Технологічні особливості підсилення металевих конструкцій методом наклеювання високоміцних фіброармованих систем при реконструкції

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32347/2522-4182.8.2021.32-43

Ключові слова:

Композитні матеріали, фіброармовані системи, дефекти, пошкодження, реконструкція, підсилення металевих конструкцій, армований волокном полімер FRP, обстеження

Анотація

Будівельна спадщина України включає численні приклади застосування металевих конструкцій, особливо тих, які використовуються в промислових будівлях та у великопрольотних спорудах. Застосування металевих конструкцій в будівництві зумовлене, перш за все, їх механічними властивостями. Вони морозостійкі і витримують температуру до -65 градусів, жорсткі, стійкі, міцні і надійні. Також їх можна використовувати в районах з підвищеною сейсмічною активністю. Але, як і у випадку з іншими типами конструкцій, існує необхідність у відновленні або підсиленні металевих конструкцій внаслідок конструктивних дефектів, зносу несучих елементів, а також з метою збільшення несучої здатності. У певних випадках, підсилення полімерними композитами, армованими волокном (FRP), дає кращий результат, в порівнянні з традиційними методами підсилення з використанням металу.

Значну частину української архітектурної та історичної спадщини складають будівлі і споруди з використанням металевих конструкцій. Вони зіграли фундаментальну роль в розвитку індустріалізації та внесли вагомий вклад в основу теорії споруд й дослідження міцності матеріалів. Перші конструкції були зроблені з чавуну або кованого заліза (обробленого або лудженого), але згодом вони швидко розвивалися разом з еволюцією методів ковки мінерального заліза.

Основна культурна причина відновлення старих металевих конструкцій, які гарантують конструктивну функціональність та несучу здатність, заснована не тільки на необхідності збереження їх історичного походження, а й на цінності ландшафту, в яких вони розташовані. Саме з перерахованих вище причин, підсилення

 

слід проводити з метою збереження первісної задумки архітектора.

Тривала експлуатація будівель та їх конструктивних елементів з металу без своєчасного технічного обслуговування та капітальних ремонтів, недостатня міцність матеріалів конструкцій, а також зміна погодних умов та діючих нормативних документів в Україні, часто призводить до необхідності перерахунку несучих металевих конструкцій каркасу будівлі та їх підсилення максимально ефективними методами, як з точки зору надійності, так і з погляду рентабельності, на що впливає тривале припинення роботи підприємств, зупинка виробничого процесу або неможливість користуватися прилеглою територією для виконання робіт з реконструкції.

У статті розглядаються технологічні особливості підсилення металевих конструкцій методом наклеювання високоміцних фіброармованих систем при реконструкції споруд, а також приведені основні рекомендації щодо встановлення, моніторингу та технічного обслуговування підсилених елементів.

Біографія автора

Ірина Руднєва, Київський національний університет будівництва і архітектури

доцент кафедри опір матеріалів,

к.т.н., доцент

Посилання

. Luke, S. & Mouchel Consulting. The Use of Carbon Fibre Plates for the Strengthening of Two Metallic Bridges of a Historie Nature in the UK. In lG. Teng (ed.), FRP Composites in Civil Engineering, Vol. II.

Ceriolo, L. & Di Tommaso, A. 2001. Cast Iron Bridge Failure Due to Impact: reduced Vulnerability thcough FRP Composite MateriaIs Strengthening. In National Con! on Structure failures and reliability of civil constructions; Proc. symp., Istituto Universitario di Architettura di Venezia, 6-7 December 2001.

Miller, T.e., Chajes, M.J" Mertz, D.R. & Hastyings, J. 2001. Strengthening of a Steel Bridge Girder Using CFRP Plates, Journal of bridge engineering, ASCE, 6(6): from 514-522,

Giosuè Boscato. Numerical analysis and experimental tests on dynamic behaviour of gfrp pultruded elements for conservation of the architectural and environmental heritage. PhD. Dissertation. University Iuav of Venice, Venice, Italy, 2009.

CNR-DT 202/2005 «Guidelines for the De-sign and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Existing Structures». Metallic structures. Preliminary study. ROME –CNR, 2007. 57 p.

EN1990 Eurocode 0: Basis of structural design.

EN1991 Eurocode 1: Actions on structures.

EN 1993 Eurocode 3: Design of steel structures.

ДБН В.1.2-14:2018. Загальні принципи забес-печення надійності та конструктивної без-пеки будівель, споруд, будівельних кон-струкцій та основ. / Мінрегіонбуд України. – К.: ДП «Укрархбудінформ», 2018.

ДБН В.1.2-2:2006. Навантаження і впливи. Норми проектування / Мінбудархітектури України. – К.: Сталь, 2006.

ДБН В.2.6-198:2014. Сталеві конструкції. Норми проектування/ Мінрегіон України. – К.: ДП «Укрархбудінформ», 2014.

ДБН А.1.1-94:2010. Проектування будівельних конструкцій за Єврокодами. Основні положення / Мінрегіонбуд Украї ни. – К.: ДП «Укрархбудінформ», 2012.

ДСТУ Б В.1.2.-3:2006. Прогини і переміщення. Вимоги проектування. /Мінбуд України. – К.: Сталь, 2006.

V. Zerbo, A. Di Tommaso & L. Ceriolo. FRP strengthening systems for metallic structures: a state ofthe art. Structural Analysis of Historical Constructions - Modena, Lourenço & Roca (eds), 2005. Taylor & Francis Group, London, ISBN 04 15363799

http://www.hms.civil.uminho.pt/sahc/2004/891.pdf

Руднева И.Н., Прядко Ю.Н. Сравнительный анализ Еврокодов и национальных стандартов Украины, в том числе частных коэффициентов надежности и учета фактора времени, при проектировании конструкций. Науково-виробничий журнал «Промислове будівництво та інженерні споруди», №1, 2020, стр.39-45. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Pbis_2020_1_10

М.В. Прядко, І.М. Руднєва, Ю.М. Прядко. Обстеження та підсилення будівельних конструкцій промислових будівель: Навчальний посібник. – Київ: КНУБА, 2018. – 332 с.

І. Руднєва, Ю. Прядко, М. Прядко, Г. Тонкачеєв. Особливості та перспективи використання технологій підсилення будівельних конструкцій композиційними матеріалами при реконструкції споруд. Збірник наукових праць "Будівельні кон-струкції. Теорія і практика". № 7 (2020), c.12-22.

http://doi.org/10.32347/2522-4182.7.2020.12-22

І. Руднєва, Ю. Прядко, М. Прядко. Аналіз причин обвалення покрівель виробничих будівель. Збірник наукових праць "Будівельні конструкції. Теорія і практика". № 6 (2020), c.85-93.

https://doi.org/10.32347/2522-4182.6.2020.85-93

Lanier, B.K. Study in the Improvement in Strength and Stiffness Capacity of Steel Mul-ti- sided Monopole Towers Utilizing Carbon Fiber Reinforced Polymers as a Retrofitting Mechanism. M.S. Thesis, North Carolina State University, Raleigh, NC, 2005.

Cadei, J.M.C., Stratford T.J., Hollaway L.C., Duckett W.G. Strengthening metallic structures using externally bonded fibre-reinforced polymers, Report CIRIA C595. London: CIRIA. 2004.

Miller, T. C., Chajes, M. J., Mertz, D. R. and Hastyings, J. Strengthening of a Steel Bridge Girder Using CFRP Plates, Journal of bridge engineering, ASCE, 2001. 6(6): p. 514-522.

ДСТУ Б В.3.1-2:2016. Ремонт і підсилення несучих і огороджувальних будівельних конструкцій та основ будівель і споруд. Київ, 2017. – 68с.

Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. АО ЦНИИПромзданий. –М.: 1997.- 141с.

ДСТУ-Н Б В.1.2-18:2016 Настанова щодо обстеження будівель і споруд для визна-чення та оцінки їх технічного стану. – Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2017. – 44 с.

UNI EN 473:2008-11. Non-destructive testing - Qualification and certification of NDT personnel - General principles

UNI CEI EN 45013:1990. General criteria for certification bodies operating certification of personnel.

I.N. Rudnieva. Сomparative analysis of strengthening of building structures (masonry, metal structures, reinforced concrete) using FRP-materials and traditional methods during reconstruction. «Strength of Materials and

Theory of Structures», 2020. № 105 – C.267-291.

https://doi.org/10.32347/2410-2547.2020.105.267-291

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-11-29