Preview

Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий

Расширенный поиск

К определению наиболее эффективного способа усиления железобетонных колонн при разных уровнях нагружения

https://doi.org/10.23947/2949-1835-2024-3-1-7-14

EDN: JBTDAD

Аннотация

Введение. Выбор метода усиления железобетонных конструкций в основном зависит от стоимости и сроков проведения работ. В каждом конкретном случае решение принимается в зависимости от нагрузки, вида дефектов, особенностей эксплуатации и др. Помимо прямых затрат на обследование, выполнение проекта усиления, материалы, подъемно-транспортные услуги и, непосредственно, стоимости работ по усилению существует ряд дополнительных затрат, связанных с особенностями технологии выполнения работ. Из новых методов усиления можно отдельно выделить внешнее композитное армирование, основанное на использовании углематериалов.  В отличие от ранее разработанных методов усиления, основанных на использовании железобетона и металла, композитные системы отличаются высокой мобильностью и не требуют дополнительных затрат Целью настоящего исследования является определение наиболее рационального способа усиления для сжатых конструкций. 

Материалы и методы. Авторами было рассмотрено усиление тремя методами сжатых железобетонных конструкций. В работе был сделан численный эксперимент, в котором выполнялось усиление железобетонной колонны при разных коэффициентах усиления от 1,1 до 2,0, то есть от 10 % до 100 % увеличения прочности. Расчеты стоимости усиления колонны выполнялись для трех способов усиления железобетонной, металлической и композитной обоймой. 

После выполнения 30-ти вариантов расчетов была построена таблица, в которой представлены все характеристики и объемы материалов. В заключительной стадии работы для каждого способа исследования был сделан расчет общей стоимости согласно прайсам фирм реализаторов. 

Результаты исследования. Анализ железобетонного усиления показал, что при большинстве коэффициентов усиления имеет место минимальное конструктивное армирование. Металлическое усиление при больших уровнях нагрузки экономически нецелесообразно, так как необходимо использовать уголки большого сечения. Композитные системы внешнего армирования при всех коэффициентах повышения нагрузки являются очень материалоемкими. Учитывая высокую стоимость материалов, данный метод, в большинстве случаев, является самым экономически нецелесообразным.

Обсуждение и заключение. На основании полученных результатов выполнен анализ эффективности трех наиболее распространенных способов усиления железобетонных сжатых колонн. Разработаны предложения по рациональному проектированию систем усиления внецентренно сжатых железобетонных стоек, работающих с разными эксцентриситетами приложения нагрузки.

Об авторах

С. В. Георгиев
Донской государственный технический университет
Россия

Сергей Валерьевич Георгиев, доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций, кандидат технических наук

344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1



Д. Р. Маилян
Донской государственный технический университет
Россия

Дмитрий Рафаэлович Маилян, профессор кафедры железобетонных и каменных конструкций, доктор технических наук, профессор

344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1



А. И. Соловьёва
Донской государственный технический университет
Россия

Анастасия Ивановна Соловьёва, ассистент кафедры железобетонных и каменных конструкций, магистр

344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1



Список литературы

1. Курбанов З.А., Грушевский К.Е. Усиление сборной железобетонной колоны методом железобетонной обоймы. В: Труды международной научно-практической конференции «Инновационное развитие: потенциал науки и современного образования». Пенза: Наука и Просвещение (ИП Гуляев Г.Ю.); 2018. P. 169–171.

2. Хаютин Ю.Г., Чернявский В.Л., Аксельрод Е.З. Ремонт и усиление железобетонных конструкций в зданиях из монолитного железобетона. В кн.: Проектирование и строительство монолитных многоэтажных жилых и общественных зданий, мостов и тоннелей. 2004. С. 195–197.

3. Данилов С.В., Фомичева Л.М. Усиление железобетонных колонн стальными обоймами. В: Труды международной научно-технической конференции «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии». Могилев: Межгосударственное образовательное учреждение высшего образования «Белорусско-Российский университет»; 2017. С. 240–241. URL: http://e.biblio.bru.by/handle/1212121212/4836 (дата обращения 30.01.2024).

4. Кучеренко В.И. Проектирование усиления внецентренно-сжатых железобетонных элементов (колонн, опор, стоек). Аллея науки. 2021;2(53):141–143. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46112907 (дата обращения 29.01.2024).

5. Жемчуев А.О. Новые технологии применения жидкого стекла при усилении сжатых железобетонных конструкций. Национальная Ассоциация Ученых. 2015;2(7):111–112. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/novyetehnologii-primeneniya-zhidkogo-stekla-pri-usilenii-szhatyh-zhelezobetonnyh-konstruktsiy (дата обращения 30.01.2024).

6. Георгиев С.В., Маилян Д.Р., Соловьева А.И. Способ усиления железобетонной колонны прямоугольного или квадратного сечения композитными материалами. Патент РФ 2775852 C1. 2022.

7. Георгиев С.В., Маилян Д.Р., Соловьева А.И. Способ усиления железобетонной колонны прямоугольного или квадратного сечения. Патент РФ 2773490 C1. 2022.

8. Семенов Д.А. Эволюция нормативного подхода к расчету железобетонных элементов. Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2017;5:43–50. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/evolyutsiyanormativnogo-podhoda-k-raschetu-zhelezobetonnyh-elementov (дата обращения 30.01.2024).

9. Гарибов Р.Б. Сопротивление железобетонных несущих конструкций при агрессивных воздействиях окружающей среды. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Саратов: Пензенский государственный университет архитектуры и строительства; 2008.

10. Иванов Ю.В. Реконструкция зданий и сооружений: усиление, восстановление, ремонт. Ассоциация строительных вузов; 2012. 312 с.

11. Доломанюк Р.Ю. Оценка состояния железобетонных конструкций для регрессивной зависимости коррозийных повреждений стальной арматуры от толщины защитного слоя бетона в условиях открытой атмосферы. В: Сборник материалов III Национальной научно-практической конференции «Образование. Транспорт. Инновации. Строительство». Омск: ФГБОУ ВО «Сибирский государственный автомобильнодорожный университет (СибАДИ)»; 2020. С. 524–528. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43970085 (дата обращения 30.01.2024).

12. Дорофеев И.А., Федотова М.И. История развития методов расчета железобетонных конструкций. В: Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 4 частях «Наука и образование в XXI веке: теория, практика, инновации». Люберцы: OOO АР-Консалт; 2014. С. 93–95.

13. Корсаков Н.В. Анализ повреждений и видов усилений сжатых железобетонных конструкций. В кн.: Конкурс научно-исследовательских работ студентов Волгоградского государственного технического университета. Тезисы докладов. Волгоград: ВГТУ; 2021. С. 468–469.

14. Hutchinson A.R., Rahimi H. Flxural Strengthening of Concrete Beams with Externally Bonded FRP Reinforcement. In: Proceedings of the 2nd Int. Conf. on Advanced Compos. Mat. in Bridges and Struct. (ACMBS). Montreal; 1996. P. 519–526.

15. Hussain M., Sharif A., Basunbul I.A., Baluch M.H., AL Sulaimani G.J Flexural Behavior of Precracked Reinforced Concrete Beams Strengthened Externally by FRP Plates. ACI Struct J. 1995;92(1):14–22.

16. Khalifa A., Belarbi A., Nanni A. Shear Performance of RC Members Strengthened with Externally Bonded FRP Wrap. In: Proceedings of 12th World Conference on Earthquake Engineering. Auckland, New Zealand; 2000. Pp. 305–315.

17. Mander JB, Priestly MJN, Park R. Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete. ASCE Journal of Structural Engineering. 1988;114(8):1804–1826.

18. Matthys S. Structural Behavior and Design of Concrete Members Strengthened with Externally Bonded FRP Reinforcement. Gent University; 2000. 367 p. URL: https://libstore.ugent.be/fulltxt/RUG01/000/518/841/RUG01000518841_2010_0001_AC.pdf (дата обращения 30.01.2024).

19. Pan J.L., Xu T., Hu Z.J. Experimental Investigation of Load Carrying Capacity of the Slender Reinforced Concrete Columns Wrapped with FRP. Construction and Building Materials. 2007;21(11):1991–1996. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2006.05.05

20. Польской П.П., Маилян Д.Р., Георгиев С.В. Прочность и деформативность гибких усиленных стоек при больших эксцентриситетах. Научное обозрение. 2014;12(2):496–499. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prochnost-i-deformativnost-korotkih-usilennyh-stoek-pri-malyh-ekstsentrisitetah (дата обращения 30.01.2024).

21. Польской П.П., Маилян Д.Р., Георгиев С.В. О влиянии гибкости стоек на эффективность композитного усиления. Инженерный вестник Дона. 2015;4. URL: https://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3374 (дата обращения 30.01.2024).

22. Маяцкая И.А., Польской П.П., Георгиев С.В., Федченко А.Е. Применение углепластиковых ламелей при усилении строительных конструкций. Строительство и техногенная безопасность. 2018;12(64):33–38.

23. Георгиев С.В., Меретуков З.А., Соловьёва А.И. Исследование сжатых и изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитными материалами по новой методике. Инженерный вестник Дона. 2022;2. URL: https://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2022/7469 (дата обращения 30.01.2024).

24. Георгиев С.В., Соловьева А.И., Меретуков З.А. Сравнение методик усиления внешним армированием композитных материалов. Инженерный вестник Дона. 2021;10. URL: https://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n10y2021/7221 (дата обращения 30.01.2024).

25. Георгиев С.В., Соловьёва А.И., Меретуков З.А. Сравнение методов усиления железобетонных стоек с точки зрения экономической эффективности. Инженерный вестник Дона. 2022;2. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2022/7485 (дата обращения 30.01.2024).

26. Георгиев С.В., Меретуков З.А., Соловьёва А.И. К определению прочности бетона, обжатого композитными материалами, расположенными в поперечном направлении. Инженерный вестник Дона. 2021;10. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n10y2021/7225 (дата обращения 30.01.2024).


Рецензия

Для цитирования:


Георгиев С.В., Маилян Д.Р., Соловьёва А.И. К определению наиболее эффективного способа усиления железобетонных колонн при разных уровнях нагружения. Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий. 2024;3(1):7-14. https://doi.org/10.23947/2949-1835-2024-3-1-7-14. EDN: JBTDAD

For citation:


Georgiev S.V., Mailyan D.R., Solovyeva A.I. Determining the Most Efficient Method of Strengthening the Reinforced Concrete Columns under Different Loading Levels. Modern Trends in Construction, Urban and Territorial Planning. 2024;3(1):7-14. (In Russ.) https://doi.org/10.23947/2949-1835-2024-3-1-7-14. EDN: JBTDAD

Просмотров: 426


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2949-1835 (Online)