Способ усиления внецентренно сжатой железобетонной колонны большой гибкости Российский патент 2023 года по МПК E04G23/02 

Изобретение относится к строительству, в частности, к конструкциям усиления железобетонных внецентренно сжатых колонн.

Известна конструкция усиления внецентренно сжатой железобетонной колонны, которая включает использование распорки (RU №136471 U1, E04G23/02, опубл. 10.01.2014), состоящей из металлических уголков, расположенных в углах усиливаемой колонны. Распорки стальной обоймы включают пару угловых элементов, крепежные и соединительные планки, которые скреплены между собою сварным соединением в виде комплексного шва, при этом соединительные планки выполнены в виде стальных пластин с образованием на их концах участков нахлесточного соединения с гарантированным размещением сварных швов заданной длины.

Эффект усиления достигается путем включения в работу на сжатие металлических уголков, а соединительные планки обеспечивают их устойчивость на всём протяжении работы усиливаемой колонны. В области усиления внецентренно сжатых железобетонных колонн данный способ действительно является эффективным, однако, расположенные в растянутой зоне уголки не будут вступать в работу и, по сути, являются конструктивными элементами в конструкции усиления.

Известен способ усиления железобетонной колонны, который основывается на устройстве предварительно сжатых металлических распорок (см. например, "Реконструкция зданий и сооружений ", под ред. А. Л. Шагина, М., Высшая школа, 1991, п. 10.5). Способ усиления включает установку и притягивание металлических уголков к углам колонны специальными хомутами. Хомуты выполнены из металлических уголков, шпилек и гаек. Усиление выполняется путем равномерного закручивания гаек хомутов, которые притягивают металлические уголки к колонне. Особенность данного способа усиления заключается в том, что продольные металлические уголки длиннее колонны, и при притяжении их хомутами к колонне создается внутреннее предварительное напряжение.

К недостаткам способа усиления можно отнести нарушение эстетического вида колонны, необходимость дополнительных мероприятий по защите металлических элементов усиления от коррозии и достаточно трудоёмкий процесс усиления.

Известен способ усиления внецентренно сжатых железобетонных колонн, где нет возможности доступа к одной из сторон, путём устройства железобетонной обоймы с трёх сторон колонны (см. Мальганов А.И. и др. Усиление железобетонных и каменных конструкций зданий и сооружений. Атлас схем и чертежей. Томск, издательство томского университета, 1989, лист 32, /2/).

Данный способ усиления основывается на включение в работу на сжатие железобетонной полуобоймы, при этом элементы усиления не оказывают никакого эффекта на усиливаемый элемент, а играют роль добавочной прочности.

В качестве недостатков данного метода усиления является высокая трудоёмкость работ и сложность выполнения усиления, а также увеличение нагрузки на нижележащие этажи от железобетонной полуобоймы.

Наиболее близким аналогом является способ усиления железобетонной колонны, который основывается на устройстве композитной обоймы, путем наклеивания углеткани в поперечном направлении (СП 164.1325800.2014, п. 6.2.15, 8.23). Сущность способа усиления заключается в том, что композитный материал сдерживает развитие поперечных деформаций в колонне, при этом, повышается сопротивление бетона на сжатие.

Особенностью данного способа усиления является способность увеличивать прочность, обёрнутого композитными материалами, бетона, при этом, увеличение прочности всего сечения наблюдается только для элементов круглого или овального профиля, а для прямоугольных или квадратных сечений увеличение прочности бетона составляет порядка 20-30% от всего сечения усиливаемой железобетонной колонны (СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования».).

В случае внецентренного сжатия усиленная часть сечения железобетонной колонны уменьшается до 5-10% от всего сечения.

Задача изобретения состоит в том, чтобы повысить эффективность и экономичность усиления внецентренно сжатой железобетонной колонны.

Сущность изобретения заключается в том, что способ усиления внецентренно сжатой железобетонной колонны большой гибкости, включающий очистку и огрунтовывание поверхности, скругление углов радиусом не менее 2 см и наклеивание композитных материалов на основе углеткани в поперечном направлении, при этом скругление колонны выполняется из мелкозернистого бетона непосредственно на поверхность грани колонны сжатой зоны конструкции с последующей подготовкой поверхности бетонного скругления и наклейкой композитного материала на скругленную бетонную часть и боковые грани.

Технический результат заключается в повышении несущей способности и предотвращении разрушения внецентренно сжатых гибких колонн при действии продольных нагрузок и изгибающих моментов за счёт оптимального расположения материалов усиления.

Технический результат достигается следующим образом. Заявленный способ усиления имеет общее с наиболее близким аналогом то, что композитный материал наклеивается на колонну с расположением волокон в поперечном направлении, при этом происходит сдерживание поперечных деформаций бетона.

Но в отличие от наиболее близкого аналога, в заявленном способе усиления сжатая грань бетона колонны скругляется мелкозернистым бетоном, с последующим наклеиванием композитного материала со стороны сжатой зоны бетона и боковых граней.

Повышение эффективности усиления заключается в том, что скругленная часть колонны вступит в работу на сжатие, а композитные материалы обеспечат совместную работу скругленной части и бетона колонны. Дополнительно, композитный материал будет полностью обжимать сжатую зону бетона усиливаемой колонны, что позволит увеличить сопротивление бетона на сжатие всего сечения сжатой зоны колонны.

В результате, уменьшается расход композитных материалов, а использование мелкозернистого бетона вместо металлических уголков существенно удешевляет работу.

Сущность способа поясняется чертежом.

Устройство состоит из железобетонной колонны 1, содержащей сжатую зону бетона 2 с скруглением 3 и полученной после наклейки композитного материала полуобоймой 4.

Способ усиления внецентренно сжатой железобетонной колонны большой гибкости заключается в следующем: первоначально колонна 1 очищается от облицовочных материалов, загрязнений и цементного молока со стороны сжатой зоны бетона и боковых граней. Производится скругление 2-х углов радиусом не менее 2 см, на сжатой грани колонны 1. Подготовленная поверхность покрывается закрепляющей грунтовкой. Со стороны сжатой зоны бетона 2 выполняется бетонное скругление 3 мелкозернистым бетоном без внутренней арматуры, при наборе прочности бетона скругления 3 до 60% от проектной, поверхность скругления 3 очищается от цементного молока, обеспыливается и огрунтовывается. Завершающим этапом, на боковые грани колонны 1 и скругление 3 наклеиваются послойно холсты углеткани, по всей длине колонны 1, при этом, создаётся композитная полуобойма 4.

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 строительству, в частности к способу усиления гибких железобетонных внецентренно сжатых колонн. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности усиливаемой колонны. Способ усиления внецентренно сжатой железобетонной колонны большой гибкости включает очистку и огрунтовывание сжатой и боковых граней колонны, скругление сжатой зоны колонны, которое выполняют из мелкозернистого бетона с последующей наклейкой композитного материала в продольном направлении на скругленную набетонку сжатой зоны колонны и боковых граней. 1 ил.

Способ усиления внецентренно сжатой железобетонной колонны большой гибкости, включающий очистку и огрунтовывание поверхности сжатой и боковых граней колонны, скругление бетоном сжатой грани колонны и наклеивание композитных материалов на основе углеткани с расположением волокон в поперечном направлении, отличающийся тем, что скругление сжатой грани колонны выполняется мелкозернистым бетоном, с последующей наклейкой композитного материала в продольном направлении на скругленную набетонку сжатой зоны колонны и ее боковые грани.