07 марта 2016г.
Наряду с панельными и кирпичными зданиями, интенсивно развивается строительство зданий с несущим железобетонным каркасом. На их основе возводятся гражданские, общественные и промышленные здания различной этажности. При этом, стыки сборных железобетонных конструкций, выполняемые на стройплощадке, требуют таких решений, при которых обеспечивается снижение трудоемкости, металлоемкости, повышение технологичности и надежности. Последнее требование весьма важно, так как от надежности работы стыковых соединений в значительной мере зависит надежность зданий в целом. Для нормальной эксплуатации стыков сборных железобетонных колонн необходимо исключить дефекты, которые могут быть допущены на всех стадиях проектирования, изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации. Некоторые причины, вызывающие необходимость усиления железобетонных колонн и их стыков, приведены на Рисунке 1.
Анализ конструкций стыков показал, что из всего многообразия стыков колонн наиболее часто распространение получил плоский стык, выполняемый с ванной сваркой продольных стержней [1, 2, 3]. Данный вид стыков железобетонных колонн встречается в каркасах межвидовых унифицированных серий 1.020, 1.420-12, 1.420-13, 1.420-6 и мн. др. При качественном выполнении стыка его прочность превышает прочность сечений колонны вне стыка. Однако при проектировании, изготовлении и монтаже колонн часто допускаются дефекты (см. Рисунок 2) в виде:
- недостаточного армирования стыка как косвенным армированием, так и продольной арматурой;
- несоответствия диаметра, количества, марок и классов арматурных стержней проектным решениям;
- несоосности продольной арматуры;
- отклонения геометрических размеров от проектных решений на величину больше допускаемых значений;
- пониженной прочности бетона колонны и бетона замоноличивания подрезок;
- частичного и полного разрушения бетонного выступа;
- замены цементного раствора, предназначенного для чеканки зазора между торцами колонн, на заполнение бетоном при бетонировании подрезок;
- наличия трещин в бетоне колонны и бетоне замоноличивания подрезок;
- смещений колонн от проектного положения по вертикали и в плане;
- несоблюдения высотных отметок колонн и их стыков;
- замены ванной сварки на дуговую с накладками в стыках колонн, выполнения сварного шва с раковинами и разрывами.
Наличие в колоннах и их стыках перечисленных выше дефектов
может привести к отказу отдельных конструкций
или зданий в целом (см. Рисунок 3).
Проведенные обследования и анализ литературных источников показали, что стыки сборных железобетонных колонн,
выполняемые с ванной сваркой продольных стержней, очень чувствительны к технологическим,
конструктивным и другим дефектам. При наличии
дефектов в стыках
железобетонных колонн, последние, как правило,
требуют дополнительного проверочного расчета с возможным дальнейшим их усилением. Наиболее часто встречаемые способы усиления
железобетонных колонн и их стыков приведены на Рисунке 4.
На основании анализа литературных источников и собственных исследований [1, 2, 3] авторами
статьи систематизированы более ста способов
усиления железобетонных колонн их стыков, что позволяет
оперативно предложить необходимый вариант усиления.
Был предложен новый вид металлической обоймы
для усиления колонн и их стыков, а так же инженерный метод его расчета, актуальность которых подтверждена патентом РФ на изобретение (см. Рисунок 5) [4]. Были проведены экспериментальные исследования предложенного вида усиления, которые показали
его надежность.
При испытании
стыков натурных фрагментов сборных железобетонных колонн
использовался гидравлический пресс ПР-1000 с максимальным усилием в 10000 кН. Экспериментальные исследования стыков железобетонных колонн
позволили получить
новые опытные данные о включении в работу элементов металлических обойм усиления.
При этом было получено, что несущая способность стыков железобетонных колонн, усиленных металлическими обоймами, возрастает в 1,3–1,4 раза.
Список литературы
1. Гончаров, М.Е. Исследование прочности железобетонных колонн и их стыков с учетом пространственной работы зданий // Перспективы развития
фундаментальных наук/ Сборник
трудов XII Международной конференции студентов
и молодых ученых. Россия,
Томск, 21-24 мая 2015 г. / Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – С. 1269-1271.
2. Плевков В.С., Гончаров
М.Е. Исследование работы стыков железобетонных колонн,
усиленных металлическими элементами, при статическом и кратковременном динамическом нагружениях // Вестник ТГАСУ. – 2013. – №2. – С. 154–165.
3. Плевков В.С., Балдин И.В., Гончаров М.Е., Максимов В.Б., Ботьева И.А. Методика
и результаты экспериментальных исследований стыков железобетонных колонн, усиленных
металлическими элементами // Том. гос. архит.-строит. ун-т-Томск, 2010
– 43 с.-Ил.:26. -Библиогр. 10 назв.-Рус.-Деп. в ВИНИТИ РАН 25.01.2010, № 25-В2010.
4.
Плевков В.С., Балдин
И.В., Гончаров М.Е. Патент РФ № 2412318, МПК E04G 23/02 (2006/01). Способ усиления колонны; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «ТГАСУ» - № 2009149803 заявл. 31.12.2009; опубл. 20.02.2011 Бюл. № 5.
