Колонны

2.4.3.1 Изготовление колонн. При изготовлении железобетонных колонн возможно появление различных дефектов. Основными из них являются:

– снижение прочности бетона;

– наличие трещин, сколов и каверн в бетоне;

– несоответствие диаметра, количества, марок и классов стали арматурных стержней, а также их положения в сечении элемента проектным условиям;

– пропуск или смещение закладных деталей;

– несоответствие выпусков арматуры в стыковых узлах элемента проектному положению;

– несоблюдение толщины защитного слоя бетона, предусмотренного нормами;

– отклонение геометрических размеров от проектных значений сверх предусмотренных нормами;

– надрезы, выбоины, вмятины в арматуре, закладных деталях;

– наличие инородных включений в бетоне;

– образование усадочных трещин;

– отсутствие или недостаточное сцепление между уложенными в разное время слоями бетона;

– нарушение рецептуры состава бетона;

– дефекты противокоррозионных покрытий бетона, арматуры, закладных деталей (недостаточная толщина, отсутствие на отдельных участках, применение составов, не соответствующих проектным требованиям).

Уменьшение количества стержней и их диаметра или применение менее прочной стали без соответствующего увеличения площади сечения арматуры приводит к снижению прочности колонн, и тем сильнее, чем с большим эксцентриситетом приложено продольное усилие. В связи с этим в колоннах крайних рядов при одинаковом уменьшении армирования обычно происходит большее снижение прочности, чем в колоннах средних рядов.

Увеличение шага поперечных стержней по сравнению с проектом может вызвать потерю устойчивости продольной арматуры и разрушение колонн.

Использование укороченных по сравнению с проектом арматурных каркасов или смешение их вдоль оси колонн может привести к невозможности ванной сварки выпусков арматуры в стыках элементов колонн, так как зазор между стержнями в этом случае будет больше допустимого.

Уменьшение прочности бетона снижает прочность колонн, и тем больше, чем меньше эксцентриситет приложения усилия и меньше коэффициент армирования.

Смещение закладных деталей от проектного положения или их пропуск в колоннах делает невозможным нормальное присоединение к ним ригелей, стеновых панелей, связей.

Уменьшение толщины защитного слоя снижает долговечность колонн, особенно при эксплуатации их во влажной или агрессивной среде.

Несоблюдение толщины защитного слоя бетона обычно вызывается смещением арматуры каркаса из проектного положения, что создает дополнительный эксцентриситет в приложении продольных усилий.

Трещины в колоннах могут проявляться при повышенном водоцементном отношении из-за усадки бетона, нарушения режима тепловой обработки, слишком ранней или неправильной распалубки, несоблюдения правил складирования и перевозки готовых элементов. Существенным недостатком изготовления сборных железобетонных элементов, ведущим к образованию трещин, является использование для бетонов цементов с повышенной усадкой. Продольные усадочные трещины могут снизить прочность колонны. Нормальные трещины, кроме усадочных, если они появились в зоне, сжатой при эксплуатационных нагрузках, впоследствии закрываются. Они мало сказываются на прочности колонн, однако при этом происходит снижение жесткости элемента (иногда недопустимое).

К большим дефектам относится откол бетонных выступов на торцах колонн в каркасах серии 1.020-1, что снижает прочность колонн, особенно в период монтажа каркаса (до омоноличивания стыка).

Отклонения по длине колонны вызывают трудности при обеспечении горизонтальности перекрытий и подкрановых балок.

2.4.3.2 Монтаж колонн. Наиболее часто встречаются следующие дефекты монтажа железобетонных колонн:

– отклонение оси колонны от вертикали;

– смещение колонн в плане;

– омоноличивание стыков колонн бетоном низкого качества;

– несоблюдение высотных отметок верха колонн и их консольных выступов;

– неправильное выполнение соединений элементов колонн друг с дру-гом и с фундаментом;

– замена ванной сварки на дуговую с накладками в стыках элементов колонн, уменьшение сечения и длины сварных швов, наложение сварных швов с разрывами и раковинами;

– нарушение требуемой последовательности монтажа железобетонных элементов каркаса и вертикальных связей;

– замораживание в раннем возрасте бетона омоноличивания при про-изводстве работ в зимнее время, пересушка бетона омоноличивания в летнее время;

– недостаточная ширина опирания элементов;

– применение для монтажа элементов и конструкций с ярко выраженными дефектами.

Отклонение от вертикали колонн и смещение их с проектных осей вызывается обычно смещением из проектного положения фундаментов и применением конструкций перекрытий непроектной длины. Типовые решения фундаментов с подколонниками стаканного типа допускают смещение фундаментов с разбивочных осей без смещения колонн из проектного положения до 50 мм. При большем смещении фундамента подошва колонны не может быть расположена в проектном положении, поэтому для возможности нормального опирания конструкций перекрытий колонна при монтаже наклоняется. То же происходит при использовании конструкций перекрытий (ригелей, плит) непроектных размеров.

Отклонение колонн от вертикали создает дополнительные эксцентриситеты в приложении продольных сил, вызывает косое внецентренное сжатие (при отклонении колонн из плоскости поперечной рамы), что снижает несущую способность каркаса.

При отклонении колонн от вертикали в рамах каркаса возникают дополнительные горизонтальные усилия. При достаточной жесткости дисков перекрытий дополнительные горизонтальные усилия распределяются между всеми стойками температурно-усадочного блока, что снижает их отрицательное воздействие в отклонившихся колоннах. Вот почему так важно обеспечить монолитность дисков перекрытий и надежную их связь с колоннами.

Если колонна смещена в плане в плоскости поперечной рамы и установлена вертикально, то это приводит к неправильному опиранию балок на колонны. Недостаточная длина площади опирания может вызвать разрушение балки по наклонному сечению или скол опорной части колонны.

Несовпадение по высоте отметок верха колонн и их консольных выступов связано обычно с ошибками в отметках дна стакана фундамента и применением колонн непроектной длины. Вследствие данного дефекта конструкции перекрытий и подкрановые балки могут получить недопустимые уклоны, к тому же могут появиться затруднения при выполнении сопряжений колонн с ригелями.

Несовпадение оголовков колонн в их стыковых соединениях приводит к возникновению дополнительных сосредоточенных изгибаемых моментов, снижающих прочность как стыка, так и колонны в целом.

Некачественное омоноличивание стыка колонны с фундаментом (когда применяется раствор вместо мелкозернистого бетона, в стакане оставляются монтажные деревянные клинья, замораживается бетон омоноличивания) снижает степень заделки колонны в фундаменте, что изменяет в неблагоприятном направлении расчетную схему рам каркаса и уменьшает пространственную жесткость здания в целом.

Замена ванной сварки выпусков арматуры на дуговую с протяженными швами с накладками из круглой стали происходит чаще всего из-за наличия такой несоосности выпусков, которая не позволяет выполнить ванную сварку в инвентарных медных формах. При этом часто делают одностороннюю накладку, что вызывает большой эксцентриситет приложения усилия в арматуре и снижает несущую способность стыка. Если используются парные накладки и длина их меньше восьми диаметров продольной арматуры, то стык имеет пониженную прочность, так как в этом случае не удается применить двусторонние швы из-за недоступности плоскостей контакта стержня и накладки со стороны ниши колонн.

При осуществлении стыков арматурных стержней протяженными швами с накладками часто начинают сварной шов на выпуске арматурного стержня и заканчивают на накладке у зазора между торцами выпусков (т. е. начинают и кончают сварной шов в наиболее напряженном месте элемента стыка без заварки раковин в концах шва). Это резко ослабляет прочность стыка за счет подрезки арматурного стержня и накладки. Начало шва на накладке и заканчивание на стыковом выпуске стержня у его торца, даже при отсутствии заварки раковин на концах шва, позволяет не допустить снижения прочности соединения.

Неправильная последовательность сварки выпусков арматуры колонн приводит к отклонению элементов колонны от вертикали за счет температурного воздействия сварного шва. Переходить от сварки одного выпуска арматуры к другому нужно по диагональной плоскости сечения колонн.

Вертикальные связи здания нужно выполнять одновременно с монтажом железобетонных элементов каркаса. Часто вертикальные связи ставят после окончания монтажа всего каркаса. Это не обеспечивает пространственную жесткость каркаса в период его монтажа. Кроме того, при этом колонны с закладными деталями для крепления вертикальных связей могут быть по ошибке смонтированы в других пролетах, что будет замечено уже после монтажа каркаса.

Применение для омоноличивания стыков колонн бетона низкого качества, его раннее замораживание зимой и пересушивание при твердении летом значительно снижают несущую способность колонн.

В каркасах серии 1.020.1 должна выполняться зачеканка цементным раствором зазора между торцами элементов колонн. В случаях, когда такая зачеканка не производится и зазор заполняется бетоном омоноличивания стыка, укладываемым в ниши, снижается прочность стыка.