RU67150U1 - Устройство для усиления железобетонной колонны - Google Patents

Abstract

Устройство для усиления железобетонной колонны выполнено из двух стальных сборных обойм. Обоймы установлены на концах колонны на высоту, равную 1/3 длины колонны. При действии продольных кратковременных динамических нагрузок в этих местах возникают разрушения, и установка обойм повышает надежность и несущую способность колонны. Обойма выполнена из сплошных пластин. Ширина каждой пластины равна ширине колонны. Стальные пластины приклеены к телу колонны посредством эпоксидного клея, а их торцы сварены между собой. Поверх стальных пластин поперек колонны приварены уголки. Противолежащие уголки стянуты между собой попарно посредством тяжей. Применение сплошных стальных пластин, эпоксидного клея, тяжей для стягивания обоймы обеспечивают плотное прижатие обоймы к телу колонны, предотвращают разрушение и выпор бетона при действии продольных кратковременных динамических нагрузок. 1 н.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Полезная модель относится к строительству, а именно к усилениям строительных конструкций, и может быть использована для усиления железобетонных колонн в процессе их эксплуатации, возведения, проектирования, преимущественно для эксплуатации в условиях повышенных продольных кратковременных динамических нагрузок, например для сейсмических районов.

Известна конструкция усиления железобетонной колонны по патенту РФ на изобретение №1219768. Устройство содержит приклеенную на каждую грань колонны стеклоткань шириной 300 мм эпоксидной композицией с добавлением кварцевого песка для приклейки уголков. Конструкция содержит также расположенные по граням колонны и установленные сверху покрытия металлические уголки, на внутреннею и внешнюю поверхности которых нанесена эпоксидная композиция. Поверх уголков приклеено покрытие из стеклоткани с полимерной композицией, выходящее за пределы уголков на ширину полки уголка и приклеенное на бетонную поверхность колонны. Усиливать колонну по предлагаемому решению можно как по всей высоте, так и на части высоты колонны, только в местах ее разрушения.

Однако данная конструкция не дает обжатия колонны по периметру, и повышает несущую способность только за счет сцепления клея с уголками и колонной, и не дает воспринимать нагрузки динамического характера.

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является конструкция узла усиления, выполненная по способу установки узла усиления по патенту РФ на изобретение №2282701. Устройство содержит накладную сборную из уголков и планок (пластин) стальную обойму, установленную на колонну. Каждая грань обоймы выполнена составной из планок. Обойма размещена на постели из бетона или раствора. Уголки размещены на углах колонны

и плотно прижаты к колонне через раствор. Уголки и планки приварены друг к другу. Данное устройство относится к строительству и может быть использовано для усиления преимущественно коробчатых колонных конструкций промышленных и гражданских зданий из разнородных материалов, как при ремонте и реконструкции колонн, так и при исправлении опорных частей колонны. При действии продольных кратковременных динамических нагрузок в колонне возникают волновые процессы, которые влияют на напряженно-деформированное состояние конструкции, в результате чего происходит хрупкое разрушение бетона взрывного характера. В данном устройстве усиления планки не прилегают плотно к бетону, поверхность обоймы имеют не сплошную, а составную (из планок) форму, что дает зону для выпора бетона при его разрушении под действием продольных кратковременных динамических нагрузок, возникающих в колоннах первых этажей, например при сейсмике. Повышение несущей способности известным устройством выполняется за счет уголков и планок, термически обработанных для создания преднапряжения, что делает исполнение более трудоемким и более опасным. Все это не дает необходимую надежность усиления колонн при действии продольных кратковременных динамических нагрузок.

Задача полезной модели состоит в том, чтобы повысить надежность устройства усиления строительных конструкций типа колонн из железобетона, преимущественно первого этажа с учетом действия продольных кратковременных динамических нагрузок, например при землетрясении, а также упростить технологический процесс установки устройства.

Технический результат заключается в повышении несущей способности и предотвращении разрушения колонны при действии на нее продольных кратковременных динамических нагрузок путем усиления опасных зон колонны.

Этот результат достигается следующим образом. Заявляемое устройство усиления имеет общее с прототипом то, что содержит сборную стальную обойму, установленную в конечной части колонны, плотно прижатую к

телу колонны и выполненную из уголков, приваренных к стальным пластинам, уложенным на гранях колонны по ее периметру. Но в отличие от прототипа в заявляемом устройстве имеются еще одна сборная стальная обойма, выполненная на противоположном конце колонны, и тяжи. Каждая грань сборной стальной обоймы выполнена из одной сплошной пластины, высота которой от соответствующего конца колонны составляет 1/3 длины колонны, а ширина равна ширине колонны, при этом стальные пластины приклеены к телу колонны посредством эпоксидного клея, а их торцы сварены между собой. Кроме этого уголки установлены поперек колонны поверх стальных пластин, и противолежащие уголки стянуты попарно посредством тяжей, установленных в отверстиях, выполненных на выходящих за колонну концах этих уголков. Заявляемое устройство учитывает действие волновых процессов от продольных кратковременных динамических нагрузок, действующих в колоннах первого этажа, например при землетрясении. В ходе проведенных авторами экспериментов был впервые подмечен характер воздействия волновых процессов от продольных кратковременных динамических нагрузок, определены конкретные области разрушения колонны под действием этих волновых процессов и предложено устройство усиления колонны с учетом волновых воздействий от продольных кратковременных динамических нагрузок. Исследования напряженно-деформированного состояния колонн при действии продольных кратковременных динамических нагрузок проводились с использованием тензометрических датчиков (фиксируют деформации) и измерительной аппаратуры MIC-400. Характер и схемы разрушения образцов были идентичны между собой в каждом эксперименте. В ходе экспериментов было установлено, что разрушение колонны при продольных кратковременных динамических нагрузках происходит не в середине колонны, а на ее концах, то есть в опорных частях колонны. Причем экспериментами установлено, что за пределами 1/3 части от концов колонны разрушений не происходит. Как показали исследования в основном разрушения происходят на 1/4 часть колонны, на которой возникают максимальные напряжения. Схемы

разрушения образцов колонн при центральном и внецентренном (с малым эксцентриситетом) продольном кратковременном динамическом нагружении приведены на фиг.4, 5 соответственно. Данное устройство позволяет усилить зону на третью часть опорных участков от верха и низа длины колонны, в которой происходят максимальные напряжения, вызванные волновыми процессами, что дает повысить несущую способность колонны. Установлено, что усиление сплошными стальными пластинами верхней и нижней опорных частей колонны на расстоянии на 1/3 ее длинны от соответствующих концов колонны достаточно для обеспечения ее надежности. Применение сплошных пластин, тяжей и эпоксидного клея предотвращают разрушение и выпор бетона сжатой зоны защитного слоя арматуры, и потерю устойчивости арматуры между поперечными стержнями (хомутами) каркаса железобетонной колонны. Что также повышает несущую способность и надежность колонн.

Упрощение технологического процесса достигается за счет минимизации элементов усиления и упрощении изготовления конструкции усиления.

Полезная модель пояснено чертежами.

На фиг.1 изображена колонна, усиленная предложенным устройством (общий вид).

На фиг.2 - разрез по АА на фиг.1.

На фиг.3 показан узел А фиг.2.

На фиг.4 показано разрушение образца колонны при действии центральной кратковременной динамической нагрузки.

На фиг.5 показано разрушение образца колонны при действии внецентренной кратковременной динамической нагрузки.

Устройство содержит усиливаемую колонну 1, установленные металлические пластины 2 на грани колонны 1. Металлические уголки 3 приваренные поперек к пластинам 2. Тяжи 4, установленные в отверстия металлических уголков 3, и стянутые гайками 5. Полимерраствор 6 в нижней части верхней обоймы, и отверстия 7 с нарезкой в металлических пластинах 2.

Эпоксидный клей 8, находящийся между колонной 1 и металлическими пластинами 2.

Устройство промышленно применимо, поскольку его можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.

Устройство изготавливают следующим образом. Перед началом работ по усилению зон колонны 1, необходимо поверхность зачистить и избавить от пыли, грязи или различных масел и примесей. После зачистки поверхность тщательно промывается и высушивается. На усиливаемые зоны колонны 1 по периметру сечения плотно к поверхности устанавливаются стальные пластины 2, в качестве которых используются стальные листы толщиной 5 мм, на которых поперек приварены уголки 3, по краям которых имеются отверстия. В отверстия уголков 3 устанавливаются тяжи 4 на концах которых имеется резьба. На резьбу после установки в уголки 3 тяжей 4 на резьбу накручиваются гайки 5 с необходимым натяжением до плотного прилегания пластин к колонне. Нижнюю часть верхней обоймы герметизируют полимер-раствором 6, с целью устранения вытекания эпоксидного клея при нагнетании. После монтажа стальной обоймы и натяжения тяжей, стыки пластин торцов в углах колонны сваривают между собой по всей длине стыка. В нижней зоне обоймы выполняют отверстия с нарезкой 7 для нагнетания эпоксидного клея 8, с целью устранения образующегося зазора между обоймой и колонной. После застывания полимерраствора 6 в отверстия с нарезкой 7 вставляют шланги и с помощью насоса под давлением нагнетают в зазор между стальной обоймой и колонной эпоксидный клей 8 до уровня верха обойм. После нагнетания шланги необходимо удалить и отверстия заделать пробкой.

Claims (1)

1. Устройство для усиления железобетонной колонны, содержащее сборную стальную обойму, установленную в конечной части колонны, плотно прижатую к телу колонны и выполненную из уголков, приваренных к стальным пластинам, уложенным на гранях колонны по ее периметру, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит еще одну сборную стальную обойму, выполненную на противоположном конце колонны и тяжи, каждая грань сборной стальной обоймы выполнена из одной сплошной пластины, высота которой от соответствующего конца колонны составляет 1/3 длины колонны, а ширина равна ширине колонны, при этом стальные пластины приклеены к телу колонны посредством эпоксидного клея, а их торцы сварены между собой, кроме этого, уголки установлены поперек колонны поверх стальных пластин, и противолежащие уголки стянуты посредством тяжей, установленных в отверстиях, выполненных на выходящих за колонну концах этих уголков.