Металлическая консоль на жб колонне

Обновлено: 07.07.2024

Подкрановые балки под мостовые опорные краны опираются на колонны постоянного сечения через консоли из сварного двутавра (одностенчатые консоли) или двух швеллеров (двустенчатые консоли).

Консоль рассчитывается на давление F, приложенное с эксцентриситетом е, от двух сближенных кранов, расположенных на подкрановых балках.

Швы, прикрепляющие одностенчатую консоль, рассчитываются на действие момента М = Fе иперерезывающую силу Q = F.

Швы прикрепляющие консоль, состоящую из двух швеллеров, обнимающих колонну, рассчитываются на реакции, найденные как в одноконсольной балке:

F₁= Fе/h; F₂ = F(h + е)/h.

Пример 8.6. Проверить прочность сварного соединения одностенчатой консоли с колонной. Сталь класса С255. Сварка механизированная в среде СО₂ сварочной проволокой марки Св-08Г2С диаметром 1,4 мм. Катет шва k_f = 8 мм. К консоли приложена расчетная сосредоточенная сила F = 800 кН с эксцентриситетом (расстоянием от оси подкрановой балки до грани колонны) е = 350 мм. Размеры сечения консоли показаны на рис. 8.15.

Материал конструкций – сталь класса С255, имеющая расчетное сопротивление R_y = 24 кН/см 2 при толщине свариваемых элементов от 10 до 20 мм (см. табл. 2.3);

Сварка механизированная с использованием проволоки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70*. Расчетные сопротивления сварных соединений при расчете: по металлу шва R_wf = 21,5 кН/см 2 ; по металлу границы сплавления R_wz = 16,65 кН/см 2 Коэффициенты проплавления, принимаемые для механизированной сварки при диаметре сварочной проволоки 1,4 мм и катетах швов 8 мм по табл. 3.4 равными β_f = 0,9 и β_z = 1,05. Коэффициенты условий работы соединения γ_wf = γ_wz = 1,0, конструкции γ_с = 1,0.

β_fR_wf = 0,9 ∙ 21,5 = 19,35 кН/см 2 > β_zR_wz = 1,05 ∙ 16,65 = 17,48 кН/см 2 ,

следовательно, сварные швы рассчитываем по металлу границы сплавления.

В месте прикрепления консоли действуют:

– изгибающий момент М = Fе = 800 ∙ 0,35 = 280 кН∙м;

– поперечная сила Q = F = 800 кН.

Рис. 8.15. Одностенчатая подкрановая консоль:

а – прикрепление консоли; б – геометрические характеристики сечения;

в – расчетные длины швов; г – эпюры напряжений в шве

Определяем геометрические характеристики сечения сварных швов в месте прикрепления консоли к колонне с учетом дефектов швов в начале и конце сварки 10 мм (рис. 8.15, в):

– суммарная расчетная длина швов, прикрепляющих один пояс:

= (25 – 1) + [25 – (1 + 2 ∙ 0,8 +1)] = 45,4 cм;

– площадь сварного шва у пояса

– суммарная расчетная длина швов, прикрепляющих стенку,

– площадь сварного шва у стенки

– общая площадь всех сварных швов

– момент инерции всех сварных швов относительно оси х-х

= [2 ∙ 1,05 ∙ 0,8 · (40 – 1) 3 ] / 12 + 2 · [38,14 · (41,4 / 2) 2 ] = 40989,9 см 4 ;

– момент сопротивления швов

W_w = 2J_w /h = 2 ∙ 40989,9 / 42,8 = 1915,42 см 3 .

Срезающее напряжение в шве от М

τ_w_,М = М/W_w = 28000 / 1915,42 = 14,62 кН/см 2 .

Срезающее напряжение в шве от Q

Проверяем прочность сварного шва:

Прочность соединения консоли с колонной обеспечена.

Проверку напряжений в опорном сечении одностенчатой консоли допускается производить в предположении, что изгибающий момент воспринимается только полками, а поперечная сила – стенкой.

В этом случае угловые швы, прикрепляющие полки консоли, рассчитываются на усилие в полке:

Н = М/h_f = 28000 / 41,4 = 676,33 кН,

где h_f = h – t_f = 42,8 – 1,4 = 41,4 см.

Проверяем прочность соединения:

Прочность соединения при катете шва k_f = 8 мм не обеспечена.

Определяем требуемый катет шва

Принимаем катет шва, прикрепляющего пояса к колонне, k_f = 9 мм.

Проверяем прочность сварных швов у стенки:

Пример 8.7. Рассчитать прикрепление консоли из двух швеллеров (рис. 8.16). Сталь класса С255. Сварка механизированная (условия сварки – по данным примера 8.6). К консоли приложена расчетная сила F = 600 кН с эксцентриситетом е = 350 мм.

Определяем изгибающий момент в основании консоли:

М = Fе = 600 ∙ 0,35 = 210 кН∙м.

Из условия прочности работы консоли на изгиб находим требуемый момент сопротивления одного швеллера:

где R_y = 24 кН/см 2 – расчетное сопротивление стали С255 при толщине

фасонного проката свыше 10 мм (за толщину фасонного проката принимается толщина полки швеллера).

Рис. 8.16.Двустенчатая подкрановая консоль

По сортаменту ГОСТ 8240-93 принимаем ближайший номер швеллера

[40, имеющего W_x = 761 cм 3 > W_x_, _min = 437,5 см 3 , толщину стенки d = 8 мм, толщину пояса t = 13,5 мм.

F₁ = Fе/h = 600 ∙ 0,35 / 0,4 = 525 кН;

F₂ = F(h + е)/h = 600 (0,4 + 0,35) / 0,4 = 1125 кН.

Катет шва для прикрепления консоли к наружной ветви колонны

где l_w₁ = l _w₂ = h – 1 = 40 – 1 = 39 см – расчетная длина одного шва.

Принимаем сварной шов с катетом k_f = 5 мм, что менее d = 8 мм и более k_f_,_min = 4 мм при механизированной сварке более толстого из свариваемых листов от 6 до 10 мм (см. табл. 3.5).

Катет шва для прикрепления консоли к внутренней ветви колонны

Принимаем шов с катетом k_f = 9 мм < k_f_,_max = 1,2d = 1,2 ∙ 8 = 9,6 мм.

Сравнение способов усиления железобетонных консолей колонн по технико-экономическим показателям

Усиление — основное средство увеличения продолжительности эксплуатации конструкций, особенно при реконструкции. В некоторых случаях затраты на усиление могут достигать значительных размеров и поэтому перед проектировщиками ставится задача доказать его экономическую целесообразность. Только после определения стоимости материалов и трудоемкости усиления, а также продолжительности работ по усилению и времени остановок производства можно окончательно решить, надо ли строить новое сооружение или реконструировать старое.

Выбор эффективных способов усиления конструкций позволяет в кратчайший срок, без остановки производства или с минимальными перерывами выполнить работы по реконструкции с учетом условий эксплуатации.

Сравнение вариантов усиления производится по следующим показателям: масса элементов усиления; стоимость основных материалов, необходимых для усиления; трудоемкость и стоимость изготовления; трудоемкость и стоимость выполнения работ по усилению; потери прибыли из-за остановки производства на участке выполнения работ по усилению. Предметом исследования являются способы усиления железобетонных консолей колонн.

Технико-экономический анализ выполнен для следующих способов:

- бетонирование подконсольной части;

- подведение под подкрановые балки новых стальных колонн;

- способ, предложенный I.Tuns;

- разработанные автором способы с использованием балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм [1].

Расчёт материалоёмкости произведём для реальной консоли колонны, эксплуатирующейся на одной из ТЭЦ г.Пензы. В качестве критической силы выберем расчётную нагрузку на консоль, равную 82,6 т. Отметка уровня консоли +16.000 м, высота консоли 1,8 м.

Расчет трудоёмкости проведен в соответствии с ГЭСН № 46 — «Работы при реконструкции зданий и сооружений» [2] и ГЭСН № 13 — «Защита строительных конструкций и оборудования от коррозии» [3] (см. табл.1).

Сводная таблица трудоемкости и стоимости выполнения выбранных способов усиления консолей колонн

Определитель

Затраты труда рабочих, чел/ч

Машины и механизмы, маш/ч

Оплата труда рабочих, руб.

Стоимость использования машин и механизмов, руб.

Усиление монолитными железобетонными обоймами (на 1м 3 )

Усиление железобетонных колонн стальными обоймами (на 1т)

Обетонирование металлических элементов, заполнением бетоном (на 1м 3 )

Усиление углепластиком (на 1м 2 )

Расчёт производился путем умножения объёма на соответствующий определитель. Для определения трудоёмкости способа подведения новых колонн под подкрановые балки [4] использовались данные из первоисточника. Расчёт носит приблизительный характер, так как для большинства рассматриваемых способов отсутствуют методики точного расчета и подбора поперечного сечения. Сводные данные по материалоёмкости и трудоёмкости представлены в таблице 2.

Технико-экономические показатели

Способ усиления

Расход металла, т

Расход бетона, м 3

Трудоёмкость, чел–ч (маш–ч)

Остановка произ–водства

Дополнительные работы

Осложнения эксплуатации

Усиление консолей колонн преднапряжёнными затяжками

Выравнивание поверхностей для уголков, восстановление зоны опирания подкрановой балки

Периодическое восстановление величины преднапряжения арматуры

Бетонирование подконсольной части

Увеличение сечения колонны

Подведение под подкрановые балки новых стальных колонн

Разборка пола до обреза фундамента, крепление стоек к фундаменту

Расход материала: эпоксидного клея — 14,18 кг, углеткани — 7,55 м 2

Восстановление зоны опирания подкрановой балки

Способ усиления консолей, предложенный I.Tuns

Возможны крены всей обоймы

Балансирные устройства (автор)

Сталетрубобетонная обойма (автор)

Анализ таблицы 2 показывает, что большинство способов соизмеримы как по материалоёмкости, так и по трудоемкости. Способы, предложенные автором, имеют приемлемую трудоёмкость, особенно это касается балансирных устройств. Способ восстановления работоспособности консолей колонн с использованием сталетрубобетонных обойм предполагает несколько большую трудоёмкость по сравнению с балансирными устройствами (за счет необходимости заполнения бетоном), которая компенсируется высокой прочностью при сопоставимых затратах стали на конструкции.

Предложенные автором способы не требуют выполнения дополнительных работ на стадии монтажа и последующей эксплуатации конструкции в отличие от остальных способов, имеющих ряд недостатков, поэтому они вносят коррективы в стоимость устройства и обслуживания конструкций.

Оценка стоимости выполнения существующих и предложенных автором способов усиления консолей колонн произведена в ценах по состоянию на начало 2014 года на основании расчёта материало- и трудоёмкости.

Оплата труда рабочих и стоимость использования машин и механизмов приняты в соответствии с выбранными определителями в таблице 1 по ТЕР № 13 «Защита строительных конструкций и оборудования от коррозии» [5] и ТЕР № 46 «Работы при реконструкции зданий и сооружений» [6].

Стоимость выполнения работ по единичным расценкам при перерасчете в цены 2014 года вычисляется путем умножения на коэффициент, равный 5 (по данным Регионального центра ценообразования в строительстве и промышленности строительных материалов по Пензенской области на январь 2014 года коэффициент перерасчета составляет от 5 до 5,5). Стоимость 1 тонны металла «в деле» (оплата выполнения работ с учетом стоимости материала) — 65000 рублей. Стоимость бетона класса В15–3900 рублей [7]. Стоимость усиления углепластиком состоит из стоимости углеткани и эпоксидного клея [1].

Сводный расчет стоимости выполнения существующих и предложенных автором способов усиления консолей железобетонных колонн представлен в таблице 3.

Методы усиления железобетонных колонн

Очень часто при обследовании здания или сооружения оказывается, что многие конструкции объекта находятся в аварийном состоянии и нуждаются в усилении. Если усиление невозможно или нецелесообразно, то конструкцию демонтируют и заменяют другой. Целесообразность того или иного способа усиления определяют сравнительным экономическим анализом (расход материала, трудоемкость выполнения работ, общая стоимость, уменьшение количества простоев производства). В наши дни существует достаточное количество методов по сохранению существующих конструкций колонн при реконструкции зданий. Характер повреждения, месторасположение конструкции в плане, эксплуатационная составляющая, назначение здания и т. д. — от всех этих важных аспектов и зависит способ и вид усиления.

Ключевые слова: усиление, колонна, железобетон, обойма, бетонное наращивание

Сборные железобетонные колонны чаще всего усиливают стальными или армированными бетонными обоймами, бетонными рубашками, с помощью наращивания или любыми другими разгружающими элементами, конструкциями.

Методов действительно очень много, и главное — выбрать наиболее подходящие, устраиваемые и в плане дальнейших эксплуатационных характеристик, и стоимости возведения/усиления, и эстетических нужд.

Усиление колонн осуществляется главным образом за счет увеличения сечения для обеспечения совместной работы существующего и дополнительного сечений. Обычно усиление выполняется с разгрузкой конструкции. Если напряжение в усиливаемой конструкции выше допустимого, то усиление под нагрузкой с использованием сварки не производится.

Рис. 1. Поврежденная железобетонная колонна

Непосредственно перед выбором метода усиления необходимо произвести обследование здания с дальнейшим присвоением зданию категории аварийного состояния. (Рис. 1)

По результатам предварительного обследования с учетом выявленных дефектов и повреждений на момент обследования конструкция относится к одной из пяти категорий состояния [3]:

I — исправное (хорошее) состояние — конструкция удовлетворяет требованиям по устойчивости, жесткости и трещиностойкости. Долговечность конструкции не снижена по сравнению с проектной.

II — неисправное (удовлетворительное) состояние — конструкция удовлетворяет требованиям по устойчивости, жесткости и трещиностойкости. Есть признаки снижения долговечности конструкции по сравнению с проектной.

III — ограниченно работоспособное (не достаточно удовлетворительное) состояние — конструкция удовлетворяет требованиям по жесткости и устойчивости. Долговечность конструкции существенно снижена.

IV — неработоспособное (неудовлетворительное) состояние — конструкция не удовлетворяет предъявляемым требованиям.

V — предельное (предаварийное) состояние (Рис. 2) — конструкция не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Существует опасность обрушения.

Рис. 2. Аварийное состояние железобетонной колонны

После присвоения зданию категории, анализа состояния колонн и здания в целом, можно приступать к выбору метода усиления.

Для усиления железобетонной колонны существует достаточное количество методов. Наибольшее распространение получили следующие: железобетонные и стальные обоймы, одностороннее и двустороннее наращивание сечения, предварительно напряженные обоймы и распорки, приставные стойки и разгружающие элементы.

Усиление железобетонной обоймой считается наиболее простым и надежным способом увеличения несущей способности колонны. Обойма состоит из продольной и поперечной арматуры и бетонного слоя. (Рис. 3) Перед усилением поверхность колонны должна быть зачищена от старого штукатурного слоя, а поверхность существующего бетона за час до наращивания смочена водой. Чаще всего железобетонную обойму делают толщиной 6–12 см. [1] Сечение и количество продольной арматуры определяется исходя из расчетов. Совместная работа обоймы и колонной — очень важное условие. Поперечная арматура принимается диаметром не менее 6 мм и устанавливается с шагом S, удовлетворяющим требованиям:

;

где d -диаметр продольной арматуры; δ -толщина обоймы.

Рис. 3. Усиление железобетонной колонны с помощью железобетонной обоймы

Для внецентренно сжатых колонн для уменьшения начального эксцентриситета и увеличения прочности используют одностороннее наращивание сечения. Важным условием надежности является совместная работа нового слоя бетона со старым. Для этого предусматриваются те же мероприятия, что и при усилении железобетонными обоймами, и используется соединительная арматура маленького диаметра (10–30мм) с шагом 500–800 мм. В связи с большой трудоемкостью данное усиления применяется редко. [1]

Усиление колонн стальной обоймой (Рис. 4) — довольно простой метод в исполнении, позволяющий незначительно увеличить размер поперечного сечения и практически сразу ввести колонну в эксплуатационный режим. С использованием цементно-песчаного раствора устанавливаются продольные элементы обоймы из уголковой стали, прижимаемые к колонне с помощью струбцин, после чего к уголкам приваривают поперечные планки (шаг по длине колонны 400–600 мм). [1]

Рис. 4. Усиление железобетонных колонн стальными обоймами

Эффект преднапряженного состояния достигается путем приваренных, заранее нагретых до температуры 100–120°С, напряженных обойм поперечных планок. При остывании планки укорачиваются, создавая необходимое натяжение.

Достаточно эффективным методом увеличения несущей способности колонны является усиление с помощью стальных распорок. В данном случае несущая способность будет повышаться пропорционально площади поперечного сечения распорок.

Распорки состоят из двух уголков (швеллеров), которые связанны между собой соединительными планками и выпрямляются с помощью натяжных болтов. Распорки, включаясь в совместную работу с колонной, частично разгружают ее. Величина напряжений в распорках в момент их включения в работу по данным [2] достигает 60–80 МПа.

Усиление колонн предварительно напряженными распорками считается целесообразным при длине распорок не более 5 м для меньшего расхода металла при обеспечении устойчивости.

Решение о необходимости усиления колонн выдвигается на основании обследования здания с разработкой проекта и обоснованием выбранного метода.

Дополнительно составляется ведомость дефектов с фотофиксацией и карты дефектов строительных конструкций.

На основании проведенного визуально-инструментального обследования дается оценка технического состояния строительных конструкций и величина предельно-допустимых нагрузок.

Все обследуемые конструкции классифицируются по техническому состоянию и категории опасности дефектов.

Юдина А. Ф. Реконструкция и техническая реставрация зданий и сооружений [Текст]: учеб. пособие/А. Ф. Юдина. — 3-е изд., стер. — М.: Академия, 2014. — 319 с.
Бадьин, Г. М. Усиление строительных конструкций при реконструкции и капитальном ремонте зданий [Текст]: учеб. пособие / Г. М. Бадьин, Н. В. Таничева. — М.: Изд-во Ассоц. строит. вузов, 2010 (Курган). — 111 с.
Гроздов В. Т. Техническое обследование строительных конструкций зданий и сооружений. СПб: Издательский Дом KN+, 2001. 140 с.

Основные термины (генерируются автоматически): усиление, колонна, конструкция, аварийное состояние, железобетонная обойма, обойма, усиление колонн, поперечная арматура, продольная арматура, совместная работа.

Консоль железобетонной колонны

Изобретение относится к области строительства, а именно упрощению изготовления железобетонных внецентренно нагруженных колонн. Технический результат – повышение надежности и долговечности узлов соединения подкрановых балок с железобетонными колоннами и упрощение опалубки для изготовления железобетонных колонн. Узел содержит железобетонную колонну, имеющую верхний участок меньшего сечения с закладной деталью из листа и нижний участок большего сечения. В зоне сопряжения верхнего и нижнего участков происходит изменение высоты сечения и образуется уступ, обрамленный закладной деталью из уголка. Стальная съемная консоль выполнена из двутаврового прокатного профиля, имеющего вертикальный фланец, соединенный с двутавром, например, сваркой. Нижняя полка двутавра оперта на закладную деталь из уголка, а вертикальный фланец контактирует с гранью верхнего участка колонны. Закладные детали выступают за грань колонны на 3 - 4 диаметра анкерных болтов, соединяющих фланец с закладными деталями. Под опорой подкрановой балки имеются опорные ребра. Вертикальные опорные реакции D_max воспринимаются верхней полкой и через ребра и нижнюю полку двутавра передаются на нижнюю закладную деталь на нижнюю часть колонны. 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно упрощению изготовления железобетонных внецентренно нагруженных колонн.

В настоящее время колонна и ее консоль выполняются из железобетона [1,2]. Недостатки этого технического решения следующие:

- усложняется опалубка для колонны;

- низка долговечность и надежность железобетонных консолей колонн [3, 4].

Наиболее близким аналогом является а.с. СССР №806835, кл. Е 04 С 3/30, опубликовано 23.02.1981.

Многочисленные обследования свидетельствуют, что железобетонные консоли колонн являются одним из самых уязвимых участков каркасов производственных зданий.

Нагрузки на железобетонные консоли передаются от подкрановых балок сосредоточенно. При повышенной влажности арматура коррозирует. Продукты коррозии стали имеют объем, в несколько раз больший, поэтому защитный слой бетона на консолях обрушается. Этому способствует динамический характер нагрузки. Такая картина наблюдается, например, в турбинном цехе Пензенской ТЭЦ-1. Восстановление консолей трудоемко и требует остановки движения кранов.

Возникают и другие характерные повреждения. Анкерные болты, крепящие подкрановые балки к колонне, разрушаются от усталости, и возникает аварийная ситуация. Так, на Пензенском заводе “Химмаш” анкерные болты были разрушены на нескольких колоннах подряд. Восстановление анкерных болтов также имеет значительную трудоемкость.

Технический результат изобретения - повышение надежности и долговечности узлов соединения подкрановых балок с железобетонными колоннами и упрощение опалубки для изготовления железобетонных колонн.

Технический результат реализован тем, что консоль железобетонной колонны для опирания подкрановых балок включает закладные детали.

Отличие в том, что консоль выполнена съемной стальной двутавровой в сечении с вертикальным фланцем, примыкающим к грани колонны по всей его длине, и ребрами под опорой подкрановой балки. При этом колонна имеет верхний участок меньшего сечения, переходящий с уступом в нижний участок большего сечения.

Верхняя закладная деталь размещена в зоне верхней полки, стальной съемной двутавровой консоли, и симметрично выступает за боковые грани колонны на 3. 4 диаметра болта. Вертикальный фланец упомянутой консоли соединен анкерными болтами с верхней закладной деталью.

Нижний участок колонны большего сечения образует уступ, обрамленный нижней закладной деталью, выполненной из уголка и симметрично выступающей за грани колонны на 3. 4 диаметра болта. Фланец и нижняя полка стальной съемной двутавровой консоли соединены анкерными болтами с нижней закладной деталью.

Сопоставление разработанной консоли железобетонной колонны с аналогом показывает следующие существенные отличия. Консоль колонны съемная стальная двутавровая. Основная часть упомянутой консоли - двутавр из проката. Крепление консоли к колонне осуществлено легко заменяемыми анкерными болтами.

Опалубка железобетонной колонны упрощена, так как колонна выполняется без железобетонной консоли.

На фиг.1 показана железобетонная колонна со стальной съемной двутавровой консолью; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Узел содержит железобетонную колонну, имеющую верхний участок 1 меньшего сечения с закладной деталью 2 из листа и нижний участок 3 большего сечения. В зоне сопряжения верхнего 1 и нижнего 3 участков происходит изменение высоты сечения колонны и образуется уступ, обрамленный закладной деталью 4 из уголка.

Стальная съемная консоль выполнена двутавровой 5 из прокатного профиля, имеющего вертикальный фланец 6, соединенный с двутавром 5, например, сваркой. Нижняя полка двутавра 5 оперта на закладную деталь 4 из уголка, а вертикальный фланец 6 контактирует с гранью верхнего участка 1 колонны.

Закладные детали 2 и 4 выступают за грань колонны на 3. 4 диаметра анкерных болтов 7, соединяющих фланец 6 с закладными деталями 2 и 4. Под опорой подкрановой балки 8 имеются опорные ребра 9.

Работа стальной съемной двутавровой консоли.

Вертикальные опорные реакции D_max воспринимаются верхней полкой и через ребра 9 и нижнюю полку двутавра 5 передаются на нижнюю закладную деталь 4 нижней части 3 колонны.

Так как сила D_max приложена с эксцентриситетом е, то в верхних анкерных болтах 7 возникает растяжение, передаваемое на закладную деталь 2.

Экономический эффект достигнут из-за следующего:

- повышения надежности стальной съемной двутавровой консоли;

- упрощения опалубки для железобетонной колонны;

- повышения ремонтопригодности консольной части колонны, а именно возможности замены стальной съемной консоли и анкерных болтов;

- возможности регулирования расстояния е между осями железобетонной колонны и подкрановыми балками.

1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Стройиздат, 1985. – 728 с.

2. Бондаренко В.М., Судницын А.И., Назаренко В.Г. Расчет железобетонных и каменных конструкций: Учеб. пособие для строит. вузов /Под ред. В.М.Бондаренко – М.: Высш. шк., 1988. – 304 с.

3. Онуфриев Н.М. Усиление железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений. – Л.: Стройиздат, 1965. – 342 с.

4. Митцел А. и др. Аварии бетонных и каменных конструкций: Пер. с польск./ А.Митцел, В.Стахурский, Я.Сувальский. – М.: Стройиздат, 1978. – 304 с.

Консоль железобетонной колонны для опирания подкрановых балок, включающая закладные детали, отличающаяся тем, что консоль выполнена съемной стальной двутавровой в сечении с вертикальным фланцем, примыкающим к грани колонны по всей его длине и с ребрами под опорой подкрановой балки, при этом колонна имеет верхний участок меньшего сечения с размещенной в зоне верхней полки стальной съемной двутавровой консоли верхней закладной деталью, симметрично выступающей за боковые грани колонны на 3-4 диаметра болта и соединенной с вертикальным фланцем анкерными болтами, и нижний участок большего сечения с образованием уступа, обрамленного нижней закладной деталью, выполненной из уголка, симметрично выступающей за грани колонны на 3-4 диаметра болта и соединенной с вертикальным фланцем и нижней полкой стальной съемной двутавровой консоли анкерными болтами.

Изобретение относится к конструкциям строительных элементов, работающих на сжатие, с предварительно напряженной внешней обоймой и используется в качестве колонн в зданиях и сооружениях с химически агрессивными средами, опор эстакад, стоек ЛЭП

Изобретение относится к конструкциям и способам изготовления удлиненных конструктивных элементов, используемых как морская свая, или телефонная опора, или рельсовая шпала

Изобретение относится к строительным конструкциям и используется в качестве колонн высокой несущей способности

Изобретение относится к элементам силовых конструкций, работающих под нагрузкой, и может быть использовано в качестве элементов опор несущих высоконагруженных вертикальных строительных сооружений, опор мостов, несущих опор линий электропередач, ветровых генераторов и прочее. Длинномерный силовой конструкционный элемент типа вертикальной колонны из полимерного композиционного материала, содержащий пропитанные связующим и уложенные друг на друга слои композиционного материала, образующие непрерывную стенку продольной полости и расположенные по пространственным спиральным кривым, наклоненным к продольной оси полости под постоянным углом не менее 40°. В качестве материала слоев, образующих тонкостенную цилиндрическую или слабоконическую оболочку, использован стеклоровинг, пропитанный наномодифицированным связующим в ходе «мокрой» намотки слоев, соседние слои намотаны друг относительно друга перекрестно относительно продольной оси и под разными углами к продольной оси элемента, а именно поперечно намотанные слои - под углом в диапазоне 40…50°; продольно намотанные слои - под углом в диапазоне 5…10°. Из слоев сформированы два типа чередующихся пакетов, отличающихся по количеству и расположению слоев в них, а именно поперечный пакет из двух поперечно и перекрестно намотанных слоев и продольный пакет из четырех продольно и чередующихся перекрестно намотанных слоев, причем наружный и самый нижний внутренний пакеты композиционного элемента - поперечные. Технический результат - разработка длинномерного силового конструкционного элемента типа вертикальной колонны из полимерных композитных материалов (ПКМ), обладающего уменьшенной массой, технологичного в изготовлении и обладающего высокой стойкостью к воздействию осевых, изгибных и скручивающихся нагрузок, а также неблагоприятных климатических факторов. 2 з.п. ф-лы, 6 табл., 1 пр., 1 ил.

Усиление колонн и консолей

Наиболее простым типом железобетонных обойм являются обоймы с обычной продольной и поперечной арматурой без связи арматуры обоймы с арматурой усиливаемой колонны (рис.25). 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.

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 16 мм для стержней, работающих на сжатие, и 12 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 на 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.

Рис.3.25. Усиление колонны железобетонной обоймой;

1-усиливаемая колонна; 2 - обойма; 3 – продольная арматура обоймы; 4 - поперечная арматура обоймы; 5 - жесткая продольная обойма; 6 - опорные уголки.

Поперечная арматура железобетонной обоймы может быть выполнена в виде спиральной обмотки (рис.26.) из проволоки диаметром не менее 6 мм. При этом спирали в плане должны быть круглыми и охватывать всю рабочую продольную арматуру. Расстояние между ветвями спирали должно быть не менее 40 мм и не более 100 мм, оно не должно также превышать 0,2 диаметра сечения ядра обоймы, охваченного спиралью. Более эффективны (но и более трудоемки) железобетонные обоймы, в которых обеспечивается связь существующей и дополнительной арматуры. Такие обоймы рекомендуются при сильном повреждении существующей арматуры или защитного слоя бетона. В этом случае арматуру усиливаемой конструкции тщательно очищают до чистого металла, разрушенные хомуты восстанавливают путем пробивки в бетоне поперечных борозд, установка в них новых хомутов и соединения их с продольной арматурой.

Дополнительную продольную арматуру приваривают к существующей с помощью соединительных коротышей, которые во избежание пережогов выполняют из арматуры класса A-I диаметром 10. 16 мм и располагают на расстоянии друг от друга не менее 20 диаметров продольной арматуры в шахматном порядке.

При невозможности выполнения замкнутой обоймы, например при примыкании колонны к стене, рекомендуется устройство «рубашек» — незамкнутых с одной стороны обетонок. При этом способе усиления необходимо обеспечить надежную анкеровку поперечной арматуры по концам поперечного сечения «рубашек». В колоннах это осуществляется путем приварки хомутов к арматуре колонн.

При усилении «рубашками» локальных поврежденных участков, как и при усилении обоймами, их необходимо продлить на неповрежденные части конструкции на длину не менее 500 мм, а также не менее длины анеровки продольной арматуры, не менее ширины грани элемента или его диаметра и не менее пяти толщин стенки «рубашки».

По конструктивным соображениям диаметр продольной и поперечной арматуры «рубашек» принимают не менее 8 мм, при вязаных каркасах минимальный диаметр хомутов - 6 мм.

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

Для плотного прилегания уголков поверхность бетона по граням колонн тщательно выравнивается скалыванием неровностей и зачеканкой цементным раствором. Предварительное напряжение соединительных планок осуществляется термическим способом. Для этого планки приваривают одной стороной к уголкам обоймы, затем разогревают газовой горелкой до 100. 120°С и в разогретом состоянии приваривают второй конец планок. Замыкание планок осуществляют симметрично от среднего по высоте колонны пояса. При остывании планок происходит обжатие поперечных сечений колонны, что существенно повышает ее несущую способность.

Эффективным средством усиления нагруженных колонн является устройство предварительно напряженных металлических распорок. Одно- или двусторонние распорки представляют собой металлические обоймы с предварительно напряженными стойками, расположенными с одной или двух

сторон колонн (рис. 2.28.). Первые применяют для увеличения несущей способности внецентренно сжатых колонн с большими и малыми эксцентриситетами, вторые для центрально и внецентренно сжатых колонн с двузначной эпюрой моментов. Предварительно напряженные односторонние распорки состоят из двух уголков, соединенных между собой металлическими планками. В верхней и нижней зонах распорок приваривают специальные планки толщиной не менее 15 мм, которые передают нагрузку на упорные уголки и имеют площадь поперечного сечения, равную сечению распорок.

Планки устанавливают таким образом, чтобы они выступали за торцы уголков распорок на 100. 120 мм, и снабжают двумя отверстиями для стяжных болтов.

Упорные уголки должны быть установлены таким образом, чтобы их внутренние грани совпадали с наружной гранью колонн. Для этого защитный слой бетона в верхней и нижней зонах колонны скалывают и устанавливают упорные уголки на цементном растворе строго горизонтально.

До установки распорок в проектное положение в боковых полках уголков в середине их высоты выполняется вырез и осуществляется их незначительный перегиб.

Ослабление поперечного сечения уголков в месте выреза компенсируется приваркой дополнительных планок, в которых предусмотрены отверстия для стяжных болтов.

Предварительное напряжение распорок создается путем придания им вертикального положения за счет закручивания гаек натяжных болтов. При этом необходимо обеспечить прилегание уголков к телу колонны, а также их совместную работу, объединив распорки с помощью приварки к ним металлических планок. Шаг планок принимают равным минимальному размеру сечения колонны. После приварки планок стяжные монтажные болты снимают, а ослабленные сечения распорок усиливают дополнительными металлическими накладками.

Для эффективного включения распорок в работу достаточно создать в них предварительное напряжение порядка 40…70 МПа, что обеспечивается за счет расчетного удлинения при выпрямлении уголков.

При увеличении нагрузки на консоли колонн их усиливают предварительно напряженными горизонтальными или наклонными тяжами (рис.2.29.).

Предварительное напряжение создается завинчиванием гаек или взаимным стягиванием хомутов. Применяют также разгрузку консолей с помощью дополнительных металлических кронштейнов (рис.3.30.) или специальных опор в виде швеллеров (уголков), которые крепят к колонне с помощью предварительно напряженных тяжей ( - 40. 50 МПа).

Железобетонные сжатые элементы, усиленные обоймами, «рубашками» и наращиванием рассчитывают как монолитные. При этом учет влияния продольного изгиба на несущую способность рекомендуется осуществлять путем расчета конструкции по деформированной схеме.

Читайте также: