Способ усиления железобетонной колонны прямоугольного или квадратного сечения Российский патент 2023 года по МПК E04G23/02 

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству усиления железобетонных колонн прямоугольного или квадратного сечения общественных и промышленных зданий.

Изобретением решается техническая задача создания способа усиления железобетонных колонн без использования сварочного аппарата, позволяющая снизить трудоёмкость, сроки производства работ и стоимость усиления.

Поставленная задача достигается тем, что в способе усиления железобетонных колонн прямоугольного или квадратного сечения, образованного замкнутыми композитными хомутами, предварительно установлены металлические гнутые уголки, расположенные по углам колонны под хомутами.

Известна полезная модель устройства для усиления внецентренно сжатых элементов сборных железобетонных опор мостов прямоугольного сечения (RU №168 324 U1, E04G23/02, E01D22/00, опубл. 30.01.2017г). Полезная модель включает в себя устройство композитной обоймы и, наклеенные на углы железобетонных опор, композитные уголки. Эффект усиления осуществляется путем включения композитных уголков, расположенных в растянутой зоне, в работу на продольное растяжение. В сжатой зоне бетона увеличение прочности дает композитная обойма, которая, сдерживая развитие поперечных деформаций, позволяет увеличить сопротивление бетона на сжатие.

Из недостатков данного изобретения можно отметить невозможность работы композитного материала на сжатие и, следовательно, отсутствие влияния усиления композитных уголков. Согласно исследованиям [1] композитные материалы, расположенные в продольном направлении и работающие на сжатие, не дадут существенного прироста прочности, по причине преждевременного разрушения композитного усиления. К тому же, согласно свода правил по усилению композитными материалами (СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами»), композитные уголки не могут быть учитаны в работе усиленной конструкции, если они работают на сжатие.

Известен способ усиления железобетонных колонн композитными материалами, расположенными в поперечном направлении (СП 164.1325800.2014, п. 6.2.11).

Композитные материалы выступают в роли хомутов с рассчитанным шагом. Хомуты сдерживают поперечные деформации бетона, при этом, увеличивается сопротивление бетона на сжатие. Способ эффективен для центрально и внецентренно сжатых конструкций, работающих с малым эксцентриситетом и небольшой гибкостью.

Из недостатков данного способа усиления является достаточно малая эффективность при увеличении несущей способности колонн прямоугольного и квадратного сечения. Данный вид усиления является неэффективным при следующих характеристиках конструкций: отношение сторон поперечного сечения железобетонных колонн превышает 1.5; эксцентриситет приложения нагрузки больше е₀=0,1h; гибкость колонн превышает λ_i=66.

Наиболее близким аналогом является способ усиления железобетонных колонн металлическими уголками и планками (см. например, "Реконструкция зданий и сооружений ", под ред. А. Л. Шагина, М., Высшая школа, 1991, п. 10.5). Такой способ усиления подразумевает включение в работу на сжатие металлических уголков. Обеспечение совместной работы уголков и усиливаемой конструкции осуществляется путем наваривания поперечных планок к уголкам, при этом создается пространственный каркас, охватывающий колонну. Связанный по периметру, металлический каркас и усиливаемая колонна совместно воспринимает внешнюю нагрузку.

Недостатками метода усиления металлическими уголками является использование сварочного оборудования и специальной нагревательной системы. Способ усиления является достаточно трудоемким и требует квалифицированного работающего состава, а также строго контроля выполнения работ.

Задача изобретения состоит в том, чтобы снизить трудоемкость работ, повысить эффективность и экономичность усиления, за счет использования композитных хомутов вместо сварных соединительных планок, при этом, используются гнутые уголки с радиусом скругления не менее 2 см, вместо уголков с острыми углами.

Сущность изобретения заключается в том, что способ усиления железобетонной колонны прямоугольного или квадратного сечения включающий очистку, восстановление и огрунтование поверхности, скругление углов колонны, установку на раствор уголков, зашпаклёвывания участков в зоне расположения хомутов высокопрочной шпаклевкой, наклеивание композитных материалов на основе углеткани в поперечном направлении, в виде хомутов, при этом устанавливаются гнутые металлические уголки, с радиусом скругления угла не менее 2 см, а поперечное армирование для сдерживания уголков от потери устойчивости, выполняется в виде композитных хомутов.

Технический результат - снижение трудоемкости и повышение эффективности усиления.

Технический результат достигается следующим образом:

Заявленный способ имеет общее с наиболее близким аналогом то, что основной эффект усиления колонны будет осуществляться металлическими уголками, работающими на сжатие, но в отличие от аналога, обеспечение устойчивости металлических уголков будет выполнятся не соединительными сварными планками, а композитными хомутами, которые наклеиваются на колонну с определённым шагом по всей ее длине, а также, вместо уголков с острым углом будут применяться гнутые уголки, с радиусом скругления не менее 2 см.

Повышение эффективности усиления заключается в том, что в процессе усиления не используется сварное и нагревательное оборудование.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство содержит железобетонную колонну 1, на которой устроены композитные хомуты 2, а на углах железобетонной колонны 1 установлены гнутые металлические уголки 3, на огрунтованную поверхность нанесен слой высокопрочной шпаклёвки 4.

Способ усиления центрально и внецентренно сжатой железобетонной колонны осуществляется следующим образом: железобетонная колонна 1 очищается от отделочных материалов, пыли и повреждённых участков бетона. При необходимости производится ремонт повреждённых участков поверхности колонны 1 высокопрочными шпаклёвками 4. Углы колонны 1 скругляются радиусом не менее 2см. В местах устройства композитных хомутов 2 поверхность бетона колонны 1 очищается от «цементного молока». Очищенные места обеспыливаются и промазываются грунтовкой. В зоне установки металлических гнутых уголков 3 на углах колонны 1 поверхность очищается и наносится 3-х миллиметровый слой высокопрочной шпаклёвки 4. Металлические уголки 3 прижимаются к углам колонны 1. В местах огрунтованной поверхности наносится слой высокопрочной шпаклёвки 4. После набора прочности шпаклёвки 4, согласно данным технического паспорта завода-изготовителя, наклеивается композитная углеткань в виде хомутов 2.

Литература

1. Польской П.П., Георгиев С.В. О работе внешней композитной арматуры на сжатие. В сборнике: СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА - 2015. материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО "Ростовский государственный строительный университет", Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. 2015. С. 24-25.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу усиления железобетонных колонн прямоугольного или квадратного сечения. Технический результат - снижение трудоемкости и повышение эффективности усиления. Способ усиления железобетонной колонны прямоугольного или квадратного сечения включает очистку, восстановление и огрунтование поверхности, скругление углов колонны, установку на высокопрочную шпаклёвку металлических уголков, выравнивание участков колонны высокопрочной шпаклевкой в зонах наклеивания композитных хомутов, наклеивание углепластиковых хомутов с расположением волокон в поперечном направлении. Гнутые металлические уголки используют с радиусом скругления не менее 2 см, а наклеенные композитные хомуты, выполняющие роль сдерживания металлических уголков от потери устойчивости, состоят из углеткани. 1 ил.

Способ усиления железобетонной колонны прямоугольного или квадратного сечения, включающий очистку, восстановление и огрунтование поверхности, скругление углов колонны, установку на высокопрочную шпаклёвку уголков, зашпаклёвывание участков в зоне расположения хомутов высокопрочной шпаклевкой, наклеивание композитных хомутов на основе углеткани с расположением волокон в поперечном направлении, отличающийся тем, что в сечении устанавливаются гнутые металлические уголки с радиусом скругления угла не менее 2 см, а поперечное армирование для сдерживания их от потери устойчивости выполняется в виде композитных хомутов.