ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    
 


Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 








Нашли ошибку на сайте?

Сообщите нам:   







 

Архив выпусков

Выпуск 3 (63), 2021


Комбинированное усиление железобетонных колонн стальной обоймой с обетонированием


Москалькова Ю. Г., Данилов С. В., Ржевуцкая В. А.

 

Москалькова Ю. Г., канд. техн. наук, доц., доц. кафедры промышленного и гражданского строительства, Белорусско-Российский университет, Республика Беларусь, г. Могилев, тел.: +375(29)74-29-183, e-mail: julia43@tut.by

Данилов С. В., канд. техн. наук, доц. кафедры промышленного и гражданского строительства, Белорусско-Российский университет, Республика Беларусь, г. Могилев, тел.: +375(29)74-59-597, e-mail: danilov2901@mail.ru

Ржевуцкая В. А., аспирант кафедры промышленного и гражданского строительства, Белорусско-Российский университет, Республика Беларусь, г. Могилев, тел.: +375(44)54-91-181, e-mail:  valeriarzhevuckaya@gmail.com

 
 
Постановка задачи. Исследуется метод усиления железобетонных колонн устройством стальной обоймы с обетонированием, который позволяет восстанавливать эксплуатационные показатели колонн, имеющих значительные дефекты и повреждения. Предпосылкой настоящих исследований явилось предположение о том, что усиление стальной обоймой с обетонированием является эффективным способом повышения несущей способности железобетонных колонн, причем вариант приложения нагрузки — только на бетонное ядро или ко всему сечению — существенно на эффективность усиления не влияет. В связи с этим целью исследования является определение необходимости устройства стального оголовка и включения в работу ветвей стальной обоймы при условии обетонирования стержня колонны по всей высоте.
Результаты и выводы. Рациональным признан способ передачи нагрузки только на бетонное ядро усиленных колонн, поскольку устройство оголовка стальной обоймы требует применения сложных конструктивно-технологических решений, но при этом дополнительно увеличивает несущую способность незначительно (согласно проведенным исследованиям менее чем на 10 %). Ввиду отсутствия необходимости устройства конструкций стального оголовка снижаются трудоемкость и сроки производства работ по усилению колонн.
 
Ключевые слова: колонны, железобетон, сталь, усиление, восстановление, обойма, сжатие, разрушающая нагрузка, центральное нагружение, напряжения, деформации.


DOI: 10.36622/VSTU.2021.63.3.001

 

Библиографический список

1. Казачек, В. Г. Обследование и испытание зданий и сооружений / В. Г. Казачек, Н. В. Нечаев, С. Н. Нотенко; под ред. В. И. Римшина. — М.: Высш. шк., 2006. — 655 с.
2. Лазовский, Д. Н. Проектирование реконструкции зданий и сооружений: в 3 ч. Ч. 2: Оценка состояния и усиление строительных конструкций / Д. Н. Лазовский. — 2-е изд., перераб. и доп. — Новополоцк: ПГУ, 2008. — 340 с.
3. Лазовский, Д. Н. Теория расчета и конструирование усиления железобетонных конструкций эксплуатируемых строительных сооружений: дис. … д-ра техн. наук: 10.06.98 / Д. Н. Лазовский. — Минск, 2000. — 376 с.
4. Неразрушающие методы оценки и прогнозирование технического состояния железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в воздушных средах / Т. М. Пецольд [и др.]; под общ. ред. А. А. Васильева. — Гомель: БелГут, 2007. — 146 с.
5. Пособие по усилению железобетонных конструкций с использованием композитных материалов. — М.: ФАУ «Федеральный центр нормирования, стандартизации и оценки соответствия в строительстве», 2017. — 226 с.
6. Belal, M. F. Behavior of reinforced concrete columns strengthened by steel jacket / M. F. Belal, H. M. Mohamed, S. A. Morad // Housing and Building National Research Center Journal. — 2015. — Vol. 11, Issue 2. — Р. 201—212.
7. El-Badawy Sayed, A. Retrofitting and Strengthening of Reinforced Concrete Columns Using Steel Jackets; Mechanical Performance and Applications / A. El-Badawy Sayed // Journal of Engineering Sciences. — 2009. — Vol. 37, Issue 3. — P. 563—580.
8. Gajdosova, K. Full-Scale Testing of CFRP-Strengthened Slender Reinforced Concrete Columns / K. Gajdosova, J. Bilcik // Journal of Composites for Construction. — 2013. — Vol. 17, Issue 2. — P. 239—248.
9. He, A. Behaviour of steel-jacket retrofitted RC columns with preload effects / A. He // Thin-Walled Struct. — 2016. — Vol. 109. — P. 25—39.
10. Helles, Z. H. Strengthening of Square Reinforced Concrete Columns with Fibrous Ultra High Performance Self-Compacting Concrete Jacketing: Master Thesis Islam … Master Degree in Design and Rehabilitation of Structures; the Islamic University Gaza / Z. H. Helles. — 2014. — P. 156—172.
11. Huang, L. FRP-confined concrete-encased cross-shaped steel columns: Concept and behaviour / L. Huang, T. Yu, S. — S. Zhang, Z. — Y. Wang // Engineering Structures. — 2017. — Vol. 152. — P. 348—358.
12. Khalifa, E. S. Experimental and analytical behavior of strengthened reinforced concrete columns with steel angles and strips / E. S. Khalifa, S. H. Al-Tersawy // Int. J. Adv. Struct. Eng. — 2014. — Vol. 6, Issue 2. — P. 1—14.
13. Kim, S. H. Seismic retrofit of rectangular RC bridge columns using wire mesh wrap casing / S. H. Kim, D. K. Kim // KSCE Journal of Civil Engineering. — 2011. — Vol. 15, Issue 7. — P. 1227—1236.
14. Montuori, R. Reinforced concrete columns strengthened with angles and battens subjected to eccentric load / R. Montuori, V. Piluso // Engineering Structures. — 2009. — Vol. 31, Issue 2. — P. 539—550.
15. Mostafa, S. Performance of Steel-Jacketed RC columns using various cementitious materials: Master’s thesis … Masters of Science in Construction Engineering / / S. Mostafa; the American University in Cairo. — 2019. — P. 81.
16. Sajedi, F. Evaluation and comparison of GFRP casing and CFRP sheets application on the behavior of circular reinforced concrete column made of high-strength concrete / F. Sajedi, M. Shafieinia // Asian Journal of Civil Engineering. — 2019. — Vol. 20, Issue 8. — P. 1153—1161.
17. Salman, H. M. Finite Element Modeling of a Reinforced Concrete Column Strengthened with Steel Jacket / H. M. Salman, M. H. Al-Sherrawi // Civil Engineering Journal. — 2018. — Vol. 4, Issue 5. — P. 916—925.
18. Sayed, A. M. Experimental behavior of cracked reinforced concrete columns strengthened with reinforced concrete jacketing / A. M. Sayed, M. M. Rashwan, M. E. Helmy // Materials (Basel). — 2020. — Vol. 13, Issue 12 — P. 1—14.
19. Shafei, E. Plasticity constitutive modeling of partially confined concrete with steel jacketing / E. Shafei, J. M. Rahmdel // KSCE Journal of Civil Engineering. — 2017. — Vol. 21, Issue 7. — P. 2738—2750.
20. Sinkovskaya, O. Peculiarities of carrying capacity evaluations of cylindrical CFST columns with new type casing / O. Sinkovskaya, A. Ignatenko // MATEC Web of Conferences. — 2017. — Vol. 116. — P. 1—8.
21. Trapko, T. Effect of eccentric compression loading on the strains of FRCM confined concrete columns // Construction and Building Materials. — 2014. — Vol. 61. — P. 97—105.
22. Xu, C. X. Study on seismic behavior of encased steel jacket-strengthened earthquake-damaged composite steel-concrete columns / C. X. Xu, S. Peng, J. Deng, C. Wan // Journal of Building Engineering. — 2018. — Vol. 17 — P. 154—166.

 
 

Ссылка для цитирования

Москалькова, Ю. Г. Комбинированное усиление железобетонных колонн стальной обоймой с обетонированием / Ю. Г. Москалькова, С. В. Данилов, В. А. Ржевуцкая // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2021. - № 3 (63). - С. 11-22. - DOI: 10.36622/VSTU.2021.63.3.001.

 
 
 
 

English version 

 

Combined Reinforced Concrete Columns Strengthening with Steel Clipping and Concrete Surfacing

Moskal'kova Yu. G., Danilov S. V., Rzhevutskaya V. A.
 
 

Moskal'kova Yu. G., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Industrial and Civil Construction, Belarusian-Russian University, Republic of Belarus, Mogilev, tel.: +375(29)74-29-183, e-mail: julia43@tut.by

Danilov S. V., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Industrial and Civil Construction, Belarusian-Russian University, Republic of Belarus, Mogilev, tel.: +375(29)74-59-597, e-mail: danilov2901@mail.ru

Rzhevutskaya V. A., PhD student of the Dept. of Industrial and Civil Construction, Belarusian-Russian University, Republic of Belarus, Mogilev, tel.: +375(44)54-91-181, e-mail: valeriarzhevuckaya@gmail.com


 
Statement of the problem. The method of strengthening reinforced concrete columns with a steel clipping and the concrete surfacing is investigated. This method allows one to repair the columns with significant defects and damage. The prerequisite for this study was the assumption of strengthening with a steel clipping and the concrete surfacing is an effective way to increase the ultimate limit state of reinforced concrete columns, furthermore, the option of applying the load (only to the concrete core or to the entire section) does not significantly affect the strengthening effectiveness. In this regard, the purpose of the investigation was to identify the need to include the steel jacketing in the work, on the condition the column is coated with concrete along with the entire height.
Results and conclusions. The load transfer method only to the concrete core of the strengthened columns is recognized as rational since the device of the steel clipping head requires the use of complex structural and technological solutions, but at the same time additionally increases the ultimate limit state insignificantly (according to the studies by less than 10 %). Due to the absence of the need to establish structures of the steel jacketing head, the labor intensiveness and terms of work production on strengthening the columns are reduced.
 
Keywords: columns (structural), reinforced concrete, strengthening (metal), retrofitting, jacketing, compaction, interfaces (materials), load limits, axial loads, strain hardening, stresses. 


DOI: 10.36622/VSTU.2021.63.3.001

References

1. Kazachek, V. G. Obsledovanie i ispytanie zdanii i sooruzhenii / V. G. Kazachek, N. V. Nechaev, S. N. Notenko; pod red. V. I. Rimshina. — M.: Vyssh. shk., 2006. — 655 s.
2. Lazovskii, D. N. Proektirovanie rekonstruktsii zdanii i sooruzhenii: v 3 ch. Ch. 2: Otsenka sostoyaniya i usilenie stroitel'nykh konstruktsii / D. N. Lazovskii. — 2-e izd., pererab. i dop. — Novopolotsk: PGU, 2008. — 340 s.
3. Lazovskii, D. N. Teoriya rascheta i konstruirovanie usileniya zhelezobetonnykh konstruktsii ekspluatiruemykh stroitel'nykh sooruzhenii: dis. … d-ra tekhn. nauk: 10.06.98 / D. N. Lazovskii. — Minsk, 2000. — 376 s.
4. Nerazrushayushchie metody otsenki i prognozirovanie tekhnicheskogo sostoyaniya zhelezobetonnykh konstruktsii, ekspluatiruyushchikhsya v vozdushnykh sredakh / T. M. Petsol'd [i dr.]; pod obshch. red. A. A. Vasil'eva. — Gomel': BelGut, 2007. — 146 s.
5. Posobie po usileniyu zhelezobetonnykh konstruktsii s ispol'zovaniem kompozitnykh materialov. — M.: FAU Federal'nyi tsentr normirovaniya, standartizatsii i otsenki sootvetstviya v stroitel'stve, 2017. — 226 s.
6. Belal, M. F. Behavior of reinforced concrete columns strengthened by steel jacket / M. F. Belal, H. M. Mohamed, S. A. Morad // Housing and Building National Research Center Journal. — 2015. — Vol. 11, Issue 2. — Р. 201—212.
7. El-Badawy Sayed, A. Retrofitting and Strengthening of Reinforced Concrete Columns Using Steel Jackets; Mechanical Performance and Applications / A. El-Badawy Sayed // Journal of Engineering Sciences. — 2009. — Vol. 37, Issue 3. — P. 563—580.
8. Gajdosova, K. Full-Scale Testing of CFRP-Strengthened Slender Reinforced Concrete Columns / K. Gajdosova, J. Bilcik // Journal of Composites for Construction. — 2013. — Vol. 17, Issue 2. — P. 239—248.
9. He, A. Behaviour of steel-jacket retrofitted RC columns with preload effects / A. He // Thin-Walled Struct. — 2016. — Vol. 109. — P. 25—39.
10. Helles, Z. H. Strengthening of Square Reinforced Concrete Columns with Fibrous Ultra High Performance Self-Compacting Concrete Jacketing: Master Thesis Islam … Master Degree in Design and Rehabilitation of Structures; the Islamic University Gaza / Z. H. Helles. — 2014. — P. 156—172.
11. Huang, L. FRP-confined concrete-encased cross-shaped steel columns: Concept and behaviour / L. Huang, T. Yu, S. — S. Zhang, Z. — Y. Wang // Engineering Structures. — 2017. — Vol. 152. — P. 348—358.
12. Khalifa, E. S. Experimental and analytical behavior of strengthened reinforced concrete columns with steel angles and strips / E. S. Khalifa, S. H. Al-Tersawy // Int. J. Adv. Struct. Eng. — 2014. — Vol. 6, Issue 2. — P. 1—14.
13. Kim, S. H. Seismic retrofit of rectangular RC bridge columns using wire mesh wrap casing / S. H. Kim, D. K. Kim // KSCE Journal of Civil Engineering. — 2011. — Vol. 15, Issue 7. — P. 1227—1236.
14. Montuori, R. Reinforced concrete columns strengthened with angles and battens subjected to eccentric load / R. Montuori, V. Piluso // Engineering Structures. — 2009. — Vol. 31, Issue 2. — P. 539—550.
15. Mostafa, S. Performance of Steel-Jacketed RC columns using various cementitious materials: Master’s thesis … Masters of Science in Construction Engineering / / S. Mostafa; the American University in Cairo. — 2019. — P. 81.
16. Sajedi, F. Evaluation and comparison of GFRP casing and CFRP sheets application on the behavior of circular reinforced concrete column made of high-strength concrete / F. Sajedi, M. Shafieinia // Asian Journal of Civil Engineering. — 2019. — Vol. 20, Issue 8. — P. 1153—1161.
17. Salman, H. M. Finite Element Modeling of a Reinforced Concrete Column Strengthened with Steel Jacket / H. M. Salman, M. H. Al-Sherrawi // Civil Engineering Journal. — 2018. — Vol. 4, Issue 5. — P. 916—925.
18. Sayed, A. M. Experimental behavior of cracked reinforced concrete columns strengthened with reinforced concrete jacketing / A. M. Sayed, M. M. Rashwan, M. E. Helmy // Materials (Basel). — 2020. — Vol. 13, Issue 12 — P. 1—14.
19. Shafei, E. Plasticity constitutive modeling of partially confined concrete with steel jacketing / E. Shafei, J. M. Rahmdel // KSCE Journal of Civil Engineering. — 2017. — Vol. 21, Issue 7. — P. 2738—2750.
20. Sinkovskaya, O. Peculiarities of carrying capacity evaluations of cylindrical CFST columns with new type casing / O. Sinkovskaya, A. Ignatenko // MATEC Web of Conferences. — 2017. — Vol. 116. — P. 1—8.
21. Trapko, T. Effect of eccentric compression loading on the strains of FRCM confined concrete columns // Construction and Building Materials. — 2014. — Vol. 61. — P. 97—105.
22. Xu, C. X. Study on seismic behavior of encased steel jacket-strengthened earthquake-damaged composite steel-concrete columns / C. X. Xu, S. Peng, J. Deng, C. Wan // Journal of Building Engineering. — 2018. — Vol. 17 — P. 154—166.

 


 
Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS