Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 12
1.1. Способы усиления железобетонных и каменных конструкций. 12
1.2. Методы усиления центрально- и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных конструкций на основе использования стекло- и углеволокна 33
1.3. Расчетная оценка несущей способности усиленных кирпичных и железобетонных колонн 40
1.4. Обоснование выбранного направления исследования и его задачи 44
Глава 2. Экспериментально-теоретические исследования прочности и деформативности кирпичных столбов и простенков, усиленных элементами внешнего армирования из углеволокна 47
2.1. Описание опытных образцов кирпичных столбов, усиленных углеволокном 47
2.2. Описание элементов и технологии усиления опытных образцов 51
2.3. Методика испытаний 53
2.4. Результаты испытаний опытных образцов кирпичных столбов и их анализ 56
2.4.1. Результаты испытаний кирпичных столбов эталонной и 1-й серий 56
2.4.2. Результаты испытаний кирпичных столбов П-й серии 71
2.4.3. Результаты испытаний кирпичных столбов Ш-й серии 76
2.4.4. Результаты испытаний кирпичных столбов IV-й серии 86
2.4.5. Результаты испытаний кирпичных столбов V-й серии 93
2.5. Методика определения прочности кирпичной кладки столбов и простенков, усиленных углеволокном 101
2.6. Анализ результатов испытаний 108
Глава 3. Экспериментальные исследования прочности и деформативности железобетонных колонн, усиленных элементами внешнего армирования из угле-и стекловолокон 109
3.1. Программа экспериментальных исследований железобетонных колонн, усиленных угле- и стекловолокном 110
3.2. Описание опытных образцов железобетонных колонн и элементов усиления. Технология изготовления и усиления опытных образцов 112
3.3. Методика испытаний опытных образцов железобетонных колонн, усиленных угле- и стекловолокном 126
3.4. Результаты испытаний экспериментальных образцов фрагментов железобетонных колонн, усиленных угле- и стекловолокном и их анализ 132
3.4.1. Результаты испытаний эталонных образцов железобетонных колонн и их анализ 132
3.4.2. Результаты испытаний опытных образцов железобетонных колонн 1-й серии и их анализ 142
3.4.3. Результаты испытаний опытных образцов железобетонных колонн П-й серии и их анализ 153
3.4.4. Результаты испытаний опытных образцов железобетонных колонн Ш-й серии и их анализ 178
3.4.5. Методика определения прочности железобетонных колонн, усиленных углеволокном 187
Глава 4. Внедрение результатов экспериментально- теоретических исследований в практику строительства 193
Глава 5. К вопросу о длительной прочности и огнестойкости композиционных материалов на основе углеволокна 201
5.1. Долговечность углеволокна 201
5.2. Огнестойкость компонентов композиционных материалов 202
Заключение и выводы 204
Библиографический список 206
Приложение
- Методы усиления центрально- и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных конструкций на основе использования стекло- и углеволокна
- Описание элементов и технологии усиления опытных образцов
- Описание опытных образцов железобетонных колонн и элементов усиления. Технология изготовления и усиления опытных образцов
- Внедрение результатов экспериментально- теоретических исследований в практику строительства
Введение к работе
Актуальность темы. В последние 1СН-15 лет в России значительно увеличился объем работ по реконструкции зданий различного назначения с целью продления их жизненного цикла.
Проблема повышения прочности кирпичных и железобетонных конструкций актуальна как при проектировании новых, так и в случае усиления существующих конструкций, а также при реконструкции старых зданий в связи с их надстройкой, увеличением уровня нагрузки на конструкции или изменением размеров архитектурно-планировочных ячеек. Если при проектировании зданий и сооружений указанная проблема решается за счет применения высокопрочных материалов и армирования, то при реконструкции и усиления - за счёт использования конструктивных методов усиления: металлических или железобетонных (растворных) обойм, внешнего армирования или методом инъецирования.
Железобетонные, растворные и металлические обоймы позволяют значительно повысить несущую способность кирпичных и железобетонных конструкций, но трудоемки, требуют много времени на свое возведение, включают мокрые процессы и существенно увеличивают сечение усиливаемого элемента и, соответственно, вес конструкций.
В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом для усиления различных конструкций широко применяют композиционные материалы на основе стекло- и углеродного волокон. Эффективность применения этих материалов для усиления конструкций связана с тем, что их прочностные и деформативные характеристики (прочность при разрыве, модуль упругости и относительное удлинение при разрьше) существенно отличаются от аналогичных характеристик типовых материалов (металл, бетон, раствор), применяемых для усиления конструкций. Кроме этого, удельный вес композиционных материалов в 4-5 раз меньше, чем у стали, их можно использовать для усиления любых по форме конструкций. Эти материалы имеют малую толщину (от 0.1 до 2мм), легко
2 поддаются преднапряжению, а в случае необходимости - легко ремонтируются.
Составляющие композиционного материала являются долговечными и обладают
хорошей выносливостью. Усиление композиционными материалами является
менее трудоёмким и энергозатратным процессом по сравнению с другими
способами усиления.
Отсутствие или незначительный объем исследований в области использования угле- и стекловолокон для усиления центрально- и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных конструкций, а так же отсутствие нормативной базы осложняет стоящую перед инженерами-конструкторами задачу по оценке уровня надежности принятых проектных решений по усилению конструкций материалами из угле- и стекловолокон.
Актуальность диссертационной работы обусловлена значительными объемами работ по реконструкции, ремонту и усилению зданий и сооружений, в том числе исторических памятников и памятников архитектуры, и возникающей в связи с этим проблемой рационального и надежного проектирования усиления конструкций с использованием композиционных материалов на основе угле- и стекловолокон.
Цель диссертационной работы - на основе проведенных экспериментально-теоретических исследований оценить влияние метода усиления центрально- и внецентренно сжатых кирпичных столбов (простенков) и железобетонных колонн с использованием угле- и стекловолокон на их несущую способность и разработать методику расчета указанных конструкций.
На защиту выносятся:
- результаты экспериментальных исследований прочности и деформативности
центрально- и внецентренно сжатых несущих кирпичных
столбов (простенков), усиленных материалом на основе углеволокна;
- результаты экспериментальных исследований прочности и деформативности
центрально- и внецентренно сжатых несущих железобетонных колонн, усиленных
материалами на основе угле- и стекловолокна;
- методика расчета прочности центрально- и внецентренно сжатых несущих
кирпичных столбов (простенков) и железобетонных колонн, усиленных углеродным или стекловолокнами в зависимости от прочностных характеристик композиционного материала и материала усиливаемых конструкций, а также принятых конструктивных схем усиления;
- рекомендации по применению композиционных материалов на основе угле- и
стекловолокон для усиления центрально- и внецентренно сжатых несущих
кирпичных столбов (простенков) и железобетонных колонн в строительной
практике.
Научная новизна работы заключается в следующем:
впервые получены экспериментальные данные о прочности и деформативности центрально- и внецентренно сжатых несущих кирпичных столбов (простенков), усиленных материалом на основе углеволокна;
экспериментально исследовано влияние различных схем усиления центрально- и внецентренно сжатых несущих кирпичных столбов (простенков) с помощью бандажей из углеволокна на их несущую способность. Выполнен анализ характера их разрушения в зависимости от принятых схем усиления;
впервые получены экспериментальные данные о прочности и деформативности центрально- и внецентренно сжатых несущих железобетонных колонн, усиленных материалами на основе угле- и стекловолокна в зависимости от величины эксцентриситета приложения сил;
- экспериментально исследована эффективность применения для усиления
центрально- и внецентренно сжатых несущих железобетонных колонн
композиционных материалов на основе угле- и стекловолокон.
Выполнен анализ характера их разрушения в зависимости от принятых схем усиления;
- по результатам экспериментальных исследований даны предложения по
методике расчета несущих кирпичных столбов (простенков) и железобетонных
колонн, усиленных внешним армированием из композиционных материалов на
основе угле- и стекловолокон, и выполнена оценка существующих расчётных
подходов к оценке прочности железобетонных колонн, усиленных
4 композиционными материалами.
Практическое значение работы:
- по результатам экспериментальных исследований получены данные о
несущей способности центрально- и внецентренно сжатых кирпичных и
железобетонных колонн, усиленных угле- и стекловолокном как при
дискретном расположении бандажей (полос) из композиционного материала по
высоте конструкций, так и при сплошном их оборачивании (аналог
железобетонной обоймы);
предложены эмпирические зависимости для оценки прочности кирпичных и железобетонных колонн, усиленных элементами внешнего армирования из композиционных материалов, для использования их в проектной практике при разработке проектов усиления;
результаты экспериментальных исследований и предложенные зависимости были использованы проектировщиками при разработке проектов усиления несущих кирпичных столбов и простенков, а также железобетонных колонн с использованием композиционных материалов на основе угле- и стекловолокон на строительных объектах на территории РФ.
Апробация работы осуществлена:
- в докладе «Новый метод усиления кирпичных конструкций с
использованием углеволокна» на 4-ой Международной научно-практической
конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство-
формирование среды жизнедеятельности», Москва, МГСУ, апрель 2006;
- в докладе «Использование углеволокна для усиления каменных и
железобетонных конструкций» на 8-ой Международной конференции в
Университете г. Патрас, Греция, 16-18 июля 2007;
- в докладе «Использование углеволокна для усиления железобетонных
колонн и кирпичных столбов» на 10-ой Юбилейной межвузовской научно-
практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов
«Строительство - формирование среды жизнедеятельности», Москва, МГСУ, 25-
26 апреля 2007;
5 - в докладе «Применение элементов внешнего армирования из углеволокна для
усиления каменных конструкций» на семинаре «Применение углеволокнистых материалов в строительстве» в рамках выставки MosBuild, Москва, Конгресс-центр ЦБК «Экспоцентр», 6-9 апреля 2010.
Публикации:
Основные положения диссертации и результаты проведенных исследований опубликованы в 7-ми печатных трудах.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка литературы и Приложений. Полный объем диссертации - 244 страницы, в том числе: 70 страниц печатного текста, 128 рисунков, 14 таблиц, библиографического списка использованной литературы из 64 наименований (позиций), 32 страницы Приложений.
Диссертационная работа выполнена в 2006^-2009 гг. в Лаборатории кирпичных, блочных и панельных зданий и в Лаборатории сейсмостойких конструкцийОАО «НИЦ «СТРОИТЕЛЬСТВО»,ЦНИИСК им.В.А. Кучеренко
под руководством кандидата технических наук А.В. Грановского и при консультации научного сотрудника А.Л. Мочалова (НИИЖБ им. А.А. Гвоздева).
Методы усиления центрально- и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных конструкций на основе использования стекло- и углеволокна
Как отмечалось ранее, применение стекловолокна в строительной практике было осуществлено в 1980 г. [10]. Специалистами Харьковского государственного технического университета [39] разработан и внедрен способ локального усиления каменных конструкций послойно приформованной толщиной в 2-3 полосы стеклоткани через каждые 2-3 ряда кладки по высоте трещины. Для приклейки стеклоткани использовались эпоксидные смолы ЭД-20 и ЭД-22. Данное усиление применялось в сочетании с усилением кладки методом инъектирования кладки полимерцементной композицией. Анализ влияния каждого из указанных методов усиления на прочность усиленной кладки в статье не приводится.
Специалистами фирмы «FREYSSINET» [40] для усиления железобетонных конструкций разработано и использовано углеродистое волокно (марка TFC). На рис. 1.12 приведены сравнительные характеристики зависимости «деформации-напряжения» для различных материалов. В инструкции по применению углеволокна отмечено,; что материал TFC может использоваться при усилении деревянных, стальных и бетонных конструкций при температуре от +5С до +45С. Характеристики огнестойкости волокна и клея в инструкции не приводятся.
Специалистами Калифорнийского университета (США) [41] выполнен цикл исследований прочности и деформативности железобетонных колонн прямоугольного и круглого сечений (рис. 1.13), усиленных углеволокном, на действие динамических нагрузок. Вид установок для моделирования различных способов приложения нагрузок показан на рис. 1.14. Влияние усиления на поведение бетона отражено на графиках (рис. 1.15). Даны рекомендации об условиях эксплуатации усиленных колонн, обеспечивающих их безотказную работу в течение 75-И 00 лет. По результатам испытаний даны рекомендации по расчету железобетонных колонн, усиленных углеволокном.
В работе [42] подробно исследована работа изгибаемых железобетонных балок размером 10x10x40 см, усиленных углеродной тканью. В процессе испытаний количество наклеиваемых слоев ткани варьировалось от 0 до 4-х. Установлено увеличение несущей способности балки в 3.4 раза. Авторы подробно описывают методику усиления монолитной железобетонной чаши на Соликамском комбинате калийных удобрений.
В.Л. Чернявский и Е.З. Аксельрод в [43] излагают методику усиления прямоугольных и арочных проемов с использованием углепластиков.
Авторами в работе [44] анализируется эффективность применения в качестве армирующих элементов новых высокоэффективных композиционных материалов на основе специальных стекло-, арамидных и углеродных волокон. Отмечается, что прочность при растяжении углеволокон изменяется от 10 000 до 64 000 кгс/см при модуле упругости от 690 000 до 6 400 000 кгс/см . Анализ результатов экспериментальных исследований позволил авторам сделать вывод, что чем толще слой углепластика и выше его модуль упругости, тем ниже расчетное сопротивление углепластика и, соответственно, эффективность усиления.
Впервые в отечественной литературе подробный детальный анализ исследований в области усиления несущих железобетонных конструкций с использованием композиционных материалов, изложение основ проектирования усиления изгибаемых железобетонных конструкций и описание технологии производства работ по их усилению представлен в работах А.А. Шилина, В.А. Пшеничного и Д.М. Картузова [39, 40]. В [39] рассмотрены вопросы проектирования усиления только изгибаемых железобетонных конструкций, как наиболее распространенных в строительстве. Кроме основных проблем, связанных с корректным использованием композиционных материалов при проектировании усиления железобетонных конструкций и с технологией производства работ по усилению, авторы достаточно подробно анализируют механизм разрушения усиленных композиционными материалами конструкций в предельном состоянии. Впервые представлены различные модели разрушения усиленных композиционными материалами конструкций.
В работе А.А. Шилина и др. [45] впервые в отечественной технической литературе на основе накопленного мирового и отечественного опыта применения композиционных материалов проанализирована эффективность их применения при усилении центрально- и внецентренно сжатых колонн, усиленных композиционными материалами. Интерес представляет приведенный в [46] сравнительный график деформирования железобетонных колонн при их усилении обоймами из стали и композиционных материалов. Как видно из графика (рис. 1.16), «композиционный материал, в отличие от стали, создающей постоянное радиальное давление на усиливаемый элемент, после достижения пластичности упруго деформируется вплоть до разрушения и поэтому оказывает возрастающее пассивное радиальное давление на бетонный образец, находящийся под осевой нагрузкой».
Описание элементов и технологии усиления опытных образцов
Опытные образцы кирпичных столбов сечением 380x510 мм (I-HTV серий) и 380x770 мм (V серия) при высоте 1183 мм и 1260 мм были изготовлены и испытаны в экспериментальном корпусе ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. На рис. 2.2 показаны схемы экспериментальных образцов кирпичных столбов b-V серий.
Для определения величин временного сопротивления (средний предел прочности) и расчетного сопротивления сжатию кладки были проведены испытания на сжатие и изгиб 6-40 контрольных образцов кирпича, отобранных из каждой поставленной кирпичным заводом партии, и растворных кубиков размером 7.07x7.07x7.07 см, изготовленных в процессе выполнения кладки экспериментальных образцов кирпичных столбов.
Испытания контрольных образцов кирпича на сжатие и изгиб производились в соответствии с требованиями ГОСТ 530-2007 «Кирпич и камни керамические. Общие технические условия» [53]. Прочность раствора в швах кирпичной кладки опытных образцов определялась в соответствии с указаниями ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний» [54]. Для усиления кирпичных столбов использовалась углеволокнистая ткань марки «Sika Wrap», разработанная в Швейцарском институте исследований и испытаний материалов [55]. Согласно данным, приведённым в [55], углеволокнистая ткань марки «Sika Wrap Hex 230С», использованная в эксперименте, имеет следующие характеристики (свойства исходного волокна): - модуль упругости - 230 000 МПа; - прочность при растяжении - 3 450 МПа; - относительное удлинение при разрыве - 1.5%; - толщина ткани - 0:12 мм; - поверхностная плотность - 230 г/м .
Перед наклейкой на кирпич ткань разрезалась на полосы шириной 60 мм. Наклейка ткани на кирпич осуществлялась с помощью специального клея марки «Sika dur». Материалы системы «Sika Carbo Dur» имеют сертификаты соответствия ГС РФ. Сертификационные испытания материалов «Sika» проводились в НИЦ «Мосты», ЦНИИС и СоюзДорНИИ.
Кроме отмеченных выше технических характеристик материала системы «Sika Carbo Dur» на основе пожарных испытаний установлено следующее: - углеродная ткань не является огнеопасной и имеет температуру возгорания свыше 1000С; - клеевой состав, с помощью которого производится наклейка углеволокна, теряет свои прочностные характеристики при t=150C.
Усиление кирпичных столбов с помощью углеволокна осуществлялось по следующей технологии: - поверхность кладки на участках наклейки полос шириной 60 мм из углеволокнистой ткани очищалась от пыли и зачищалась наждачной, бумагой; - зачищенная поверхность покрывалась специальной грунтовкой марки «Sikaepocem medul» (водная дисперсия эпоксидной смолы); - поверхность кладки выравнивалась с помощью тиксотропной безусадочной фиброппатлёвки марки «Mapegrout Thixotropic»; - углеволокнистую ткань, нарезанную на полосы, наклеивали на поверхность кирпичной кладки с помощью клея «Sika dur» (клей на основе эпоксидной смолы) в четыре слоя через определенное по программе эксперимента количество рядов кладки (рис. 2.2).
В образцах IV-й серии усиление кирпичных столбов осуществлялось путем сплошного оборачивания экспериментальных образцов углеволокнистой тканью в два слоя (рис. 2.2г).
Экспериментальные образцы кирпичных столбов были испытаны в Лаборатории испытаний конструкций ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко по методике, разработанной и применяемой в ЦНИИСКе. Схема испытаний приведена на рис. 2.3.
Принятая схема закрепления колонны в верхнем и нижнем уровнях соответствовала шарнирному соединению конструкции с опорами пресса. На рис. 2.4 и 2.5 показаны схемы расстановки измерительных приборов для измерения величин вертикальных и горизонтальных деформаций кладки при её сжатии. Измерения деформаций осуществлялись с помощью индикаторов часового типа с ценой деления 0.01 мм. Испытания проводились по методике, принятой для железобетонных конструкций по ГОСТ 8829-94 [56].
Описание опытных образцов железобетонных колонн и элементов усиления. Технология изготовления и усиления опытных образцов
Для проведения эксперимента было изготовлено двадцать три опытных образца железобетонных колонн сечением 250x250 мм и высотой 1250 мм (рис.3.1). Образцы были изготовлены на ДСК-2 (одиннадцать колонн, выполнены из тяжёлого бетона) и непосредственно в экспериментальном корпусе ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (двенадцать колонн, выполнены из полимербетона). Геометрические параметры и армирование железобетонных колонн аналогичны в обеих партиях образцов.
Схема армирования опытных образцов железобетонных колонн с обозначением арматурных стержней и указанием геометрических размеров приведена на рис.3.2. Каркас железобетонных колонн (рис.3.3) выполнялся из арматурных стержней 0 16 мм класса А-Ш (рабочая арматура) и из арматурных стержней 0 8 мм стали класса А-Ш (распределительная арматура), соединённых вязальной проволокой Вр-1.
Формой для опытных образцов, изготовленных в условиях лабораторного корпуса ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, служила деревянная опалубка, выполненная по заданным геометрическим размерам. Вязаные каркасы устанавливались в деревянную опалубку (рис.3.4) и заливались бетонной смесью (рис.3.5). Защитный слой бетона при заливке обеспечивался фиксаторами, установленными на арматуру каркаса.
При изготовлении опытных образцов в лабораторных условиях бетонная смесь была замешана из сухой смеси MAPEI «Stabilcem SCC» (две части), песка с модулем крупности Мк=2.0 (шесть частей) и воды (одна часть). Указанное цементное вяжущее позволяет приготовить трещиностойкий, самоуплотняющийся бетон без применения вибраторов. Одновременно с бетонированием опытных образцов из той же бетонной смеси были изготовлены шесть контрольных образцов-кубов с ребром 10 см. При формовании экспериментальных образцов в заводских условиях бетонная смесь была замешана на крупном заполнителе, фракция которого составляла 10-Н20 мм. Кроме этого были изготовлены шесть контрольных образцов-кубов с ребром 10 см.
Прочность бетона опытных образцов колонн была установлена по результатам испытаний на сжатие кубов 10x10x10 см, а также с использованием неразрушающих методов контроля прочности бетона: методом отрыва со скалыванием (рис.3.6) и при помощи молотка Шмидта, основанном на методе упругого отскока, являющегося косвенной характеристикой прочности бетона на сжатие (рис.3.7).
Испытания контрольных образов бетона на сжатие производились в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам» [58]. Данные о прочности бетона колонн приведены в табл. 3.1. Согласно ГОСТ 18105.0-86 «Бетоны. Правила контроля прочности» [59] результат признаётся выпадающим и исключается при вычислении средней прочности, если величина ТІ превышает критическое значение Tfc. Для нашего случая Тк=1.89, а ТІ max=1.61, то есть выпадающих результатов в партиях не установлено. Нормативная кубиковая прочность вычислялась по методике, изложенной в [60]. Вывод зависимости нормативной призменной прочности бетона от его кубиковой прочности приведён в Приложении 2.
Для усиления образцов колонн использовались композиционные материалы марки «Sika Wrap», разработанные в ПІвейцарском институте исследований и испытаний материалов [55]: «Sika Wrap Hex 230С», «Sika Wrap 530C» (углеволокно) и «Sika Wrap 100G» (стекловолокно). Свойства исходных волокон композитов приведены в табл. 3.2. Система усиления конструкций состоит из двух составляющих: самого композиционного материала и клеящего состава. В данной работе применялся двухкомпонентный эпоксидный клей «Sikadur 330», который имеет следующие характеристики: - плотность - 1.31 г/см3; - прочность на растяжение - 30 МПа; - модуль упругости - 3 800 МПа (через 7 суток при температуре отверждения +23С). Компоненты клея смешивались перед нанесением до однородного цвета в весовой пропорции 4 (компонент А) : 1 (компонент В). Железобетонные колонны заводского изготовления усиливались тканью из углеволокна по одной из следующих конструктивных схем: устройство обойм (серия I, материал - «Sika Wrap Hex 230С»), устройство бандажей (серия П, композит - «Sika Wrap Hex 230С») и приклеивание композиционного материала в растянутой зоне сечения (серия Ш, три образца-близнеца, ткань -«Sika Wrap 530С»). При усилении железобетонных колонн, изготовленных в условиях лабораторного корпуса ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, использовались как углеволокно «Sika Wrap Hex 23 ОС» (серия І, два образца-близнеца), так и стекловолокно «Sika Wrap 100G». Усиление образцов из композитного материала на основе стекловолокон осуществлялось по двум конструктивным схемам: устройство обойм (серия I, два образца) и устройство бандажей (серия П, четыре образца-близнеца). Используемые композиционные материалы имеют сертификаты соответствия ГС РФ. Сертификационные испытания материалов «Sika» проводились в НИЦ «Мосты», ЦНИИС и СоюзДорНИИ. Усиление образцов железобетонных колонн осуществлялось в следующей последовательности: - разметка поверхности образцов железобетонных колонн в соответствии с конструктивной схемой усиления, описанной в программе исследований; - зачистка бетонной поверхности образцов в местах наклейки волокна от частиц цементного молока, жира и пыли с последующей шлифовкой (рис. 3.8а). Грани образцов железобетонных колонн шлифовались с созданием угловых фасок радиусом 15мм;
Внедрение результатов экспериментально- теоретических исследований в практику строительства
Результаты настоящих экспериментальных исследований работы центрально- и внецентренно сжатых несущих кирпичных столбов (простенков) и железобетонных колонн, усиленных угле- и стекловолокнами, были использованы при разработке проектов реконструкции зданий (и сооружений) и усиления кирпичных и железобетонных конструкций в различных районах РФ.
Объект: Торговый центр «Ашан-Ленинский» (г. Москва, ул. Вавилова, вл.З) Суть проблемы. При проведении инструментального обследования прочности бетона колонн было установлено, что по прочности на сжатие бетон части колонн не соответствует проектным значениям.
С учетом отклонений величин прочности бетона колонн от проектных значений Заказчиком были рассмотрены три варианта усиления колонн: схема усиления I, предложенная специалистами фирмы «Еврострой», заключалась в устройстве монолитной железобетонной обоймы толщиной 100мм с каждой грани колонны; схема усиления II заключалась в устройстве стальной обоймы из прокатных уголков 1_ 150x10 с применением хомутов из стальных пластин; схема усиления Ш - обойма из композиционных материалов с использованием элементов 2-х слойного внешнего армирования из углеволокна «Sika» (Sika Wrap 530С) при ширине полос 300мм. Окончательно была принята схема усиления с использованием технологии внешнего армирования из углеволокна фирмы «Sika» (Швейцария) с двойным оборачиванием колонн по периметру полосами (бандажами) шириной 300 мм и величиной нахлеста 150 мм. Проект усиления был разработан специалистами фирмы «СК Практик» под руководством А.Л. Мочалова. Усиление внецентренно сжатых колонн осуществлялось путем устройства вокруг сечения железобетонных элементов бандажей из углеволокнистой ткани (рис. 4.1 и 4.2) с направлением волокон перпендикулярно продольной оси усиливаемой колонны. Конструкция усиления показана на рис. 4.2. Оценка несущей усиленных колонн вьшолнялась в соответствии с рекомендациями [50], разработанными в развитие свода.правил СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные, конструкции без предварительного напряжения арматуры».
Для обеспечения требований СНиП 21.01-97 (изд.2002г) «Пожарная безопасность зданий и сооружений» в части обеспечения требуемого уровня огнестойкости конструкций в течении 150 минут рекомендовалось по наружной поверхности конструкций колонны, усиленной углеволокном, выполнить огнезащитное покрытие из штукатурного огнезащитного состава «Монолит», изготавливаемого в соответствии с требованиями ТУ 5762-022-40366225-00 (код ОКП 576200). Объект: «Павильон Катальной горки государственного музея - заповедника «Ораниембаум» Фирмой «СК Практик» на основе использования результатов экспериментально-теоретических исследований, полученных в настоящей диссертационной работе, был разработан проект и выполнено усиление колонн павильона Катальной і горки государственного музея-заповедника «Ораниембаум». Данное сооружение является памятником русской архитектуры второй половины ХУШ века. В кирпичных колоннах круглого сечения к моменту реставрации выявлено многочисленное количество вертикальных трещин. Общий вид колонн павильона Катальной горки до усиления приведён на рис.4.3. Цель проекта усиления заключалась как в устранении выявленных в колоннах трещин, так и в увеличении их несущей способности. Усиление колонн выполнялось по специально разработанному проекту. При усилении кладки колонн были выполнены следующие работы: нагнетание инъекционного раствора в трещины в кладке колонн; разметка поверхности колонн в соответствии с проектом усиления; очистка поверхности кладки от непрочно держащихся частиц; выравнивание очищенной поверхности кладки колонн безусадочной шпатлёвкой для реставрации (рис.4.4); раскройка углеволокном фирмы «Sika» - «Sika Wrap Hex 23 ОС» на полосы требуемой по проекту ширины; приклеивание элементов внешнего армирования из углеволокна с помощью клея «Sikadur 330» (рис.4.5). Кроме указанных выше объектов специалистами фирмы «Sika» на основе рекомендаций ІДНИИСК им. В.А. Кучеренко были выполнены усиления несущих кирпичных и железобетонных конструкций зданий и сооружений в различных регионах РФ. В Приложении 4 представлена справка, выданная руководством фирмы «Sika», об использовании специалистами фирмы результатов экспериментальных исследований ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко при усилении конструкций углеволокном.
