RU2773490C1 - Method for reinforcing a reinforced concrete column of rectangular or square section - Google Patents
Method for reinforcing a reinforced concrete column of rectangular or square section Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773490C1 RU2773490C1 RU2021133929A RU2021133929A RU2773490C1 RU 2773490 C1 RU2773490 C1 RU 2773490C1 RU 2021133929 A RU2021133929 A RU 2021133929A RU 2021133929 A RU2021133929 A RU 2021133929A RU 2773490 C1 RU2773490 C1 RU 2773490C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- column
- formwork
- reinforced concrete
- reinforcing
- Prior art date
Links
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000009415 formwork Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000452 restraining Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 8
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности к усилению, как новых железобетонных колонн, в которых в процессе изготовления были допущены технологические ошибки, так и разрушенных или поврежденных в процессе эксплуатации вследствие влияния негативных факторов.The invention relates to the field of construction, in particular to the reinforcement of both new reinforced concrete columns, in which technological errors were made during the manufacturing process, and destroyed or damaged during operation due to the influence of negative factors.
Изобретение может быть использовано для увеличения несущей способности сжатых железобетонных колонн квадратного или прямоугольного сечения, при этом будет наблюдаться максимальный эффект от усиления элемента композитными материалами.The invention can be used to increase the bearing capacity of compressed reinforced concrete columns of square or rectangular cross section, while the maximum effect of strengthening the element with composite materials will be observed.
Известен метод усиления железобетонных сжатых элементов путем устройства железобетонный обоймы. В основу метода входит устройство внешней железобетонной армированной обоймы, которая, работая совместно с существующей конструкцией, воспринимает всю или недостающую часть нагрузки (см., например, "Реконструкция зданий и сооружений", под ред. А.Л. Шагина, М., Высшая школа, 1991, п. 10.5).A known method of strengthening reinforced concrete compressed elements by constructing a reinforced concrete clip. The method is based on the device of an external reinforced concrete cage, which, working in conjunction with the existing structure, perceives all or the missing part of the load (see, for example, "Reconstruction of buildings and structures", edited by A.L. Shagin, M., Higher school, 1991, p. 10.5).
Однако этот способ имеет ряд недостатков:However, this method has several disadvantages:
- конструкция усиления не влияет на увеличение несущей способности существующей колонны, а является добавочным элементом, воспринимающим нагрузку;- the reinforcement design does not affect the increase in the bearing capacity of the existing column, but is an additional element that receives the load;
- при большой толщине обоймы, существенно повышается площадь поперечного сечения колонн, при этом увеличивается вес конструкции на нижележащие элементы, фундаменты и основания, забирается полезная площадь помещения;- with a large thickness of the cage, the cross-sectional area of the columns increases significantly, while the weight of the structure increases on the underlying elements, foundations and foundations, and the usable area of \u200b\u200bthe room is taken;
- способ отличается высокой трудоемкостью;- the method is highly labor intensive;
- учитывая специфику выполнения усиления, в помещении, где производится усиление, требуется приостанавливать производственные процессы.- taking into account the specifics of the amplification, it is required to suspend production processes in the room where the amplification is performed.
Известен способ усиления железобетонной колонны круглой съемной опалубкой (ПМ №67610 U1, E04G 23/02, опубл. 27.10.2007). Усиливаемый элемент охватывается стальной U-образной обоймой стягивается специальными крепежными элементами и бетонируется мелкозернистым саморасширяющимся бетоном.A known method of reinforcing a reinforced concrete column with a round removable formwork (PM No. 67610 U1, E04G 23/02, publ. 27.10.2007). The reinforced element is covered with a steel U-shaped clip, tightened with special fasteners and concreted with fine-grained self-expanding concrete.
Данный способ имеет следующие недостатки:This method has the following disadvantages:
- бетонная обойма при отсутствии внутреннего каркаса и связи с существующей, усиливающей конструкцией может работать не совместно, при этом эффект усиления будет незначителен;- a concrete cage in the absence of an internal frame and connection with an existing reinforcing structure may not work together, while the effect of reinforcement will be insignificant;
- обойма, без поперечной арматуры и внутреннего каркаса слабо обжимает усиливаем элемент, при этом будет наблюдаться незначительное увеличение прочности бетона существующей конструкции.- a clip, without transverse reinforcement and an internal frame, weakly compresses the reinforcing element, while there will be a slight increase in the strength of the concrete of the existing structure.
Известен способ усиления железобетонных внецентренно сжатых конструкций композитными материалами описан в нормативной методике (СП 164.1325800.2014, п. 6.2.11) по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. Основой данного способа является устройство композитной обоймы, расположенной в поперечном направлении вокруг усиливаемого элемента, для создания объемного напряженного состояния. Согласно формулам расчетной методики, объемное напряженное состояние увеличивает прочность бетона на сжатие. Данный способ усиления позволяет увеличивать несущую способность железобетонных колонн без увеличения площади поперечного сечения.A known method of strengthening reinforced concrete eccentrically compressed structures with composite materials is described in the regulatory procedure (SP 164.1325800.2014, p. 6.2.11) for strengthening reinforced concrete structures with composite materials. The basis of this method is the device of a composite clip, located in the transverse direction around the reinforced element, to create a volumetric stress state. According to the formulas of the calculation method, the volumetric stress state increases the compressive strength of concrete. This reinforcement method allows increasing the bearing capacity of reinforced concrete columns without increasing the cross-sectional area.
Однако данный способ имеет ряд недостатков:However, this method has several disadvantages:
- эффект усиления снижается при увеличении эксцентриситета приложения нагрузки, соотношения сторон элементов поперечного сечения усиливаем его элемента и гибкости конструкций;- the effect of reinforcement decreases with an increase in the eccentricity of the load application, the ratio of the sides of the elements of the cross section, we strengthen its element and the flexibility of the structures;
- при усилении железобетонных внецентренно сжатых несущих элементов квадратного и прямоугольного сечения, увеличение прочности существенно ниже, чем для элементов круглого сечения. Это занижение контролируется понижающим коэффициентом k ef (2). Такое положение дел не позволяет максимально эффективно использовать композитные материалы при усилении.- when reinforcing reinforced concrete eccentrically compressed bearing elements of square and rectangular section, the increase in strength is significantly lower than for elements of a circular section. This underestimation is controlled by a reduction factor k ef (2). This state of affairs does not allow the most efficient use of composite materials in reinforcement.
Наиболее близким аналогом является полезная модель на усиление железобетонной колонны (ПМ №81234 U1, E04G 23/02, опубл. 10.03.2009), в основу которой входит устройство круглой опалубки вокруг квадратной колонны с последующим бетонированием мелкозернистым саморасширяющимся бетоном. В данном техническом решении опалубка существенно больше колонны и между усиливаемым элементом и опалубкой устраивается металлический каркас.The closest analogue is a utility model for strengthening a reinforced concrete column (PM No. 81234 U1, E04G 23/02, published on March 10, 2009), which is based on the installation of a round formwork around a square column, followed by concreting with fine-grained self-expanding concrete. In this technical solution, the formwork is significantly larger than the column, and a metal frame is arranged between the reinforced element and the formwork.
Однако устройство каркаса вокруг усиливаемой колонны существенно увеличивает трудоемкость процесса усиления. К недостаткам можно отнести увеличение площади поперечного сечения колонн, при этом уменьшается полезная площадь помещения и увеличивается нагрузки на нижележащие конструкции. Также эффект усиления обеспечивается добавлением к несущей способности существующей колонны прибавочной прочности от элемента усиления, при этом увеличение прочности бетона усиливаемой колонны незначительно и в расчетных формулах не учитывается.However, the arrangement of the frame around the reinforced column significantly increases the complexity of the reinforcement process. The disadvantages include an increase in the cross-sectional area of the columns, while the usable area of the room decreases and the load on the underlying structures increases. Also, the effect of reinforcement is provided by adding to the bearing capacity of the existing column of additional strength from the reinforcement element, while the increase in the strength of concrete of the reinforced column is insignificant and is not taken into account in the calculation formulas.
Задача изобретения увеличение прочности бетона существующей железобетонной колонны путем сдерживания развития поперечных деформаций бетона.The objective of the invention is to increase the concrete strength of an existing reinforced concrete column by restraining the development of transverse concrete deformations.
Сущность изобретения заключается в том, что способ усиления железобетонной колонны прямоугольного или квадратного сечения, включающий устройство опалубки вокруг колонны, последующее бетонирование мелкозернистым саморасширяющимся бетоном, при этом вначале осуществляется скругление углов поперечного сечения колонны, затем происходит очистка поверхности от пыли и поврежденного бетона, огрунтовывание поверхности, а после устройства опалубки и последующего бетонирования, опалубка снимается и проводится обертывание композитными материалами в поперечном направлении, при этом опалубка устраивается без зазора, впритык к скругленным углам колонны, а композитный материал наклеивается на скругленные участки бетонной обоймы.The essence of the invention lies in the fact that a method of reinforcing a reinforced concrete column of rectangular or square section, including a formwork around the column, subsequent concreting with fine-grained self-expanding concrete, while first rounding the corners of the column cross section, then cleaning the surface of dust and damaged concrete, priming the surface , and after the formwork and subsequent concreting, the formwork is removed and wrapping with composite materials is carried out in the transverse direction, while the formwork is arranged without a gap, close to the rounded corners of the column, and the composite material is glued to the rounded sections of the concrete casing.
Технический результат достигается тем, что сжатые железобетонные колонны прямоугольного или квадратного сечения доводятся до круглого или эллипсоидного состояния после чего усиливаются композитными материалами на основе углепластиков в поперечном направлении, что позволяет увеличивать эффект снижения поперечных деформаций, при этом повышая прочность бетона на сжатие.The technical result is achieved by the fact that compressed reinforced concrete columns of rectangular or square section are brought to a round or ellipsoidal state and then reinforced with composite materials based on carbon fiber in the transverse direction, which allows to increase the effect of reducing transverse deformations, while increasing the compressive strength of concrete.
Основной идеей разработки технического решения стали выводы на основе анализа расчетных формул нормативного документа СП 164.1325800.2014 по усилению железобетонных конструкций композитными материалами.The main idea for the development of the technical solution was the conclusions based on the analysis of the calculation formulas of the normative document SP 164.1325800.2014 on the reinforcement of reinforced concrete structures with composite materials.
Основной эффект усиления от поперечного композитного обертывания сжатых железобетонных элементов, методом устройства обоим, заключается в увеличении прочности бетона на сжатие.The main effect of reinforcement from transverse composite wrapping of compressed reinforced concrete members, by both methods, is to increase the compressive strength of the concrete.
Формула определения прочности бетона усиленного элемента на сжатие (1) включает понижающий коэффициент k ef (2), который зависит от конфигурации поперечного сечения усиленного элемента. Для колонны круглого сечения коэффициент равен единице. Для колонн наиболее распространенных параметров поперечного сечения 30×30 и 40×40, коэффициент k ef составляет 0,36 и 0,23 соответственно.The formula for determining the compressive strength of concrete of a reinforced element (1) includes a reduction factor k ef (2), which depends on the configuration of the cross section of the reinforced element. For a round column, the coefficient is equal to one. For columns with the most common cross-sectional parameters 30×30 and 40×40, the coefficient k ef is 0.36 and 0.23, respectively.
Эффект усиления можно наблюдать на следующем примере.The amplification effect can be seen in the following example.
При строительстве здания, вместо проектного класса бетона В40, строителями были изготовлены колонны сечением 40x40, с классом бетона В20.During the construction of the building, instead of the design class of concrete B40, the builders made columns with a section of 40x40, with a concrete class of B20.
Требуется увеличить прочность бетона колонн методом усиления композитными материалами, расположенными в поперечном направлении, то есть устройство обоим из композитных материалов на основе углеткани.It is required to increase the strength of the concrete of the columns by reinforcing them with composite materials located in the transverse direction, that is, the installation of both composite materials based on carbon fabric.
Для понимания эффективности полезной модели, ниже приведены расчеты колонн сечением 40x40, усиленной двумя методами. To understand the effectiveness of the utility model, below are the calculations of columns with a section of 40x40, reinforced by two methods.
Первый, согласно технологии усиления, описанной в своде правил СП 164.1325800.2014, т.е. производится скругление углов, радиусом превышающем 2 см с последующим обертыванием колонн углетканью.The first, according to the amplification technology described in the set of rules SP 164.1325800.2014, i.e. corners are rounded with a radius exceeding 2 cm, followed by wrapping the columns with carbon fiber.
Второй - производится скругление сечения, по методике настоящего изобретения. Скругление колонны даст возможность равномерного обжатия существующей конструкции и поэтому коэффициент k ef был взят равным единице.The second is the rounding of the section, according to the method of the present invention. The rounding of the column will allow uniform compression of the existing structure and therefore the coefficient k ef was taken equal to one.
Согласно результатам расчетов, увеличение прочности бетона на сжатие с класса бетона В20 (Rb=11.5МПа) до В40 (Rb=22МПа), для первого метода требуется 11 слоев углеткани. According to the results of calculations, an increase in the compressive strength of concrete from concrete class B20 (R b = 11.5 MPa) to B40 (R b = 22 MPa), the first method requires 11 layers of carbon fabric.
При использовании круглой опалубки, по второму методу, с последующим усилением композитными материалами, требуются 3 слоя углеткани, при этом следует учитывать, что добавочная площадь бетонных элементов обоймы, так же воспринимает нагрузку.When using round formwork, according to the second method, with subsequent reinforcement with composite materials, 3 layers of carbon fabric are required, while it should be borne in mind that the additional area of the concrete elements of the cage also takes the load.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид. The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a General view.
Устройство представляет собой железобетонную колонну 1, усиленную композитной обоймой 2. Полости между колонной 1 и композитной обоймой 2 заполнены мелкозернистым, саморасширяющимся бетоном 3.The device is a reinforced
Экономический эффект возникает из следующего:The economic effect arises from the following:
- существенно увеличивается несущая способность усиленной конструкции,- the bearing capacity of the reinforced structure is significantly increased,
- требуется при усилении меньше композитного материала,- less composite material is required when reinforcing,
- учитывая, что площадь поперечного сечения колонны увеличивается незначительно, то добавочные нагрузки от обоймы после усиления и полезная площадь помещения увеличивается незначительно, по сравнению с известными вариантами усиления бетонной и железобетонной обоймой,- given that the cross-sectional area of the column increases slightly, then the additional loads from the cage after reinforcement and the usable area of the room increase slightly, compared with the known options for strengthening the concrete and reinforced concrete cage,
- уменьшается трудоемкость работ по усилению. - the labor intensity of work on strengthening is reduced.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
Железобетонная колонна, прямоугольного или квадратного сечения, очищается от масляных пятен и поврежденного бетона. Углы колонны 1 скругляются радиусом более 2 см, поверхность очищается от пыли и обрабатывается грунтовкой, которая входит в комплект по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. На колонну 1 надевается опалубка круглого сечения таким образом, чтобы углы колонны 1 касались элементов опалубки, в образовавшиеся пустоты, между опалубкой и усиливаемой колонной 1 нагнетается мелкозернистый, самонапрягающийся бетон 3. Спустя 24 часа опалубка снимается, по необходимости, заполняются раствором щели в зонах углов колонны 1 и зачищаются все неровности. Скругленный элемент обрабатывается грунтовкой и после высыхания наклеиваются композитные материалы на основе углеткани, при этом создается композитная обойма 2. Количество слоев рассчитывается согласно коэффициенту усиления. Наклеивание углеткани производится непрерывно. Все слои представляют собой один длинный холст углеткани, который наматывается на колонну с послойным промазываем специального клея.A reinforced concrete column, rectangular or square, is cleaned of oil stains and damaged concrete. The corners of
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773490C1 true RU2773490C1 (en) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220086U1 (en) * | 2023-07-14 | 2023-08-24 | Публичное акционерное общество энергетики электрофикации "Камчатскэнерго" (ПАО "Камчатскэнерго") | Reinforced metal support column |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1025856A (en) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Takenaka Komuten Co Ltd | Reinforcing member for column, beam, and the like and associate method for reinforcing column, beam and the like of existing building |
| RU81234U1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет | COLUMN REINFORCEMENT ELEMENT |
| RU2494204C1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-09-27 | Майя Александровна Акимова | Reinforced-concrete column reinforcing method |
| RU168324U1 (en) * | 2016-08-15 | 2017-01-30 | Сергей Александрович Бокарев | DEVICE FOR STRENGTHENING EXCENTRALLY COMPRESSED ELEMENTS OF PRECIOUS REINFORCED CONCRETE SUPPORTS OF RECTANGULAR BRIDGES |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1025856A (en) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Takenaka Komuten Co Ltd | Reinforcing member for column, beam, and the like and associate method for reinforcing column, beam and the like of existing building |
| RU81234U1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет | COLUMN REINFORCEMENT ELEMENT |
| RU2494204C1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-09-27 | Майя Александровна Акимова | Reinforced-concrete column reinforcing method |
| RU168324U1 (en) * | 2016-08-15 | 2017-01-30 | Сергей Александрович Бокарев | DEVICE FOR STRENGTHENING EXCENTRALLY COMPRESSED ELEMENTS OF PRECIOUS REINFORCED CONCRETE SUPPORTS OF RECTANGULAR BRIDGES |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220086U1 (en) * | 2023-07-14 | 2023-08-24 | Публичное акционерное общество энергетики электрофикации "Камчатскэнерго" (ПАО "Камчатскэнерго") | Reinforced metal support column |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Valluzzi et al. | Mechanical behaviour of historic masonry structures strengthened by bed joints structural repointing | |
| CN203347257U (en) | Anti-seismic reinforcement device for steel reinforced concrete column after fire | |
| CN102661010B (en) | Composite shear wall | |
| Ghanbari-Ghazijahani et al. | Double-skin concrete-timber-filled steel columns under compression | |
| RU2773490C1 (en) | Method for reinforcing a reinforced concrete column of rectangular or square section | |
| Gunes et al. | Structural rehabilitation of a middle byzantine ruin and the masonry building constructed above the ruin. Part II: the building | |
| RU153650U1 (en) | REINFORCEMENT STRUCTURE | |
| RU2339776C1 (en) | Reinforced-concrete column reinforcing method | |
| RU2715788C1 (en) | Self-stressing method of reinforced concrete beam | |
| RU2494204C1 (en) | Reinforced-concrete column reinforcing method | |
| Janardhana et al. | Studies on the behavior of glass fiber reinforced gypsum wall panels | |
| WO2003102317A1 (en) | Ferrocement permanent formwork | |
| Baciu et al. | The retrofitting of reinforced concrete columns | |
| RU2796699C1 (en) | Method of reinforcing a reinforced concrete column of rectangular or square section | |
| Asnan et al. | The Analysis Study of Strength on Concrete Formwork Wood Construction | |
| RU67150U1 (en) | DEVICE FOR REINFORCING REINFORCED CONCRETE COLUMN | |
| RU2484218C1 (en) | Method of repair and/or reinforcement of moist and/or saline reinforced concrete structures | |
| Hawkins et al. | Developing an innovative lightweight concrete flooring system for sustainable buildings | |
| Polyakov | Some investigations of the problem of the strength of elements of buildings subjected to horizontal loads | |
| RU2382859C1 (en) | Method for restoration or reconstruction of multi-storied building or structure | |
| Kabeyasawa | Seismic evaluation and economical strengthening of reinforced concrete buildings | |
| RU2460861C1 (en) | Method to reconstruct industrial and civil buildings | |
| Himasree et al. | State of the art review of bamboo-reinforced concrete structural elements | |
| Khajuria et al. | Design and Development of Sustainable Wall | |
| RU2709135C1 (en) | Method for prevention of destruction of bent reinforced concrete girders of superstructure of bridges from detachment of reinforcing elements by woven linens on near-support sections |