Россия
Цель: выполнить анализ возможного применения композитных материалов для усиления каменных конструкций стен и столбов, исследовать возможное снижение материалоемкости и трудоемкости инновационных вариантов усиления при повышении надежности и долговечности. Методы: анализ преимуществ известных гибридных конструкций, применяемых для их проектирования материалов, расчет вариантов конструкции с применением существующих инженерных методик и с привлечением расчетных программ. Результаты: традиционные конструктивные решения по усилению каменных конструкций не всегда обладают достаточной надежностью и долговечностью. Недостатками известных решений являются повышенная материалоемкость конструкции усиления по причине чрезмерного расхода бетона, стали, чрезмерное увеличение поперечного сечения, а так- же недостаточная эксплуатационная надежность конструкции усиления, связанная с коррозионным износом стальных элементов. На кафедре «Строительные конструкции, здания и сооружения» ПГУПС разработан ряд эффективных гибридных конструкций с применением композитных материалов. Предложена конструкция усиления простенка, защищаемая патентом на изобретение. Она включает элементы усиления, установленные и закрепленные в усиливаемой конструкции с возможностью обеспечения совместной работы с ней. Элементы усиления выполнены в виде рядов из композитных стержней, установленных на полимерном растворе в поперечных швах кирпичной кладки и образующих армированные слои по высоте усиливаемой конструкции. Элементы усиления в верхней части усиливаемой конструкции выполнены из углепластиковой ткани, приклеенной к поверхности кирпичного простенка по всему контуру. Выполнен конструктивный расчет вариантов усиления, произведен анализ снижения веса конструкции, материалоемкости, трудоемкости и других преимуществ инновационного решения в сравнении с традиционными методами усиления каменных конструкций. Практическая значимость: выявлены преимущества композитных материалов при усилении каменных конструкций. По сравнению с традиционными конструкциями инновационная конструкция усиления имеет в 2,5–4 раза более низкий вес при снижении стоимости на 10–30 % и повышении долговечности. Предлагаемое конструктивное решение может быть рационально для применения при усилении кирпичных стен и столбов с перегрузом до 60–80 %, а также участков стен, поврежденных осадочными трещинами.
усиление, каменные конструкции, стены, столбы, композитные материалы, полимеры, углепластик, несущая способность, долговечность
1. Веселов В., Талантова К. Гибридные балочные конструкции транспортных сооружений // Конспекты лекций по сетям и системам 402 LNNS. 278 с.
2. Применение композитных материалов при ремонте мостовых сооружений / А. А. Белый [и др.] // Композитные системы на объектах подземного и гражданского строительства: сборник трудов I Международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 27–28 сентября 2018 года). СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2019. С. 47–54.
3. Егоров В. В., Абу-Хасан М. С., Веселов В. В. Армирование деревянных конструкций с использованием композитов из наноуглеродного волокна // Композитные системы на объектах подземного и гражданского строительства: сборник трудов I Международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 27–28 сентября 2018 года). СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2019. С.107–113.
4. Дмитренко Е. А., Почтар Н. В. Основные типы дефектов и повреждений железобетонных конструкций транспортных сооружений, причины их возникновения // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2016. № 3
5. Карапетов Э. С., Белый А. А. Эксплуатационная надежность мостовых сооружений в суровых климатических условиях // Путевой навигатор. 2020. № 43 (69). 2 с.
6. Причины и механизмы повреждения штукатурного покрытия фасадов исторических каменных зданий / Р. Б. Орлович [и др.] // Социология города. 2023. № 2. С. 59–77. DOI:https://doi.org/10.35211/19943520_2023_2_59
7. Габрусенко В. В. Аварии, дефекты и усиление железобетонных и каменных конструкций в вопросах и ответах. 2-е изд., перераб. и доп. Новосибирск: Новосибирский государственный архитектурностроительный университет (Сибстрин), 2012. 124 с.
8. ГОСТ 31937-2024. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.
9. СП 427.1325800.2018. Каменные и армокаменные конструкции. Методы усиления.
10. Гроздов В. Т. Усиление строительных конструкций при реставрации зданий и сооружений: учебник для вузов. СПб., 2005. 114 с.
11. Устройство для усиления несущих конструкций: патент на изобретение № 2602840 C1 Российская Федерация, Е04G 23/02. № 2015149320/03 / А. А. Юрченко; заявл. 17.11.2015; опубл. 20.11.2016; заявитель ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет».
12. СП 164.1325800.2014. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования.
13. Старцев С. А., Сундукова А. А. Усиление кирпичной кладки композитными материалами и винтовыми стержнями // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 6 (21). С. 17–31.
14. Experimental assessment of Textile Reinforced Sprayed Mortar strengthening system for brickwork wallets / E. Bernat-Maso [et al.] // Construction and Building materials. Spain, 2013. P. 3–13.
15. Металлокомпозитная балка: патент на полезную модель № 211900 U1 Российская Федерация, МПК E04C 3/06. № 2021136843 / В. В. Веселов, Е. И. Никонова; заявл. 13.12.2021; опубл. 28.06.2022; заявитель ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I».
16. Клееная деревянная балка: патент на полезную модель № 197463 U1 Российская Федерация. № 2019136723 / В. В. Веселов, Ю. А. Беленцов, Л. Р. Куправа, П. С. Сидорова; заявл. 14.11.2019; опубл. 29.04.2020; заявитель ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I».
17. Конструкция усиления кирпичного простенка: патент № 2825240 C1 Российская Федерация, МПК E04G 23/02. № 2024105714 / В. В. Веселов, А. И. Анцифиров; заявл. 04.03.2024; опубл. 2.08.2024; заявитель ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения имени Императора Александра I».
18. СП 15.13330.2020. Каменные и армокаменные конструкции.
