Дослідження особливостей підсилення залізобетонних балкових конструкцій зовнішнім армуванням

Abstract

UK: Постановка проблеми. Підсилення балкових конструкцій зазвичай виконують кількома класичними способами, зокрема: збільшенням поперечного перетину за рахунок нарощування; зміною статичної схеми роботи за рахунок установки затяжок, підкосів, стійок тощо. Проте влаштування додаткових конструкцій підсилення викликає зменшення міжповерхового простору, збільшення навантаження на опори і фундаменти та зміни конструктивно-планувальних рішень внутрішнього простору будівлі. Альтернативним до зазначених способів підсилення балкових конструкцій є влаштування зовнішнього армування, що полягає в наклеюванні за допомогою спеціальних клеїв на поверхню конструкцій високоміцних полотен, пластин або смужок. Проте вітчизняна науково-технічна та нормативна література фактично лишає поза своєю увагою подібні методи підсилення. Саме тому виконано низку експериментальних досліджень, метою яких було встановлення ефективності підсилення конструкцій за технологією «МАПЕІ» з використанням вуглецевого волокна та пошук альтернативних до неї вітчизняних технологій. Як альтернативні способи автори використали скловолокно, сталеві смуги та сталеві кутики, прикріплені клеєм вітчизняного виробництва. За критерій ефективності технологій прийнята несна здатність підсилених залізобетонних балкових конструкцій на згинання. За результатами експериментальних досліджень установлено, що підсилення балочок за технологією «МАПЕІ» з використанням вуглецевого волокна збільшує їх несну здатність на 417,6 % порівнянно з непідсиленими балочками. При цьому підсилення балочок сталевими кутиками збільшило їх несну здатність на 343,9 %, сталевою пластиною – на 294,8 %, а скловолокном – на 319,4 %. Отримані результати вказують на високу ефективність досліджуваних способів підсилення балкових конструкцій та формують напрями подальших досліджень організаційно-технологічних рішень реалізації зовнішнього армування для підсилення балкових конструкцій.

RU: Постановка проблемы. Усиление балочных конструкций обычно выполняют несколькими классическими способами, в частности: увеличением поперечного сечения за счет наращивания; изменением статической схемы работы за счет установки затяжек, подкосов, стоек и т. п. Однако устройство дополнительных конструкций усиления приводит к уменьшению межэтажного пространства, увеличению нагрузки на опоры и фундаменты и изменению конструктивно-планировочных решений внутреннего пространства здания. Альтернативным к указанным способам усиления балочных конструкций является устройство внешнего армирования, заключающегося в наклеивании, с помощью специальных клеев, на поверхность конструкций высокопрочных полотен, пластин или полосок. В то же время отечественная научно-техническая и нормативная литература фактически оставляет без внимания подобные методы усиления. Именно поэтому выполнен ряд экспериментальных исследований, целью которых было установление эффективности усиления конструкций по технологии «МАПЕИ» с использованием углеродного волокна и поиск альтернативных ей отечественных технологий. В качестве альтернативных способов авторы использовали стекловолокно, стальные полосы и стальные уголки, прикрепленные клеем отечественного производства. В качестве критерия эффективности технологий принята несущая способность усиленных железобетонных балочных конструкций на изгиб. По результатам экспериментальных исследований установлено, что усиление балочек по технологии «МАПЕИ» с использованием углеродного волокна увеличивает их несущую способность на 417,6 % по сравнению с неусиленными балочками. При этом усиление балочек стальными уголками увеличило их несущую способность на 343,9 %, стальной пластиной – на 294,8 %, а стекловолокном – на 319,4 %. Полученные результаты указывают на высокую эффективность исследуемых способов усиления балочных конструкций и формируют направления дальнейших исследований организационно-технологических решений реализации внешнего армирования при усилении балочных конструкций.

EN: Amplification of beam structures is usually performed in several classical ways, in particular: increase in cross-section due to build-up; changing the static scheme of work due to the installation of laggings, beam knees, racks, etc. However, the arrangement of additional reinforcement structures leads to a decrease in inter-floor space, an increase in the load on the supports and foundations and changes in structural and planning decisions of the interior space of the building. An alternative to these methods of reinforcement of beam structures is external reinforcement namely high-tension cloths, plates or strips that are bonded with special adhesives to the surfaces of structures. However, domestic scientific-technical and normative literature actually leaves such methods of amplification out of its attention. That is why a number of experimental studies were carried out to determine efficiency of reinforcing structures under MAPEI technology with the use of carbon fiber and in order to find alternative to domestic technologies. In alternative studies the authors used fiberglass, steel strips and steel angles bonded with special adhesives of domestic production. The efficiency criterion of technologies being tested was adopted bending load capacity of amplified beam structures made of reinforced concrete. The results of experimental studies found that reinforcement technology MAPEI by applying carbon fiber increases carrying capacity of beams to 417.6% compared with non-enhanced beams. At the same time, amplification of beams with steel angles increased their bearing capacity by 343.9%, with steel plates - by 294.8%, and with fiberglass - by 319.4%. The obtained results indicate high efficiency of the investigated methods of strengthening for beam structures and build up the direction of further research of organizational and technological solutions for the implementation of external additional reinforcement of beam constructions.