Огляд способів підсилення мурованих конструкцій високоміцними композитами
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.18.2026.216-228Ключові слова:
муровані конструкції, підсилення, високоміцні композитиАнотація
Актуальність цього дослідження зумовлена необхідністю збереження та продовження життєвого циклу великої кількості існуючих мурованих будівель. Це стосується як споруд цивільного призначення з цегляними стінами, так й історичних пам'яток архітектурної спадщини. Протягом тривалої експлуатації такі об'єкти зазнають руйнівного атмосферного впливу, що призводить до деградації цегли та розчину і зниження їхньої міцності. Крім того, серйозну небезпеку для їхньої просторової стійкості становлять сейсмічні навантаження, які викликають зсувні зусилля у несучих елементах. В останні роки в Україні багато будівель з мурованими конструкціями пошкоджено внаслідок масованих ракетних ударів, що супроводжуються потужними вибуховими навантаженнями та дією ударної хвилі. З огляду на це, обґрунтування дієвих методів зміцнення мурування є вкрай важливим інженерним завданням.
Основною метою роботи є огляд та аналіз конструктивних і технологічних підходів до підсилення мурованих конструкцій для вибору найефективніших рішень у подальших експериментальних та теоретичних дослідженнях. У статті розглядаються сучасні тенденції переходу від традиційних способів підсилення до використання новітніх композит-них матеріалів.
Проведено порівняльний аналіз різноманітних технологій посилення стін, колон, стовпів та балок. На основі опрацьованої літератури доведено, що використання класичних полімерів, армованих волокнами на основі епоксидних смол, має низку експлуатаційних недоліків. Органічні смоли унеможливлюють природний повітрообмін у стінах через вкрай низьку паропроникність, що провокує накопичення вологи та відшарування підсилюючого шару. Вони також є горючими і мають надмірну жорсткість, яка погано сумісна з податливими старими муруваннями.
Для вирішення цих проблем обґрунтовано доцільність застосування новітньої системи підсилення на основі мінеральних компонентів. Ця технологія передбачає заміну полімерних смол на високопластичний полімер-цементний розчин, у який вкладається армуюча сітка. Таке рішення кардинально змінює механіку роботи конструкції: замість небезпечного крихкого руйнування забезпечується контрольоване пластичне деформування завдяки рівномірному розподілу напружень. Доведено, що використання неорганічної основи гарантує відмінну сумісність з історичними матеріалами, має високу стійкість до вогню та дозволяє виконувати роботи навіть на вологих основах.
Посилання
Latifi, R., Hadzima-Nyarko, M., Radu, D., & Rouhi, R. (2023). A Brief Overview on Crack Patterns, Repair and Strengthening of Historical Masonry Structures. Materials, 16(5), 1882. https://doi.org/10.3390/ma16051882
Dovzhenko, O., Pohribnyi, V., Usenko, D., & Qiniso, M. (2020). Робота кам’яної кладки при сумісній дії вертикальних і горизонтальних навантажень: аналіз експериментальних досліджень. Збірник наукових праць. Галузеве машинобудування, будівництво, 2(55), 44-51.
https://doi.org/10.26906/znp.2020.55.2340
Usenko, D., Dovzhenko, O., Pohribnyi, V., & Zyma, O. (2020). Masonry strengthening under the combined action of vertical and horizontal forces. In F. Gatuingt & J.-M. Torrenti (Eds.), Proceedings of the 2020 session of the 13th fib International PhD Symposium in Civil Engineering 193–199.
Drobiec, Ł., Mazur, W., & Jokiel, R. (2020). Studies on the effects of superficial strengthening with FRCM system on compressive strength of AAC masonry. Budownictwo I Architektura Civil and Architectural Engineering, 19(3), 021–030. https://doi.org/10.35784/bud-arch.2169
Lignola, G. P., Manfredi, G., & Prota, A. (2023). Effects of Defects on Masonry Confinement with Inorganic Matrix Composites. Materials, 16(13), 4737.
https://doi.org/10.3390/ma16134737
Al-Salloum, Y. A., & Almusallam, T. H. (2005). Load capacity of concrete masonry block walls strengthened with epoxy-bonded GFRP sheets. Journal of Composite Materials, 39(19), 1719–1745. doi.org/10.1177/0021998305051119
Kramarchuk, A., Ilnytskyy, B., Bobalo, T., & Lytvyniak, O. (2021). A study of bearing capacity of reinforced masonry beams with GFRP reinforcement. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1021, Article 012018. doi.org/10.1088/1757-899X/1021/1/012018
Kwiecień, A. (2015). Strengthening of masonry using natural fibers bonding with highly deformable adhesives. GSTF Journal of Engineering Technology (JET), 3(2). https://doi.org/10.7603/s40707-014-0017-z
Була, C., Холод, П., Богдан, С., & Садловська, М. (2018). Підсилення GFRP-сітками (ТМ Mapei) цегляних конструкцій, що зазнали вогневого впливу. Вісник Національного університету Львівська політехніка. Теорія і практика будівництва, (888), 18-28.
Tereshko, A. & Blikharskyy, Y. (2024). Research into the bearing capacity of reinforced concrete bent elements strengthened by the FRCM system. Construction of Optimized Energy Potential, 13(1), 246-252.
https://doi.org/10.17512/bozpe.2024.13.25
Мартинюк, І. (2023). Розв’язання фізично нелінійних задач деформування масивних і тонкостінних призматичних тіл. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (13), 99–109. https://doi.org/10.32347/2522-4182.13.2023.99-109
Руднєва І., Прядко, Ю., Прядко, Н., & Тонкачеєв, Г. (2020). Особливості та перспективи використання технологій підсилення будівельних конструкцій композиційними матеріалами при реконструкції споруд. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (7), 12–22. https://doi.org/10.32347/2522-4182.7.2020.12-22
Скорук, Л. (2023). Характеристики матеріалів та кам’яної кладки при розрахунку за ДБН В.2.6-162:2010 «Кам’яні та армокам’яні конструкції». Будівельні конструкції. Теорія і практика, (12), 27–41. https://doi.org/10.32347/2522-4182.12.2023.27-41
Клименко, Є., Дяченко, Є., & Білоус, І. (2015). Особливості підсилення кам’яних конструкцій цегляною обоймою. Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, (58), 171-175.
Wang, C., Sarhosis, V., & Nikitas, N. (2018). Strengthening/retrofitting techniques on unreinforced masonry structure/element subjected to seismic loads: A literature review. The Open Construction and Building Technology Journal, 12, 251–268. doi.org/10.2174/1874836801812010251
Hafner, I., Kišiček, T., & Gams, M. (2023). Review of Methods for Seismic Strengthening of Masonry Piers and Walls. Buildings, 13(6), 1524. https://doi.org/10.3390/buildings13061524
Joyklad, P., Waqas, H. A., Hafeez, A., Ali, N., Ejaz, A., Hussain, Q., Khan, K., Sangtho-ngtong, A., & Saingam, P. (2023). Experimental Investigations of Cement Clay Interlocking Brick Masonry Structures Strengthened with CFRP and Cement-Sand Mortar. Infrastructures, 8(3), 59. https://doi.org/10.3390/infrastructures8030059
Fossetti, M., & Minafò, G. (2016). Strengthening of Masonry Columns with BFRCM or with Steel Wires: An Experimental Study. Fibers, 4(2), 15. https://doi.org/10.3390/fib4020015
Маринюк, О. (2024). Сучасний стан та перспективи розвитку методів посилення кам’яних конструкцій. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, (46), 434-442.
doi.org/10.31713/budres.v0i46.50
Усенко, Д., Пенц, М., Ільченко, Т., & Вахненко, Г. (2025). Скінченно-елементне моделювання підсилених складно-навантажених деформованих цегляних колон будівель з метою влаштування вбудованих споруд цивільного захисту із сталезалізобетону. Таврійський науковий вісник. Серія: Технічні науки, 2(4), 328-335. https://doi.org/10.32782/tnv-tech.2025.4.2.36
Gupta, A., & Singhal, V. (2020). Strengthening of confined masonry structures for in-plane loads: A review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 936, Article 012031. doi.org/10.1088/1757-899X/936/1/012031
ДБН В.1.1-12:2014 Будівництво у сейсмічних районах України. – Київ: Мінрегіон України, 2014. – 110 с.
ДБН В.2.6-162:2010 Кам'яні та армокам'яні конструкції. Основні положення. – Київ: Мінрегіонбуд України, 2011. – 94 с.
ДСТУ Б EN 1052-1:2011 Методи випробування кам'яної кладки. Частина 1. Визначення міцності при стиску (ΕΝ 1052-1:1998, IDT). – Київ: Мінрегіон України, 2012. – 16 с.
ДСТУ-Н Б EN 1996-1-2:201X Єврокод 6. Проектування кам'яних конструкцій. Частина 1-2. Загальні положення. Розрахунок конструкцій на вогнестійкість. – Київ: Мінрегіон України, 201X. – 98 с.
Sika Services AG. (2022). Sika FRCM systems: System properties and design values (Version 1.1, Document ID: 870 26.08). https://www.sika.com
Sika Services AG. (2015). Seismic retrofitting of masonry walls (Version 1.1) [Technical article]. Sika Services AG. https://www.sika.com
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 М. Мельник, І. Мельник, О. Панченко, Ю. Собко
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).
