наружная усиливающая конструкция для балок, колонн, плит

Формула изобретения

1. Наружная усиливающая конструкция для балок, колонн, плит, состоящая, по существу, из комбинации волокон и смолы и в которой большая часть волокон расположена в продольном направлении усиливающей конструкции, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, заданные участки наружной усиливающей конструкции выполнены с дополнительной усиливающей структурой, образованной волокнами, которые расположены, по меньшей мере, в одном направлении, отличающемся от продольного направления усиливающей конструкции.

2. Наружная усиливающая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что она имеет толщину, изменяющуюся локально в зависимости от растягивающих сил или сжимающих сил, действующих на нее.

3. Наружная усиливающая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит дополнительные волокна, направление которых отличается от продольного направления указанной большей части волокон, причем дополнительные волокна образованы тканями, основовязанными трикотажными полотнами, матами или текстильными полотнами с густым ворсом или начесом.

4. Наружная усиливающая конструкция по п.1 или 3, отличающаяся тем, что волокна образованы, по меньшей мере, частично стекловолокнами, углеродными волокнами, арамидными волокнами, натуральными или синтетическими волокнами или их комбинацией.

5. Наружная усиливающая конструкция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что в качестве смолы используется эпоксидная смола, полиэфирная смола, полимер сложных виниловых эфиров или смола другого пригодного вида.

6. Наружная усиливающая конструкция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что, перед креплением ее, на одной или обеих ее сторонах, по меньшей мере, локально предусматривают наличие ткани со слабой прилипаемостью, которая при ее удалении оставляет выемку на наружной усиливающей конструкции.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к наружной усиливающей конструкции для балок, колонн, плит и т.п., более точно к усиливающей конструкции, которая обеспечивает возможность увеличения максимальной допустимой нагрузки на существующие балки, колонны, стойки или т.п., изготовленные из дерева, бетона, металла или другого материала.

Известно, что для усиления существующих конструкций используют наружные усиливающие конструкции, которые состоят, например, из стального листа, причем этот стальной лист крепят к подобной существующей конструкции с помощью клея, болтов или т.п.

Однако такая известная наружная усиливающая конструкция имеет недостаток, заключающийся в том, что, с одной стороны, она является очень тяжелой, а, с другой стороны, ее трудно прикрепить.

Для устранения указанных недостатков была предложена альтернативная наружная усиливающая конструкция, которая состоит из плиты, образованной из волокон, например, таких, как углеродные волокна, стекловолокна или арамидные волокна, которые заделаны в смолу (например, ЕР 0799951, кл. Е 04 G 23/02, 1997).

До настоящего времени такую усиливающую конструкцию получали с помощью непрерывного процесса, например с помощью процесса получения одноосноориентированного волокнистого пластика.

Посредством данного известного способа действительно можно получить наружную усиливающую конструкцию, имеющую четко определенный состав, очень большую длину, постоянную ширину и толщину и гладкую поверхность.

Несмотря на то, что такая наружная усиливающая конструкция является значительно менее тяжелой и может быть выполнена относительно легкой по сравнению с наружными усиливающими конструкциями, состоящими из листов, она имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что все волокна расположены в продольном направлении плитообразной усиливающей конструкции, так что такие плиты могут выдерживать усилия только в их продольном направлении.

Действительно, усилия, которые в данном случае действуют на волокна, передаются окружающим волокнам только посредством смолы.

Более того, невозможно сверлить отверстия в таких известных усиливающих плитах, принимая во внимание то обстоятельство, что это привело бы к локальному разрыву некоторых волокон, так что силы, действующие на разорванные таким образом волокна, не могут быть переданы на окружающие их волокна.

Другой недостаток известных наружных усиливающих конструкций заключается в том, что их поверхность является очень гладкой, что обусловлено способом изготовления таких плит, в результате чего их сцепление с конструкцией, подлежащей усилению, является довольно небольшим, так что для усиления такого сцепления эту поверхность, как правило, подвергают обработке для придания ей шероховатости, например, путем пескоструйной обработки, образования задиров или обработки ее другим способом, что, тем не менее, связано с очень большими трудозатратами. Кроме того, при такой обработке волокна могут быть повреждены, в результате чего прочность усиливающей плиты снижается.

Задачей настоящего изобретения является создание наружной усиливающей конструкции, которая позволяет устранить вышеупомянутые и другие недостатки известных дополнительных усиливающих конструкций и наиболее важным назначением которой является обеспечение возможности создания лучшего сцепления и соединения между наружной усиливающей конструкцией и колонной, балкой или подобным элементом, подлежащим усилению.

Задачей изобретения также является создание такой наружной усиливающей конструкции, которая может быть выполнена с большей толщиной в тех местах, где имеют место наибольшие растягивающие и/или сжимающие силы.

В соответствии с изобретением эта задача достигается посредством наружной усиливающей конструкции, состоящей по существу из комбинации волокон и смолы, в которой большая часть волокон расположена в продольном направлении усиливающей конструкции и в которой по меньшей мере четко определенные участки наружной усиливающей конструкции выполнены с дополнительной усиливающей структурой, образованной волокнами, которые расположены по меньшей мере в одном направлении, отличающемся от продольного направления усиливающей конструкции.

Для лучшего раскрытия признаков изобретения описан предпочтительный вариант осуществления наружной усиливающей конструкции для балок, колонн, плит и т.п., который приведен в качестве примера, не имеющего никакого ограничительного характера, и который по существу состоит из комбинации волокон и смолы.

Вышеупомянутые волокна в наружной усиливающей конструкции могут состоять из стекловолокон, углеродных волокон, арамидных волокон или натуральных волокон, таких как пеньковые волокна, льноволокна, волокна кокосового ореха, или из комбинации таких волокон, в то время как смола предпочтительно представляет собой эпоксидную смолу, полимер сложных виниловых эфиров, полиэфирную смолу или смолу другого пригодного вида.

В соответствии с изобретением предложена плитообразная наружная усиливающая конструкция, в которой не только большая часть волокон расположена в продольном направлении наружной усиливающей конструкции, которое также представляет собой направление, в котором растягивающая сила будет действовать на наружную усиливающую конструкцию, но и в соответствии с изобретением предусмотрено дополнительное усиление по меньшей мере на заданных участках наружной усиливающей конструкции путем добавления волокон, которые расположены по меньшей мере в одном направлении, отличающемся от продольного направления наружной усиливающей конструкции.

В конкретном варианте осуществления толщина наружной усиливающей конструкции может быть переменной в ее продольном направлении для упрочнения усиливающей конструкции в тех местах, где растягивающие и/или сжимающие силы являются наибольшими, например, в середине длины балки в случае наружной усиливающей конструкции для балки.

Волокна на вышеупомянутых заданных участках направлены таким образом, что они пересекают друг друга, так что при сверлении отверстий в наружной усиливающей конструкции растягивающие и/или сжимающие усилия передаются другим усиливающим волокнам, что обеспечивает возможность механического крепления наружной усиливающей конструкции к материалу, подлежащему усилению, посредством винтов, болтов и т.п.

Кроме того, локально может быть получена шероховатая поверхность, которая обеспечивает важное преимущество, состоящее в том, что степень прилипания клея увеличивается, в результате чего усиливающая конструкция будет лучше воспринимать усилия.

В соответствии с изобретением наружная усиливающая конструкция может воспринимать силы, которые не направлены в продольном направлении материала, подлежащего усилению.

Перед установкой наружной усиливающей конструкции на месте на одной или обеих сторонах наружной усиливающей конструкции может быть предусмотрена ткань со слабой прилипаемостью, при этом при удалении указанной ткани на наружной усиливающей конструкции остается отпечаток.

При удалении данной ткани перед установкой наружной усиливающей конструкции в заданное положение также получают шероховатую поверхность, так что дополнительная обработка, такая как пескоструйная обработка или образование задиров на усиливающей конструкции, становится излишней.

Кроме того, вышеупомянутая ткань со слабой прилипаемостью защищает наружную усиливающую конструкцию от загрязнения, такого как загрязнение, вызванное отпечатками пальцев, пылью и т.п., которое могло бы затруднить приклеивание наружной усиливающей конструкции к материалу, подлежащему усилению.

В определенном случае наружная усиливающая конструкция может быть изотропной в четко определенных местах.

Поскольку наружная усиливающая конструкция согласно изобретению по меньшей мере в местах, в которых она должна быть прикреплена с помощью клея, болтов или т.п. к балке, колонне или т.п., выполнена с дополнительными волокнами, направление которых отличается от продольного направления вышеупомянутой большей части волокон, достигается то, что образование отверстий в усиливающей конструкции, предназначенных для прохода вышеупомянутых болтов, не оказывает воздействия на предел прочности при растяжении или сжатии продольно направленных волокон.

Действительно, такие отверстия могут быть выполнены в указанной усиливающей конструкции заранее или впоследствии, например, при изготовлении усиливающей конструкции, более точно - путем направления волокон, перед отверждением смолы, таким образом, чтобы они располагались вокруг необходимых отверстий.

Вышеупомянутые волокна, которые должны обеспечить дополнительное упрочнение усиливающей конструкции, могут быть образованы тканями, одно- или двухфонтурными основовязаными трикотажными полотнами, матами, текстильными полотнами с густым ворсом или начесом или т.п., состоящими из волокон, которые расположены по меньшей мере в одном направлении, которое отклоняется от продольного направления усиливающей конструкции.

Кроме того, на поверхности наружной усиливающей конструкции может быть предусмотрено текстильное полотно с густым ворсом или начесом, электропроводящее или нет, например такое, как текстильное полотно с начесом, состоящее из стекловолокон, текстильное полотно с начесом, состоящее из полиэфирных волокон, или т.п.

Настоящее изобретение не ограничено вариантом осуществления, описанным выше. Таким образом, подобная наружная усиливающая конструкция для балок, колонн или т.п. может быть выполнена различной формы и разных размеров, не выходя за объем изобретения.