Свидетельство:
О регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений".
Номер: №ФС77-35253
Выдано: Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций
Дата: от 16.02.2009 г.
Форма распространения: электронное периодическое издание
Язык: русский
Учредитель: ООО "ВЕЛД"
Дальнейшее развитие строительной отрасли в России невозможно без широкого применения новейших материалов и технических разработок. Одним из них можно назвать использование внешнего армирования из синтетического волокна для повышения жесткости и сейсмостойкости железобетонных каркасов высотных зданий. Однако, процесс внедрения неметаллической арматуры для бетона происходит в России с большим опозданием.
Углеродное волокно получило наибольшее распространение в технической сфере и по причине изученности свойств, и вследствие доступности. Основная сфера применения элементов внешнего армирования из углеродного волокна – усиление железобетонных конструкций. Традиционно элементы внешнего армирования из углеродного волокна устанавливаются на конструкционный бетон, поскольку для эффективного использования столь высоких механических свойств углеродного волокна как, например, системы MBrace производства BASF Construction Chemicals (см. таблицу) приклейка осуществляется к материалам с прочностью на растяжение не менее 1,5 МПа (табл.1).
Таблица 1
Наименование параметра | Значение параметра | Примечание |
Прочность на растяжение, МПа | 2600–4900 | Нормативное значение |
2520–3456 | Расчетное значение | |
Модуль упругости, МПа | 230000–640000 | – |
Относительное удлинение при разрыве |
1,5–2,0% | – |
Расчетное относительное удлинение при разрыве | 1,0% | С учетом обеспечения совместной работы с бетоном растянутой зоны |
Прочность на сжатие, МПа | 8050 | Осуществление конструктивных мероприятий, обеспечивающих совместную работу при кратковременном действии нагрузки |
Применение углеродной арматуры в виде холстов и стержней для повышения жесткости каркасов высотных зданий путем дополнительного армирования стен из легких бетонов, заполняющих каркас, может быть выполнено в следующих конструктивных вариантах:
а) | б) |
Рис. 1
Отправным пунктом нового направления эффективного использования углепластиковой арматуры в каркасах высотных зданиях стали новые экспериментальные исследования работы элементов внешнего армирования из углеродных холстов MBrace Fib, которыми усиливаются элементы из ячеистого бетона. Эти исследования проводятся в настоящее время в лаборатории сейсмостойкости ЦНИИСК.
В качестве системы для усиления конструкций была выбрана система MBrace немецкого концерна BASF, состоящая из композитных материалов: холстов MBrace Fib, ламелей MBrace Lam и арматуры MBrace Bar, а также клеевой системы на основе 2-компонентных эпоксидных составов: грунтовки, шпатлёвки, клея для ламелей и арматуры и клея для холстов.
Предварительные результаты экспериментов указывают на существенное повышение прочности фрагментов стен из ячеистого бетона, армированного элементами внешнего армирования из углеродного холста MBrace Fib.
На рис.2 представлена расчетная модель диафрагмы с диагональным дополнительным армированием, в основе которой лежит схема стержневой аппроксимации, предложенная А.Р. Ржанициным [3].
Рис. 2 |
Рассмотрим для простоты квадратный простенок, выполненный из легкого бетона, в условиях плоского напряженного состояния и смоделируем его работу стержневой структурой с характеристиками:
В источнике [3] из уравнений совместности деформаций определяются упругие постоянные простенка через упругие характеристики заменяющих стержней и приводятся следующие результаты с учетом соотношения жесткостей η = 2F2/ E1F1:
Е = E1F1/а Ч (√2 +2 η)/(√2 + η) – модуль деформаций усиленного углеволокном простенка,
G = E1F1/а Ч η/√2 – модуль сдвига усиленного простенка.
Очевидно, что варьируя соотношением жесткостей η, т.е. сечением диагональной углепластиковой арматуры, можно существенно влиять на жесткостные свойства простенка.
В случае анкеровки диагональной углепластиковой арматуры на колоннах каркаса ее роль еще больше возрастает в связи со способностью сохранять упругие свойства при больших деформациях.
Таким образом, повышение жесткости каркасов путем применения нового перспективного вида арматуры – углепластиковых холстов системы MBrace обеспечивает:
Т = φ • Н2 • √(р/(g • ΣB),
где Н – высота здания;
р – вес 1 пог.м здания по высоте;
g – ускорение силы тяжести;
ΣB – сумма жесткостей диафрагм;
φ – 1,78 при неучете податливости основания.