Усиление конструкций — это главная составляющая любого строительного процесса, связанного с повышением общей прочности любого сооружения.
В процессе эксплуатации зданий и сооружений периодически возникает необходимость проведения ремонтов. Это объясняется наличием различных воздействий на строительные конструкции — непроектных нагрузок, аварий, перепланировок, воздействием агрессивных химических сред. Кроме того, к проведению ремонтов могут вынуждать допущенные при проектировании либо проведении строительных работ ошибки. В свете вышесказанного становится востребованным усиление строительных конструкций для продления их срока эксплуатации.
Для усиления железобетонных конструкций разработано большое количество способов:
- увеличение геометрических размеров поперечных сечений конструктивных элементов, что сопровождается увеличением собственного веса конструкций и увеличением строительной высоты;
- устройство внешних стяжек, подпоров, поясов, шпренгелей, приводящее к изменению архитектурного вида сооружений и значительным временным и материальным затратам;
- приклеивание металлических пластин или их сварка.
Тем не менее, как видно из опыта, усиление железобетонных конструкций традиционными методами не всегда оказывается эффективным. В последнее время на отечественном рынке появляются современные методы усиления конструкций, широко применяемые за рубежом.
Подобные методы достаточно эффективны и просты.
Так, усиление железобетонных конструкций, путем наклейки композиционных материалов позволяет в значительной степени увеличить их несущую способность и жесткость, а также продлить срок эксплуатации всего сооружения. Здесь следует отметить основные следующие преимущества материала:
- совместная работа элемента внешнего армирования с усиливаемой конструкцией на всех этапах ее загружения (такая работа обеспечивается надежным клеевым соединением);
- высокая долговечность и стойкость к коррозии;
- высокие механические характеристики (прочность и модуль упругости) материалов, составляющих систему усиления;
- высокое относительное удлинение материалов усиления;
- простота монтажа и малый собственный вес.
О надежности подобного усиления можно спорить, но факт в том, что она доказана экспериментально. О каких механических характеристиках идет речь? Это, во-первых, прочность. Она начинается от 35 тыс. кг/см2, если мы говорим об углеволокне. Во-вторых, это модуль упругости — до 640 тыс. МПа, т. е. практически в 3 раза больше, чем у стали. Для склейки используются специальные монтажные эпоксидные клеи. Они обладают технологическим совершенством, т. к. их можно наносить на железобетонную конструкцию, имеющую естественную влажность. Безусловно, у рассматриваемого усиления имеются и недостатки. Кроме высокой стоимости самих элементов армирования, это и необходимость их защиты от огня. Дело в том, что температура стеклования эпоксидного клея составляет только 60°—650 С, даже в случае самых лучших эпоксидов. Поэтому необходимо очень тщательно готовить бетонную поверхность для обеспечения надежной анкеровки, а это и регламентные работы, которые необходимо проводить для усиления.
Сравнение метода усиления конструкций композитными материалами из углеродного волокна с методом усиления конструкций стальными полосами показано в таблице 1.
Таблица сравнений
Так же применяется способ оклейки конструкций стекловолокном. Он дешевле, но модули упругости и прочность у него не такие высокие (до 100 тыс. МПа и 1700 МПа, соответственно), но это тоже очень прилично.
Метод усиления элементами внешнего армирования из высокопрочных волокон имеет ряд обстоятельств.
Первое — на сегодня данный метод является самым совершенным в техническом отношении. Он осуществим, в отличие от традиционных методов. Очень часто выходит, что традиционное усиление практически не работает, включить его в совместную с усиливаемой конструкцией работу нельзя. Второе обстоятельство — метод усиления элементами внешнего армирования из высокопрочных волокон является очень бережным методом. Внешнее вмешательство в усиливаемую конструкцию минимальное. Фактически мы располагаем элементы внешнего армирования именно в том направлении, чтобы, парировать возможное развитие нежелательных деформаций, трещин и т. д. вдоль линии главных растягивающих напряжений. В результате усиливаемая конструкция становится еще более надежной, причем без дополнительной анкеровки. И третье обстоятельство — комплексный подход к ремонту и усилению элементы внешнего армирования не монтируются на поврежденную железобетонную конструкцию. Имеющиеся дефекты устраняются методами строительной химии.
Благодаря использованию метода усиления конструкций композитными материалами на основе углеволокна становится возможным усиление стен, колонн, проемов, балок, перекрытии а также, позволит эксплуатировать объект безопасно, на протяжении многих лет.
\Нестеренко Ю.А. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки
