Железобетонные колонны в промышленных зданиях

Колонна представляет собой вертикальную конструкцию, которая может изготавливаться из металла, дерева, бетона, иных материалов. Колонны могут выполнять декоративные функции, либо являться несущими конструкциями, т.е. выступают опорой для перекрытий, воспринимают нагрузки. Усиление колонн может потребоваться ввиду их износа или повреждений, либо для увеличения несущей способности.

Читайте в этом материале, какие варианты усиления конструкций может использовать проектировщик, по каким проектам проводятся указанные работы, как правильно рассчитать допустимые нагрузки.

Что такое несущие колонны и какие бывают

Колонны обычно возводятся в виде цилиндрических столбов, а их несущие характеристики сочетаются с декоративными функциями. Колонны могут располагаться по периметру помещения или здания, находится в центральной части больших площадей. Чаще всего такой элемент архитектуры применяется в общественных и торговых объектах, тогда как в жилых домах его можно встретить редко.

По основным материалам и свойствам несущие колонны подразделяются на следующие виды:

Уважаемые КЛИЕНТЫ!

Информация в статье содержит общую информацию, но каждый случай носит уникальный характер. По одному из наших телефонов можно получить бесплатную консультацию от наших инженеров — звоните по телефонам:

8 Москва (наш адрес)

8 Санкт-Петербург (наш адрес)

Все консультации бесплатны.

деревянные опоры (чащей всего встречаются в домах старой застройки, так как у дерева есть ограниченный ресурс нагрузок);
каменные, бетонные колонны – могут быть монолитными или сборными;
металлические, железобетонные – основную нагрузку в них воспринимают металлические элементы, стержни, арматура.

По внешнему виду колонны могут быть круглыми, квадратными и прямоугольными, что обусловлено декоративными свойствами или специальным способом усиления. Помимо обеспечения безопасности перекрытий, колонны могут устанавливаться как опоры для балконов, террас, лоджий, антресолей. Помимо характеристик основного материала для колонн, важное значение для их прочности имеет грамотное распределение нагрузок между всеми конструкциями здания или помещения, особенности установки на пол или фундамент.

Нормативные акты

Для усиления любых несущих конструкций проводится обследование здания, подготовка проекта и рабочей документации. Помимо общих сводов правил, ГОСТ и СНиП на разные типы объектов, для работы с несущими колоннами будут применяться:

СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции ();
ГОСТ 18979-2014 Колонны железобетонные для многоэтажных зданий ();
другие нормативные акты, соответствующие типу колонн.

Усиление несущих конструкций происходит в существующем здании. Поэтому нужно заказывать проект реконструкции, если колонны будут полностью или частично меняться, восстанавливаться, либо работы предусматривают изменение параметров здания. Также работы по усилению колонн могут потребоваться при капительном ремонте объекта, перепланировке здания или помещения.

Простым языком

Ремонт на колоннах с декоративными целями можно проводить вообще без проекта. Такие работы могут заключаться в окраске или восстановлении покрытия, т.е. без изменения несущих характеристик. Целью усиления несущих конструкций может являться:

восстановление после чрезвычайных ситуаций (пожары, землетрясения, иные катаклизмы);
выявление дефектов в ходе плановых или внеочередных осмотров, если есть угроза ухудшения несущей способности;
проведение реконструкций, в том числе возведение дополнительных этажей и надстроек (в этом случае нужно усиливать конструкции всего здания, так как вес вышерасположенных элементов многократно увеличивается);
изменение функциональных характеристик и назначения здания, что приведет к увеличению нагрузок на перекрытия;
изменение планировки здания и помещений, в результате чего колонна может воспринимать дополнительные нагрузки за счет демонтажа других конструкций.

Составные элементы

Все металлические колонны состоят из нескольких деталей: оголовка, стержня и базы. Оголовок – верхняя часть, которая воспринимает нагрузку от кровли и передает ее на стержень. При его расчете учитывается не только вес опирающихся балок, ферм, но и особенности их крепления.

В средней части колонны располагается стержень, который передает нагрузку к основанию (базе). При его расчете важно учитывать равноустойчивость опоры, то есть берется равная гибкость относительно осей сечения. Этот принцип позволяет сэкономить на материале и получить устойчивую конструкцию. Мощные изделия должны быть усилены ребрами жесткости.

База – основание конструкции, которое передает всю нагрузку на фундамент. Также она нужна для крепления опоры. При расчете базы учитывается толщина и площадь опорной части, а также материал фундамента.

Разрешены ли изменения несущих колонн и как получить разрешение на их усиление

Так как любые работы по изменению несущих конструкций могут повлиять на безопасность здания, разрешения и согласования нужно получать по следующим направлениям:

на любые виды работ требуется согласие собственников объекта;
если работы проводятся в рамках реконструкции, нужно пройти экспертизу проекта, получить разрешение на строительство через стройнадзор;
если усиление предусмотрено в рамках перепланировки в многоквартирных домах, на проект нужно получить согласование жилищной инспекции;
для перепланировки с усилением колонн в нежилых зданиях проект утверждает сам собственник.

При любых изменениях несущих конструкций и усилении колонн нужно проводить обследования, разрабатывать проектную документацию. Выполнение работ без согласований и разрешений влечет применение административных санкций. Кроме того, собственника могут обязать вернуть конструкции в исходное состояние, если в ходе работ было допущено ухудшением их характеристик.

Свойства и характеристики колонн из железобетона

Железобетонные колонны производятся на основе армированного бетона. Это вертикальные изделия с различным сечением, используемые для формирования рамного или связного каркаса. При выборе колонн необходимо определиться с типом конструкции и ее назначением, этажностью здания, планируемыми нагрузками, результатами проведенных геологических изысканий, климатическими условиями. При этом все колонны обладают следующими свойствами:

сейсмоустойчивость;
устойчивость к деформационным нагрузкам, механическому, ударному воздействию (в пределах расчетных нагрузок);
несущая способность (рассчитывается в зависимости от назначения);
стойкость к заморозкам;
влагостойкость.

При выборе колонн с необходимыми свойствами необходимо учитывать такие данные:

геологические изыскания, проводимые на участке будущего строительства;
климатические условия, уровень осадков;
высота грунтовых вод, промерзание почвы;
этажность строения и его основное назначение;
предполагаемые нагрузки (вертикальные/продольные);
другие условия, которые могут иметь значение при выборе изделий.

При этом надо учитывать, что основной характеристикой является несущая способность. Чем большим будет это значение, тем меньшее количество опор из железобетона можно использовать при строительстве здания. Обычно колонны с самым большим значением несущей способности используются для монтажа подвалов, цокольных и первых этажей зданий, для промышленных цехов.

Варианты и методы усиления несущих колонн

Выбор вариантов усилений несущих колонн зависит от характеристик основного материала, степени повреждений или увеличения нагрузок. Помимо усиления самих колонн, может потребоваться укрепление их основание, т.е. мест соединения с фундаментом или полом. К самым распространенным способам усиления несущей способности колонны относится:

увеличение сечения за счет наращивания арматуры по периметру колонны, устройства обойм и рубашек, заливки бетоном;
установка стальных обойм, которые скрепляются между собой металлическими планками (для повышения надежности может применяться механическое скрепление металла и бетона);
обжатие колонны обоймами из композитных материалов, специальных сеток;
установка дополнительных опор и балок, снимающих часть нагрузки с колонны;
возведение каркасов вокруг колонны, заливка бетоном;
замена отдельных элементов сборной колонны.

При выборе варианта усиления нужно учитывать, что работы могут привести к ухудшению внешнего вида колонны. Если конструкции находятся вне поля зрения посетителей и сотрудников, этот фактор неважен. Однако если колонна находится посреди основных площадей, дополнительно учитываются способы сохранения или улучшения внешнего вида.

Вариант усиления несущих колонн с применением армирования металлической сеткой.

Установка колонн

Монтаж металлических конструкций должен осуществляться так, чтобы отклонения по осям были не больше разрешенных СНиП (особенно касается фрезерованных поверхностей). Простые колонны устанавливаются целиком, а тяжелые собираются из составных элементов. Чтобы смонтировать, их необходимо захватить, поднять, подвести к опорам, выровнять и закрепить. Для захвата конструкций используются стропы, под которыми размещаются подкладки (например, из дерева). Подъем производится путем поворота или скольжения.

Существует несколько способов опирания базы на основание (узлы металлических колонн можно увидеть ниже): — на его поверхность без подливки раствором, — на стальные плиты с подливкой раствором; — на балки, рельсы (понадобится подливка базы раствором).

На практике используют более простой способ монтажа. В данном случае башмаки устанавливаются на сваренные между собой стальные подкладки, и скрепляются с низом колонн. Как только конструкции будут установлены и зафиксированы, их заливают раствором.

Монтаж колонн подразумевает тщательную выверку с помощью геодезических приборов и отвесов. При этом проверяются их отметки, вертикальность и положение в плане. Для крепления конструкций используются анкерные болты: понадобится 2-4 шт. для колонн высотой до 15 м. Дополнительную устойчивость обеспечат расчалки, которые снимаются после окончательного закрепления. Более высокие элементы дополнительно укрепляют распорками, временными связями и подкосами. Для получения устойчивого каркаса лучше монтировать колонны вместе с подкрановыми балками.

Что обследуется в здании для проектирования усиления колонн

Для подготовки обоснованного проекта нужно обследовать здание, определить необходимость и целесообразность усиления, собрать исходные данные и расчеты для проектирования. От результатов обследования зависит выбор возможных решений для усиления, либо принятие решения о полной замене (восстановлении) колонн.

Изучение документации на здание и несущие конструкции

После подготовки технического задания и договора на проектирование, заказчик передает комплект документов на здание:

правоустанавливающие и кадастровые документы;
технический паспорт БТИ;
эксплуатационную и техническую документацию на объект, его инженерные системы;
материалы по ранее проведенным проверкам, в том числе по линии стройнадзора и жилинспекции;
планы, схемы, чертежи, другие графические материалы.

Документы и расчеты по итогам обследований

После завершения обследований в проектную организацию передаются документы и расчеты. Результаты осмотров и обследований оформляются в виде:

технических отчетов и заключений;
дефектных ведомостей, актов, протоколов;
расчетов допустимых нагрузок, рекомендации по местам и вариантам усиления.

Если проводилось лабораторное исследование состояния материалов, оформляются экспертные заключения и протоколы. Документы. которые будут использованы при проектировании, проверяются на стадии экспертизы и согласований.

Проектирование усиления несущих колонн

Содержание разделов проекта зависит от вида предстоящих работ (реконструкция, перепланировка, капитальный ремонт). Проектирование проходит по следующим этапам:

изучаются исходные данные и документы, результаты обследования и расчеты;
выбираются конструктивные и планировочные решения для усиления колонн, иных конструкций здания;
выбираются стройматериалы для проведения работ, определяются их характеристики;
заполняются разделы проекта с описанием и обоснованием по каждому решению;
составляются сметы и расчеты, проект организации строительства;
оформляются графические материалы – схемы, чертежи, планы.

При необходимости будет построена информационная модель здания, сделана визуализация. Это позволяет быстро и эффективно оценить результаты выбранных решений до проведения строительных работ. После завершения работы проект утверждается заказчиком, передается для дальнейших согласований.

Комментарий специалиста. Если усиление несущих колонн предусмотрено проектом реконструкции, при проведении работ будет осуществляться текущий строительный надзор. Поэтому по каждому факту отступления от проекта и рабочей документации могут выноситься предписания об устранении нарушений. От точного и своевременно устранения нарушений зависит не только безопасность здания, но и возможность его ввода в эксплуатацию после реконструкции.

Вариант усиления колонн с применением углеводородных пластических материалов.

Технология строительства колонн

монолитные колонны

Технология строительства монолитных железобетонные колонны в обязательном порядке предполагает возведение опалубки для фундаментов под колонны и самих стволов. Различают опалубку с использованием угловых элементов и щитов универсальных.

Виды опалубки для возведения

Опалубка может быть следующих типов:

• крупно- и мелкощитовая из дерева и металла для прямоугольных колонн

• балочно-ригельная стальная для прямоугольных

• пластиковая для круглых колонн

• из стандартных элементов «Гамма».

Технология сборки опалубки заключается в соединении щитов двух типов: закладных (торцевых) и накрывных (боковых). После сборки щиты фиксируют в проектное положение изнутри с использованием распорок и стяжек, снаружи с применением кольев, забиваемых в грунт.

Например, стандартный комплект опалубки промышленного изготовления из универсальных щитов «Гамма» позволяет формировать фундамент колонны прямоугольного или квадратного сечения 200х200 до 600х600 мм с шагом 50 мм.

Для крепления щитов используют анкеры торцевые, а для монтажа и выравнивания ствола колонны применяют подкосы двухуровневые. Расчетная высота в сборке может достигать 3 метров. Данные комплекты предпочтительнее использовать для возведения монолитных колонн большого количества стволов одинакового сечения.

Как произвести монтаж опалубки колонны, показано здесь.

Для изготовления колонн круглого сечения, наиболее часто встречающихся при оформлении фасадов домов с колоннами и входных дверей частных домов, используют пластмассовую опалубку. Круглое сечение собирают из элементов диаметром 300 – 600 мм. Сборку производят с использованием пластиковых замковых систем, обеспечивающих соединение круглых панелей поворотом на 90 °. Для последующей установки и выравнивания применяют подкосы.

После подготовки опалубки фундамента колонны производят разметку осей ствола. Оси фундамента и ствола, а также внутренние размеры осей арматуры должны совпадать. Собранные короба для заливки закрепляют расшивками.

Необходимо помнить, что при сборке колонн необходимо проводить тщательное вымеривание положения фундамента и ствола. В противном случае, наклон или деформация колонны будут неизбежны.

Как выбрать надежную компанию для проектирования

Проектированием решений для усиления несущих колонн должны заниматься профессионалы. Проектная организация должна состоять в СРО, иметь в своем штате архитекторов, инженеров, техников, иных профильных специалистов. Так как разработка усилений несущих колонн входит в единый цикл проектирования, компания должна располагать собственным оборудованием, специальным программным обеспечением. Нужно убедиться, что организация уже выполняла проектные работы такой сложности, чтобы избежать отказов в согласованиях. Всем этим критериям отвечает ]Смарт Вэй[/anchor], поэтому вам гарантировано качество проектирования.

Проблемы и сложности при проектировании усиления несущих колонн

Основные проблемы при разработке усилений несущих колонн связаны с их изношенным, поврежденным или иным ненадлежащим состоянием. Вместо усиления может потребоваться полная замена колонн и их оснований, что возможно только в рамках реконструкции. Также при проектировании могут возникнуть следующие проблемы:

большое количество несущих колонн, перекрытий и стен, которые будут задействованы при проведении работ, что значительно усложняет работу проектировщиков;
необходимость провести усиление отдельных колонн для части здания;
ветхое состояние других конструкций (например, стен и балок, на которые опирается перекрытие);
необходимость предусмотреть усиление несущих колонн на нижних этажах, чтобы перераспределить нагрузку всего здания.

Специалисты ]Смарт Вэй[/anchor] выберут оптимальные и эффективные решения для усиления несущих колонн. Это сэкономит ваше время и деньги, устранит проблемы при согласованиях и разрешениях.

Расчет конструкций

Перед тем как осуществлять монтаж металлических конструкций, нужно выполнить их полный расчет. Для возведения стального каркаса чаще всего используются монолитные ступенчатые основания без стаканов. Для расчета конструкции понадобится выполнить сбор всех нагрузок, а также определиться с количеством, размером опор, армированием и глубиной заложения. В данном случае все зависит от веса здания и особенностей грунта (чем он плотнее, тем меньше стоек понадобится).

Расчет должен выполняться так, чтобы нагрузка от сооружения распределялась равномерно по грунту. Если с этим возникли сложности, то можно подготовить мощную подушку (из песка или гравия). Как только будет известна несущая способность основания и вес постройки, легко вычисляется общая площадь подошвы основания. А затем рассчитывается нагрузка на каждую опору.

Фундамент под металлическую колонну отличается от обычного основания тем, что каждый элемент работает отдельно от других. Они между собой никак не связаны, поэтому ошибки при проектировании могут повлечь за собой перекос всего здания.

Кейсы нашей работы по проектированию усилений несущих колонн

Предлагаем вашему вниманию два примеры выполненных работ по усилению несущих колонн. Проекты были разработаны, согласованы и реализованы в 2020 году.

Кейс 1. Специалисты ]Смарт Вэй[/anchor] разработали проект усиления несущих колонн в торговом центре. В ходе работ был полностью сохранен дизайн мест общего пользования.

Кейс 2. Несущие колонны могут быть и в жилых помещениях. Ниже приведен пример усиления колонн, выполненный по проекту перепланировки. Уникальный внешний вид квартиры был сохранен практически в неизменном виде.

Виды металлических колонн

Двутавровые. Сечение опор данного вида металлических колон выполнено в виде буквы «Н». Длина сечения и ширина друг другу у этих изделий может быть как одинаковая, так и разная.

Прямоугольные. Данный вид колон отличается тем, что их профиль выполнен в виде четырехугольника.

Круглые. Сечение таких металлических конструкций колонн выполнено в виде круга.

Колонны используют для возведения промышленных зданий (например цехов), магазинов, большепролетных покрытий мостов, ангаров, складских и жилых помещений.

Металлические колонны можно условно поделить на два типа:

основные колонны, к которым крепятся несущие элементы металлокаркаса;
фахверковые, или вспомогательные, которые монтируются при необходимости во время возведения здания Основные колонны имеют большие сечения, по сравнению со вспомогательными, так как на них возлагается главная несущая функция.

Виды металлических ферм

Выводы

Заказать проектирование любой сложности для усиления несущих колонн можно в ]Смарт Вэй[/anchor]. Подробнее об условиях сотрудничества можно узнать на бесплатной консультации по телефону.

При написании статьи использовали следующие материалы:

СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции ();
ГОСТ 18979-2014 Колонны железобетонные для многоэтажных зданий ();
Техническое задание.

Что такое металлическая колонна?

Металлическая колонна – это разновидность строительных опор, которая предназначена для поддержания целостности здания.

Монтаж колонн является базовым этапом строительства. На них устанавливаются и закрепляются прочие составные части металлоконструкций.

Для изготовления металлических несущих колонн используют двутавровые балки, либо профильные или круглые трубы.

Основной сферой применения колон является строительство ангаров и сооружений из металла.

Колонны передают нагрузку с крыши на фундамент здания.

Компания Панельстрой строго выполняет требования ГОСТ и СНиП

Железобетонные колонны в промышленных зданиях