Усиление сборных железобетонных, монолитных, кирпичных и каменных колонн углеродными материалами

В большинстве случае необходимость проведения ремонтных работ видна невооруженным глазом. В следствии постепенного эксплуатационного износа строительных материалов, под воздействием механических и вибрационных воздействий на вертикальных конструкциях возникают следующие дефекты:

• Вертикальные, продольные трещины свидетельствуют о недостаточности прочности бетона на сжатие и/или дефиците поперечного армирования(хомутов).
• Горизонтальные, поперечные трещины по одной или трём сторонам указывают на внецентренное сжатие и нехватку продольного армирования.
• Наклонные трещины и сколы в опорных зонах могут быть причиной нарушения арматурных и опалубочных работ, в связи с чем произошло смещение стержней и каркасов в теле колонны. Либо имеется недостаток нахлеста армирования.
• Трещины под прямым углом, соответствующие шагу армирования, с выпучиванием защитного слоя и следами рыжего цвета, возможно высолы, возникают при развитии коррозии арматуры и эксплуатации конструкций в условиях повышенной влажности, протечек и циклического изменения температур.
• Рыхлый, пористый бетон, имеющий пустоты, неоднородности заполнителя или следы замораживания указывает на нарушение производства монолитных работ или использование не качественного раствора.

Метод усиления колонн углеволокном позволяет продлить срок их службы, компенсировать или увеличить несущую способность в ходе реконструкции здания.

К классическим методам повышения прочности колонн относятся варианты с применением металлических и железобетонных конструкций:

Установка вокруг колонны обоймы из стальных уголков, стянутых по длине с помощью горизонтальных планок для обеспечения обжатия. Такой метод имеет широкое использование при реконструкции вертикальных конструктивных элементов, однако он требует значительной степени подготовки специалистов, т.к. небольшое отклонение от технологического процесса станет причиной полной потери эффективности такого усиления.

Монтаж железобетонной рубашки увеличивает сечение стоек с целью организации дополнительной опоры для передачи нагрузки от перекрытий в направлении нижележащих этажей до фундамента и грунтов основания. Данный метод требует решения сложных вопросов по обеспечению совместной работы обоймы с существующей колонной. Добиться этого можно разными способами, за счет вклейки арматурных стержней или привязки армирования к продольным стержням колонны. Такие работы очень трудоемкие.

В обоих описанных случаях монтируемое усиление очень громоздкое, занимает полезное пространство и ухудшает эстетические свойства помещений. Такое усиление существенно утяжеляет конструкцию и в некоторых случаях требует также усиления соседних элементов и фундаментов.

Для повышения прочности бетона при воздействии осевого сжатия устанавливают горизонтальные замкнутые обоймы из лент, обеспечивающие всестороннее обжатие. Они могут быть сплошными с применением двунаправленных тканей, сеток или с использованием однонаправленных лент с некоторым шагом. Для компенсации прочности колонны под воздействием внецентренного сжатия, при котором часть сечения испытывает растягивающие усилия, углеродные ленты монтируются в растянутой зоне продольно, ограничивая деформацию колонны.

Такое решение рационально, т.к. позволяет локально устранять недостатки проектных показателей, дефицит марки прочности бетона, потери сечения арматуры из-за коррозии, или недостаток несущей способности колонны.

Среди наиболее важных аргументы в пользу усиления колонн с применением системы внешнего армирования, по сравнению с классическими методами, следует выделить следующие факты:

• При выборочном усилении колонн в высотном здании не требуется выполнять «лишнее» усиление всех нижележащих колонн и фундамента для передачи нагрузки.
• Не требуется разрушать сечение колонны для обеспечения совместной работы существующей колонны и обоймы, тем самым намного проще обеспечить эффективное включение в работу системы усиления.
• Отсутствие необходимости в трудоемких сварных, арматурных и монолитных, такелажных и погрузочных работах, что существенно сокращает временные затраты и стоимость.
• Благодаря гибкости композитного материала, с его помощью можно выполнить усиление колонн любой формы и сечения без использования специфических методов производства работ.