RU2056491C1

RU2056491C1 - Method for protection of reinforcing frame of building structures against dynamic loads

Info

Publication number: RU2056491C1
Application number: RU92015720A
Authority: RU
Inventors: Олег Александрович Вадачкория; Олег Васильевич Кабанцев; Михаил Ноевич Кашакашвили
Original assignee: Олег Александрович Вадачкория; Олег Васильевич Кабанцев; Михаил Ноевич Кашакашвили
Priority date: 1992-12-31
Filing date: 1992-12-31
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: civil engineering. SUBSTANCE: method for protection of reinforcing frame of building structures against dynamic loads includes concreting, lengthwise spiral and linear lengthwise reinforcing. Linear reinforcing bars are laid inside angular spiral reinforcing bars. Two closed concreted zones are formed in cross section of the structure. External zone is formed along perimeter of the cross section. Internal zone is formed in the center of it. Relationship between areas of external closed zone S_I and internal zone S_II are chosen as S_I:S_II = 0.7 - 3.5. Besides, spiral reinforcing bars are placed along perimeter of building structure cross section. The spiral reinforcing bars overlap one another and follow the shape of building structure cross section. Linear reinforcing bars are placed in corners of spiral reinforcing bars. EFFECT: high resistivity to seismic effects. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в строительных конструкциях при возведении зданий в сейсмоопасных районах, фортификационных сооружениях и объектах гражданской обороны. The invention relates to construction and can be used in building structures for the construction of buildings in earthquake-prone areas, fortifications and civil defense facilities.

Известен способ защиты от динамических нагрузок строительных конструкций за счет повышения их прочностных характеристик, при котором образуют замкнутый металлический контур и замоноличивают его бетоном [1]
Известен также способ повышения сейсмостойкости строительных конструкций, реализованный в строительном элементе типа колонны, который включает продольное линейное армирование, продольное и поперечное спиральное армирование, замоноличивание бетоном [2]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ защиты от динамических нагрузок арматурного каркаса строительных конструкций, включающий бетонирование, продольное спиральное и линейное продольное армирование, причем линейную арматуру укладывают внутри угловых спиральных арматур [3]
К недостатку указанного способа следует отнести то, что при интенсивных динамических нагрузках, возникающих при землетрясениях или взрывах, происходит потеря устойчивости продольной линейной арматуры, что влечет за собой разрушение всего арматурного каркаса строительных конструкций.A known method of protection against dynamic loads of building structures by increasing their strength characteristics, in which they form a closed metal circuit and monolith it with concrete [1]
There is also a method of increasing the seismic resistance of building structures, implemented in a building element of the type of column, which includes longitudinal linear reinforcement, longitudinal and transverse spiral reinforcement, monolithic concrete [2]
The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method of protection against dynamic loads of the reinforcing cage of building structures, including concreting, longitudinal spiral and linear longitudinal reinforcement, and the linear reinforcement is laid inside the corner spiral reinforcement [3]
The disadvantage of this method should be attributed to the fact that under intense dynamic loads that occur during earthquakes or explosions, there is a loss of stability of the longitudinal linear reinforcement, which entails the destruction of the entire reinforcing cage of building structures.

В основу изобретения поставлена задача повышения несущей способности арматурного каркаса строительных конструкций в зданиях, возводимых в сейсмоопасных регионах, в фортификационных сооружениях и объектах гражданской обороны, подвергающихся интенсивному сейсмоударному нагружению, за счет повышения прочности и деформативности без хрупкого разрушения несущих элементов арматурного каркаса, что повышает надежность и безопасность зданий и сооружений, а значит и сейсмостойкость при снижении объема металлоемкости и уменьшении сварочных работ при монтаже. The basis of the invention is the task of increasing the bearing capacity of the reinforcing cage of building structures in buildings erected in earthquake-prone regions, in fortifications and civil defense facilities subjected to intense seismic shock loading, by increasing the strength and deformability without brittle destruction of the supporting elements of the reinforcing cage, which increases reliability and the safety of buildings and structures, and hence earthquake resistance while reducing the volume of metal and reducing welding installation work.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе защиты от динамических нагрузок арматурного каркаса строительных конструкций, включающем бетонирование, продольное спиральное и линейное продольное армирование, причем линейную арматуру укладывают внутри угловых спиральных арматур, в поперечном сечении строительной конструкции образуют две замкнутые забетонированные зоны; внешнюю формируют по периметру сечения, внутреннюю в ее центре, при этом отношение площади внешней замкнутой зоны S_I к внутренней S_II выбирают соответственно равным S_I:S_II 0,7-3,5.The essence of the invention lies in the fact that in the method of protection against dynamic loads of the reinforcing cage of building structures, including concreting, longitudinal spiral and linear longitudinal reinforcement, and the linear reinforcement is laid inside the corner spiral reinforcement, two closed concreted zones are formed in the cross section of the building structure; the outer one is formed along the perimeter of the cross section, the inner one is in its center, and the ratio of the area of the outer closed zone S _I to the inner S _II is respectively chosen equal to S _I : S _II 0.7-3.5.

Кроме того, спиральную арматуру размещают по периметру сечения строительной конструкции с возможностью контакта между собой. Помимо этого спиральную арматуру устанавливают с перекрытием и повторением формы поперечного сечения строительной конструкции, при этом в углах спиральной арматуры размещают линейную. In addition, spiral reinforcement is placed around the perimeter of the section of the building structure with the possibility of contact with each other. In addition, spiral reinforcement is installed with overlapping and repeating the cross-sectional shape of the building structure, while linear is placed in the corners of the spiral reinforcement.

На фиг.1 изображено квадратное сечение арматурного каркаса строительной конструкции с установленными в ней по периметру сечения спиральными арматурами, контактирующими друг с другом, и линейной арматурой в угловых спиральных арматурах; на фиг.2 прямоугольное сечение арматурного каркаса строительной конструкции с установленными в нем по периметру сечения спиральными арматурами с взаимным перекрытием рядом лежащих арматур и линейной арматурой в спиралях по меньшей стороне сечения. Figure 1 shows a square section of the reinforcing cage of a building structure with spiral fittings in contact with each other installed along it along the perimeter of the section and linear fittings in the corner spiral fittings; figure 2 is a rectangular section of the reinforcing cage of a building structure with spiral reinforcement installed in it along the perimeter of the cross section with mutual overlapping of adjacent reinforcing bars and linear reinforcement in spirals on the lower side of the section.

П р и м е р 1. Арматурный каркас строительной конструкции квадратного сечения (фиг.1). PRI me R 1. Reinforcement frame of a building structure of square section (figure 1).

В поперечном сечении арматурного каркаса строительной конструкции образуют две зоны: внешнюю зону I формируют из продольной спиральной арматуры 1, которая уложена по периметру сечения, повторяя его форму (квадрат), с возможностью контакта спиралей друг с другом, в угловые спиральные арматуры уложены линейная продольная арматура (арматурные стержни) 2. Площадь по всему сечению строительной конструкции заполнена бетоном 3 с образованием внутренней центральной зоны II. Отношение площади внешней зоны S_I к площади внутренней зоны S_II принято равным S_I:S_II 2,1.Two zones are formed in the cross section of the reinforcing cage of the building structure: the outer zone I is formed from longitudinal spiral reinforcement 1, which is laid along the perimeter of the section, repeating its shape (square), with the possibility of spirals contacting each other, linear longitudinal reinforcement is laid in the corner spiral reinforcement (reinforcing bars) 2. The area over the entire cross section of the building structure is filled with concrete 3 with the formation of the inner central zone II. The ratio of the area of the outer zone S _I to the area of the inner zone S _{II is} taken to be S _I : S _II 2.1.

Внешняя зона I ограничена железобетонными "пружинами", состоящими из спиральных продольных арматур 1 и бетона 3. Внутри этих зон значительно отдален момент ("точка") хрупкого разрушения бетона растягивающие напряжения удерживают спиральное армирование. В связи с этим, по сравнению с известными способами повышения сейсмостойкости строительных конструкций, при сейсмоударных знакопеременных нагрузках, возникающих при взрывах или землетрясениях, не происходит "оголение" линейных арматурных стержней 2 и они не теряют устойчивости, а работают в единой системе со спиральными арматурами и бетоном. The outer zone I is limited by reinforced concrete "springs" consisting of spiral longitudinal reinforcement 1 and concrete 3. Inside these zones, the moment ("point") of brittle fracture of concrete is significantly remote tensile stresses hold the spiral reinforcement. In this regard, in comparison with the known methods of increasing the seismic resistance of building structures, with seismic shock alternating loads arising from explosions or earthquakes, there is no “exposure” of linear reinforcing bars 2 and they do not lose stability, but work in a single system with spiral reinforcement and concrete.

Внешняя зона I, ограниченная железобетонными "пружинами", замкнута вокруг внутренней центральной зоны II и поэтому является ограничителем поперечных деформаций и преждевременного образования трещин, не пропуская к внутренней центральной зоне II никаких сдвигающих нагрузок и перерезывающих сил и создавая тем самым благоприятные условия для работы центрального ядра на сжимающие нагрузки. Выполненная целиком из бетона 3 эта зона благоприятно работает на сжимающие нагрузки. The outer zone I, limited by reinforced concrete "springs", is closed around the inner central zone II and therefore is a limiter of lateral deformations and premature crack formation, not passing any shear loads and cutting forces to the inner central zone II and thereby creating favorable conditions for the central core to work compressive loads. Made entirely of concrete 3, this zone favorably works for compressive loads.

Растягивающие нагрузки в основном воспринимаются продольными армирующими элементами 1 и 2. При этом продольная деформативность составляет ζ= 12 х 10^-3, что в 5 раз превышает деформативность существующих строительных конструкций. Такая высокая деформативность строительной конструкции исключает хрупкий характер ее разрушения, повышает несущую способность арматурных каркасов строительных конструкций при сейсмическом воздействии.Tensile loads are mainly perceived by the longitudinal reinforcing elements 1 and 2. The longitudinal deformability is ζ = 12 x 10 ^-3 , which is 5 times higher than the deformability of existing building structures. Such a high deformability of the building structure eliminates the fragile nature of its destruction, increases the bearing capacity of the reinforcing cages of building structures under seismic impact.

П р и м е р 2. Арматурный каркас строительной конструкции прямоугольного сечения (см. фиг.2). В поперечном сечении строительной конструкции образуют две зоны: внешнюю зону I формируют из продольной спиральной арматуры, которая уложена по периметру сечения, повторяя его форму (прямоугольник) с возможностью перекрытия рядом находящихся спиралей. Причем площадь перекрытия 4 составляет всего около 10% от площади сечения одной спиральной арматуры. По меньшим сторонам прямоугольника в спиральные арматуры уложена линейная продольная арматура (арматурная проволока) 2. Площадь по всему сечению арматурного каркаса строительной конструкции заполнена бетоном 3 с образованием внутренней центральной зоны II. Отношение площади внешней зоны S_I к площади внутренней зоны S_II в этом примере составляет S_I:S_II 3,14. В данном примере площадь внешней зоны I (площадь железобетонных "пружин") увеличена почти в 1,5 раза относительно площади внутренней центральной зоны II. Количество линейной продольной арматуры 2 также увеличено в 1,5 раза относительно первого примера. Предельная деформативность составляет ζ= 15 х 10^-3, что в 8 раз превышает деформативность существующих строительных конструкций.PRI me R 2. Reinforcement frame of a building structure of rectangular cross-section (see figure 2). Two zones are formed in the cross section of the building structure: the outer zone I is formed from longitudinal spiral reinforcement, which is laid around the perimeter of the section, repeating its shape (rectangle) with the possibility of overlapping adjacent spirals. Moreover, the overlap area 4 is only about 10% of the cross-sectional area of one spiral reinforcement. On the smaller sides of the rectangle, linear longitudinal reinforcement (reinforcing wire) is laid in spiral reinforcement 2. The area over the entire cross section of the reinforcing cage of the building structure is filled with concrete 3 with the formation of the inner central zone II. The ratio of the area of the outer zone S _I to the area of the inner zone S _II in this example is S _I : S _II 3.14. In this example, the area of the outer zone I (the area of reinforced concrete "springs") is increased almost 1.5 times relative to the area of the inner central zone II. The number of linear longitudinal reinforcement 2 is also increased by 1.5 times relative to the first example. The ultimate deformability is ζ = 15 x 10 ^-3 , which is 8 times higher than the deformability of existing building structures.

Увеличение площади внешней зоны и введение подстраховки в виде перекрытия 4 рядом находящихся спиралей практически исключает воздействие на внутреннюю центральную зону II сдвигающих нагрузок и перерезывающих сил и предотвращает преждевременное образование трещин. Количество продольной линейной арматуры 2 не оказывает существенного влияния на работу строительной конструкции, но позволяет заменить арматурные стержни на арматурную проволоку меньшего диаметра. Высокая деформативность строительной конструкции и наличие внешней зоны I (ограничителя переpезывающих сил) исключает хрупкий характер ее разрушения, повышают несущую способность арматурных каркасов строительных конструкций при сейсмическом воздействии. Использование предложенного способа защиты от динамических нагрузок арматурного каркаса строительных конструкций позволит повысить безопасность и надежность зданий при интенсивных сейсмических воздействиях в 1,5-2,0 раза, сократить объем сварочных работ в 3-4 раза, что приводит к сокращению трудозатрат, экономии электроэнергии и упрощению технологии сборки. The increase in the area of the outer zone and the introduction of safety net in the form of overlapping 4 adjacent spirals virtually eliminates the impact on the inner central zone II of shear loads and shear forces and prevents premature cracking. The number of longitudinal linear reinforcement 2 does not have a significant impact on the operation of the building structure, but allows replacing the reinforcing bars with reinforcing wire of a smaller diameter. The high deformability of the building structure and the presence of the external zone I (limiter of the cutting forces) excludes the brittle nature of its destruction, increases the bearing capacity of the reinforcing cages of building structures under seismic effects. Using the proposed method of protection against dynamic loads of the reinforcing cage of building structures will increase the safety and reliability of buildings under intense seismic impacts by 1.5-2.0 times, reduce the amount of welding work by 3-4 times, which leads to a reduction in labor costs, energy saving and simplify assembly technology.

Claims

1. METHOD OF PROTECTION AGAINST DYNAMIC LOADS OF THE REINFORCED STRUCTURE OF THE CONSTRUCTION STRUCTURES, including concreting, longitudinal spiral and linear longitudinal reinforcement, the linear reinforcement being laid inside the angular spiral reinforcement, characterized in that two closed external concreted zones are formed in the cross section of the building structure along the perimeter, cross-section, and the inner one is in its center, while the ratio of the area of the external closed zone S ₁ to the internal S _{2 is} chosen respectively equal to S ₁ : S ₂ = 0.7 - 3.5.

2. The method according to p. 1, characterized in that the spiral reinforcement is placed around the perimeter of the cross section of the building structure with the possibility of contact with each other.

3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the spiral reinforcement is installed with overlapping and repeating the cross-sectional shape of the building structure, while linear is placed in the corners of the spiral reinforcement.