IV Techniki wzmacniania słupów

IV-1. Wzmacnianie słupa żeliwnego za pomocą stalowego 'gorsetu'

IV-2. Wzmacnianie słupa żeliwnego za pomocą stalowego 'gorsetu'

Zmiana funkcji budynków wyposażonych w tego typu słupy i wynikające z niej zwiększenie obciążeń pionowych wymagają często wzmocnienia elementów nośnych. Na rysunkach przedstawiono stalowy gorset do wzmocnienia przekroju słupa, wykonany przy użyciu dwóch ceowników. Z oczywistych względów wymogu zgodności metalurgicznej bezpośredni montaż ceowników do słupa jest niemożliwy, należy więc zastosować przyspawane poziomo płaskowniki między ceownikami a słupem.

Wskutek wzmocnienia następuje wzrost sztywności żeliwnego słupa i zwiększenie jego wytrzymałości na ściskanie. W zależności od sposobu połączenia gorsetu w górnej i dolnej części słupa, nowy zespół może także przenieść całość lub część sił ściskających, przyłożonych do nowej konstrukcji nośnej. Założenie stalowego gorsetu umożliwia także dowiązanie się do belek za pomocą łącznika, przyspawanego do środnika ceownika, z utworzeniem w pełni przegubowego połączenia.

Pierre Engel dla www.constructalia.com

IV-3. Wzmacnianie istniejących słupów stalowych

1. Oryginalny słup stalowy lub żelazny. 2. Główki nitów. 3. Dostęp do wnętrza słupa. 4. Stalowe wzmocnienia. 5. Śruba mocująca wzmocnienia. 6. Spaw wzmocnień. 7. Spustowa rura deszczowa. Uwaga: Nawet, jeśli zasada pozostaje ta sama, wzmocnienie słupów konstrukcji nitowanych musi być projektowane indywidualnie dla każdego przypadku.

Wzmacniane słupy są przeważnie żeliwne, ale nie tylko. Spotyka się też stalowe słupy z blachy zgrzewanej oraz słupy łączone nitami, jak w konstrukcjach z XIX i z początku XX wieku, słupy z kształtowników stalowych walcowanych lub prefabrykowanych z grubych blach spawanych. Wzmocnienie stalowego słupa może się okazać niezbędne w razie pogłębionej korozji, ale najczęściej odbywa się przy znacznym zwiększeniu obciążenia pionowego albo w wyniku zmian konstrukcji czy wzrostu sztywności. Wyobraźmy sobie np. słup początkowo podtrzymywany przez płaskowniki - w płaszczyźnie najbardziej narażonej na wyboczenia - które zostały zdemontowane po wykonaniu otworu.

Przykład szczegółowy pokazany na rysunku a) dotyczy wzmocnienia słupa konstrukcji kasyna w Monte Carlo, co zostało wykonane podczas renowacji przez głównego architekta zabytków historycznych Alaina Charles’a Perraulta. Przykład b) pokazuje kilka założeń wzmocnienia słupa o przekroju I lub H poprzez dodanie płytek wzmacniających albo profili spawanych lub przykręcanych śrubami.

Pierre Engel dla www.constructalia.com

IV-4. Wzmacnianie słupów żelbetowych

Pierre Engel dla www.constructalia.com

IV-5. Wzmacnianie belki i płyty za pomocą stalowych słupów

Zalety stalowych słupów dwuteowych typu I lub H oraz słupów o przekrojach rurowych i pełnych są bardzo doceniane przy pracach adaptacyjnych i renowacyjnych. Słupy te wykorzystuje się do tymczasowego lub stałego podpierania konstrukcji stalowych lub żelbetowych. Słupy stalowe są łatwe do montażu i produkuje się je na wymiar, po uprzednim dokładnym obmiarze na miejscu. Dzięki wysokiemu modułowi wytrzymałości stali, słupy mogą mieć stosunkowo niewielki przekrój - przy dużej sztywności i odporności na wyboczenia. Są bardzo dyskretne i dają się łatwo zamontować. Pozwalają dzięki temu optymalnie wykorzystać przestrzeń, nie naruszając estetyki architektonicznej konstrukcji poddawanych renowacji.

Pierre Engel dla www.constructalia.com

IV-6. Szczegóły techniczne i elementy stosowane do montażu wzmacniających słupów stalowych

IV-7. Wzmacnianie i scalanie budowli zabytkowych

Wiek zabytkowych budynków czyni je podatnymi na uszkodzenia konstrukcyjne. Występuje wiele problemów związanych ze spajaniem i wzmacnianiem takich konstrukcji. Naprawy podtrzymujące muszą przywracać integralność konstrukcji, jednocześnie muszą być wykonywane bardzo dyskretnie, z pełnym poszanowaniem zabytkowego charakteru budowli. Dodane elementy powinny być trwałe i odporne na uszkodzenia spowodowane przez korozję. Stalowe montaże podtrzymujące i scalające są malowane, zabezpieczane przez ocynk albo wykonane ze stali nierdzewnej. Dzięki doskonałemu modułowi wytrzymałości stali, jej korzystnej cenie i podatności na formowanie, jest ona atrakcyjnym materiałem dla konserwatorów i archeologów prowadzących prace renowacyjne zabytków.

Pierre Engel dla www.constructalia.com

IV-8. Wzmacnianie ceglanych lub kamiennych podparć kratownic i wiązarów XIX-wiecznych dachów

Współpracujące z tradycyjnymi elementami nośnymi i podporami z kamienia lub z cegły, stalowe wiązary dachowe o dużej rozpiętości powszechnie stosowano w XIX wieku, zastępując nimi drewniane konstrukcje o gorszych parametrach. Jednak podpory z upływem czasu ulegają niekiedy degradacji. Uszkodzenia spowodowane są przenoszeniami na nie obciążeń pośrednich powstałych na skutek interferencji drgań poszczególnych wiązarów. Tego rodzaju uszkodzenia filarów, podpierających konstrukcję przeszklenia centralnego dziedzińca, stwierdzono w budynku giełdy w Amsterdamie, skonstruowanym przez Pétrusa Berlage około roku 1898. Po zastosowaniu specjalnego stalowego gorsetu stało się możliwe przywrócenie prawidłowego przeniesienia obciążeń pionowych bezpośrednio na filary ceglane, bez jakichkolwiek efektów zakłócających. Pierre Engel dla www.constructalia.com

IV-9. Usunięcie słupów na elewacji w celu uzyskania większej przejrzystości

Dawna siedziba grupy PSA w Neuilly/Seine, zbudowana około 1960 r., została poddana renowacji w 2003 r. przez architektów Valode’a i Pistre’a, z przeznaczeniem dla funduszu emerytalnego Whitehall. Dodano 9000 m² powierzchni biurowej i wyremontowano istniejącą powierzchnię 35000 m² zgodnie z wymogami współczesnych norm. Celem renowacji było stworzenie przestrzeni wolnej od słupów, w celu uzyskania dużych powierzchni nadających się do zagospodarowania. Takie przemodelowanie wymagało usunięcia 2 400 słupów stalowych i przesunięcia 1 200 innych, aby powstały układ konstrukcyjny pozwolił na aranżację w systemie przestrzennym. Praca ta polegała na przebudowie elewacji, która wiązała się z usunięciem 80% słupów i poszerzeniem płyty o 600 mm, aby umożliwić założenie ściany kurtynowej. Każdy z zachowanych słupów elewacji (odległych od siebie o 7 m) został wzmocniony przez obudowanie. Usunięte słupy zostały zastąpione ciągłą belką ściągającą, z profilu spawanego PRS, opierającą się teownikach. Te ostatnie są odwrócone i przyspawane do zachowanych słupów. Profile podwieszone na zaczepach pod belką PRS są do niej przyspawane i umożliwiają przejęcie obciążenia od istniejącego stropu. Poszerzenie zapewnią profile zamontowane na wsporniku. Pierre Engel dla www.constructalia.com

IV-10. Wzmocnienie słupa stalowym rdzeniem