Състоянието на сградите в настоящия момент се лимитира…

НАПРЕГНАТО СЪСТОЯНИЕ НА ДЕФЕКТИРАЛА СТОМАНОБЕТОННА ГРЕДА УСИЛЕНА С КАРБОНОВИ НИШКИ

Абстракт
Състоянието на сградите в настоящия момент се лимитира от възрастта на отделните конструкции. В момента носещите конструктивни елементи в преобладаващия брой сгради е на възраст около 50-60г., в резултат на което е на лице естествено физическо износване. Възниква проблем във връзка с възстановяване на част от консумираната носимоспособност на носещите стоманобетонни елементи.
В настоящия момент съществуват нови съвремени материали със значително по-високи якостни характеристики от традиционните.
Това е основание, съвремената инженерна наука да се възползва от постиженията на материалознанието и да осигури с минимални капиталовложения дълготрайна безаварийна експлоатация на основните носещи стоманобетонни елементи.
Усилването на стоманобетонни греди в строителната практика се налага много често поради следните причини:
– неудовлетворени изисквания на действащите норми;
– увеличаване на полезното натоварване;
– настъпили повреди, поради неправилна експлоатация или интензивни натоварвания и въздействия
Съществуват различни начини за усилване на стоманобетонни греди:
– усилване със стоманобетонов кожух
– усилване със стоманени скоби
– усилвяане със стоманени шпренгелни системи
– усилване със стоманени плочи и профили
– усилване с композитни материали (FRP)
Усилването на гредите трябва да се бъде такова, че освен повишаване на носещата способност на елементите, да се създаде и необходимата коравина. Това е особено важно при връзката между греда и колона.
Настоящата статия разглежда експеримрнтално изследване на напрегнато и деформирано състояние на стоманобетонна греда натоварена до разрушение, след което усилена с карбонови нишки.

Експериментална постановка

За целта на експеримента беше подготвена стоманобетонна греда ставно свързана с две колони със следните размери (фиг. 1)

Фиг. 1

Гредата е армирана с 2N10 долна армировка и 2N10 горна армировка и стермена Ø6,5 през 20cm. Колоните са армирани с 4N14 и стермена Ø6,5 през 20cm.
За осъществяване на реалната задача между колоните и ригела се пълни с куха тухлена зидария и обрамчената с колони и греда зидария се натоварва с хоризонтална и вертикална сила (фиг. 2).

Фиг. 2

Разрушението на гредата настъпва при:
– вертикален товар
– хоризонтален товар
Това се дължи на голямата носимоспособност на тухлената зидария и колоните при поемането на хоризонталната сила.
След настъпване на разрушение гредата е усилена с карбонови нишки, при което се налага да се премахнат част от тухлите в горната зона (4 реда тухли) (фиг. 3).

Фиг. 3

Целта на усилване на възлите с карбонови нишки е да се заакоравят възлите за получаване на рамково действие между колоните и гредата и усилване на гредата в опънна зона за поемане на момента както и за срязващи сили. Стрелките показват посоката на работа на карбона.
Използваните материали за усилване:
1) MEGAWRAP 200
Еднопосочно изтъкан плат от непрекъснати карбонови нишки със следните технически характеристики:
– тегло на карбоновите нишки – 200 g/m2
– общо тегло на нишките – 224 g/m2
– дебелина – 0,11 mm
– якост на опън ffib – 3800 MPa
– еластичен модул Efib – 235 GPa
– деформация при счупване – εfib – 1,5%
– плътност – 1,81 g/m3
Механичните свойства на нишките са средни величини, получени от тестове за якост на опън според ASTMD 4018-81

2) EPOMAX-LD
Двукомпонентната епоксидна смола е подходяща за лепене на карбонови и синтетични влакна, които се ползват за статично усилване или корекции на стоманобетонни елементи
– якост на огъване – 44,6 MPa
– еластично удължение – 1,7%
– якост на натиск – 90 MPa
– якост на опън – 70 MPa
– модул на еластичност – 2500 MPa
– якост на адхезия – >4 N/mm2

Експеримрнтът е проведен в лабораторията към катедра “Масивни конструкции” на УАСГ със съдействието на фирми „ИЗОМАТ ИНТЕРНЕШЪНАЛ” ЕООД и
„А&К инженеринг” ООД.

Използваната апаратура и разположението на мерените точки е дадено на фиг. 4

Фиг. 4

И1 – И5 – индикаторен провисомер
Т1 – Т3 – деформуметър тип “Хугенбергер” с база 254mm
Гредата беше натоварена на степени до разрушение (скъсване на карбона)
Получените резултати са представени в таблици 1 и 2.

Таблица 1

Таблица 2

Снимков материал от изпитването

Изводи

Премахването на част от тухления зид води до значително намаляване на носимоспособността за хоризонталното натоварване. То ще се поема от колоните.
Максималният вертикалнен товар, преди усилването с карбонови нишки ще бъде определено по изчислителен път, като гредата стъпва ставно върху колоните (фиг. 5).
Наличната армировка в опънна зона е 2N10 с .
Максималния момент който може да поеме гредата съгласно теорията на стоманобетона е М=12,62 kNm, следователно максималната вертикална сила се получава както следва


Фиг. 5
При комбинираното натоварване с хоризонтален и вертикален товар на реалната постановка се получава доста по-висока носеща способност, което се дължи на съвместната работа на носещия зид и обрамчването му с колони и греда.
След усилването с карбонови нишки и закоравяването на възлите, статическата схема добива вида съгласно фиг. 6


Фиг. 6

Носещата способност на гредите за поемане на вертикален товар се увеличава поради закоравяването на възлите (връзката греда-колона).
Приемаме, че височината на натисковата зона след първоначалното разрушение е границите между 2а и 3а.
Използван е инженерен метод за изчисление при спазване на условието за равновесие на сили в равнина. Съгласно това, максималният момент, който може да поеме гредата при съвместното участието на армировката и карбоновите нишки е: и съответната вертикална сила F=112,6 kN.
Изчисленията са проведени с презункцията за втора група гранични състояния (нормативен товар).
От изпитването на гредите след усилването им с карбонови нишки (съгласно фиг.3) на степени с вертикален товар се оказва, че полученият теоретичен момент при поява на първата пукнатина, отговаря на пълното запъване на ставните връзки, от където можем да приемем статическата схема за рамка.

Заключение
Проведените изследвания дават основание да се приеме, че усилването с карбон е ефективно, в смисъл че не променя характера на работа на стоманобетонните елементи, а само повишава неговата носимоспособност и гарантира по-съществено възстановяване на част от консумираното физическо износване.

Литература:
1. Паничков Д., “Обследване и изпитване на строителни конструкции и
съоръжения”, УИК,2001, София;
2. Паничков Д., “Ръководство по изпитване на строителните конструкции и съоръжения”, Техника, 1988, София;
3. Abdulahad E., Panichkov D., Rangelova F. “DFRP REINFORCEMENT FOR CONCRETE BEAM AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION”, Patras, Greece, 2007
4. Абдулахад Е., Паничков Д., Рангелова Ф. „Напрегнато състояние на стоманобетонни греди армирани с конвенционална стоманена армировка и армирани с карбонова армировка” УАСГ, София 2007
5. Венков В., Игнатиев Н., Неделчев В “Възстановяване и усилване на масивни конструкции на сгради” , Техника, 1988, София

 

  • Винербергер ЕООД

    Винербергер е разполага с над 220 производствени мощности в 27 държави. Дейността на Винер…
  • Пери България ЕООД

    Световен лидер в производство и доставка на високотехнологични системни решения за изграж…
  • ТОНДАХ ГЛАЙНЩЕТЕН АД

    ТОНДАХ Глайнщетен е пазарен лидер в производството на керамични керемиди в Средна и Източн…
Заредете още от Hobelix
Load More In Доклади

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Виж още

Винербергер ЕООД

Винербергер е разполага с над 220 производствени мощности в 27 държави. Дейността на Винер…