CC BY
56
3. PaulRincon. Keytestforтe-healaЫeconcrete[Электронныйресурс]: Электрон. текстовыедан. -BBCNewswebsite. - датапубликации 30.10.2012. - Режимдоступа: http://www.bbc.com/news/science-environment-20121303, свободный.
4. Официальный сайт компании BioMason[Электронный ресурс]:- Электрон. текстовые дан. -USA, NorthKarolina 2016. Режим доступа:http://biomason.com.
5. Econet.ru[Электронный ресурс]:международ. эко. портал. - Электрон. текстовыедан. -датапубликации 05.2016. - Режимдоступа:http://econet.ru/articles/105421-eko-kirpich-iz-peska-i-bakteriy.
УДК691.15
ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УСИЛЕНИЕ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ВНЕШНИМ АРМИРОВАНИЕМ - УГЛЕРОДНОЙ ЛЕНТОЙ «FibARM»
Чепелева Кристина Викторовна
к.э.н., доцент кафедры Экономики ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск Никитина Олеся Сергеевна ассистент кафедры Проектирование зданий и экспертизы недвижимости ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск Рябчевская Светлана Викторовна ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск
Максимцев Дмитрий Сергеевич ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск
Аннотация: С давних пор, во времена самых первых построек, человеку знакома проблема обрушения зданий и сооружений.На сегодняшний день, проблема обрушения зданий стоит достаточно остро не только в России, но и во всем мире. Для решения данной проблемы современные специалисты активно пользуются методами усиления и восстановления конструкций. Однако традиционные методы усиления несущих конструкций требуют большой материалоемкости и больших вложений, а также не всегда возможны в плане реализации.В последнее время перспективным направлением считается усиление конструкций с помощью различных композитных материалов. Обратим особое внимание на восстановление с помощью композитных материалов, на базе углеродного волокна, которые получили название углеродные ленты «FibARM».
Ключевые слова: Обрушение зданий и сооружений, восстановление и усиление зданий и сооружений, внешнее армирование, композитные материалы, углеродное волокно, сейсмозащита зданий и сооружений.
RESTORATION AND REINFORCEMENT OFSUPPORTING STRUCTURES BY EXTERNAL REINFORCEMENT - CARBON TAPE «FibARM»
Kristina Viktorovna Chepeleva
Ph.D of Economic Sciences, Associate Professor VAK
Achinsk branch of the Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Achinsk Olesya Sergeevna Nikitina Assistant of the Department of Designing of buildings and real estate expertise
Siberian Federal University Russia, the city of Krasnoyarsk Rabczewska Svetlana Viktorovna Siberian Federal University Russia, Krasnoyarsk Maksimtsev Dmitry Sergeevich Siberian Federal University Russia, Krasnoyarsk
Abstract: For a long time, in the days of the very first constructions, a person familiar with the problem of the collapse of buildings and structures. Today, the problem of collapse of buildings is quite acute not only in Russia but throughout the world. To solve this problem, modern professionals actively use methods of strengthening and reconstruction of constructions. However, traditional methods of strengthening of load-bearing structures require a lot of material and large investments, and is not always possible in the implementation plan.Recently, a promising direction is the strengthening of the structures using various composite materials. Pay special attention to the restoration with composite materials on the basis of carbon fiber, which are called carbon tape "FibARM".
Keywords: The collapse of buildings and structures, recovery and strengthening of buildings and constructions, external reinforcement, composite materials, carbon fiber, seismic protection of buildings and structures.
С давних пор, во времена самых первых построек, человеку знакома проблема обрушения зданий и сооружений. С развитием строительства как отрасли, увеличением объемов возведения зданий и усложнением формообразования конструкций, изменились только масштабы аварий. На сегодняшний день, проблема обрушения зданий стоит достаточно остро не только в России, но и во всем мире, ведь зачастую последствия таких аварий исчисляются не только денежным эквивалентом, но и жизнями людей. Происшествия могут вызвать множество причин, как неправильная эксплуатация зданий и сооружений, так и несоблюдение правильной технологии и организации строительно-монтажных работ.
Для решения данной проблемы современные специалисты активно пользуются методами усиления и восстановления конструкций. Однако традиционные методы усиления несущих конструкций - увеличение площади поперечных сечений, изменение конструктивной формы и регулирование напряжений, требуют большой материалоемкости и больших вложений, а также не всегда возможны в плане реализации. Это приводит к развитию новых методов реконструкции зданий и сооружений.
В последнее время перспективным направлением считается усиление конструкций с помощью различных композитных материалов, инъецирование композитными составами и усиление преднапряженными канатами. Обратим особое внимание на восстановление с помощью композитных материалов, на базе углеродного волокна, которые получили название углеродные ленты «FibARM». Их главное достоинство -универсальность: они подходят для усиления, ремонта, восстановления и сейсмоусиления зданий и сооружений различного назначения. Благодаря уникальным характеристикам внешнее армирование незаменимо в ремонте ветхого жилья, зданий и сооружений
промышленного и гражданского назначения, объектов транспортной инфраструктуры, сейсмоусиления.
Углеродное волокно - это давно известный легкий и крепкий материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 5 до 15 мкм, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение. Углеродные волокна характеризуются высокой силой натяжения, низким удельным весом, низким коэффициентом температурного расширения и химической инертностью.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что углеродное волокно прочнее стали, что подтверждают исследования холдинговой компании «Композит» углеродистого волокна по прочности на разрыв. Было установлено, что образец углеродной ленты, равносильный образцу стали, прочнее в 2-3 раза. Также следует отметить малый вес данного материала, что позволяет не привлекать для строительно-монтажных работ дополнительную крановую технику, моток углеродного волокна вполне способен унести один человек.
Данный материал впервые получил, предложил применить в качестве нитей накаливания в электрических лампах, и запатентовализвестный всем американский изобретатель Томас Альва Эдисон. В дальнейшем изучением углеродных волокон занимались в США, СССР, а также в Японии.
На сегодняшний день в России производством углеродного волокна занимается компания ООО «Композит-Волокно», которая является собственностью холдинговой компании «Композит». В структуре этого холдинга также находятся доля портфельной компании «РОСНАНО», «Препрег-СКМ» и «Научно-исследовательский центр «Композит», главной задачей которого является проведение научно-исследовательских работ по совершенствованию технологии производства углеродных материалов.
Данные компании и научные центры имеют сертификаты соответствия и аттестаты испытательных лабораторий, а также знаки отличия как «Российская нанотехнологическая продукция».
Углеродные материалы имеют поразительно широкую сферу применения. Их можно встретить в различных областях промышленности. В авиации, например, данные материалы применяют для создания цельных композитных материалов, в атомной промышленности - при создании энергетических реакторов, в автомобилестроении - для производства как отдельных деталей, так и для автомобильных корпусов целиком, в судостроении - для создания новых материалов и конструкций из них. Одной из наиболее важных областей применения является ветроэнергетика. Из композитных материалов производится множество товаров народного потребления: предметы интерьера, детали ЭВМ и многое другое.
С помощью углеродных лент можно производить внешнее армирование зданий и сооружений, которое позволит полностью восстановить прочность, необходимую для эксплуатации.
Необходимо отметить, что технология внешнего армирования строительных конструкций является достаточно простой, в первом приближении ее можно сравнить с процессом поклейки обоев.
Работа состоит из следующих этапов:
Рис. 1 - Производство работ по усилению конструкций углеродными лентами
«FibARM»
Композитами могут быть усилены балки, ригели, плиты перекрытия, панели, колонны, бетонные и кирпичные стены, деревянные конструкции при изгибах, сдвигах, прогибах и других деформациях.
Достоинства данного материала:
-исключительно высокая прочность на разрыв;
-малый вес (Н веса стали), низкая жесткость, возможность применять
отрезки любой длины. Это позволяет ускорить, упростить и облегчить работы по усилению;
-малая толщина композитного бандажа. Позволяетувеличивать прочность и упругость конструкции безизменения её геометрии и жесткости. -высокая стойкость к агрессивной окружающей среде, обеспечивает очень продолжительный срок службы;
-невысокая стоимость в сравнении с традиционными методами усиления.
Так например, на одном из инфраструктурных объектах Москвы плиты перекрытия утратили свою несущую способность и могли бы полностью разрушиться, что в свою очередь повлекло бы за собой обрушение в техническое подполье всего оборудования. Было принято решение провести ремонт с применением системы внешнего армирования углеродными лентами FibARM, так как ремонт с применением традиционных методов потребовал бы отключения всего микрорайона от водоснабжения на несколько месяцев, а работа с системой внешнего армирования не требует таких «жертв». За сутки бригада рабочих из 4 человек укрепляла системой внешнего армирования до 10м2 поверхности. Благодаря этому бюджет проекта удалось сократить на 23%, также ремонт был проведен в самые короткие сроки, в течении всего 21 дня. Усиление металлом заняло бы не меньше
месяца. Вес всей наклеенной в техническом подполье ткани вместе со связующим составил 70кг, если бы объект ремонтировался традиционными методами, потребовалось бы 6 тонн металла, вес несущих конструкции в этом случае увеличился бы в 85 раз и создал дополнительную нагрузку на фундамент здания, а следствием это станет активное трещинообразование. Благодаря данной технологии межремонтный период конструкции был увеличен до 30 лет, усиление металлом потребовало бы проведение очередного ремонта уже через 1 -4 года.
Углеродными лентами FibARM были усилены пять мостов в Республике Башкортостан, что было вызвано потребностью провоза по ним крупногабаритного оборудования для строящегося комплекса акриловой кислоты и акрилатов. А также автомобильная дорога Уфа-Оренбург, пролетные конструкции путепровода автомобильной дороги Уфа - Оренбург на км 104+297, мост через реку Черновка на км 1076+626 а/д М5 «Урал».
Так же следует отметить удачный опыт применения углеродного волокна как средство сейсмозащиты зданий и сооружений. Принцип сейсмоусиления конструкций углеволокном заключается в наклейке с помощью специального эпоксидного клея на поверхность конструкций высокопрочных холстов или ламинатов, а также сетки. Возможно усиление как изгибаемых конструкций в растянутых зонах и на приопорных участках в зоне действия поперечных сил, так и сжатых, и внецентренно сжатых элементов.
Таким образом, углеродное волокно имеет хорошее подспорье в виде удачных испытаний и проведенных опытов, а также удачно реализованных проектов по восстановлению и усилению несущих конструкций зданий и сооружений,поэтому дальнейшее введение его, как одного из основных методов ремонта элементов конструкций позволит извлечь выгоду от сокращения капитальных вложений, а также сократить трудозатраты, материалоемкость и время выполнения работы. Все это обосновывает дальнейшее изучение данного материала и попытки расширить границы его отраслевого применения.
Список литературы:
1. БалагуруП. Стеклопластиковые Композиты для армированных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.- 1 выпуск. КПР пресс, 2008. 336с. Номер ISBN-10:0415448549.
2. ХК-Композит. Производство композитных изделий и материалов. Сайт,2009—2014 Холдинговая компания «Композит» . URL: http://www.hccomposite.com
3. ООО «НЦК» АО «Препрег-СКМ» Композитныематериалыдлястроительнойотрасли. Электрон.журн. Октябрь 2015. URL: http://www.nccrussia.com/ru
