Аналіз недосконалого застосування матеріалів та систем підсилення при реконструкції будівель
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.18.2026.64-77Ключові слова:
підсилення будівельних конструкцій, дефекти, пошкодження, сталеве підсилення, FRP-системиАнотація
Ефективність, надійність і довговічність заходів з підсилення будівельних конструкцій залежать не лише від обраних матеріалів і проєктних рішень, а й від якості їх реалізації на всіх етапах процесу реконструкції. Підсилення, як правило, виконується на існуючих конструкціях, які вже містять дефекти та пошкодження, накопичені протягом життєвого циклу, що істотно впливає на перерозподіл напружень, умови зчеплення та довготривалу експлуатаційну придатність. За таких умов навіть сучасні системи підсилення можуть демонструвати знижену ефективність у разі некоректного врахування проєктних припущень, технологічних вимог або впливу експлуатаційного середовища.
У статті проаналізовано типові випадки недосконалого застосування матеріалів і систем підсилення будівельних конструкцій, зокрема традиційних сталевих рішень, систем на основі фіброармованих полімерів (FRP), а також з’єднувальних та анкерних виробів. На основі узагальнення практики технічних обстежень, експериментальних досліджень і нормативно-методичних підходів, узгоджених із прин-ципами Єврокодів та стандартів ISO, система-тизовано технічні, технологічні та організаційні помилки, що виникають на етапах проєкту-вання, виконання та експлуатації. Особливу увагу приділено взаємозв’язку чинників недосконалого застосування з наявними дефектами та пошкодженнями конструкцій.
Запропоновано узагальнену класифікацію дефектів і пошкоджень як структуровану вхідну інформацію для оцінювання підсилення, що дозволяє аналізувати сценарії недоскона-лого застосування з урахуванням походження дефектів, їх локалізації, характеру розвитку та впливу на несучу здатність. Розроблено функціонально-структурну модель ризиків, яка формалізує взаємозв’язок між чинниками технічних помилок, характеристиками дефектів і пошкоджень та наслідками для експлуата-ційних показників конструкцій. Загальна ефективність підсилення інтерпретується як інтегральна функція накопичених ризиків, пов’язаних із вибором матеріалів, якістю виконання робіт та фактичним технічним станом існуючих конструкцій.
Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення процедур контролю якості, зниження технологічних та експлуатаційних ризиків, а також для підтримки ризик-орієнтованого прийняття рішень у процесі реконструкції. Запропо-нований підхід сприяє підвищенню надійності, стійкості та довготривалої ефективності підсилених конструкцій у межах життєво-циклової концепції.
Посилання
Руднєва, І., Прядко. Ю., Прядко. М., & Тонкачеєв, Г. (2020). Особливості та перспективи використання технологій підсилення будівельних конструкцій компо-зиційними матеріалами при реконструкції споруд. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (7), 12–22. https://doi.org/10.32347/2522-4182.7.2020.12-22
Zhang, W.H., Lu, D.G., Qin, J., et al. (2021). Value of information analysis in civil and infrastructure engineering: a review. Journal of Infrastructure Preservation and Resilience. 2, 16.https://doi.org/10.1186/s43065-021-00027-0
Молодід, О. С., Руднєва, І. М., & Богдан, С. М. (2021). Експериментальне дослідження підсилення металевих конструкцій зовнішнім армуванням методом наклеювання високоміцних композиційних вуглецевих матеріалів (FRP). Дороги і мости, (24), 84–96. https://doi.org/10.36100/dorogimosti2021.24.084
Руднєва, І. (2021). Технологічні особливості підсилення металевих конструкцій методом наклеювання високоміцних фіброармованих систем при реконструкції. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (8), 32–43. https://doi.org/10.32347/2522-4182.8.2021.32-43
Rudnieva, I. N. (2020). Comparative 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, (105), 267–291.https://doi.org/10.32347/2410-2547.2020.105.267-291
Shaat, A., & Fam, A. (2009). Slender steel columns strengthened using high-modulus CFRP plates for buckling control. Journal of Composites for Construction. 13(1), 2–12. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2009)13:1(2)
Hollaway, L.C., & Teng, J.G. (2008). Strengthening and rehabilitation of civil infrastructures using fibre-reinforced polymer (FRP) composites. Cambridge: Woodhead Publishing. 448 p. ISBN 978-1-84569-448-7.
Monaldo, E., Nerilli, F., & Vairo, G. (2019). Effectiveness of some technical standards for debonding analysis in FRP-concrete systems. Composites Part B: Engineering. 160, 254–267. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.10.022
CNR-DT 202/2005. (2007). Guidelines for the design and construction of externally bonded FRP systems for strengthening existing structures. Metallic structures. Rome: National Research Council (CNR), 57 p.
fib Bulletin No. 14. (2001). Externally bonded FRP reinforcement for RC structures. Lausanne: International Federation for Structural Concrete (fib). 138 p. https://doi.org/10.35789/fib.BULL.0014
fib Bulletin 102. (2023). Guide for protection and repair of concrete structures. Lausanne: International Federation for Structural Concrete (fib), 120 p. ISBN 978-2-88394-164-0.
ДСТУ-Н Б В.1.2-13:2008 (EN 1990:2002, IDN). (2009). Система надійності та безпеки у будівництві. Настанова. Основи проєктування конструкцій. Київ: Мінрегіонбуд України 81 с.[Чинний від 2009-07-01]
ДСТУ – Н Б EN 1991-1-2:2010. (2011). Єврокод 1. Дії на конструкції. Частина 1-2. Загальні дії. Дії на конструкції під час пожежі. Київ: Мінрегіонбуд України 100 с.[Чинний від 2013-07-01]
ISO 13822:2010. (2010). Bases for design of structures – Assessment of existing structures. Geneva: International Organization for Standardization, 44 p. https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:13822:ed-2:v1:en
ISO 2394:2015. (2015). General principles on reliability for structures. Geneva: International Organization for Standardization, 111 p. https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:2394:ed-4:v1:en
ISO 15686-3:2002. (2002). Buildings and constructed assets – Service life planning – Part 3: Performance audits and reviews. Geneva: International Organization for Standardization, 29 p.
https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:15686:-3:ed-1:v1:en
ISO 16311-2:2024. (2024). Maintenance and repair of concrete structures – Part 2: Assessment of existing concrete structures. Geneva: International Organization for Standardization.https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:16311:-2:ed-2:v1:en
Барашиков, А.Я., & Малишев О.М. (2008). Оцінка технічного стану будівель та інженерних споруд: навчальний посібник. Київ, КНУБА, 320 с.
Stewart, M.G., & Mullard, J.A. (2007). Spatial time-dependent reliability analysis of corrosion damage and the timing of first repair for RC structures. Engineering Structures, 29(7), 1457–1464.
https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2006.09.004
Xia, J., & Jin, W. (2014). Prediction of corrosion-induced crack width of reinforced concrete structures. Proceedings of ICDCS 2014, 146–154. https://doi.org/10.5703/1288284315395
Monaldo, E., Nerilli, F., & Vairo, G. (2019). Effectiveness of some technical standards for debonding analysis in FRP-concrete systems. Composites Part B: Engineering , 160, 254–267. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.10.022
Chen, J. F., & Teng, J. G. (2003). Shear capacity of FRP-strengthened RC beams: FRP debonding. Construction and Building Materials, 17(1), 27–41. https://doi.org/10.1016/S0950-0618(02)00087-0
Cattaneo, S., & Vafa, N. (2021). Tensile capacity of adhesive anchors in damaged masonry. Applied Sciences, 11(21), 10135.
https://doi.org/10.3390/app112110135
Satoh, T., et al. (2023). F Analytical study on fracture mechanisms ruling resistant load of post-installed adhesive anchor. Japan Architectural Review, 6(1), e12401.
https://doi.org/10.1002/2475-8876.12401
Tarawneh, A.N., Ross, B.E., & Cousins, T.E. (2020). Tensile behavior and design of adhesive anchors embedded in thin concrete members. PCI Journal. 65(5), 51–64. https://doi.org/10.15554/pcij65.5-03
Pham, T.M., & Hao, H. (2016). Review of concrete structures strengthened with FRP against impact loading. Structures, 7, 59–70. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2016.05.003
Büyüköztürk, O., Gunes, O., & Karaca, E. (2004). Progress on understanding debonding problems in reinforced concrete and steel members strengthened using FRP composites. Construction and Building Materials, 18(1), 9–19.
https://doi.org/10.1016/S0950-0618(03)00094-1
Чирва, T., & Колякова, В. (2025). Напружено-деформований стан пошкодженого залізничного шляхопроводу та його підсилення вуглепластиковими матеріалами Опір матеріалів і теорія споруд, (115), 347–359. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2025.115.347-359
Biondini, F., &Frangopol, D.M. (2016). Life-cycle performance of deteriorating structural systems under uncertainty: Review. Journal of Structural Engineering, 142(9). https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001544
Ang, A. H.-S. (2011). Life-cycle considerations in risk-informed decisions for design of civil infrastructures. Structure and Infrastructure Engineering. 7(1–2), 3–9. https://doi.org/10.1080/15732471003588239
Ellingwood, B. R., & Lee, J. Y. (2016). Life cycle performance goals for civil infrastructure: intergenerational risk-informed decisions. Structure and Infrastructure Engineering, 12(7), 822–829.
https://doi.org/10.1080/15732479.2015.1064966
Ang, A. H.-S., De Leon, D. (2005). Modeling and analysis of uncertainties for risk-informed decisions in infrastructures engineering. Structure and Infrastructure Engineering, 1(1), 19–31. https://doi.org/10.1080/15732470412331289350
Прядко, М. В., Руднєва, І. М., & Прядко, Ю. М. (2018). Обстеження та підсилення будівельних конструкцій промислових будівель. Київ: КНУБА, 332 с.
Гладишев, Г., & Гладишев, Д. (2025). Підходи до оцінки деформацій існуючих будівель щільної забудови на основі результатів обстеження їх фасадів. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (16), 171–182. https://doi.org/10.32347/2522-4182.16.2025.171-182
Клюєв, В., & Бакулін, Є. (2024). Сучасні методи ідентифікації небезпек руйнування будівель і споруд в реальних умовах експлуатації. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (15), 86–96. https://doi.org/10.32347/2522-4182.15.2024.86-96
Доброхлоп, М., & Доброхлоп, Є. (2024). Результати технічного обстеження логістичного центру після ракетно-артилерійського впливу. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (15), 66–74.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 І. Руднєва
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
