Усиление изгибаемых железобетонных элементов композитными материалами
Аннотация
Актуальность темы исследования. Композитные материалы на основе углеродного волокна широко применяют в строительной отрасли в качестве системы внешнего армирования при усилении несущих строительных конструкций зданий и сооружений. Достоинством углеродных композитных материалов является их технологичность, низкая масса, относительно высокая прочность, стойкость к воздействию агрессивных внешних факторов, минимальный размер материала, минимальные требования для выполнения монтажных работ, высокая скорость монтажа. В связи этим с каждым годом растет спрос на этот вид усиления и появляются множество компаний, предлагающих услуги по усилению конструкций композитными материалами, в основу которых входят углеродные ламели и ткани. При этом практически одинаковые системы усиления у каждой компании имеют различные ценовые уровни с мало отличающимися прочностными характеристиками. Поэтому определение наиболее экономически эффективной системы усиления железобетонных изгибаемых конструкций композитными материалами на основе углеродного волокна является актуальной проблемой.
Степень разработанности темы. Основными элементами системы внешнего армирования изгибаемых железобетонных конструкций являются ткани и ламели различных марок, приклеиваемых на поверхность строительных конструкций в полимерную матрицу, которая обеспечивает плотное сцепление армирующего наполнителя с усиливаемой конструкцией. Наиболее распространенным методом усиления является устройство углеродных ламелей, цена на которые в разы выше, чем на усиление углеродной тканью. Имеются работы по комбинированию данных типов усиления, что позволяет немного снизить стоимость усиления, не теряя при этом процентного усиления. Однако вопрос о наиболее экономически эффективной системе усиления ламелями или тканями на основе углеродных волокон требует дальнейшего изучения.
При выполнении диссертационной работы была сформулирована гипотеза исследования, которая состоит в том, что наиболее экономически эффективной системой усиления железобетонных изгибаемых конструкций может являться усиление углеродными тканями за счет их меньшей стоимости и возможности наслаивания друг на друга.
Объектом исследования являются внешние системы усиления из композитных материалов на основе углеродного волокна.
Предмет исследования – усиление изгибаемых железобетонных элементов композитными материалами.
Целью исследования является определение наиболее эффективной системы усиления железобетонных изгибаемых элементов композитными материалами.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
– изучить предложения на рынке строительных материалов по усилению несущих конструкций и выбрать наиболее популярные бренды систем усиления железобетонных конструкций ламелями и тканями на основе углеродных волокон.
– провести сравнительный расчет выбранными системами усиления на примере железобетонной балки и монолитной плиты перекрытия.
– выявить коэффициент условной полезности, который показывает соотношение цены к процентному усилению конструкции.
Теоретической и методологической основой работы являются основы усиления железобетонных конструкций композитными материалами и труды отечественных и зарубежных авторов, опирающиеся на обобщение, сравнение, применение системного подхода. Исследования проводились в соответствии с действующими СП и ГОСТами.
Научная новизна. В процессе исследования получены следующие результаты, определяющие научную новизну и являющиеся предметом защиты:
– обоснован метод усиления изгибаемых железобетонных элементов композитными материалами
– обосновано использование наиболее экономически эффективного композитного материала для усиления изгибаемых железобетонных конструкций.
Теоретическая значимость диссертации заключается в том, что проведенный сравнительный анализ взятых систем усиления на основе углеродного волокна снижает неопределенность экономической эффективности усиления изгибаемых железобетонных элементов и позволяет решить важную задачу повышения точности экономического обоснования и прогнозирования стоимости усиления конструкций.
Практическая значимость заключается в возможности использования полученных результатов при выборе наиболее экономически эффективной композитной системы усиления при расчете изгибаемых железобетонных элементов.
Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, три главы и заключение, изложенные на 62 страницах машинописного текста. В работу включены 4 рисунка, 3 таблицы, 4 приложений и список литературы, содержащий 30 источников.
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены объект и предмет исследования, цели и задачи, степень разработанности темы, теоретическая и практическая значимость, методы исследования и элементы научной новизны.
В первой главе рассмотрены конструктивные и технологические решения по усилению изгибаемых железобетонных конструкций композитными материалами на основе углеродного волокна; выявлены часто используемые системы для усиления железобетонных конструкций.
Во второй главе приведена методика расчета усиления изгибаемых железобетонных элементов композитными материалами.
В третьей главе произведен расчет усиления различными композитными материалами на примере железобетонных элементов: балка, монолитная плита перекрытия; произведено сравнения данных усилений и выведен коэффициент условной полезности.
В заключении приведены основные выводы теоретического и практического характера по результатам проведенного исследования.
Степень разработанности темы. Основными элементами системы внешнего армирования изгибаемых железобетонных конструкций являются ткани и ламели различных марок, приклеиваемых на поверхность строительных конструкций в полимерную матрицу, которая обеспечивает плотное сцепление армирующего наполнителя с усиливаемой конструкцией. Наиболее распространенным методом усиления является устройство углеродных ламелей, цена на которые в разы выше, чем на усиление углеродной тканью. Имеются работы по комбинированию данных типов усиления, что позволяет немного снизить стоимость усиления, не теряя при этом процентного усиления. Однако вопрос о наиболее экономически эффективной системе усиления ламелями или тканями на основе углеродных волокон требует дальнейшего изучения.
При выполнении диссертационной работы была сформулирована гипотеза исследования, которая состоит в том, что наиболее экономически эффективной системой усиления железобетонных изгибаемых конструкций может являться усиление углеродными тканями за счет их меньшей стоимости и возможности наслаивания друг на друга.
Объектом исследования являются внешние системы усиления из композитных материалов на основе углеродного волокна.
Предмет исследования – усиление изгибаемых железобетонных элементов композитными материалами.
Целью исследования является определение наиболее эффективной системы усиления железобетонных изгибаемых элементов композитными материалами.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
– изучить предложения на рынке строительных материалов по усилению несущих конструкций и выбрать наиболее популярные бренды систем усиления железобетонных конструкций ламелями и тканями на основе углеродных волокон.
– провести сравнительный расчет выбранными системами усиления на примере железобетонной балки и монолитной плиты перекрытия.
– выявить коэффициент условной полезности, который показывает соотношение цены к процентному усилению конструкции.
Теоретической и методологической основой работы являются основы усиления железобетонных конструкций композитными материалами и труды отечественных и зарубежных авторов, опирающиеся на обобщение, сравнение, применение системного подхода. Исследования проводились в соответствии с действующими СП и ГОСТами.
Научная новизна. В процессе исследования получены следующие результаты, определяющие научную новизну и являющиеся предметом защиты:
– обоснован метод усиления изгибаемых железобетонных элементов композитными материалами
– обосновано использование наиболее экономически эффективного композитного материала для усиления изгибаемых железобетонных конструкций.
Теоретическая значимость диссертации заключается в том, что проведенный сравнительный анализ взятых систем усиления на основе углеродного волокна снижает неопределенность экономической эффективности усиления изгибаемых железобетонных элементов и позволяет решить важную задачу повышения точности экономического обоснования и прогнозирования стоимости усиления конструкций.
Практическая значимость заключается в возможности использования полученных результатов при выборе наиболее экономически эффективной композитной системы усиления при расчете изгибаемых железобетонных элементов.
Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, три главы и заключение, изложенные на 62 страницах машинописного текста. В работу включены 4 рисунка, 3 таблицы, 4 приложений и список литературы, содержащий 30 источников.
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены объект и предмет исследования, цели и задачи, степень разработанности темы, теоретическая и практическая значимость, методы исследования и элементы научной новизны.
В первой главе рассмотрены конструктивные и технологические решения по усилению изгибаемых железобетонных конструкций композитными материалами на основе углеродного волокна; выявлены часто используемые системы для усиления железобетонных конструкций.
Во второй главе приведена методика расчета усиления изгибаемых железобетонных элементов композитными материалами.
В третьей главе произведен расчет усиления различными композитными материалами на примере железобетонных элементов: балка, монолитная плита перекрытия; произведено сравнения данных усилений и выведен коэффициент условной полезности.
В заключении приведены основные выводы теоретического и практического характера по результатам проведенного исследования.