим перерасходом металла на усиление, следовательно, при использовании известного способа возрастают металлоемкость и трудоемкость; в известном способе, при применении металла без конструктивной огнезащиты, снижается длительность сопротивления огневому воздействию в условиях повторного пожара элементов усиления в частности и фактическая огнестойкость колонны в целом.

Известен способ усиления колонны, включающий установку преднапряженной металлической обоймы, в верхней части которой закрепляют натяжной узел, обойму из четырех прокатных уголков, связанных попарно соединительными планками в две ветви, в продольном направлении, которые обжимают распорными устройством / А.с. SU №607932, кл. 2 Е04G 23/02. Способ усиления колонн. / В.В.Гусельников. Опубл. 25.05.78. Бюл. №19 / [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа усиления колонны, относится то, что в известном способе применяют громоздкую, металлоемкую обойму из прокатных уголков; эффективность использования известного способа восстановления снижается вследствие того, что грузовой винт натяжного узла имеет шарнирное закрепление с обеих концов, следовательно, коэффициент его приведенной длины весьма значителен; опорная площадка под ригель удалена от ветви распорки, следовательно, дополнительно возникает изгибающий момент, действующий на эту ветвь распорки и опорный столик, увеличены общие габариты сечения оголовка усиливаемой колонны; в известном способе используют металл без конструктивной огнезащиты, следовательно, снижается фактическая огнестойкость элементов усиления в частности и колонны в целом.

Известен способ усиления колонны, включающий установку опорных столиков, усиливающих элементов колонны, распорного устройства, напряжение усиливающей распорки с регулируемым усилием с последующим обжатием и бетонированием / А.с. SU №1162729, кл. 4Е04G 23/02. Способ восстановления капителей и колонн железобетонных конструкций. / Н.А.Ильин. Опубл. 23.06.85. Бюл. №23 / [3].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного способа усиления железобетонной колонны, является то, что в известном способе расходуется значительная масса металла, не эффективно используемая для усиления колонны, опорные узлы известного устройства внизу и вверху колонны не имеют жесткого закрепления, составные части ветвей обоймы соединены натяжным винтом, характеризующим их шарнирное примыкание, в известном способе расположение натяжных винтов не по центру тяжести поперечного сечения уголка обоймы приводит к возникновению изгибающего момента от распорного усилия, действующего на напрягаемые ветви составных частей обоймы; при использовании металла без конструктивной огнезащиты снижается фактическая огнестойкость элементов усиления и колонны.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по совокупности признаков является способ, включающий технический осмотр и поверочные расчеты усиливаемой колонны, проектирование, изготовление и установку опорных столиков, усиливающих элементов колонны, элементов распорного устройства, напряжение усиливаемой распорки с регулируемым усилием с последующим обжатием и обетонированием / Патент RU 2308585, МПК Е04G 23/02. Способ восстановления железобетонной колонны и ее оголовка. / Н.А.Ильин, Е.М.Комов, П.П.Яценко; заявл. 03.10.2005; опубл. 20.10.07. Бюл. №28 / [4] - принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа усиления колонны, относится то, что в технический осмотр не включено освидетельствование навесных панелей стены, не разработаны меры по усилению крепления навесных панелей стены; в техническом осмотре отсутствует определение величины остаточных термических напряжений в стержнях продольной арматуры усиливаемой колонны; не приведен порядок снижения термических напряжений в арматурных стержнях усиливаемой колонны; при использовании арматурных каркасов усиления колонны поперечную арматуру (хомуты и отгибы) сначала нарезают, затем каждый отрезок стержня приваривают к угловым стержням устройства усиления и к ветвям остова напрягаемой распорки; следовательно, велики объемы резки поперечной арматуры плоских составных каркасов, большое число свариваемых пересечений поперечной арматуры с угловыми стержнями устройства усиления; значительны трудоемкость и расход металла при раскрое поперечной арматуры.

Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении надежности и безопасности состояния усиливаемой колонны и навесных панелей стены, получивших тяжелые термические повреждения, в снижении расхода стали и материальных затрат за счет рациональной установки элементов усиления предлагаемым способом.

Технический результат - рациональное проведение технического осмотра и оценки состояния поврежденной колонны навесных панелей стены, надежное включение в совместную работу напрягаемой распорки (с контролем предварительных напряжений) усиливаемой колонны; жесткое соединение грузового винта с несущей ветвью распорки, вдвое снижающее коэффициент приведенной длины винта при расчете прочности и устойчивости его как сжатого элемента, упрощение конструкции передачи «грузовой винт - упорная гайка» натяжного узла при проектировании и изготовлении его, размещение грузовых винтов в центре тяжести поперечных сечений уголков распорок, улучшающих работу напрягаемых ветвей распорок при сжатии, повышение контроля степени разгружения усиливаемой колонны напряженными распорками, снижение расхода металла на изготовление устройства усиления и получение возможности эффективного использования металла при усилении колонны и ее оголовка, обеспечение огнезащиты металлических элементов усиления и гарантированного предела огнестойкости усиливаемой колонны.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе усиления колонны и навесных панелей стены, включающем проведение технического осмотра и поверочных расчетов усиливаемой колонны, проектирование, изготовление и установку опорных столиков, усиливающих элементов колонны, частей распорного узла, напрягающей распорки с регулируемым усилием с последующим обжатием и обетонированием, особенностью является то, что в технический осмотр дополнительно включают определение величины остаточных термических напряжений в стержнях продольной арматуры усиливаемой колонны, проводят сколы слоев термоповрежденного бетона, затем изготовляют элементы усиления, при этом упорные элементы усиливаемой колонны выполняют в виде упорных столиков колонны, сочлененных с продольной арматурой колонны, опорный столик выполняют из отрезка гнутого стального уголка или прокатной угловой стали, усиливая ребрами жесткости и оборудуя отверстиями для установки грузовых винтов натяжного узла; остов напрягающей распорки составного каркаса выполняют из двух ветвей, соединенных планками и поперечной арматурой в виде арматурной сетки «зигзаг» по длине ветвей; натяжной узел, установленный между верхом опорного столика и верхним упорным столиком, оборудуют грузовыми винтами с натяжными гайками; поперечную арматуру на боковых гранях колонны выполняют в виде арматурных сеток «зигзаг», сочлененных с угловыми элементами устройства усиления; элементы усиления крепления навесных панелей стены к колонне оборудуют угловыми уголковыми стержнями, накладками на панели и монтажными стяжными болтами.

Несущий каркас устройства усиления колонны и навесных панелей стены составляют из двух ветвей остова напрягающей распорки и пары ненапрягаемых угловых стержней.

Напрягающую распорку установливают между опорным столиком, прикрепленным сверху ветвей остова распорки, и упорным столиком колонны, прикрепленным снизу ветвей остова распорки на стержни продольной арматуры усиливаемой колонны.

Площадь поперечного сечения ветвей остова напрягающей распорки принимают с учетом восприятия величины остаточных термических напряжений в стержнях продольной арматуры усиливаемой колонны.

Ветви остова напрягающей распорки, работающие на сжатие, выполняют из стальных неравнополочных уголков усиленного сечения, с большей толщиной полок по сортаменту.

Соединение ветвей остова напрягающей распорки выполняют в виде планок - элементов упорных столиков из отрезков углового проката - по концам ветвей распорки и поперечной зигзагообразной арматуры по длине напрягающей распорки.

Составные каркасы усиления колонны выполняют из стальных угловых уголковых элементов и зигзагообразных стержней поперечной арматуры диаметром ⌀ 6-16 мм классов А 240 (A-I), А 300 (A-II) или А 400 (A-III) в виде горизонтальных и наклонных ветвей, расположенных под углом θ=(45±15) градусов к продольной оси колонны.

Усиление колонны осуществляют с разгрузкой ее термонапряжений в продольной арматуре.

Угловые уголковые стержни устройства усиления установливают в углах примыкания усиливаемой колонны с навесными панелями стены обушком вовнутрь поперечного сечения, а полками наружу усиливаемой колонны.

Навесные панели стены соединяют стяжными болтами с угловыми уголковыми стержнями несущего каркаса усиления колоны.

Упорные столики усиливаемой колонны и опорный столик напрягаемой распорки, работающие на продольный изгиб, выполняют из стальных равнополочных уголков, с меньшей толщиной полок по сортаменту.

Угловые уголковые стержни, работающие на сжатие и изгиб, выполняют из стальных неравнополочных уголков, с меньшей толщиной полок по сортаменту.

Размеры поперечного сечения опорного столика, усиленного ребром жесткости, принимают по результатам проверки устойчивости малой и большой полки, работающих на сжатие и изгиб.

Поверхности упорных столиков, подвергнутые огневой обработке горелкой, утопляют «в сок» пластичного цементно-песчаного раствора состава 1:3 с выжиманием.

После введения напрягающей распорки в работу опорный столик и верхний упорный столик колонны соединяют наглухо металлическими пластинами или отрезками уголка наложением сварных швов.

Грузовые винты натяжного узла выполняют съемными, многократного использования, снимаемыми после ввода в работу напрягаемой распорки и установки наглухо соединительных пластин между упорным столиком колонны и опорным столикам напрягаемой распорки.

Грузовые винты натяжного узла выполняют постоянными, одноразового использования, остающимися в бетоне усиления колонны.

Стальные элементы распорного устройства подвергают огневой обработке горелкой и покрывают огнезащитным материалом, толщину которого принимают в зависимости от требуемого предела огнестойкости колонны по признаку потери несущей способности.

Металлические элементы устройства усиления покрывают огнезащитным материалом, толщину которого определяют по формуле (1)

$${\text{δ}}_{\text{озс}}={\text{D}}_{\text{ar}}^{\text{0}\text{,8}}\cdot {\text{lnτ}}_{\text{кип}}\text{;}\left(\text{1}\right)$$

где δ_озс - толщина огнезащитного слоя, мм;

D_ar - показатель термодиффузии огнезащитного материала, мм²/мин;

τ_кип - гарантируемый предел огнезащиты защитного слоя, мин.

На чертежах представлено:

на фиг.1-3 изображены элементы устройства усиления колонны и навесных панелей стены: продольные разрезы А-А и Б-Б (фиг.1 и 2) и поперечное сечение В-В (фиг.3):

1 - усиливаемая колонна; 2 - стержни продольной арматуры колонны;

3 - термонапряженные стержни продольной арматуры колонны;

4 - грузовые винты натяжного узла; 5 - ветви напрягаемой распорки;

6 - угловые уголковые стержни устройства усиления; 7 - составные каркасы остова усиления колонны; 8 - нижний упорный столик;

9 - навесные панели стены; 10 - монтажные стяжные болты панелей;

11 - балка покрытия;

на фиг.4-6 изображены поперечные сечения усиливаемой колонны на уровне верхнего упорного столика (сечение Г-Г; фиг.4), на уровне опорного столика (сечение Д-Д; фиг.5) и на уровне нижнего упорного столика (сечение Е-Е; фиг.6) (обозначения элементов 1-3, 5-9 см.описание к фиг.1-3):

12 - верхний упорный столик; 13 - опорный столик;

14 - деструктивный слой бетона; 15 - сварные швы;

на фиг.7-10 изображены схемы закрепления опорного столика и упорных столиков на термонапряженные стержни продольной арматуры усиливаемой колонны:

3 - термонапряженные стержни продольной арматуры колонны;

5 - ветви напрягаемой распорки;

8 - нижний упорный столик;

12 - верхний упорный столик;

13 - опорный столик;

15 - сварные швы.

на фиг.11 и 12 изображен натяжной узел устройства усиления - продольный разрез А-А (фиг.7) и поперечный разрез Б-Б (фиг.8):

3 - термонапряженные стержни продольной арматуры колонны;

4 - грузовые винты натяжного узла;

15 - сварные швы;

16 - остов упорного столика колонны; 17 - буртик грузового винта;

18 - упорная высокая гайка; 19 - остов опорного столика;

20 - отверстия сквозные для грузового винта;

21 - уголковый элемент напрягаемой распорки;

22 - пластина жесткости; 23 - ребро жесткости;

24 - контргайка; 25 - пружинная шайба;

26 - соединительная планка, отрезок уголка (показаны пунктиром);

на фиг.13 и 14 изображены арматурные сетки «зигзаг» составных каркасов КРС-1 и КРС-2 для напрягающей распорки:

27 - стержни арматурной сетки «зигзаг» составного каркаса КРС-1;

28 - стержни арматурной сетки «зигзаг» составного каркаса КРС-2;

31 - место вязки арматурной проволокой;

на фиг.15 и 16 изображен остов напрягающей распорки, оборудованный соединительными планками и арматурной сеткой «зигзаг» составного каркаса КРС-1 из гнутого стержня:

продольный разрез А-А (фиг.11); поперечный разрез Б-Б (фиг.12);

5 - ветви напрягающей распорки;

7 - составные каркасы остова усиления колонны;

15 - сварные швы;

26 - соединительная планка, отрезок уголка (показаны пунктиром);

27 - стержни арматурной сетки «зигзаг» составного каркаса КРС-1;

на фиг.17 и 18 изображены составные каркасы КРС-3 и КРС-4 для боковых граней усиливаемой колонны:

5 - ветви напрягающей распорки;

6 - угловые уголковые стержни устройства усиления;

15 - сварные швы;

29 - стержни арматурной сетки «зигзаг» составного каркаса КРС-3 с поперечными стержнями, напрягаемыми путем их стяжки;

30 - стержни арматурной сетки «зигзаг» составного каркаса КРС-4;

31 - место вязки арматурной проволокой; 32 - стяжные гайки;

33 - подкладки - подпоры для стягиваемых стержней поперечной арматуры;

34 - положение горизонтальных стержней поперечной арматуры после их стяжки;

35 - монтажные сварные швы; 36 - стяжной болт - хомут;

37 - планка - шайба стяжного болта - хомута;

38 - составные части стяжного стержня; 39 - стяжная муфта;

40 - защитный слой бетона (дополнительно укладываемый);

В - ширина составного каркаса; b - ширина арматурной сетки «зигзаг»; u, u_i - шаг поперечных стержней; d - диаметр стержня; l₀ - длина остова распорки; s, s_i - длина лапок.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.

Пример конкретного выполнения. Железобетонная колонна одноэтажного однопролетного складского здания высотой H=7,2 м выполнена в виде сплошного квадратного сечения В×С=400×400 мм с навесными панелями стены; бетон тяжелый класса В 30, продольная арматура колонны из стали класса А 400 (A-III), - 8⌀22 мм; глубина заложения арматуры а=40 мм, толщина защитного слоя u=30 мм; толщина деструктивного слоя бетона δ=(35-45) мм; тяжелые термические повреждения бетона обнаружены на участке длиной 2,6 м от оголовка на трех обогревавшихся гранях колонны; термические напряжения растяжения порядка (9000±1000) Н/см² имеют угловые стержни продольной арматуры, расположенные с лицевой поверхности колонны.

Устройство усиления колонны содержит упорные элементы нижний упорный столик 8 и остов упорного столика колонны 16, ветви напрягающей распорки 5, составные каркасы и натяжной узел; элементы усиления крепления навесных панелей стены к колонне включают угловые уголковые стержни устройства усиления 6, накладки на панели и монтажные стяжные болты панелей 10.

Остовы упорных столиков и опорного столика усиливаемой колонны 1 выполняют из отрезка уголка размерами h×b×s=75×75×6 мм, длиной l=В-2·u=400-2·30=340 мм. Для повышения жесткости остова упорного и опорного столиков натяжного узла на уголки дополнительно устанавливают пластины жесткости 22 толщиной 30 мм. В остовах упорного и опорного столиков и их пластинах жесткости 22 для пропуска концов грузового винта диаметром d=20 мм высверливают сквозные отверстия диаметром d_o=21 мм или вырезают овальные пазы шириной b_o=d_о=21 мм и длиной e_o=b+0,5·d-e=75+0,5·20-45=40 мм.

Ветви остова напрягаемой распорки выполняют из отрезков неравнополочного уголка прокатного профиля размером B×b×s=75×50×6 мм и имеют концевые соединительные планки размером l×b×s=360×80×6 мм и поперечную арматуру в виде арматурной сетки «зигзаг» составного каркаса КРС-1 или КРС-2.

Гнутые стержни арматурных сеток выполняют из арматуры класса А 240 (A-I) диаметром d=8 мм с шагом u=300 мм, или класса A300 (A-II), диаметром d=6 мм, с шагом u=250 мм.

Грузовой винт натяжного узла 4 изготовляют с буртиком, диаметр винта d=20 мм, длина винта 260 мм, длина нарезки метрической резьбы М20 на концах винта b₁=50 мм, b₂=150 мм.

Грузовой винт натяжного узла 4 оборудуют с верхнего конца шестигранной контргайкой 24 высотой m=16 мм и пружинной шайбой 25 для винта диаметром отверстия d₁=20,5 мм, толщиной s=4 мм; с нижнего конца грузовой винт натяжного узла 4 оборудуют двумя упорными высокими гайками 18 высотой m=20 мм, диаметр резьбы М20 и шестигранной контргайкой 24 высотой m=16 мм и двумя пружинными шайбами 25 (для винта d₁=20,5 мм) толщиной s=4 мм.

Введение в работу деталей устройства усиления колонны и навесных панелей стены производят следующим образом.

В процессе технического осмотра колонны и навесных панелей стены, отбивая слесарным молотком деструктивный слой бетона (температура нагрева t_b≥550°C), устанавливают участки усиливаемой колонны 1 с тяжелыми повреждениями и остаточными после пожара термическими напряжениями в продольной арматуре (температура нагрева t_s≥500°C).

Предварительно в механической мастерской изготовляют остовы опорного и упорных столиков, грузовые винты натяжного узла 4, упорные высокие гайки 18, контргайки 24 и пружинные шайбы 25, пластины жесткости 22 и ребра жесткости 23, соединительные планки 26, арматурные сетки «зигзаг», уголковые элементы напрягающей распорки, угловые уголковые стержни устройства усиления 6, стяжные муфты 39 и стяжные болты - хомуты 36, монтажные стальные болты панелей 10 для навесных панелей стены 9.

Сначала к усиливаемой колонне 1 прикрепляют нижний и верхний упорные столики на термонапряженные стержни продольной арматуры колонны 3 с помощью сварного шва 15 высотой не менее 6 мм.

Затем устанавливают угловые уголковые стержни устройства усиления 6 и остов напрягаемой распорки, на которую прикрепляют поперечную арматуру в виде арматурных сеток «зигзаг» на лицевую и боковые поверхности усиливаемой колонны 1.

Затем на остовы опорного и упорного столиков прикрепляются пластины жесткости 22; укомплектовывают грузовые винты натяжного узла 4 упорными высокими гайками 18, контргайками 24, пружинными шайбами 25 и устанавливают по месту грузовые винты натяжного узла 4 в натяжной узел. Одновременным заворачиванием упорных высоких гаек 18 грузовых винтов натяжного узла 4 с заданным (контролируемым) усилием - разгружают продольную арматуру от термических напряжений, увеличивая при этом несущую способность усиливаемой колонны 1.

После введения ветвей остова напрягающей распорки в работу, пластины жесткости 22 верхнего упорного и опорного столиков соединяют наглухо отрезками уголка или соединительными планками 26 с помощью сварных швов 15.

На металлические элементы устройства усиления наносят огнезащитное покрытие 40 - слой тяжелого бетона по прочности на сжатие принимают равным классу бетона усиливаемой колонны, но не менее В 15.

Использованием предложенного способа усиления колонн и навесных панелей стены устраняют тяжелые повреждения без демонтажа или предварительной разгрузки несущей конструкции, наиболее полно используя остаточную прочность материалов при дальнейшей ее эксплуатации.

Предложенный способ усиления позволяет рационально и эффективно произвести усиление тяжелоповрежденной колонны за счет надежного включения в совместную работу напрягающей распорки с контролем предварительных напряжений.

Жестким соединением грузового винта с несущей ветвью распорки вдвое снижают коэффициент приведенной длины винта при расчете прочности и устойчивости его как сжатого элемента.

Предложенный способ усиления упрощает конструкцию передачи «грузовой винт - упорная гайка» натяжного узла при проектировании и изготовлении его, повышая надежность в работе, выигрыш в силе и обеспечивая бесшумное, медленное и плавное перемещение напрягаемой распорки с большой точностью. Размещение грузовых винтов в центре тяжести поперечных сечений уголков распорок улучшает работу напрягаемых ветвей распорок при сжатии.

Предложенный способ усиления позволяет повысить степень контроля разгружения усиливаемой колонны напряженными распорками, снизить в 2-3 раза расход металла на его изготовление и обеспечить требуемую огнезащиту металлических элементов устройства усиления.

Предложенный способ усиления применен в промышленности при восстановлении крайней колонны и навесных панелей стены здания.

Усиливаемая колонна с тяжелыми термическими повреждениями верхней части находилась на границе между ограниченно работоспособным и аварийным состоянием. Материал элементов устройства усиления - сталь марки Ст.3 кл. 2-1. Расчетная нагрузка на колонну 505 кН (50,5 тс).

Работы по усилению железобетонной колонны и керамзитобетонных навесных панелей стены были проведены без остановки технологического процесса в одноэтажном промышленном здании (г. Самара, 2010 г.).

Источники информации

1. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. / ЦНИИСК. - М.: Стройиздат, 1989. - С.50-56, рис.23.

2. А.с. SU №607932, кл. 2 Е04G 23 / 02. Способ усиления колонн. / В.В.Гусельников, опубл. 25.05.78. Бюл. №19.

3. А.с. SU №1162729, кл. 4Е04G 23 / 02. Способ восстановления капителей и колонн железобетонных конструкций. / Н.А.Ильин. заявл. 10.02.83; опубл. 23.06.85. Бюл. №23.

4. Патент RU 2308585, МПК Е04G 23/02. Способ восстановления железобетонной колонны и ее оголовка. / Н.А.Ильин, Е.М.Комов, П.П.Яценко; заявл.03.10.2005; опубл.20.10.07. Бюл.№28.

1. Способ усиления колонны и навесных панелей стены, включающий проведение технического осмотра и поверочных расчетов усиливаемой колонны, проектирование, изготовление и установку опорных столиков, усиливающих элементов несущего каркаса усиления, колонны, частей распорного узла, напрягающей распорки с регулируемым усилием с последующим обжатием и обетонированием, отличающийся тем, что в технический осмотр дополнительно включают определение величины остаточных термических напряжений в стержнях продольной арматуры усиливаемой колонны, проводят сколы слоев термоповрежденного бетона, затем изготовляют элементы усиления, при этом упорные элементы усиливаемой колонны выполняют в виде упорных столиков колонны, сочлененных с продольной арматурой колонны, опорный столик выполняют из отрезка гнутого стального уголка или прокатной угловой стали, усиливая ребрами жесткости и оборудуя отверстиями для установки грузовых винтов натяжного узла; остов напрягающей распорки составного каркаса выполняют из двух ветвей, соединенных планками и поперечной арматурой в виде арматурной сетки «зигзаг» по длине ветвей; натяжной узел, установленный между верхом опорного столика и верхним упорным столиком, оборудуют грузовыми винтами с натяжными гайками; поперечную арматуру на боковых гранях колонны выполняют в виде арматурных сеток «зигзаг», сочлененных с угловыми элементами устройства усиления; элементы усиления крепления навесных панелей стены к колонне оборудуют угловыми уголковыми стержнями, накладками на панели и монтажными стяжными болтами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что несущий каркас устройства усиления колонны и навесных панелей стены составляют из двух ветвей остова напрягающей распорки и пары ненапрягаемых угловых стержней.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что напрягающую распорку устанавливают между опорным столиком, прикрепленным сверху ветвей остова распорки, и упорным столиком колонны, прикрепленным снизу ветвей остова распорки на стержни продольной арматуры усиливаемой колонны.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения ветвей остова напрягающей распорки принимают с учетом восприятия величины остаточных термических напряжений в стержнях продольной арматуры усиливаемой колонны.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что ветви остова напрягающей распорки, работающие на сжатие, выполняют из стальных неравнополочных уголков усиленного сечения с большей толщиной полок по сортаменту.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение ветвей остова напрягающей распорки выполняют в виде планок - элементов упорных столиков из отрезков углового проката - по концам ветвей распорки и поперечной зигзагообразной арматуры по длине напрягающей распорки.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что составные каркасы усиления колонны выполняют из стальных угловых уголковых элементов и зигзагообразных стержней поперечной арматуры диаметром ⌀ 6÷16 мм классов А 240 (A-I), А 300 (A-II) или А 400 (А-III) в виде горизонтальных и наклонных ветвей, расположенных под углом θ=(45±5)° к продольной оси колонны.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что усиление колонны осуществляют с разгрузкой ее термонапряжений в продольной арматуре.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что угловые уголковые стержни устройства усиления устанавливают в углах примыкания усиливаемой колонны с навесными панелями стены обушком вовнутрь поперечного сечения, а полками наружу усиливаемой колонны.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что навесные панели стены соединяют стяжными болтами с угловыми уголковыми стержнями несущего каркаса усиления колонны.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что упорные столики колонны и опорный столик напрягаемой распорки, работающие на продольный изгиб, выполняют из стальных равнополочных уголков с меньшей толщиной полок по сортаменту.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что угловые уголковые стержни, работающие на сжатие и изгиб, выполняют из стальных неравнополочных уголков с меньшей толщиной полок по сортаменту.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что размеры поперечного сечения опорного столика, усиленного ребром жесткости, принимают по результатам проверки устойчивости малой и большой полок, работающих на сжатие и изгиб.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхности упорных столиков, подвергнутые огневой обработке горелкой, утопляют «в сок» пластичного цементно-песчаного раствора состава 1:3 с выжиманием.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что после введения напрягающей распорки в работу опорный столик и верхний упорный столик колонны соединяют наглухо металлическими пластинами или отрезками уголка наложением сварных швов.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что грузовые винты натяжного узла выполняют съемными, многократного использования, снимаемыми после ввода в работу напрягающей распорки и установки наглухо соединительных пластин между упорным столиком колонны и опорным столиком напрягающей распорки.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что грузовые винты натяжного узла выполняют постоянными, одноразового использования, остающимися в бетоне усиления колонны.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что стальные элементы распорного устройства подвергают огневой обработке горелкой и покрывают огнезащитным материалом, толщину которого принимают в зависимости от требуемого предела огнестойкости колонны по признаку потери несущей способности.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлические элементы устройства усиления покрывают огнезащитным материалом, толщину которого определяют по формуле (I):
$${\delta }_{озс}=D_{ar}^{\mathrm{0,8}}\cdot \ln {\tau }_{кип},$$
где δ_озс - толщина огнезащитного слоя, мм;
D_ar - показатель термодиффузии огнезащитного материала, мм²/мин;
τ_кип - гарантируемый предел огнезащиты защитного слоя, мин.