Технико–экономическая целесообразность использования современных методов усиления железобетонных конструкций при реконструкции промышленных объектов

Работы, связанные с восстановлением эксплуатационной надежности зданий и сооружений в процессе их реконструкции являются дорогостоящими и сложными. Проблема повышения прочности железобетонных конструкций актуальна как при проектировании новых, так и в случае реконструкции старых зданий в связи с их надстройкой, изменением размеров архитектурно-планировочных решений увеличением уровня нагрузки на конструкции. Если отсутствует возможность прерывания технической эксплуатации объекта, то наиболее остро стоит вопрос экономии времени, пространств и денежных средств.
В статье рассматривается технико-экономическая целесообразность использования новых методов усиления железобетонных конструкций.

Углепластик – новый строительный композитный мате­риал, который наклеивается на конструкцию с помощью клея вручную. Основное преимущество подобного усиления: его

Рисунок 1 Приклеивание композиционного материала на поверхность бетона с помощью клея Sikadur

технологичность, скорость, относительная простота и отсут­ствие необходимости в грузоподъемной или иной технике.

Как материал, углепластик дороже стали в несколько раз, но в связи с вышеизложенными преимуществами в конечном итоге усиление углепластиком все же выигрывает по экономии – долговечность, низкие трудозатраты и низкий уровень меха­низации. Цена углепластиковой ленты – около 1500 руб/кв. м.

В 2006г. опубликовано «Руководство по усилению желе­зобетонных конструкций композитными материалами», в данном документе представлен алгоритм расчета и техноло­гии производства работ при усилении внецентренно сжатых железобетонных колонн на основе материалов из угле- и сте­кловолокон.

Профессорами – В.А. Клевцовым и Н.В. Фаткуллиным раз­работана методика оценки несущей способности центрально и внецентренно сжатых конструкций, усиленных углеволок-

(2)

ном. Для определения несущей способности железобетонной конструкции (колонны)предложена формула:

(1)

npraTOME_f*e_f<0.75*R_f, Где: R₁=0.0038*K₁*R_f ;

b + h

= 2 *t _f*”5fc”

R_b– расчетное сопротивление бетона сжатию для предель­ных состояний 1-й группы;

E_f, R_f – соответственно начальный модуль упругости и нормативная прочность на растяжение угле- и стекловолокон;

£_f– нормативная деформация при растяжении угле- и сте­кловолокон;

t_f– расчётная толщина композиционного материала.

Зависимость, приведённая выше, получена из формулы, предложенной Mander J.B., в виде:

₌ 2 254 |l + 7.94^-2^-1.254, где <т = 70.3хй,

В. M. Бондаренко и A. Л. Шагиным в работе на основе использования метода интегрального модуля деформаций предложена методика расчета комбинированных многоком­понентных конструкций из бетона, стали и стеклопластика. При выборе рационального метода усиления железобетонных колонн именно в условиях промышленных предприятий, не­обходимо учитывать одновременно несколько факторов: тех­ника безопасности, минимизация отрыва от производства и денежных затрат, а также эффективность усиления. Посколь­ку вопросы долговечности материалов на основе углеволокна также немаловажны при их применении в строительстве, в на­стоящей статье кратко изложены основные сведения по данно­му вопросу. Данные технологии усиления конструкций, воз­можно применять без отрыва от производства с соблюдением всех правил промышленной безопасности. Для начала работ по усилению конструкций разрабатываются технологические карты в составе проекта производства работ и согласовываются с технадзором и заказчиком. Подобные системы востребованы на предприятиях и производствах, где запрещено использова­ние сварочных процессов по условиям техники безопасности.

Технико-экономические достоинства систем высокопроч­ного усиления на основе углепластиков:

– элементы усиления имеют ничтожный вес по срав­нению с привычными решениями по усилению стальными элементами, что снижает расход материалов и трудоёмкость работ; для монтажа систем высокопрочного усиления не тре­буется специальная грузоподъемная техника, все материалы легко перемещаются вручную в нужную точку конструкции, то есть снижаются затраты на эксплуатацию машин и меха­низмов; возможность производства работ в крайне стесненных и даже замкнутых условиях; возможность усиления конструк­ций находящихся далеко от транспортных путей куда невоз­можно или затруднительно доставить стальные элементы усиления (снижаются затраты на транспорт; возможность усиления конструкций работающих в агрессивных средах; воз­можность усиления конструкций подверженных воздействию жидких агрессивных сред, в том числе, возможность крепле­ния систем усиления под водой; элементы усиления на основе композитных материалов не подвержены коррозии и воздей­ствию агрессивных сред, кроме того они не проводят элек­трический ток, то есть физический износ таких конструкций более медленный; работы по усилению возможно выполнить в кратчайшие сроки, то есть снижаются накладные расходы; высокопрочные системы усиления имеют ничтожный габа­рит, не уменьшают строительную высоту перекрытия и не уве­личивают габариты усиливаемой конструкции.

Несмотря на значительное количество достоинств, такие системы усиления имеют и ряд недостатков: максимальная эксплуатационная температура системы высокопрочного усиления составляет от 60 до 150°С, что требует выполнения теплозащиты и огнезащиты таких конструкций усиления; до­статочно высокие требования к прочности и подготовке по­верхности усиливаемой железобетонной конструкции; для качественного и надежного выполнения работ по усилению с помощью углепластиковых материалов требуются высоко квалифицированные рабочие прошедшие специальную под­готовку и имеющие достаточный опыт работы; целый ряд эстетико-психологических проблем — на практике трудно поверить, что такая незначительная, казалось бы, углепласти­ковая лента, приклеенная к бетону, столь существенно уве­личивает несущую способность усиливаемой конструкции. Фактор долговечности углепластика представляет из себя со­вокупность ряда факторов во взаимосвязи: тип конструкции, требующей усиления и условия её технической эксплуатации, физико-механические свойства и площадь поперечного сече­ния волокон, наличие и толщина запечатывающего слоя, како­го рода и какой длительностью воздействует на конструкцию факторы внешней среды, пространственная характеристика – где производится внешнее армирование, качество монтажа и соблюдения оптимальных условий окружающей среды при производстве. В западной практике опыт усиления железобе­тонных конструкций углепластиком не превышает пятидеся­ти лет, натурные данные о более длительном сроке эксплуата­ции пока отсутствуют, так как материал относительно новый.

ХАФИЗОВА Евгения Николаевна – магистрант Архитектурно-строительного института Уфимского государственного нефтяного технического университета.
ДОММАН Эльвина Рафаэловна – магистрант Архитектурно-строительного института Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Статья опубликована в Евразийском юридическом журнале № 4 (95) 2016