En ny metod att koppla samman prefabricerade balkar och pelare kommer att göra det möjligt att snabbt reparera betongbyggnader som skadats av extrema händelser som jordbävningar och orkaner.

Den patenterade tekniken, utvecklad vid South Dakota State University, kan också minska mängden skador som en byggnad får, enligt uppfinnaren Mostafa Tazarv, en biträdande professor vid institutionen för bygg- och miljöteknik.

Vanligtvis, armeringsjärnen som länkar samman prefabricerade balkar och pelare är inbäddade i betongkomponenterna. Därför, när skadan är så omfattande att kopplingsstängerna bucklas eller brister, byggnaden måste vanligtvis rivas, Tazarv förklarade. "Vår idé är att göra byggnader mer som bilar, så vi kan byta skadade komponenter när det behövs."

I den patenterade designen, den prefabricerade balken glider in i pelaren och den knäckningsbundna armeringen förbinder balkarmeringen med pelarmeringen. "Armeringsstängerna är exponerade och ansluts till balken och pelarstängerna med hjälp av en koppling, " sa Tazarv. "Eftersom stängerna är exponerade vid anslutningen, de kan enkelt bytas ut om de är skadade."

Tester på halvskaliga strålkolumnexemplar visade att den patenterade designen tål extrema krav som till och med är "större än någon jordbävning som hittills har drabbat USA ... med endast mindre sprickor här och där. Ingen typisk armerad betongkonstruktion kan göra detta , " sa Tazarv. Dessutom, balk-pelarkopplingen har minst två gånger större deformerbarhet än konventionella strukturer, vilket innebär att komponenterna bättre kan absorbera energi utan att ta skada.

Förutom att minimera skador, den nya tekniken minskar också reparationstiden. "Att placera stängerna utanför betongen i byggnaders kritiska områden innebär att efter en händelse, du kan ta en rörtång, Skruva loss muttrarna och byt ut de skadade stängerna och din byggnad är så bra som ny, " sa Tazarv.

Även om en ekonomisk analys ännu inte har gjorts, Tazarv uppskattar att implementera den nya anslutningsdesignen kommer att ha en minimal inverkan på byggnadskostnaderna. "Det är det fina med det. Du betalar några procent i förskott, men du kan spara hela din byggnad, " han sa.

En doktorand och en masterstudent arbetade också med projektet, vilket möjliggjordes genom avdelningsfinansiering samt materialdonationer i natura från Headed Reinforcement Corporation och SAES Smart Materials.

Nästa steg blir att göra storskaliga komponent- och systemtester, enligt Tazarv. För det, Universitetstjänstemän vill samarbeta med företag som är intresserade av att vidareutveckla och kommersialisera tekniken, enligt TreMonti Consultings Rick Swatloski, som hjälper till med tekniköverföring och kommersialisering för SDSU.

"Ett enkelt samtal med fakultetsmedlemmen kan utvecklas till sponsrad forskning, vilket kan vara lika värdefullt som en licensaffär, Swatloski sa. "Det viktigaste för oss är att uppmuntra och utveckla relationer med externa intressenter och potentiella finansiärer."

Dessutom, Tazarv sa, "Vi testar nu den nya anslutningsmetoden för broar." Han förutser att denna teknik också kan resultera i betydande besparingar för transportbyråer.