CC BY
92Раздел 2. Экономика строительства
УДК 69.059.32
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
1 2 Акимов С.Ф. , Акимова Э.Ш.
Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение), ФГАОУ ВО КФУ им. В.И.Вернадского, 295943, г. Симферополь, ул. Киевская, 181, е-mail: 1 [email protected], 2 [email protected]
Аннотация. При ремонте или реконструкции зданий и сооружений, часто возникает необходимость в усилении конструкций, несущая способность которых была утрачена. Традиционные методы, применявшиеся для выполнения работ при усилении конструкций, в большинстве случаев сложны и трудоемки. На сегодняшний день, за рубежом, а в последнее время и в России широкое распространение получила система усиления конструкций с помощью внешнего армирования высокопрочными полимерными материалами - угле- и стеклопластиками. Суть новой технологии заключается в том, что недостаток несущей способности конструкций компенсируется приклеиванием к поверхности специальными модифицированными и эпоксидными смолами тканей из углеродных и стеклянных нитей, либо готовых элементов из них. Усиление полимерными композитными материалами применяется для повышения несущей способности трещиностойкости, жесткости конструкции, их сейсмостойкости и значительного повышения сопротивления динамическим и ударным нагрузкам.
Ключевые слова: усиление железобетонных конструкций, композитные материалы, углепластик, плита перекрытия.
ВВЕДЕНИЕ
Современное строительство, как и любая другая отрасль, не обходится без внедрения инновационных технологий, и уже сегодня такие материалы широко применяются в строительной сфере. Одной из наиболее важных задач современного строительства является предотвращение проблем, связанных с несущей способностью и пространственной жёсткостью зданий и сооружений, которые находятся под влиянием динамических нагрузок, перепадов температур и других агрессивных производственных и климатических факторов. В результате этого в несущих конструкциях зданий и сооружений появляются трещины, отслаивается защитный слой, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик зданий. В настоящее время, количество зданий и сооружений, в которых необходимо усиление несущих конструкций ежегодно возрастает. В последние годы для усиления таких конструкций широко используются тканевые композитные материалы из тонких волокон высокой прочности, работающих в составе матрицы из полимерной смолы. Такое усиление способствует увеличению несущей способности, жесткости и трещиностойкости железобетонных конструкций.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ, МАТЕРИАЛОВ, МЕТОДОВ
В последнее время российские и зарубежные исследователи уделяют внимание проблеме обеспечения надежности различных строительных конструкций как на стадии их возведения, так и во время эксплуатации. Железобетонные конструкции занимают лидирующее положение в мировом строительстве, и с ростом объемов гражданского и промышленного строительства растут и объемы работ, связанные с восстановлением и усилением этих конструкций. Повышение эффективности ремонтно-восстановительных работ в настоящее время невозможно без совершенствования проектных решений по усилению конструкций, которые бы обеспечили их надежность, долговечность и экономичность. Во многих странах для усиления железобетонных конструкций применяют композитные материалы на основе высокопрочных углеродных волокон. Первые крупные проекты - усиление конструкций одной из эстакад третьего транспортного кольца в Москве и железнодорожного моста в г. Домодедово - относятся к 2001 году [1]. Основы проектирования усиления железобетонных конструкций композиционными материалами посвящены работы Хаютина Ю.Г., Чернявского В.Л., Клюева С.В., Курлапова Д.В. [1-5], и др., проведение экспериментальных исследований, как по усилению, так и по восстановлению строительных конструкций освещено в работах Польского П.П. [4], Шевцова Д.А., Гвоздева А.А. [6] и др., а так же по методиками расчета железобетонных конструкций, усиленных композитными материалами занимались такие учёные как Ватин Н.И., Болгов А.Н.,
Григорьев Я.В., Кузнецов В.Д. [7-10] и другие. Из зарубежных исследователей в направлении усиления железобетонных конструкции углепластиком работали учёные Belarbia A., Acunb B. [11], David E. [12], Ehasni M. R. [13], Grace N.F. [14], Михуб Ахмад [15] и другие.
ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью исследований является сравнение и выявление наиболее технико-экономически выгодного варианта усиления монолитных железобетонных плоских плит. В сравнении учитываются традиционные способы усиления с помощью железобетона и усиление конструкций с помощью внешнего армирования высокопрочными полимерными материалами - угле- и стеклопластиками.
Поставленная цель определила ряд более конкретных задач исследования:
- рассмотреть различные варианты, предложить методику и выполнить расчет усиления углепластиком пролетной части плоской монолитной железобетонной плиты, работающей в двух направлениях, на основе метода конечных элементов;
- выполнить расчёт усиления с помощью традиционных методов (железобетона);
- сравнить технико-экономические показатели стоимости, трудоемкости и продолжительности проведения работ по различным видам усиления плоской монолитной плиты на объекте-представителе;
- предложить рекомендации по сокращению затрат применительно к объекту-представителю, на усиление железобетонных плит перекрытий, за счёт использования наиболее технико-экономически выгодного варианта;
- выполнить детальную разработку технологии и организации работ по предложенному способу усиления.
ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ С РЕЗУЛЬТАТАМИ И ИХ АНАЛИЗОМ
Усиление конструкций зданий является одной из наиболее актуальных задач в строительстве. Причем, усиления могут требовать как эксплуатируемые сооружения (по причине естественного износа), так и совершенно новые. Наиболее распространенными причинами необходимости в усилении зданий и сооружений из железобетона являются:
1. Реконструкция и/или перепланировка зданий;
2. Ошибки проектирования;
3. Нарушения технологии строительства;
4. Снижение фактической прочности бетона;
5. Разрушение бетона, вызванное пожаром;
6. Повышение несущих нагрузок;
7. Усадочные и силовые трещины;
8. Ранняя распалубка и другие.
Усиление подразумевает под собой повышение прочностных характеристик строительных конструкций. Если не провести его вовремя - то здание может разрушиться, что повлечет за собой в лучшем случае - материальные издержки, а в худшем - человеческие жертвы.
Под усилением строительной конструкции понимается комплекс мероприятий, направленных на повышение ее несущей способности, жесткости, трещиностойкости и других физических качеств, необходимых по условиям ее дальнейшей эксплуатации.
Обследуемый объект, расположенный по адресу: г. Санкт-Петербург, Невский пр., д. 55, представляет собой здание, основными несущими надземными конструкциями которого являются колонны, балки и плиты перекрытий, выполненные в монолитном железобетоне. Причина реконструкции - конструкции повреждены пожаром. В результате пожара состояние перекрытия второго этажа характеризуется огневой эрозией бетона на глубину более 20мм, обрушением защитного слоя, потерей сцепления арматуры с бетоном и выгибами стержней, снижением прочности бетона. Состояние перекрытия оценивается как аварийное. Перекрытие второго этажа на момент обследования усилено временными подпорками.
В исследованиях выбран фрагмент каркасной конструктивной схемы здания в пределах одного пролета в двух направлениях (рис. 1): безбалочная монолитная железобетонная плита перекрытия толщиной 230мм, монолитные железобетонные колонны сечением 400х400мм, шаг колонн 7,5 на 7,5м.
Рассмотрев все возможные варианты усиления плоской монолитной железобетонной плиты, был принят вариант усиления конструкций композиционными материалами из тканей на основе углеродных волокон за счет пропитки и наклейки их специальными полимерными составами на эпоксидной основе. Углепластик использован для продольного и поперечного армирования перекрытий (рис. 2). Также в сравнении учитывались варианты усиления традиционными способами, с помощью железобетона.
Рассмотрим каждый из методов более подробно. Вначале рассмотрим усиление углепластиком. Железобетонная плита при работе на изгиб, усилена внешним армированием из углепластика путем приклеивания последних в растянутой зоне конструкции с расположением фибры параллельно максимальным растягивающим усилиям - т.к. работа плиты осуществляется в двух направлениях, то и система усиления двунаправленная (рис. 2). В качестве материала системы усиления инновационным способом принят композиционный материал на основе углеродных волокон и эпоксидной смолы производства Sika Wrap -530C(VP). После проведённых расчётов было принято решение выполнить усиление шириной ткани 300мм. Толщина ткани 0,293 мм, толщина ткани, пропитанной смолой - 1 мм. В исследовании принят шаг расположения системы усиления в двух направлениях 900мм, при ширине наклеиваемых полос 300мм (3 холста подряд).
Технология усиления плоской монолитной железобетонной плиты, выглядит следующим образом:
1. Перед усилением конструкции перекрытия необходимо:
- удалить слабые и несвязанные участки бетона ручным способом с применением зубила и молотка на всю глубину повреждения с удалением слабых и несвязанных участков. Толщина удаленного слоя фиксируется в журнале;
- нижняя поверхность железобетонного перекрытия должна быть очищена от краски, масла, жирных пятен, сажи, цементной пленки. Очистка поверхности осуществляется путем пескоструйной обработки с последующей высоконапорной промывкой водой (под давлением не менее 100 атм.);
- установить продольную арматуру 016 мм в проектное положение и закрепить ее к бетонному основанию плиты перекрытия, приварив прихватками провисшую арматуру к поперечной арматуре перекрытия;
- в местах оголения арматуру обработать антикоррозионным цементным составом MAPEFER;
- восстановить защитный слой зоны нижнего армирования плиты перекрытия высокопрочным полимербетоном Mapegrout Thixotropic;
Рис. 1. Схема объекта исследования
Рис. 2. Схема наклейки углепластика на нижнюю поверхность плиты
2. До наклеивания усиливающих элементов поверхность должна быть выровнена, а локальные геометрические дефекты устранены;
3. Неплоскостность поверхности должна быть меньше 5 мм на базе 2м или 1мм на базе 0,3м. Мелкие дефекты (сколы, раковины, каверны) не должны быть глубже 5 мм и площадью не более 25см2. Такие дефекты должны быть устранены с помощью полимерных ремонтных смесей с быстрым набором прочности. Выравнивание значительных (более 25см2) участков поверхности производится с использованием полимерцементных ремонтных составов с наполнителем в виде песка и мелкого щебня;
4. Для лучшего сцепления адгезива с бетоном поверхность основания должна быть шероховатой. Это достигается обработкой поверхности бетона каменотесным долотом с последующей зачисткой металлической щеткой. Обработке должен подвергаться только поверхностный слой до обнажения на поверхности крупного заполнителя бетона;
5. После очистки поверхность бетона обрабатывается грунтовочным составом Sikadur-330/Sikadur-300 с целью упрочнения основания и улучшения сцепления адгезива с бетонной поверхностью. Используется смола для пропитки Sikadur-300;
6. Грунтовочные и адгезивные составы нельзя наносить на мокрую поверхность. Открытая влага должна быть удалена, поверхность бетона вытерта и продута сжатым воздухом. Допустимая влажность поверхности - не более 5 %;
7. На поверхность основания мелом наносятся линии разметки в соответствии с принятой проектом схемой наклейки элементов усиления;
8. Первый слой адгезива наносят на основание из расчета 0,7-1,0 кг/м2;
9. Перед укладкой второго слоя ткани наносится слой адгезива из расчета 0,5 кг/м2;
10. Ткань можно наклеивать со стыковкой внахлест не менее 100 мм. Стыковка осуществляется по направлению расположения волокон в разбежку по длине в разных сечениях;
11. Операции по наклейке могут выполняться при температуре окружающей среды в диапазоне +5 - +45°С, при этом температура основания бетона должна быть не ниже 5°С и выше температуры точки росы на 3°С. Для повышения температуры могут быть использованы дополнительные локальные источники тепла;
12. Время отверждения должно составлять не менее 24 часов при температуре +20°С и не менее 36 часов при температуре от +5 до +20°С;
13. Все элементы конструкций усиления должны быть надежно защищены от огневого воздействия путем оклейки негорючей изоляцией Rockwool Conlit 150 со стеклотканью на одной стороне плотностью 150 кг/м3 толщиной 40мм с помощью клея Conlit Glue (модифицированный силикатный негорючий клей) торцевым соединением производства фирмы Rockwool c последующей затиркой под покраску. Минеральное изделие Conlit является негорючим материалом согласно ГОСТ 30244-94. Стыки должны быть полностью проклеены.
Далее рассмотрим все возможные варианты усиления монолитной железобетонной плоской плиты традиционными способами с помощью железобетона.
Плиты перекрытий могут быть усилены наращиванием сверху. Дополнительную арматуру при этом устанавливают сверху как надопорную арматуру неразрезных плит, а сечение пролетной арматуры можно не увеличивать, так как толщину наращивания выбирают такой, чтобы пролетной арматуры было достаточно при возросшей нагрузке, но с одновременным увеличением высоты сечения. Минимальную толщину набетонки в плитах принимают равной 30 мм. Перед бетонированием необходимо тщательно подготовить поверхность бетона, то есть произвести насечку, очистку и увлажнение.
Если качество поверхности бетона под набетонкой вследствие загрязнения, промасливания и т.д. нельзя гарантировать, то плиту набетонки рассчитывают и конструируют как работающую самостоятельно, а не монолитно с усиливаемой плитой. Полезная нагрузка, в этом случае распределяется между новой и существующей плитами пропорционально их жесткости, т.е. пропорционально кубам высоты h и модулям упругости бетона.
Класс бетона, как правило, назначается на одну ступень выше класса бетона плиты. Для обеспечения хорошего сцепления нового бетона со старым поверхность перекрытия очищается от инородных включений и промывается водой, после чего делается насечка зубилом на глубину 0,51 см.
Для обеспечения требуемого сцепления и дальнейшей совместной работы обоих плит может быть рекомендован следующий способ их сопряжения, предложенный проф. Ю.И. Лазовым. В плите перекрытия подлежащего усилению, в шахматном порядке через 700 мм просверливают отверстия размером 100x100 мм. В эти отверстия укладывают У-образные стержни шпоночного усиления 06-8 мм, после чего раскладывают дополнительную арматуру усиления, увязывая ее с коротышами. Бетонируют новую плиту, одновременно заполняя и пробитые отверстия в существующей плите. В результате между старой и новой плитой наращивания образуются своеобразные железобетонные шпонки способные воспринимать возможные сдвигающие усилия, возникающие в плоскости сопряжения этих плит. Перед бетонированием снизу отверстий необходимо установить опалубочные щитки, прикрепить их к новой арматуре. Пробивать отверстия рекомендуется только в крайних пролетах перекрытия, а в средних необходимо только тщательно очистить и промыть поверхность существующей плиты. Расчет усилений плит наращиванием производится аналогично расчету усиления балок наращиванием.
Возможны и другие способы шпоночного соединения плит. Эскиз усиления плит наращиванием представлен на рисунках 3-6.
При невозможности усиления плит наращиванием сверху, наращивание можно производить снизу. Способ подращивания заключается в нанесении на потолочную поверхность плиты слоя бетона, армированного сеткой. При этом наращивание выполняется обычно путем торкретирования с постановкой дополнительной арматуры, которую приваривают через коротышки к существующей арматуре плиты, для чего через 500-700 мм вырубают поперечные борозды до существующей арматуры, обнажая ее.
Рис. 3. Наращивание монолитного слоя сверху при обеспечении сцепления поверхностей [16]: 1 - усиливаемая плита; 2 - монолитный слой бетона; 3 - арматурная сетка; 4 - поверхность сцепления монолитного бетона с плитой (зачистка, насечка, промывка водой) 4 3 2
Рис. 4. Устройство железобетонного наращивания в виде кессонной плиты [16]: 1 - усиливаемая плита безбалочного перекрытия; 2 - монолитная кессонная плита наращивания; 3 -арматурные каркасы кессонной плиты; 4 - арматурная сетка кессонной плиты; 5 - пустотообразователь (вкладыши из утеплителя пенопласт, пенополистирол и др.) 5 4 2
Рис. 5. Наращивание монолитного слоя сверху с устройством железобетонных шпонок [16]: 1— усиливаемая плита; 2 - наращивание сверху; 3 - железобетонные шпонки; 4 - гнутые изделия из арматуры класса А-1; 5 - арматурная сетка наращивания; 6 - отверстия в усиливаемой плите 100x100мм через 500-700мм в шахматном порядке; 7 - поверхность усиливаемой плиты, подготовленная к
бетонированию (зачистка и насечка)
Рис. 6. Наращивание монолитного слоя снизу [16]: 1 - усиливаемая плита; 2 - рабочая арматура усиления; 3 - арматурные отгибы; 4 - торкрет-бетон усиления; 5 - вырубленный защитный слой бетона; 6 - сварка; 7 - нижняя поверхность плиты, подготовленная к
бетонированию
Усиление, эскиз которого представлен на рисунке 7, производится в следующем порядке: у опор на потолочной поверхности плиты обнажается рабочая арматура, к которой привариваются стальные пластины (коротыши). Стержни усиления сначала у одной опоры привариваются к пластинам и нагреваются до требуемой температуры током высокой частоты, а затем привариваются у другой опоры. После остывания стержни оказываются в напряженном состоянии. Распределительная арматура сетки с помощью вязальной проволоки прикрепляется к рабочим стержням. После усиления потолочная поверхность плиты оштукатуривается или покрывается торкретбетоном.
3 1 2
Рис. 7. Подращивание с приваркой рабочих стержней усиления [16]: 1 - бетон кл. В15...В25; 2 - арматурная сетка 08...16; 3 - стальная пластина 5=8... 12
При недостаточном сцеплении нового бетона со старым возможно устройство железобетонного наращивания снизу и сверху плиты с установкой анкеров в заранее просверленные отверстия (рис. 8, 9).
6 \ 8\ 9\ 6\ 5 \ 2 \ 7 Рис. 8. Устройство железобетонного наращивания снизу плиты при недостаточном сцеплении нового бетона
со старым [16]: 1 - усиливаемая железобетонная плита; 2 - железобетонное наращивание; 3 - стальная полоса, прикрепленная к плите анкерными болтами; 4 - анкерные болты, установленные в просверленные в плите отверстия; 5 - отверстия, просверленные в плите; 6 - шайбы; 7 - арматурная сетка, приваренная к стальным полосам; 8 - бетон наращивания, наносимый методом торкретирования; 9 - поверхность усиливаемой плиты, подготовленная к бетонированию (зачистка, насечка)
Рис. 9. Устройство железобетонного наращивания сверху плиты при недостаточном сцеплении нового бетона со старым [16]: 1 - усиливаемая железобетонная плита; 2 - железобетонное наращивание; 3 -стальная полоса, прикрепленная к плите анкерными стержнями; 4 - анкерные стержни с крюками, установленные в просверленные отверстия; 5 - отверстия, просверленные в плите; 6 - шайбы; 7 -арматурная сетка, прикрепленная к плите анкерными стержнями; 8 - поверхность усиливаемой плиты, подготовленная к бетонированию (зачистка, насечка)
Для технико-экономического сравнения различных вариантов усиления монолитной плоской железобетонной плиты, конструктивные, калькулятивные, технологические и сметные расчёты были выполнены ранее в исследованиях. Сравнение проводилось по таким показателям: трудоёмкость устройства усиления, продолжительность устройства усиления, заработная плата рабочих, сметная стоимость усиления, материалоёмкость, машиноёмкость, фонд оплаты труда, накладные расходы и сметная прибыль. Объём статьи не позволяет привести их. Поэтому в статье ниже показаны основные выкладки.
Для выявления наиболее рационального вида усиления монолитной плиты перекрытия, была составлена калькуляция на основные процессы усиления плиты перекрытия по различным вариантам, проведены технологические расчёты и построен график выполнения работ. График был построен с учётом совмещения процессов (поточный метод), для сокращения продолжительности работ. Количество рабочих для подсчета продолжительности выполнения работ принималось согласно ЕНиР по соответствующим процессам. Согласно технологическим расчетам были просуммированы принятая трудоёмкость по различным вариантам усиления плиты перекрытия (рис. 10). По графику видно, что наименее трудоёмким является вариант с устройством усиления углеволокном, а наиболее трудоемким является вариант с усилением с помощью шпонок.
Наращивание монолитного слоя сверху с устройством анкеров
Наращивание монолитного слоя снизу с устройством анкеров
Наращивание монолитного слоя сверху с устройством шпонок
Наращивание монолитного слоя сверху Усиление плиты углеволокном
0 50 100 150 200 250
Рис. 10. Трудоёмкость устройства различных вариантов усиления плиты перекрытия (чел.-дн.)
Согласно графику продолжительности выполнения работ по усилению плиты перекрытия различными вариантами (рис. 11), наименее продолжительным по устройству является вариант усиления углеволокном, а наиболее продолжительный является вариант усиления анкерами.
Далее было выполнено экономическое сравнение различных видов усиления монолитной плоской плиты перекрытия. Показатели ожидаемой стоимости и заработной платы по устройству различных видов усиления плиты перекрытия применительно к объекту представителю определялись с использованием программного комплекса для сметных расчетов "ГОССТРОЙСМЕТА".
Заработная плата рабочих (рис. 12) при устройстве различных вариантов усиления плиты перекрытия, наименьшая при устройстве варианта с усиление углеволокном, а наибольшей при варианте усиления со шпонками.
Сметная стоимость устройства различных вариантов усиления плиты перекрытия на конкретном объекте представителе (рис. 13) выглядит следующим образом: наименьшую стоимость имеет вариант с усилением углеволокном. Варианты усиления с помощью шпонок и анкеров имеют наибольшую стоимость.
Анализируя структуру сметной стоимости различных вариантов усиления плиты многоэтажного здания, и в частности углепластиком (рис. 14), можно сделать вывод, что для усиления углепластиком материалоёмкость составила 37,4% машиноёмкость - 15,3%, удельный вес заработной платы 20,6%, накладные расходы 16,4%, сметная прибыль 10,3%.
Наращивание монолитного слоя сверху с устройством анкеров
Наращивание монолитного слоя снизу с устройством анкеров
Наращивание монолитного слоя сверху с устройством шпонок
Наращивание монолитного слоя сверху Усиление плиты углеволокном
0 10 20 30 40 50 60 Рис. 11. Продолжительность устройства различных вариантов усиления плиты перекрытия (дни)
Наращивание монолитного слоя сверху с устройством анкеров
Наращивание монолитного слоя снизу с устройством анкеров
Наращивание монолитного слоя сверху с устройством шпонок
Наращивание монолитного слоя сверху Усиление плиты углеволокном
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 Рис. 12. Заработная плата рабочих различных вариантов усиления плиты перекрытия (тыс. руб.)
Наращивание монолитного слоя сверху с устройством анкеров
Наращивание монолитного слоя снизу с устройством анкеров
Наращивание монолитного слоя сверху с устройством шпонок
Наращивание монолитного слоя сверху
Усиление плиты углеволокном
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Рис. 13. Сметная стоимость устройства различных вариантов усиления плиты перекрытия (тыс. руб.)
Рис. 14. Структура сметной стоимости усиления железобетонной плиты углеволокном, %
Из всех технико-экономических показателей, по мнению авторов, наиболее значимым является сметная стоимость. Экономическая оценка, рассматриваемых в работе вариантов усилений произведена на основе сметных расчетов. Результаты сметных расчетов сведены в таблицу 1. Таким образом, можно сделать вывод, что для рассматриваемой в работе плиты перекрытия, наиболее экономичным видом усиления является усиление углеволокном.
Таблица 1.
Результаты сметных расчетов стоимости вариантов усиления железобетонной плиты
Варианты усиления железобетонной плиты Сметная стоимость, тыс. руб.
Вариант 1. Усиление плиты углеволокном 381,02
Вариант 2. Наращивание монолитного слоя сверху 649,43
Вариант 3. Наращивание монолитного слоя сверху с устройством шпонок 739,61
Вариант 4. Наращивание монолитного слоя снизу с устройством анкеров 698,71
Вариант 5. Наращивание монолитного слоя сверху с устройством анкеров 767,8
ВЫВОДЫ
Углеродные волокна являются одними из наиболее эффективных, жестких и прочных волокон композиционных материалов, применяемых для усиления строительных конструкций (высокая прочность на растяжение и модуль упругости), обладают малой плотностью, могут повторять практически любые формы усиливаемой конструкции, не требует громоздких приспособлений для монтажа, трудоемкость установки минимальна. В связи с этим данные материалы нашли широкое применение для восстановления несущей способности и усиления строительных конструкций различных инженерных сооружений, используются при реставрации памятников архитектуры.
Углепластик выбран в качестве объекта исследования по причине его наиболее широкого распространении и частого применения. Полученные результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:
1. Согласно технологическим расчетам наименее трудоёмким является вариант с устройством усиления углеволокном, а наиболее трудоемким является вариант с усилением с помощью шпонок.
2. Наименее продолжительным по усилению плиты перекрытия, является вариант усиления углеволокном, а наиболее продолжительный является вариант усиления анкерами.
3. Заработная плата рабочих при устройстве различных вариантов усиления плиты перекрытия, наименьшая оказалась при устройстве варианта с усиление углеволокном, а наибольшей при варианте усиления со шпонками.
4. По результатам проведенных расчетов сметной стоимости вариантов усиления плиты перекрытия наименьшую стоимость имеет вариант с усилением углеволокном. Варианты усиления с помощью шпонок и анкеров имеют наибольшую стоимость.
Из всех технико-экономических показателей, по мнению авторов, наиболее значимым является сметная стоимость. Анализируя проведенные исследования, можно сделать вывод, что наиболее экономичным видом усиления является усиление углеволокном.
ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Дальнейшие исследования будут направлены на разработку организационно-технологических рекомендаций по усилению плоской монолитной железобетонной плиты перекрытия углеволокном.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хаютин, Ю.Г. Применение углепластиков для усиления строительных конструкций [Текст] / Хаютин Ю.Г., Чернявский В.Л., Аксельрод Е.З. // Бетон и железобетон. - 2001. - № 6. -С.17-20.
2. Чернявский, В.Д. Применение углепластиков для усиления железобетонных конструкций промышленных зданий [Текст] / Чернявский В.Д., Аксельрод Е.З. // Промышленное и гражданское строительство. - 2004. - № 3. - С. 37-38.
3. Клюев, С.В. Внешнее армирование изгибаемых фибробетонных изделий углеволокном [Текст] / Клюев С.В., Гурьянов Ю.В. // Инженерно-строительный журнал. - 2013. - № 1 (36). -С. 21 -26.
4. Польской, П.П. Композитные материалы — как основа в строительстве и реконструкции зданий и сооружений / Польской П.П., Маилян Д.Р. //Инженерный вестник Дона. - 2012. - № 4. -[Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberlenmka.ru/artide/v/kompozitnye-materialy-kak-osnova-effektivnosti-v-stroitelstve-i-rekonstruktsii-zdaniy-i-sooruzheniy.
5. Курлапов, Д.В. Усиление железобетонных конструкций с применением полимерных композитов[Текст] / Д.В. Курлапов // Инженерно-строительный журнал. - 2009. - № 3. - С. 22-24.
6. Шевцов, Д.А. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами [Текст] / Шевцов Д.А., Гвоздева А.А. // Промышленное гражданское строительство. - 2014. -№ 8. - С. 61-64.
7. Ватин, Н.Н. Усиление железобетонных конструкций с использованием композиционных материалов на основе углеродных волокон и постнапрягаемых стрендов [Текст] / Ватин Н.Н., Дьячкова А.А. // Бетон и железобетон. - 2009. - № 4 (74). - С. 20-21.
8. Болгов, А.Н. Особенности методики расчета колонн, усиленных композитными материалами [Текст] / Болгов А.Н., Иванов С.И. // Бетон и железобетон. - 2012. - № 1. - С. 14-17.
9. Кузнецов, В.Д. Расчет усиления железобетонных плит углеродными композитными материалами [Текст] / В.Д. Кузнецов // Инженерно-строительный журнал. - 2009. - № 3. - С. 2528.
10. Шилин, А.А. Усиление железобетонных конструкций Кузнецов, В.Д. / Шилин А.А., Пшеничный В.А., Картузов Д.В. - М.: Стройиздат, 2004. - 144 с.
11. Belarbia, A. FRP Systems in Shear Strengthening of Reinforced Concrete Structures / Belarbia A., Acunb B. // Procedia Engineering. - 2013. - № 57. - P. 2-8.
12. David, E. Repair and strengthening of reinforced concrete beams using composite 7th Int. conf. on Struct / David E., Djelal C. // Faults and Repair. -1997. - Vol.2. - P. 169-173.
13. Ehasani, M.R. Design recommendation for bond of GFRP rebar to concrete // Journal of Structural Engineering. - 1996. - № 3 (102). - P. 125 -130.
14. Grace, N.F. Strengthening of concrete beams using innovative ductile fiber - fiber reinforced polymer fabric // ACI Structural Journal. - 2002. - № 5 (99). - P. 692-700.
15. Михуб, А. Расчет железобетонных балок, усиленных композитными материалами, по методу аналоговой фермы [Текст] / Михуб Ахмад, Польской П.П., Котеленко Р.В., Блягоз A.M. // Новые технологии, МГТУ, Майкоп. - 2012. - вып. 2. - С. 79-88.
16. Мальганов, А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий. Атлас схем и чертежей. / Мальганов А.И., Плевков В.С., Полищук А.И. - Томск: Томский межотраслевой ЦНТИ, 1996. - 315 с.
Экономмка CTpoMTenbCTBa u npup0,q0n0nb30BaHMfl № 1 (66) 2018 r.
ECONOMIC SUBSTANTIATION OF SELECTION A METHOD OF STRENGTHENING
CONCRETE ELEMENTS OF STRUCTURES
Akimov S.F., Akimova E.Sh.
V.I. Vemadsky Crimean Federal University, Simferopol, Crimea
Annotation. In process of repairing or renovating buildings and structures, there is often a need for reinforcement of structures, the bearing capacity of which has been lost. The traditional methods used to perform the work with reinforcement of structures are, in most cases, complex and time-consuming. Today, abroad, and more recently in Russia, the system of reinforcement of structures with the help of external reinforcement with high-strength polymeric materials - carbon and glass-reinforced plastics -has become widespread. The essence of the new technology is that the lack of load-bearing capacity of structures is compensated by gluing to the surface special modified and epoxy resins of fabrics made of carbon and glass filaments, or finished elements from them. Strengthening by polymeric composite materials is used to increase the bearing capacity of crack resistance, rigidity of the structure, their seismic resistance and a significant increase in resistance to dynamic and shock loads.
Keywords: strengthening reinforced concrete structures, composite materials, carbon fiber reinforced plastics, slabs.
