RU67150U1

RU67150U1 - DEVICE FOR REINFORCING REINFORCED CONCRETE COLUMN

Info

Publication number: RU67150U1
Application number: RU2007118087/22U
Authority: RU
Inventors: Олег Григорьевич Кумпяк; Георгий Иванович Однокопылов; Павел Викторович Дзюба
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2007-10-10

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.A device for reinforcing a reinforced concrete column is made of two steel prefabricated clips. The clips are mounted at the ends of the column to a height equal to 1/3 of the length of the column. Under the action of longitudinal short-term dynamic loads in these places, destruction occurs, and the installation of clips increases the reliability and bearing capacity of the column. The cage is made of solid plates. The width of each plate is equal to the width of the column. Steel plates are glued to the body of the column using epoxy glue, and their ends are welded together. Corners are welded on top of the steel plates across the column. Opposite corners are pulled together in pairs by means of cords. The use of continuous steel plates, epoxy glue, strands to tighten the cage provide a tight pressing of the cage to the body of the column, prevent the destruction and rebound of concrete under the action of longitudinal short-term dynamic loads. 1 n.p. f-ly, 5 ill.

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.The utility model relates to construction, namely to reinforcements of building structures, and can be used to strengthen reinforced concrete columns during their operation, construction, design, mainly for operation in conditions of increased longitudinal short-term dynamic loads, for example, for seismic regions.

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.A known construction of reinforcing reinforced concrete columns according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 1219768. The device comprises a fiberglass 300 mm wide glued onto each face of the column with an epoxy composition with the addition of quartz sand for gluing corners. The design also contains metal corners located on the sides of the column and mounted on top of the coating, on the inner and outer surfaces of which an epoxy composition is applied. A fiberglass coating with a polymer composition is glued over the corners, extending beyond the corners to the width of the corner shelf and glued to the concrete surface of the column. Strengthening the column according to the proposed solution is possible both over the entire height and at part of the height of the column, only in places of its destruction.

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.However, this design does not allow the column to be crimped around the perimeter, and increases the bearing capacity only due to adhesion of the adhesive to the corners and the column, and does not allow perceiving dynamic loads.

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 The closest device adopted for the prototype is the design of the gain node, made by the method of installing the gain node according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2282701. The device contains an overhead team of corners and strips (plates) of a steel clip mounted on a column. Each edge of the clip is made of planks. The clip is placed on a bed of concrete or mortar. Corners placed at the corners of the column

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.and tightly pressed to the column through the solution. Corners and strips are welded to each other. This device relates to construction and can be used to strengthen mainly box-shaped pillar structures of industrial and civil buildings from dissimilar materials, both during repair and reconstruction of columns, and when correcting the supporting parts of the column. Under the action of longitudinal short-term dynamic loads, wave processes occur in the column that affect the stress-strain state of the structure, resulting in brittle destruction of explosive concrete. In this reinforcement device, the strips do not adhere tightly to the concrete, the surface of the cage is not continuous, but composite (of the strips) in shape, which gives a zone for concrete outburst when it is destroyed under the action of longitudinal short-term dynamic loads arising in the columns of the first floors, for example, during seismic . The increase in the bearing capacity of the known device is carried out due to the corners and strips, heat-treated to create prestressing, which makes the execution more time-consuming and more dangerous. All this does not provide the necessary reliability of the reinforcement of the columns under the action of longitudinal short-term dynamic loads.

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.The objective of the utility model is to increase the reliability of the device for reinforcing building structures such as columns of reinforced concrete, mainly on the first floor, taking into account the effects of longitudinal short-term dynamic loads, for example, during an earthquake, and also to simplify the process of installing the device.

Технический результат заключается в повышении несущей способности и предотвращении разрушения колонны при действии на нее продольных кратковременных динамических нагрузок путем усиления опасных зон колонны.The technical result consists in increasing the bearing capacity and preventing the destruction of the column under the influence of longitudinal short-term dynamic loads on it by strengthening the dangerous zones of the column.

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 This result is achieved as follows. The inventive amplification device has in common with the prototype that it contains a prefabricated steel ferrule mounted in the end of the column, tightly pressed to

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 the body of the column and made of corners welded to steel plates laid on the faces of the column along its perimeter. But unlike the prototype, in the inventive device, there is another prefabricated steel cage, made at the opposite end of the column, and cords. Each face of the prefabricated steel cage is made of one continuous plate, the height of which from the corresponding end of the column is 1/3 of the length of the column, and the width is equal to the width of the column, while the steel plates are glued to the body of the column using epoxy glue, and their ends are welded together. In addition, the corners are mounted across the column on top of the steel plates, and the opposite corners are pulled together in pairs by means of cords installed in holes made at the ends of the corners extending beyond the column. The inventive device takes into account the action of wave processes from longitudinal short-term dynamic loads acting in the columns of the first floor, for example during an earthquake. In the course of the experiments conducted by the authors, the nature of the impact of wave processes from longitudinal short-term dynamic loads was first noticed, specific areas of column destruction under the influence of these wave processes were determined, and a device for strengthening the column was proposed taking into account wave effects from longitudinal short-term dynamic loads. Studies of the stress-strain state of the columns under the action of longitudinal short-term dynamic loads were carried out using strain gauge sensors (record deformations) and MIC-400 measuring equipment. The nature and patterns of destruction of the samples were identical to each other in each experiment. During the experiments, it was found that the destruction of the column with longitudinal short-term dynamic loads does not occur in the middle of the column, but at its ends, that is, in the supporting parts of the column. Moreover, experiments established that outside 1/3 of the ends of the column of destruction does not occur. As studies have shown, mainly fractures occur on 1/4 of the column, on which maximum stresses arise. Scheme

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.fracture of column samples with central and eccentric (with low eccentricity) longitudinal short-term dynamic loading are shown in Figs. 4, 5, respectively. This device allows you to strengthen the zone by a third of the supporting sections from the top and bottom of the column length, in which the maximum stresses caused by wave processes occur, which increases the bearing capacity of the column. It was found that the reinforcement of the upper and lower supporting parts of the column with solid steel plates at a distance of 1/3 of its length from the corresponding ends of the column is sufficient to ensure its reliability. The use of continuous plates, strands and epoxy glue prevents the destruction and rebound of concrete in the compressed zone of the reinforcing protective layer, and the loss of reinforcement stability between the transverse rods (clamps) of the reinforced concrete column frame. Which also increases the bearing capacity and reliability of the columns.

Упрощение технологического процесса достигается за счет минимизации элементов усиления и упрощении изготовления конструкции усиления.The simplification of the process is achieved by minimizing the gain elements and simplifying the manufacture of the gain structure.

Полезная модель пояснено чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена колонна, усиленная предложенным устройством (общий вид).Figure 1 shows the column reinforced by the proposed device (General view).

На фиг.2 - разрез по АА на фиг.1.Figure 2 is a section along AA in figure 1.

На фиг.3 показан узел А фиг.2.Figure 3 shows the node And figure 2.

На фиг.4 показано разрушение образца колонны при действии центральной кратковременной динамической нагрузки.Figure 4 shows the destruction of the column sample under the action of the central short-term dynamic load.

На фиг.5 показано разрушение образца колонны при действии внецентренной кратковременной динамической нагрузки.Figure 5 shows the destruction of the column sample under the action of an eccentric short-term dynamic load.

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. The device contains a reinforced column 1, mounted metal plates 2 on the verge of the column 1. Metal corners 3 welded transversely to the plates 2. Rods 4 installed in the holes of the metal corners 3 and tightened by nuts 5. Polymer solution 6 in the lower part of the upper cage, and holes 7 with slicing in metal plates 2.

Эпоксидный клей 8, находящийся между колонной 1 и металлическими пластинами 2.Epoxy adhesive 8 located between the column 1 and the metal plates 2.

Устройство промышленно применимо, поскольку его можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.The device is industrially applicable, since it can be repeatedly implemented with the achievement of the specified technical result.

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.The device is made as follows. Before starting work on strengthening the zones of the column 1, it is necessary to clean the surface and get rid of dust, dirt or various oils and impurities. After cleaning, the surface is thoroughly washed and dried. Steel plates 2 are mounted tightly to the surface along the section perimeter of the column 1 along the section perimeter; steel sheets 5 mm thick are used on which corners 3 are welded transversely, with holes at the edges. In the holes of the corners 3 are installed bands 4 at the ends of which there is a thread. After installation in the corners of 3 strands 4, the nuts 5 are screwed onto the thread with the necessary tension until the plates fit snugly against the column. The lower part of the upper casing is sealed with polymer solution 6, in order to eliminate the leakage of epoxy glue during injection. After mounting the steel cage and tensioning the cords, the joints of the end plates in the corners of the column are welded together along the entire length of the joint. In the lower zone of the cage, holes are cut with 7 for injecting epoxy glue 8, in order to eliminate the resulting gap between the cage and the column. After the polymer solution 6 has solidified, hoses are inserted into the holes with the thread 7 and the epoxy adhesive 8 is pumped into the gap between the steel holder and the column using a pump under pressure to the top of the holder. After pumping, the hoses must be removed and the holes plugged.

Claims

A device for reinforcing a reinforced concrete column, comprising a prefabricated steel sleeve installed in the end of the column, tightly pressed to the body of the column and made of corners welded to steel plates laid on the edges of the column along its perimeter, characterized in that it further comprises another assembly steel cage made at the opposite end of the column and strand, each face of the prefabricated steel cage is made of one solid plate, the height of which from the corresponding end of the column is 1/3 of the length are columns, and the width is equal to the width of the column, while the steel plates are glued to the body of the column using epoxy glue, and their ends are welded together, in addition, the corners are installed across the column on top of the steel plates, and the opposite corners are pulled together by braces installed in the holes made at the ends of the corners beyond the column.