Инновационные методы армирования сборных конструкций из железобетона углеволоконными сетками
Рассматриваются актуальные проблемы армирования углеродными сетками для повышения надежности любых инженерных конструкций. Определяются перспективы разработок для нового строительства: углепластиковая арматура и фибробетоны. Системы внешнего армирования углеродным волокном предназначены для ремонта и усиления несущих конструкций зданий с целью устранения последствий разрушения бетона и коррозии арматуры в результате длительного воздействия природных факторов и агрессивных сред в процессе эксплуатации сооружений..
Ключевые слова: железобетонные конструкции, инновации в строительстве, углепластик
Армированные углеволокном материалы получили признание в гражданском строительстве в течение последних 20 лет. Наиболее распространенное использование углеволокна зарубежом - в восстановлении и усилении существующих объектов. Углепластиковые сетки являются привлекательным выбором для этих работ, так как это означает экономически эффективный, простой и быстрый монтаж, а также отсутствие существенного влияния на массу или геометрию структуры усиливаемого объекта. армирование углеродный инженерный фибробетон
Мы рассматриваем применение углеволокна с позиции оптимального инновационного решения, способного обеспечить экономическую эффективность работ при относительно небольших затратах и высокую надежность самой конструкции [1].
Технология армирования жбк-конструкций углеволокном была разработана еще в 1960-х годах в рамках космической программы США, но, в первую очередь, как чисто теоретическая разработка, не имеющая практического воплощения [2,3]. Тем не менее, эта технология не была забыта, она совершенствовалась и реализовалась в 1990-х годах в строительстве спортивных сооружений в Лос-Анжелесе, Чикаго и других городах. В настоящее время, эта технология остается инновационной, но по ней уже наработан определенный технологический и конструкционный опыт [4,5].
Использование углеволокна в качестве арматуры или предварительного натяженнной нити в строительстве до сих пор было ноу-хау любой стройки. Однако последние достижения в области железобетонной промышленности позволили получить более широкое распространение этой технологии.
Использование углеволокна для арматурования в сборных железобетонных конструкциях эффективно в различных "полевых" условиях[6]. Например, армирование углеволокном мостовых конструкций обеспечило высокую грузоподъемность мосту в Калгари, при относительно небольшом весе и размере самих мостовых конструкций. Оказалось, что экономия затрат на расходе материалов при изготовлении и техническом обеспечении монтажа более легких, но прочных конструкций составило до 15% стоимости, в сравнении с существующими стандартными конструкциями.
Несмотря на тщательные наблюдения, до сих пор ( т. е. в течение 20 лет с момента ввода в эксплуатацию) мостовые конструкции этого объекта не продемонстрировали заметных признаков деградации[7]. В 2005 году на мосту произошла техногенная авария, сопровождавшаяся взрывом, значительным динамическим ударом с последующим воздействием высоких температур[8]. Но и в этом случае никаких заметных повреждений конструкции моста не получили, что доказывает их достаточную прочность и надежность.
Углевролоконные материалы изготавливаются в различных формах, включая листы, пластины, арматурные стержни и сетки. Они подходят для армирования железобетонных конструкций практически любого профиля, при этом, нет необходимости проводить переналаживание самого производства, поскольку их параметрические характеристики отвечают существующим стандартам производства[9].
В зарубежной практике присутствует тенденция к уменьшению диаметра стержня, поскольку было отмечена тенденция к снижению их общей эффективности из-за запаздывания сдвига, необходимого для активации всех волокон в поперечном сечении. Поэтому нити малого диаметра, используются в конфигурации сетки, которые используют волокна более эффективно[10]. В последние несколько лет, углепластиковая сетка малого диаметра была эффективно использована в качестве арматуры для верхнего фланца сборных двойных тройников, которые обычно используется для строительства автопарковок. Фланец сборной секции часто подвергается проникновению хлоридов, которые вызывают коррозию внутренней стальной арматуры. Углепластиковая сетка неподвержена этому типу коррозии и решает проблему надежности конструкции.
Процесс изготовления конструкций с углепластиком включает в себя:
- - размещение и натяжением арматуры; - формирование сетки в отливке; - укладывание смеси в форму (как в съемную, так и несъемную форму); - опрессовка смеси, если это предусмотрено технологией, хотя возможно использование и самоосаждающихся смесей, не требующих опрессовки.
Получаемое изделие неоднократно испытывалось специалистами в различных институтах США и стран Западной Европы. Всякий раз получаемые результаты оказывались выше ожидаемого.
В Японии разработана концепция использования армированных углеволокном сэндвич-панелей, применяемых при строительстве зданий в условиях повышенной сейсмоактивности. Экспериментальные постройки испытывались нагрузками, колебаниями и, наконец, подрывом инженерных зарядов мощности, эквивалентной динамическому удару стихии, характерной для землетрясений этого региона. Отмеченная степень разрушений была значительно ниже других традиционно используемых материалов. Что подтвердило пригодность изделий к эксплуатации в особых условиях.
В настоящее время в России постиндустриальное развитие общества требует поиска новых опорных моментов в развитии экономики страны и строительной отрасли. Правительством взят курс на повышение инновационности и технологический рывок в индустрии. Поэтому, на наш взгляд, внедрение этой инновации в производство строительных материалов, в частности железобетонных конструкций, позволит решить ряд принципиальных проблем. Самое важное, что в нашей стране существует необходимая технологическая база.
Производство углепластика в России развернуто на ряде предприятий, например, на предприятиях екатеринбургской компании "Композит" и других предприятиях отрасли. Железобетонные конструкции производяытся на множестве предприятий отрасли. Проведенный нами анализ затрат на производство армированных изделий показал, что при соблюдении технологических нормативов и характеристик наблюдается некоторое удорожание производства наиболее распространенной номенклатуры готовых конструкций и не изменяется стоимость изготовления литых изделий на объекте при литье в разборную опалубку. Вариант литья изделий на объекте предполагает некоторое удорожание самих подготовительных работ, связанных со спецификой монтажа углепластиковой арматуры, в частности привлечения специально обученного персонала, тогда как стоимость смесей и процедура отливки остается на базовом уровне. Однако, как показывают расчеты, такое удорожание связано, прежде всего, с мелкосерийностью производства, спецзаказом и компенсацией возможного коммерческого риска для подрядчика. При широкой организации таких работ, возникновении постоянного спроса на изделия прогнозируемая стоимость заказа снижается в существенных приделах. При этом прибыль предприятий-изготовителей возрастает, покольку происходит расширение сферы употребления существующей номенклатуры изделий, ввиду повышения их возможностей и отсутствия необходимости развивать производство специальных конструкций. Интенсифицируется, также, производство высокотезнологичного углепластика, что благотворно сказывается и на этой смежной отрасли.
Очевидная выгода от инвестирования в эту инновационную область значительно превышает вероятный коммерческий риск, что подтверждается опытом производства и применения в США и интересом, который проявляют к этой инновации в других странах.
Литература
- 1. Macdonald M. N., O'regan J. P. The Ethics of Intercultural Communication //Educational Philosophy and Theory. 2013.№ 45 (10) PP: 1005-1017. 2. Костюченко В. В. Системотехническая методология организации процессов строительного производства // Инженерный вестник Дона, 2012. № 1. - URL: ivdon. ru/magazine/archive/n1y2012/734 3. Бутенко Е. А. Организация городского строительства. Волгоград: ВолгГАСУ, 2015 - 170 с. 4. Петренко Л. К., Оганезян А. А. Актуальные проблемы организации проектирования // Технические науки -- от теории к практике / Сб. ст. по материалам XLVI междунар. науч.-практ. конф. № 5 (42). Новосибирск: Изд. "СибАК", 2015. С. 63-67. 5. Ключникова О. В. Роль стратегического управления по совместному производству работ для инженерной инфраструктуры // Интернет-журнал Науковедение. 2013. № 5. URL: naukovedenie. ru/PDF/18trgsu513.pdf. 6. Ключникова О. В., Костюченко В. В., Побегайлова Е. В. Управление организацией от психологических составляющих до ее структурирования: учеб. пособие. Ростов н/Д: РГСУ, 2014. 92 с. 7. Побегайлов О. А., Воронин А. А. Ключевая составляющая системы управления персоналом // Инженерный вестник Дона. 2013. № 3. URL:ivdon. ru/ru/magazine/archive/n3y2013/1778. 8. Horizontal and Vertical structures: The dynamics of organization in higher education. Keeling, Richard P.; Underhile, Ric; Wall, Andrew F. Liberal Education, v 93 n 4. pp. 22-31 Fall 2007. 9. Шилов А. В., Манжилевская С. Е., Швецов В. В. Принцип системности моделирования//Наука вчера, сегодня, завтра. 2016. № 2-2 (24). С. 70-75. 10. Манжилевская С., Евлоева И. Система и модели организационного инжиниринга// Технические науки от теории к практике. 2015. №46. С. 57-63.
Похожие статьи
-
Монолитное строительство - основная технология возведения зданий. Технология, позволяющая возвести монолитные многоэтажные здания, коттеджи, сооружения...
-
В современном строительстве применяется огромное количество различных материалов, каждое из которых имеет свои достоинства и недостатки. Сталь - один из...
-
Бетон, как показывают испытания, хорошо сопротивляется сжатию и значительно хуже растяжению, поэтому включение стальной арматуры в растянутую зону...
-
Одной из ведущих отраслей народного хозяйства государства является строительство. Мерой развития строительства определяется развитие государства в целом....
-
При применении ресурсного (ресурсно-индексного) метода в качестве исходных данных для определения прямых затрат в локальных сметных расчетах (сметах)...
-
Потребность в строительных конструкциях, деталях, полуфабрикатах, материалах для постройки здания находим исходя из объемов работ и построим график их...
-
Методы неразрушающего контроля (преимущества и недостатки) Строительство развивается быстрыми темпами, и с каждым днем требования к срокам и качеству...
-
Для строительства промышленных и гражданских (в том числе и жилых) зданий очень широко используются металлические конструкции. Их частое использование...
-
Заделка стыков начинается после окончательной выверки конструкций и включает следующие простые процессы и операции: 1) вварка закладных деталей...
-
Определение сметной стоимости материалов, изделий и конструкций - Смета на дом площадью 100 м2
Сметные цены определяют нормативную сумму затрат на материалы (на установленную единицу измерения) франко-приобъектный склад строительной площадки....
-
В настоящее время наиболее распространенными несущими конструкциями деревянных покрытий зданий различного назначения являются деревянные арки. Они...
-
Композиция для армирования строительных конструкций - Укрепление строений
Патент на изобретение №:2493337 Автор: Шабалин Семен Игоревич (RU), Шахов Сергей Владимирович (RU), Степанова Валентина Федоровна (RU) Патентообладатель:...
-
Введение - Проектирование железобетонных конструкций для 5-ти этажного жилого дома в г. Толочине
Железобетон состоит из бетона и стальной арматуры, работающих совместно благодаря сцеплению, возникающему между ними. Бетон - это искусственный каменный...
-
Назначение опалубки Большую часть объема монолитного бетона и железобетона применяют для возведения конструкций нулевого цикла и только 20...25%...
-
Здание в плане разбивается на захватки. Минимальный размер захватка может приниматься равным двум ячейкам здания. Максимально принимается захватка равная...
-
Для обеспечения высоких темпов сооружения НС и КС в этих условиях применяют комплектно-блочный метод строительства. Сущность данного метода заключается в...
-
Поэлементные поставки: 1) местные строительные материалы: щебень, бетон; Производственный запас (временной): бетон - 5 дней, щебень 5 дней. 2)...
-
Методы формирования программы технико-экономического обоснования реконструкции объектов
Порядок разработки и утверждения технико-экономических обоснований и технико-экономических расчетов реконструкции объектов жилищного, гражданского и...
-
Выбор транспортных средств производится с учетом их грузоподъемности и габаритов, а также массы, количества и ассортимента перевозимых деталей и...
-
Согласно Земельному кодексу для строительства промышленных предприятий и иных несельскохозяйственных нужд предоставляются, по согласованию с...
-
Таблица 8 Наименование Обоснование Кол Сваи СП30.30-2 Серия Б1.011.1-2.08 вып.2 48 Блоки фундаментные СТБ 1076-97 ФБС12.6.6 42 ФБС24.6.6 28 ФБС9.6.6 14...
-
Расчет сборной железобетонной колонны Сбор нагрузок и определение продольной силы в колонне первого этажа Исходные данные S0 =1,8 кН/м2 III снеговой...
-
Метод расчета по предельным состояния 1. Сущность метода Метод расчета конструкций по предельным состояниям является дальнейшим развитием метода расчета...
-
Главное отличие данного метода от предыдущего в том, что здесь максимальная степень деформации бетона еBo не является постоянной и зависит от предела...
-
В Российских нормах, заложенных в актуализированной версии СНиП - СП63.13330.2012 предельная относительная деформация у бетона при сжатии постоянна еBo =...
-
Определение и состав комплексного процесса монтажа строительных конструкций Монтаж строительных конструкций - Это комплексный процесс механизированной...
-
Методы организации строительного производства - Проект производства строительных работ
1) Мачтовый метод. Характеризуется большими объемами работ в пределах заводской территории (изготовление элементов, укрупнительная сборка, формирование...
-
ПОТРЕБНОСТЬ В МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕСУРСАХ - Сооружение стены из железобетона
Потребность в машинах, оборудовании и механизмах, определяемая с учетом технических характеристик и выполняемых работ, приведена в таблице 6. Таблица 6 -...
-
Рис. 4. Диаграмма деформирования высокопрочной арматуры При 0 < еSc < еSc1 УSc-= еSc-ЕSc (13) УSc1-= 0,9Rs/ЕSc (14) При еSc1 < еSc < еSc2...
-
Пользуясь таблицей объемов работ, а также сборниками ЕНиР составляем калькуляцию трудовых затрат, которая должна включить весь комплекс основных и...
-
Определение срока службы сравниваемых конструкций Согласно нормативным документам срок службы конструкций сравниваемых вариантов одинаков и составляет...
-
МЕХАНИЗАЦИЯ БЕТОННЫХ РАБОТ - Монолитный железобетон
Бетонную смесь изготавливают на заводах товарного бетона. В случае когда на строительном объекте потребляется более 3000 м3 бетона в месяц и имеется...
-
Основное положения - Мембранные конструкции зданий и сооружений
1.1 Ниже будут приведены рекомендации предназначены для проектирования металлических мембранных покрытий с плоским прямоугольным контуром для...
-
Строительство газопровода производить в соответствии с действующими "Правилами безопасности в газовом хозяйстве", [13], [14] и [15]. До начала основных...
-
Строительство газопровода производить в соответствии с действующими "Правилами безопасности в газовом хозяйстве", [13], [14] и [15]. До начала основных...
-
Капитальное строительство - совокупность всех видов деятельности, обеспечивающая осуществление инвестиционного процесса, от предпроектной стадии до ввода...
-
О методах расчета конструктивных элементов сооружений на пересечениях
Этот вопрос поднят потому, что нормативными документами даются коэффициенты, с использованием которых определяется продолжительность работы сооружения....
-
История строительства железобетонных конструкций - История строительства железобетонных конструкций
Железобетон по сравнению с другими строительными материалами появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история...
-
Индустриализация строительства означает перевод его на методы стационарного промышленного производства. Иными словами, идет непрерывное превращение...
-
I. Утверждаемая часть Здесь, рассчитываются характеристики и технико-экономические показатели объекта. Уточняется соответствие проекта с нормами и...
Инновационные методы армирования сборных конструкций из железобетона углеволоконными сетками