Усиление колонн необходимо, как правило, при значительном увеличении нагрузок, в случае существенного коррозионного износа или при значительных локальных повреждениях. Ввиду сложности разгрузки колонн их усиление обычно выполняется под нагрузкой, что в основном определяет выбор способа усиления.
При усилении колонн путем увеличения сечений (рис. 10) используются симметричные и несимметричные схемы усиления.
Рис. 10. Усиление колонн путем увеличения сечений
а — симметричные без смещения центра тяжести; б — несимметричные со смещением центра тяжести
При усилении центрально-сжатых колонн и стоек рекомендуются симметричные схемы усиления или схемы, обеспечивающие минимальное смещение центра тяжести усиленного сечения от линий действия сжимающих усилий.
При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами одного знака рационально использование несимметричной схемы усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в сторону действия момента.
При выборе способа усиления следует учитывать условия, затрудняющие производство работ:
устройство подмостей для приварки элементов усиления;
разборку стеновых ограждений при усилении колонн крайних рядов.
При усилении колонн и стоек могут быть использованы приемы регулирования усилий с частичной разгрузкой усиливаемого элемента и одновременным увеличением расчетного сечения (рис. 12
Рис. 12. Усиление сплошных колонн
а – в - предварительно изогнутыми элементами с последующим выпрямлением; г — предварительно напряженным элементом
При увеличении усилий в колоннах требуется проверить несущую способность фундаментов и оснований.
Усиление сжатых стоек
Эффективным средством усиления сжатых стальных стержней является применение предварительно напряженных телескопических труб и элементов из других жестких профилей.
Рис. 11.1. Усиление предварительно напряженной
стойкой: 1 — предварительно напряженная стойка; 2 —сварной шов; 3 — накладки
Повышения жесткости продольных и поперечных рам возможно добиться установкой крестовых диагональных жестких связей, а когда это невозможно, — жестких распорок (ригелей) в сочетании с диагональными раскосами.
Усиление стальных стоек ненапряженными элементами осуществляют увеличением их сечения и уменьшением их свободной длины, при этом следует стремиться к максимальному увеличению радиусов инерции сечения (рис. 11.2). При выполнении усиления нагрузка на стойке не должна превышать 60...60 % расчетной.
Рис. 11.2. Схемы усиления стоек ненапряженными элементами
При небольшой гибкости усиливаемого элемента необходимо уменьшать эксцентриситет от смещения, а при гибкости λ > 80 — увеличивать его устойчивость.
Присоединение элементов усиления осуществляют в основном сваркой. Сварочный прогиб для элементов, которые усиливаются под нагрузкой, является нагружающим фактором, поэтому сначала усиливаемый элемент приваривают точечной сваркой, а затем накладывают основной шов. При этом предпочтение следует отдавать шпоночным (прерывистым) швам, которые уменьшают деформации элементов, сокращают сроки сварочных работ и уменьшают массу наплавленного металла.