Прочность и деформативность центрально и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных колонн, усиленных угле- и стекловолокном

• Автор: Костенко, Анна Николаевна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 244 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Способы усиления железобетонных и каменных конструкций .

1.2. Методы усиления центрально и внецентренно сжатых

кирпичных и железобетонных конструкций на основе использования стекло и углеволокна

1.3. Расчетная оценка несущей способности усиленных кирпичных

и железобетонных колонн

1.4. Обоснование выбранного направления исследования и его

задачи.
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ КИРПИЧНЫХ СТОЛБОВ И ПРОСТЕНКОВ, УСИЛЕННЫХ ЭЛЕМЕНТАМИ ВНЕШНЕГО АРМИРОВАНИЯ ИЗ УГЛЕВОЛОКНА
2.1. Описание опытных образцов кирпичных столбов, усиленных
углеволокном.
2.2. Описание элементов и технологии усиления опытных образцов
2.3. Методика испытаний.
2.4. Результаты испытаний опытных образцов кирпичных столбов и
их анализ
2.4.1. Результаты испытаний кирпичных столбов эталонной и 1й
серий.
2.4.2. Результаты испытаний кирпигных столбов Нй серии
2.4.3. Результаты испытаний кирпичных столбов Шй серии
2.4.4. Результаты испытаний кирпичных столбов IVй серии
2.4.5. Результаты испытаний кирпичных столбов Vй серии.
2.5. Методика определения прочности кирпичной кладки столбов и
простенков, усиленных утлеволокном.
2.6. Анализ результатов испытаний.
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН,
УСИЛЕННЫХ ЭЛЕМЕНТАМИ ВНЕШНЕГО АРМИРОВАНИЯ ИЗ УГЛЕ И СТЕКЛОВОЛОКОН
3.1. Программа экспериментальных исследований железобетонных
колонн, усиленных угле и стекловолокном.
3.2. Описание опытных образцов железобетонных колонн и
элементов усиления. Технология изготовления и усиления опытных образцов
3.3. Методика испытаний опытных образцов железобетонных
колонн, усиленных угле и стекловолокном.
3.4. Результаты испытаний экспериментальных образцов фрагментов железобетонных колонн, усиленных угле и стекловолокном и
их анализ
3.4.1. Результаты испытаний эталонных образцов железобетонных
колонн и их анализ
3.4.2. Результаты испытаний опытных образцов железобетонных
колонн Iй серии и их анализ
3.4.3. Результаты испытаний опытных образцов железобетонных
колонн Пй серии и их анализ
3.4.4. Результаты испытаний опытных образцов железобетонных
колонн Шй серии и их анализ
3.4.5. Методика определения прочности железобетонных колонн,
усиленных углеволокном
Глава 4. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРАКТИКУ СТРОИТЕЛЬСТВА.
Глава 5. К ВОПРОСУ О ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ И
ОГНЕСТОЙКОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ УГЛЕВОЛОКНА
5.1. Долговечность углевод окна.
5.2. Огнестойкость компонентов композиционных материалов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ.
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Графики зависимости нагрузкадеформация для
кирпичных столбов.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Методика определения нормативной призменной
прочности бетона опытных образов
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Графики зависимости нагрузкадеформация для
железобетонных колонн.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Справка о внедрении
ВВЕДЕНИЕ
В последние НН лет в России значительно увеличился объем работ по реконструкции в т.ч. реставрации и капитальному ремонту зданий различного назначения с целью продления жизненного цикла существующих объектов и приведения конструкций зданий в соответствие с требованиями современных нормативных документов как в части прочности, так и повышения их энергоэффективности.
Работы, связанные с восстановлением эксплуатационной надежности зданий и сооружений в процессе их реконструкции или устранения последствий техногенных воздействий землетрясения, деформации оснований и т.д., являются достаточно сложными и дорогостоящими.
К усилению строительных конструкций приходится прибегать не только при реконструкции и техническом перевооружении предприятий, но и вследствие физического износа конструкций или появления в них дефектов и повреждений, связанных с техногенными процессами или механическими воздействиями на конструкции. Этим и обусловлен повышенный интерес к проблеме усиления существующих строительных конструкций.
Проблема повышения прочности кирпичных и железобетонных конструкций актуальна как при проектировании новых, гак и в случае реконструкции старых здании в связи с их надстройкой, увеличением уровня нагрузки на конструкции или изменением размеров архитектурнопланировочных ячеек. Если при проектировании зданий и сооружений указанная проблема решается за счет применения высокопрочных материалов и армирования, то при реконструкции путем использования конструктивных методов усиления металлических или железобетонных растворных обойм, внешнего армирования или методом инъецирования конструкций специальными растворами.
Применение метода усиления с использованием металлических или
железобетонных обойм ведет к увеличению размеров поперечного сечения конструкций и изменению их конфигурации и теплотехнических характеристик. Толщина набетонки в этом случае с каждой поверхности кирпичного или железобетонного столба колонны, стены составляет по рекомендациям 1 не менее 4 см. В случае же использования металлических обойм или попереш плх арматурных стержней хомутов при железобетонной растворной обойме кроме увеличения размеров простенков возникает проблема, связанная с изменением теплотехнических характеристик конструкций в связи с образованием мостиков холода и, как следствие этого, появлением конденсата на внутренней поверхности стены в зоне уголковых обойм или поперечных арматурных хомутов, пропускаемых через кладку. Помимо этого, установка замкнутой металлической обоймы при наличии в межоконном простенке кирпичных четвертей весьма проблематична, ибо требуется изменение конфигурации поперечного сечения простенка, т.е. срез кирпичных четвертей.
В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом для усиления различных конструкций широко применяют композиционные материалы на основе стекло и углеродного волокон. Эффективность применения этих материалов для усиления конструкций связана с тем, что их прочностные и деформативные характеристики прочность при разрыве, модуль упругости и относительное удлинение при разрыве существенно отличаются от аналогичных характеристик типовых материалов металл, бетон, раствор, применяемых для усиления конструкций. Кроме этого, углеволокно невосприимчиво к агрессивным внешним факторам и по сравнению, например, с металлоконструкциями, применение углеволокна не вызывает какихлибо затруднений при усилении конструкций практически с любой формой поперечного сечения.
Отсутствие или незначительный объем исследований в области использования угле и стекловолокон для усиления центрально и
внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных конструкций, а так же отсутствие нормативной базы осложняет стоящую перед инженерамиконструкторами задачу по оценке уровня надежности принятых проектных решений по усилению конструкций.
Актуальность


Пильдиш 5,6 провел испытания кирпичных столбов, включенных в обоймы из оштукатуренной стальной сетки и из кирпича на ребро с прокладкой в горизонтальных швах стальных хомутов, а также усиленных железобетонными и стальными обоймами. Специальная серия образцов, усиленных обоймами, испытывалась при различных величинах эксцентриситета приложения продольной силы. В гг. В.А. Камейко и Р. М 4стержни мм 5 хомуты мм, 6бетон, 7кладка, 8 стяжные болты
Рис. Схема усиления столбов обоймами 1 стальной, а при соотношении сторон столба меньше . По данным В. К. Соколова 9, с помощью стальных обойм несущую способность сечения можно повысить в 1. Стяжные болты, пропускаемые через кладку, должны располагаться по длине стены на расстояниях не более 2 толщин стены и не более 0 см по высоте стены расстояние между стяжными болтами должно быть не более см 1. Расчет каменных конструкций, усиленных обоймами, в настоящее время производится по методике, изложенной в . Другой вариант обойм железобетонные обоймы, является более эффекгивным, чем армированные штукатурные обоймы. Это объясняется тем, что армированный бетон изза более высокой прочности и плотности более полно участвует в восприятии поперечных растягивающих усилий и, тем самым, отдаляет момент появления первых трещин. Кроме того, бетон обоймы воспринимает часть вертикального усилия, передающегося на усиливаемую конструкцию 8. В работе 8 проведены испытания предварительно разрушенных, а затем включенных в армированную штукатурную обойму кирпичных столбов сечением x см и проценте армирования кладки 0. По результатам испытаний установлено, что использование штукатурной обоймы привело к увеличению прочности кладки в процентах к эталонному образцу на 4. Усиление кирпичных простенков может производиться с помощью односторонней, двухсторонней или трехсторонней набетонки рубашки рис. Другой, широко применяемый в настоящее время метод усиления конструкций заключается в нагнетании под давлением в поврежденную кладку стену или железобетонные стены с трещинами специального раствора. По данным 1,,,, применение метода инъектирования для усиления поврежденной трещинами кирпичной кладки в зависимости от состава инъекционного раствора и раствора в швах поврежденной кладки ведет к увеличению е несущей способности в 10 раза по сравнению с первоначальной прочностью кирпичной кладки. Одновременное усиление конструкций стальной обоймой и инъектированием раствора в трещины поврежденной кладки рекомендуется в тех случаях, когда установка только обоймы не обеспечивает монолитности кладки, а одно инъектирование требуемой прочности кладки. Совместное применение указанных методов способствует повышению несущей способности и восстановлению монолитности конструкции. Рис. В работе рассматриваются способы усиления кирпичных простенков за счет снятия с них нагрузки и подведения стальных опорных стоек под перемычку. Авторами предложена схема, при которой в стойках из уголков с приваренными планками рис. При устройстве составных стоек из уголков разного сечения центр тяжести последующих секций смещен относительно предыдущих в сторону простенка рис. В строительной практике для усиления кирпичных столбов и простенков применяется устройство врезных поясов из швеллеров рис. Следует отметить, что данный метод усиления эффективен только при передаче нагрузки на усиливаемую область кладки. В работе авторами проведены исследования прочности и деформативности кладки, усиленной буроинъекционными шпильками, из которых установлено, что несущая способность кладки, усиленной предварительно напряженными шпильками, оказывается в 1. Однако, существующий метод усиления кирпичных простенков с помощью обычных стальных бандажей более эффективен и менее трудоемок по сравнению с предлагаемым в работе , поскольку не зависит от величины сцепления арматурных стержней через инъекционный состав с элементами кладки кирпич, раствор и прочности раствора, а также не требует установки большого количества отдельных распорных пластинок по наружному контуру кирпичных простенков. В работах Н. М. Онуфриева , предложен метод усилениякирпичных и железобетонных колонн простенков с использованиемпредварительно напряженных стальных распорок. Предложена конструкция.