Посредством консолей осуществляется соединение элементов каркаса здания. Конструктивные схемы консолей отличаются отсутствием изгибаемых элементов поддерживающей опоры стороны, противоположной действию силы. Опирание конструкций на консоли может быть свободным или жестким при их расположении вдоль или перпендикулярно вылету консоли.
В результате совместной работы элементов каркаса консоли испытывают воздействие вертикальных и горизонтальных сил. Характер работы консолей колонн промышленных зданий отличается тем, что они подвергаются воздействию многократно повторной нагрузки от мостовых кранов. [1, с.6-7]
Консоли колонн промышленных зданий проектировались традиционно с наклонной гранью: угол наклона 45º, высота в опорном сечении – от 60 до 150 см; вылет консоли соответственно – от 30 до 100 см, соотношение a/h0 – от 0,25 до 0,65.
Армирование консоли выполнялось арматурой, расположенной вдоль вылета консоли. Анкеровка продольных стержней арматуры производилась путем отгиба стержней у свободной грани таким образом, что отогнутая часть повторяла форму консоли. В качестве поперечной арматуры использовались отогнутые стержни и горизонтальные хомуты. Количество и вид поперечной арматуры определялись конструктивно. Отогнутые стержни при кранах высокой грузоподъемности устанавливались в двух уровнях по высоте консоли. Горизонтальные хомуты располагались по всей высоте консоли с равномерным шагом. [1, с.8-9]
В настоящее время состояние симметричных консолей промышленных зданий вызывает опасения с точки зрения их нормальной эксплуатации. Срок эксплуатации некоторых консолей доходит до 60-70 лет.
Трещины в бетонной консоли вдоль продольной растянутой арматуры могут образовываться по следующим причинам:
коррозия арматуры, сопровождающаяся увеличением ее диаметра;
выпрямление арматурных стержней, первоначально имеющих изгиб;
продергивание арматуры на свободной опоре.
Во всех трех случаях нарушается сцепление арматуры с бетоном, что увеличивает деформативность элемента и снижает его несущую способность. При коррозии высокопрочной арматуры в предварительно напряженных железобетонных конструкциях появляется опасность внезапного хрупкого разрушения конструкций из-за обрыва арматуры. Поэтому наличие коррозии высокопрочной арматуры является признаком аварийного состояния конструкции.
Наличие трещин в консоли колонны обычно является признаком большой перегрузки консоли и грозит обрушением конструкции, опирающейся на нее. Поэтому колонна с трещинами в консолях является аварийной. Если произошло отклонение колонны в процессе эксплуатации здания и сопровождается неравномерной осадкой фундаментов, то это может свидетельствовать о приближении аварии здания и требует немедленной оценки состояния всех примыкающих к отклоненной колонне конструкций. Нарушение целостности стыков сопряженных элементов является признаком аварийного состояния отклонившейся конструкции и элементов, опирающихся на нее. [2, с.15-17]
Это не может не сказаться на прочности и надежности консолей колонн. Большой срок агрессивных воздействий, как на бетон, так и на арматуру также отрицательно сказывается на способности воспринимать нагрузку. Исходя из этого, можно сказать, что рано или поздно придется либо менять колонны, либо проводить их усиление. Так как первый вариант невозможен, то второй вариант будет наиболее правильным и менее затратным. Существует несколько методов усиления консолей, такие как использование различных видов преднапряженных затяжек, подведение дополнительных опор под подкрановые балки, которые в свою очередь разгружают консоль, бетонирование подконсольной части колонны. Но все эти методы имеют ряд существенных недостатков:
Необходимость остановки основного производственного процесса;
Сложность монтажа (затяжки);
Сложность технологического процесса и большая материалоемкость (подведение опор);
Долгий срок ожидания набора прочности бетона (бетонирование подконсольной части).
На кафедре строительных конструкций Пензенского государственного университета архитектуры и строительства разработан метод, который может решить вышеизложенные проблемы.
Способ восстановления несущей способности заключается в том, что в плане в зазоре между двумя рядами параллельных подкрановых балок и верхней частью колонны укладывают центраторы из стальных колец и заполняют их мелкозернистым расширяющимся бетоном.
Рис.1 Способ восстановления несущей способности разрушающихся по среднему ряду колонн железобетонных симметричных консолей 1- консоль; 2- подкрановая балка; 3- колонна; 4- амортизатор; 5- фигурная шайба; 6- тяжи; 7- горизонтальные тяжи; 8- стальная обойма; 9- новые анкерные болты; 10- рихтующие гайки
Укладывают на них низкомодульные подкладки, затем сверху монтируют пару амортизаторов, выступающих за боковые грани колонны на 1/3…1/4 её ширины.
Отличие в том, что несущую способность консолей восстанавливают сборной стальной обоймой, состоящей из четырёх двутавровых профилей с отверстиями для тяжей.
Монтируют овальные амортизаторы, укладывают на амортизаторы опорные шайбы с отверстиями, подвешивают к опорным шайбам тяжи.
Удаляют защитный слой бетона с повреждённых консолей и колонны в зоне консолей, делая поверхность бетона шероховатой. Образуют в проектных точках отверстия в нижних поясах подкрановых балок для новых анкерных болтов.
Собирают на отметке пола на болтах стальную замкнутую раму (обойму) из пары главных двутавровых балок, ориентированных перпендикулярно подкрановым балкам и имеющим отверстия в полках и стенке и пары соединительных балок, параллельных подкрановым балкам и также имеющим ответные отверстия.
Охватывают замкнутой рамой (обоймой) колонну с четырёх сторон, причём внутренние габариты обоймы более чем внешние габариты сечения колонны на 1/8-1/10, на отметке консолей.
Лебёдками подтягивают в проектное положение обойму к паре амортизаторов, и подвешивают её к амортизаторам тяжами, совмещают отверстия в полках подкрановых балок и обойме и прикрепляют обойму к подкрановым балкам анкерными болтами.
Отвинчивают старые анкерные болты подкрановых балок на проектную величину поддомкрачивания ∆ механизировано гайковертом, гарантировано затягивают гайки на тяжах и восстанавливают проектное положение подкрановых балок.
Уплотняют снизу зазоры между обоймой и консолями колонны, например торкретированием, через патрубки обоймы нагнетают мелкозернистый расширяющийся бетон в круговую щель между обоймой и колонной.
Обжимают расширяющимся бетоном повреждённую часть колонны, этим напрягают обойму изнутри и превращают обойму и усиляемую колонну в единый трубобетонный консольный элемент, рихтуют подкрановые балки и эксплуатируют модернизированные подкрановые конструкции.
Модернизированные трубобетонные консоли колонны воспринимают вертикальные опорные реакции смежных подкрановых балок и передают их через обоймы и тяжи на амортизаторы с минимальными эксцентриситетами. То есть несущая способность консолей полностью восстановлена. Затягивают и контрят гайки на всех тяжах и эксплуатируют модернизированные подкрановые конструкции. [3]
Способ восстановления несущей способности разрушающихся железобетонных консолей колонн разработан для реализации на Теплоэлектроцентрали № 1 г. Пензы.
Расчёт обоймы произведён на усилия, возникающие в ней при одновремённой работе двух сближенных кранов грузоподъемностью 50т., транспортирующих турбину массой 100 т на одной траверсе.
Данный метод усиления симметричных консолей является относительно простым, но при этом обладает высокой эффективностью. Простота заключается в сборке основной обоймы на нулевой отметке, отказа от использования сварки, не требует высокой квалификации рабочего персонала. Высокий эффект достигается за счет совместной работы новой обоймы и усиляемой консоли. Существенным достоинством «Способа восстановления несущей способности разрушающихся по среднему ряду колонн железобетонных симметричных консолей» является то, что процесс усиления происходит без разгрузки консолей, следовательно, и без остановки основного производства.
- Литература:
Баранова Т.И. Залесов А.С. Каркасно-стержневые модели и инженерные методы расчета железобетонных конструкций-М.: «Издательство АСВ», 2003.239с.
Гроздов В.Т. Признаки аварийных состояний несущих конструкций зданий и сооружений.- СПб.: «Издательский дом КН+», 2000.38с.
Нежданов К.К., Нежданов А.К., Жуков А.Н. Способ восстановления несущей способности разрушающихся по среднему ряду колонн железобетонных симметричных консолей, заявка на патент №2010154275 от 29.12.10
