ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Бондар Олена Миколаївна

УДК| 624.012:059.25

СПОСІБ ЛОКАЛЬНОГО ПІДСИЛЕННЯ

КАМ'ЯНИХ КОНСТРУКЦІЙ

Спеціальність 05.23.01 – будівельні конструкції,

будівлі та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник

кандидат технічних наук, доцент

Копейко Анатолій Євгенович,

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, доцент кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Фоміца Леонід Миколайович,

Сумський національний аграрний університет,

завідувач кафедри будівництва та архітектури;

кандидат технічних наук, доцент

Клименко Євген Володимирович

Одеська державна академія будівництва та архітектури, доцент кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій.

Провідна організація:

Донбаська національна академія будівництва та архітектури, кафедра залізобетонних конструкцій, Міністерство освіти і науки України, м. Макіївка

Захист відбудеться “15” червня 2006 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.04 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий “11” травня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к. т. н., доцент Крот О.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема відновлення і ремонту кам'яних конструкцій житлових будівель останнім часом є особливо актуальною, оскільки значна частина основних фондів, введених в експлуатацію з кінця 40-х до початку 60-х років, отримала значний ступінь зносу і не придатна до нормальної експлуатації (або знаходиться в аварійному стані). У той же час за економічних умов, що склалися, об'єми реконструкції будівель і споруд значно перевищують об'єми капітального будівництва. Найбільш інтенсивно ведеться відновлення житлових і громадських цегляних будівель, у зв'язку з чим актуальним завданням є розробка ефективних способів підсилення несучих конструкцій вказаних будівель.

В даний час для відновлення пошкоджених кам'яних конструкцій існують і традиційно використовуються різні способи підсилення. На жаль, всі вони пов'язані із зміною зовнішнього вигляду фасадів, що неприйнятно для пам’яток архітектури. Такі роботи вимагають великих фінансових і трудовитрат, до того ж вони проводяться із відселенням мешканців на час реконструкції (для житлових будівель).

Все вище зазначене зумовлює актуальність і перспективність розробки і дослідження ефективних способів відновлення і підсилення кам'яних будівель, зокрема, житлових будинків і пам’яток архітектури.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до плану наукових досліджень кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій Харківського державного технічного університету будівництва і архітектури в рамках державних бюджетних науково-дослідних робіт з тем: “Розробка способів підвищення ефективності кам'яних конструкцій будівель і споруд, експериментально-теоретичні дослідження характеру їх роботи”; “Способи попереднього напруження сталезалізобетонних та монолітних залізобетонних конструкцій для нового будівництва, відновлення та реконструкції будівель і споруд”, а також в рамках загальнодержавної багатогалузевої програми “Ресурс” і її розділу “Будівництво”.

Мета роботи – розробка і впровадження ефективного способу локального підсилення цегляної кладки склопластиковим або сталевим внутрішнім армуванням із одночасним обтисненням окремих пошкоджених каменів з тріщинами, а також створення інженерної методики розрахунку несучої здатності конструкцій, підсилених вказаним способом.

Завдання досліджень:

1. Запропонувати способи підсилення кам'яних конструкцій локальним внутрішнім армуванням з обтисненням.

2. Теоретично дослідити напружено-деформований стан локально підсилених окремих каменів і масиву цегляної кладки в цілому.

3. Розробити інженерну методику розрахункового визначеня несучої здатності цегляних стиснутих елементів із локальним підсиленням.

4. Провести чисельні і експериментальні дослідження окремих цеглин, підсилених склопластиковою обоймою, для оцінки достовірності пропонованої методики розрахунку за допомогою кінцево-елементної моделі.

5. Виявити та експериментально дослідити закономірності деформації і руйнування цегляних центрально стиснутих елементів, підсилених запропонованим способом, при короткочасній дії навантаження. Одержати експериментальні дані для опису фізико-механічних властивостей сталевого дроту і склопластика, що застосовуються для армування при локальному підсиленні кам'яних конструкцій.

6. Впровадити результати даної роботи.

Об'єктом дослідження є кам'яні конструкції з тріщинами, локально підсилені внутрішнім склопластиковим або сталевим армуванням з обтисненням.

Предметом досліджень є напружено-деформований стан, тріщиностійкість, деформативність і несуча здатність локально підсилених кам'яних конструкцій.

Методи досліджень:

- експериментальні дослідження деформативно - міцностних властивостей склопластика і сталевого дроту, що використовуються при локальному підсиленні, на стандартному устаткуванні;

- дослідження закономірностей роботи кладки, пошкодженої тріщиною і локально підсиленої обтисненням, за допомогою спеціально виготовленого випробувального стенду і стандартної вимірювальної техніки;

- теоретичне визначення несучої здатності на основі використання критеріїв міцності;

- чисельне визначення напружень пошкоджених та підсилених каменів з обтисненням за допомогою програмного комплексу SCAD.

Наукову новизну роботи визначають наступні результати:

- розроблений спосіб локального підсилення кам'яних конструкцій, пошкоджених тріщинами;

- розроблені методики оцінки несучої здатності кам'яних конструкцій з тріщинами, локально підсилених за допомогою склопластика і сталевого дроту;

- встановлені у випробуваннях закономірності підсилених пропонованим способом цегляних конструкцій роботи при центральному стисненні;

- досліджені физико-механічні властивості склопластикових і сталевих жгутів, що використовуваються в якості арматури для локального підсилення кладки, пошкодженої тріщинами.

Практичне значення даної дисертаційної роботи полягає в тому, що запропоновані в ній принципи, конструктивно-технологічні рішення і розроблені методики розрахунку відкривають можливість впровадження ефективного способу локального підсилення стін кам'яних будівель з тріщинами, при якому не потрібне відселення мешканців, а також такого, що дозволяє зберегти первинну зовнішність фасадів, що особливо важливо при відновленні і реконструкції пам’яток архітектури.

Результати даного дослідження впроваджені при реконструкції чотирьох житлових будинків, кінотеатру “Познань”, в проектах підсилення двох будівель, що є пам'ятками архітектури в місті Харкові.

Особистий внесок дисертанта полягає в наступному:

-

-

-

-

-

Апробація роботи. Основні положення дисертації, результати експериментальних і теоретичних досліджень і виконаних розробок доповідалися на всеукраїнській науково-практичній конференції „Реконструкція будівель і споруд. Досвід і проблеми” (Київ, 2001 р.); 56-й (Харків, 2001 р.), 58-й (Харків, 2003 р.) і 59-й (Харків, 2004 р.) науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва і архітектури; Міжнародній конференції “Рациональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном хозяйстве” (Бєлгород, 2002 р.); Міжнародній науково-практичній конференції „Захист від корозії і моніторинг залишкового ресурсу промислових будівель, споруд і інженерних мереж” (Донецьк, 2003 р.); Міжнародній науково-практичній конференції „Новітні технології діагностики, ремонту і відновлення об'єктів будівництва і транспорту” (Крим, 2003 р.); Міжнародній конференції “Ресурс і безпека експлуатації конструкцій, будівель і споруд” (Харків, 2003 р.); ІІ і ІIІ Міжнародних науково-практичних конференціях „Інноваційні технології діагностики, ремонту і відновлення об'єктів будівництва і транспорту” (Алушта, 2004 р., 2005 р.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 13 статей, зокрема 12 у виданнях, рекомендованих ВАК України.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків. Обсяг складає 147 сторінок, зокрема 112 сторінок основного машинописного тексту, 73 рисунків, 6 таблиць, 123 посилання на літературні джерела.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ присвячений обгрунтуванню проведення теоретичних і експериментальних досліджень, необхідності розробок ефективних способів підсилення кам'яних конструкцій, пошкоджених тріщинами; визначені мета, задачі роботи, її наукова новизна і практичне значення, наведені дані про апробацію і публікацію матеріалів дисертації.

У першому розділі представлений аналіз існуючих способів підсилення кам'яних конструкцій, а також підходів до їх розрахунку. До традиційних способів належать обетонування конструкцій, улаштування сталевих обойм, врізання вздовж тріщин сталевих або залізобетонних шпонок, обкладання або перекладання пошкоджених ділянок кам'яними матеріалами. Одним з основних недоліків всіх цих способів є неможливість зберігання первинної зовнішності фасадів будівель, що із зрозумілих естетичних причин небажано, а для пам’яток архітектури взагалі неприйнятно.

Проблемам відновлення кам'яних конструкцій присвячені роботи Андреєва С.А., Вахненка П.Ф., Горнова В.Н., Давидова М.Ф., Діонісьєва-Македонського О.Д., Дмитрієва А.С., Донченка О.М., Єременок П.Л., Камейка В.А., Кліменка Є.В., Копейко А.Є., Лінович Л.Є., Оніщика Л.І., Пільдіша М.Я., Полякова Л.П., Полякова С.В., Савицького М.В., Семенцова С.А., Троупянського Б.Ф., Фоміна С.Л., Фомиці Л.М., Шагіна О.Л., Шмуклера В.С. і ін.

Окремо розглянуті способи підсилення з використанням полімерної композиції і склопластика. Одним з основних існуючих способів відновлення кам'яних конструкцій є ін’єктування тріщин. Сучасним рішенням проблеми відновлення несучої здатності конструкцій є зовнішнє підсилення армованими матеріалами на основі різних полімерних композицій.

Вдосконалення технологічних процесів з відновлення суцільності кладки під час ремонту і реконструкції будівель і споруд ведеться у напрямку отримання нових видів пластиків, полімерних розчинів і вдосконалення технології ін’єктування. Вказані питання відображені в працях Асланової Л.Г., Ахвердова І.Н., Веселовського Р.А., Давидова С.С., Красовської Т.А., Максимова Ю.В., Потапова Ю.В., Пустовойтова В.П., Селяєва В.П., Соловйова Г.К., Фролова Н.П., Шагіна О.Л., Швидка Я.І. і ін.

Багато пам’яток архітектури перебувають у стані, не придатному до нормальної експлуатації, причому кожна друга будівля перебуває в незадовільному стані, а кожна десята - в аварійному. Особливо важливим завданням є відтворення фактурної, структурної і колірної ідентичності кладки. Вимоги, що висуваються до реставрації фасадів, грунтуються на концепції максимального збереження історичного матеріалу.

Аналіз стану питання дозволив сформулювати задачі даної роботи.

У другому розділі наведені методика і результати проведених експериментальних досліджень властивостей склопластика і в'язального дроту при використанні їх в якості арматури, закономірності деформування і руйнування локально підсилених кам'яних конструкцій, пошкоджених тріщинами. Дослідження деформативно–міцностних властивостей вказаних видів арматури проводилися на випробувальній машині Р-5.

Дослідні зразки склопластика виконувалися із випалюваного склоджгута діаметром близько 10 мм завдовжки 450 мм, який просочувався полімерною композицією. Зразки із дроту діаметром 0,8; 1,0; 1,2 мм були виготовлені шляхом обмотки певної кількості її витків навколо двох Г - образних сталевих деталей, шарнірно закріплених в затисках випробувальної машини. Розміри захватів і відстань між ними імітували реальний масштабний фактор роботи дроту спільно з цеглиною.

Результати проведених експериментальних досліджень в'язального дроту і склопластика показали, що модуль пружності склопластика дорівнює 99200 МПа, тимчасовий опір склопластика - 165 МПа. Значення тимчасового опору в'язального дроту збільшується із зменшенням діаметру від 438 до 446 МПа.

Дослідження кам'яних конструкцій, локально підсилених армуванням сталевою і склопластиковою арматурою, проводилося на експериментальних зразках, що мають вигляд цегляних стовпів заввишки 1000 мм із розміром поперечного перерізу 510 х 380 мм. Зразки виконувалися з глиняної цегли М75 на цементно-піщаному розчині М50.

Випробування дослідних зразків проводилися центрально прикладеним зростаючим короткочасним навантаженням, яке створювалося насосною станцією і 50-ти тонним домкратом в сталевій рамі, замкнутій на силовій підлозі.

Випробування носили двохстадійний характер. Спочатку дослідний зразок доводився до стану, що характеризується різким зростанням поздовжніх і поперечних деформацій, збільшенням ширини розкриття магістральних тріщин, що відбуваються без збільшення навантаження. Повторно дослідний зразок був випробуваний після підсилення і витримки зразка протягом часу, необхідного в разі в'язального дроту (рис.1) для тверднення цементного розчину, який використовувається для зачеканки розчищених і підсилених швів, а для склопластика (рис.2) - полімеризації композиції, використаної для його отримання. Цементний розчин при підсиленні дротом виконувався з складу, аналогічного складу розчину кладки. Підсилення виконувалося на чотирьох гранях зразка.

Рис.1. Загальний вигляд зразка після Рис.2. Загальний вигляд зразка після

підсилення дротом підсилення склопластиком

Експериментальні дослідження показали, що деформативність зразків, підсилених дротом і склопластиком, при повторному випробуванні практично не зросла в подовжньому напрямі і у декілька разів збільшилася в поперечному. Це можна пояснити тим, що виміри проводилися на непідсилених ділянках кладки (рис.3, рис.4).

Існуючі магістральні тріщини не розкриваються, а магістральні тріщини, що утворюються в другій стадії, обходять зону підсилення.

Деформатівность зразків поза зонами підсилення в подовжньому напрямі практично не змінилася, в поперечному напрямі підвищилася.

Локальне підсилення цегляних зразків внутрішньою арматурою підвищило величину несучої здатності в 1,4 раза при використанні склопластика і в 1,1 раза при використанні дроту.

Таким чином, можна вважати, що тріщиностійкість, деформативність і несуча здатність локально підсиленої цегляної кладки були повністю відновлені.

Третій розділ присвячений розробці інженерної методики розрахунку конструкцій з тріщинами, відновлених способом локального підсилення.

Рис.3. Залежність “у-” зразків, підсилених в'язальним дротом,

і зразків без підсилення

Рис.4. Подовжні і поперечні деформації кладки до і після підсилення склопластиком

Нами була проведена експериментальна оцінка втрат попередньго напруження сталевого армування для даного способу підсилення. З цією метою були виготовлені дослідні зразки із глиняної цегли М75, обтиснутої десятьма і шістьма витками в'язального дроту діаметром відповідно 0,8 і 1,2 мм. Частина дослідних зразків випробовувалася без тріщин в каменях. Інші дослідні зразки руйнувалися навантаженням на згин, після чого дві половинки цеглини склеювалися розчином так, щоб утворювалися штучні тріщини різної ширини розкриття (від 2 до 10мм). Натягнення дроту і обтиснення розітнутих тріщиною каменів здійснювалося шляхом провертання коротишів, поставлених ребром до каменю. Як показали експерименти, втрати попереднього напруження складають 0,187 МПа і в розрахунках можуть не враховуватися.

Значення величин додаткових стискуючих напружень x і y, як функцію напруження z, були оцінені при використанні умови спільної роботи цегли і склопластика із залученням гіпотези плоских перерізів.

Співставлення критеріїв міцності показало, що критерій Баландіна відповідає рішенню задачі, при якій існує велика різниця між міцністю на стиск та міцністю на розтяг.

Передумови, покладені в розрахункову модель, і запропоновані розрахункові залежності для напружень стиску підтверджені чисельним експериментом за допомогою програмного комплексу SCAD (рис.5).

При стисканні цеглини, підсиленої склопластиковою або сталевою обоймою, її розширення утримується обмоткою (рис.6), внаслідок чого в поперечних перерізах виникає стискуюче напруження ух<0, уу<0 і міцність цеглини зростає.

Додаткове стискуюче напруження, спричинене усадкою, рівне

. (1)

а) б)

Рис. 5. Нормальні напруження в поперечному і подовжньому напрямах

у цеглині із склопластиковою обоймою

а) у поперечному напрямку б) у подовжньому напрямку

Рис.6. Розрахункові схеми каменя, підсиленого дротом і склопластиком

Підвищення міцності окремої цегли призводить до підвищення міцності цегляної кладки, несуча здатність якої може бути представлена співвідношенням на основі рішення, отриманого проф. Оніщиком Л.І.

. (2)

Переходячи до розрахункового опору цегляної кладки, отримуємо

, (3)

де підвищуючий коефіцієнт за рахунок наявності внутрішнього армування і ефекту обтиснення виявляється рівним

. (4)

Тут: - розрахунковий опір цеглини;

- розрахунковий опір розчину;

, - емпіричні коефіцієнти, залежні від виду кладки;

- кількість підсиленої цегли в кладці;

- загальна кількість цегли в кладці;

- поправочний коефіцієнт, що визначається для кладки на розчині низьких марок;

- розрахунковий опір цегляної кладки до підсилення;

– коефіцієнт умов роботи, що приймається 0,7 для кладки з тріщинами.

У четвертому розділі приведені методика і аналіз результатів проведених досліджень ефективності підсилення через три ряди цегляної кладки і перевірка достовірності розробленої методики розрахунку шляхом зіставлення результатів розрахунку з експериментальними даними.

Для реалізації поставленого завдання були виготовлені дослідні зразки кладки у вигляді стовпів із розмірами 250 х 120 мм заввишки 530 мм із глиняної цегли М75 на цементно-піщаному розчині М50 як підсилені внутрішнім склопластиковим армуванням (рис.7), так і без підсилення. При проведенні випробування використовувався прес УИМ-50, навантаження прикладалося центрально.

Внаслідок проведених випробувань цегляних стовпів за показниками індикаторів часового типу була побудована діаграма “у-е” (рис.8), з якої слідує, що деформативність армованого і неармованого зразків на ранніх стадіях навантаження була практично однаковою. При підвищенні несучої здатності елементу в 2,2 рази (порівняно з аналогічним елементом без підсилення) кінцеві деформації підсилених зразків перед руйнуванням зросли в 4 рази.

Рис.7. Випробування Рис. 8. Подовжні і поперечні деформації

дослідного зразка, кладки підсиленої і без підсилення

підсиленого склопластиком

Проведені експерименти показали прийнятність розробленої методики розрахунку. Значення несучої здатності підсиленої цегляної кладки визначені експериментально і за розробленою методикою розрахунку, близькі по значенню з перевищенням експериментального значення над теоретичним до 5%.

Експериментально обгрунтована ефективність локального підсилення через три ряди цегляної кладки.

У дослідженнях встановлені закономірності деформації заключених і не заключених в обойму каменів, трещіноутворювання і руйнування окремих каменів підсиленої кладки.

П'ятий розділ присвячений запропонованим раціональним областям впровадження результатів роботи. Викладена технологічна послідовність відновлення ділянок стін з тріщинами способом локального підсилення, заснована на внутрішньому підсиленні кладки в зоні тріщини у поєднанні з локальним обтисненням найбільш пошкоджених ділянок кладки в'язальним дротом або склопластиком (рис.9).

Рис.9.Фрагменти кладки з локальним підсиленням сталевим дротом і замкнутим склопластиковим армуванням

Приведені приклади впровадження способу локального підсилення склопластиковою і сталевою арматурою при реконструкції двох чотирьохповерхових житлових будинків по вулиці Бекетова, 11в і 17; п'ятиповерхового житлового будинку по вулиці Данилевського, 27; житлового дев'ятиповерхового будинку № 148/2 по вулиці Полтавський шлях; кінотеатру “Познань”; вказаний спосіб упроваджений в проектах підсилення двоповерхової будівлі Медико-генетичного центру, що розташований на території 1-ої Обласної клінічної лікарні і є пам’яткою архітектури; будівлі по вулиці Чернишевського, 79 – філіалу інституту мистецтв в місті Харкові. Результати впровадження показали ефективність і технологічність рішень, запропонованих в дисертації.

ВИСНОВКИ

1. Запропоновані способи підсилення кам'яних конструкцій локальним внутрішнім армуванням з обтисненням.

2. Проведені теоретичні дослідження напруженого стану і міцності підсиленої цегли із склопластиковою і сталевою обоймою показали підвищення міцності вказаних каменів і несучої здатності цегляної кладки в цілому. Вплив усадки склопластика на підвищення несучої здатності окремих каменів і цегляної кладки в цілому досягає 4 – 5%.

3. Розроблена інженерна методика розрахунку несучої здатності цегляних стиснутих елементів із локальним підсиленням як склопластиком, так і в'язальним дротом. Підвищенню міцності каменя за наявності додаткового стиснення в горизонтальному напрямі найбільш відповідає критерій міцності Баландіна. Підвищення міцності окремої цегли призводить до підвищення міцності цегляної кладки в цілому, несуча здатність якої оцінюється співвідношенням, в основу якого покладено рішення, отримане проф. Оніщиком Л.І. Причиною руйнування зразка є поява тріщин у вертикальному напрямі.

4. Чисельний експеримент, виконаний за допомогою програми SCAD, підтвердив запропоновані розрахункові передумови і, зокрема, залежності напруження стиснення із залученням гіпотези плоских перерізів.

5. Досліджені физико-механічні властивості сталевого дроту і склопластика, дозволили використовувати їх як арматуру при локальному підсиленні кам'яних конструкцій. Експериментально встановлені закономірності тріщиноутворення, деформації і руйнування цегляних центрально стиснутих елементів із тріщинами, локально підсилених внутрішньою склопластиковою і сталевою арматурою. Підтверджено повне відновлення тріщиностійкості, деформативності і несучої здатності вказаних конструкцій. Руйнування відбувається по тріщинах, що знов утворюються, а первинні тріщини не розкриваються. Проведений експеримент показав, що несуча здатність дослідних зразків, підсилених склопластиком, зросла в 1,4 раза, підсилених з використанням дроту – в 1,1 раза у порівнянні із несучої здатністю зразків без підсилення.

6. Зіставлення експериментальних і теоретичних значень несучої здатності зразків показало можливість використання запропонованої інженерної методики розрахунку.

7. Розроблена та апробована технологія виконання локального підсилення склопластиковою і сталевою арматурою в умовах проведення реконструкції будівель і споруд.

8. За результатами досліджень локальне підсилення кладки з тріщинами доцільно виконувати у зоні розвитку розколин, але не рідше, ніж через три її ряди.

9. Порівнянням техніко-економічних показників запропонованого способу підсилення і способу відновлення металевими тяжами доведена вища ефективність способу підсилення локальним обтисненням кам'яних конструкцій.

10. Результати даної роботи, які впроваджені при підсиленні зовнішніх несучих стін п'яти об'єктів міста Харкова і в двох проектах підсилення, показали високу ефективність запропонованого способу локального підсилення кам'яних стін із тріщинами внутрішнім армуванням склопластиковою і сталевою арматурою з обтисненням, особливо для будівель пам’яток архітектури.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:

1.

Особистий внесок – дослідження недоліків розчинів для ін’єктування цегляної кладки в практиці реставраційних робіт.

2.

Особистий внесок – аналіз способів відновлення цегляних склепінь, що існують в практиці реставрації пам'яток архітектури.

3.

Особистий внесок – дослідження впливу кількості витків і діаметру дроту на його тимчасовий опір.

4.

Особистий внесок – аналіз традиційних методів підсилення кам'яних конструкцій.

5.

Особистий внесок – аналіз результатів експериментальних досліджень фізико-механічних властивостей в'язального дроту, що використовувався при внутрішньому армуванні.

6.

Особистий внесок – участь в підготовці і проведенні експерименту, обробка результатів локального підсилення комплексних конструкцій.

7.

8.

Особистий внесок – участь в проведенні експерименту, вивчення напружено – деформованого стану кам'яних конструкцій, локально підсилених в'язальним дротом.

9.

Особистий внесок – безпосередня участь у відпрацювані технології кладки, підсиленої склопластиком.

10.

Особистий внесок – запропоновані розрахункові схеми каменя, підсиленого сталевим дротом, розроблені основні передумови методики розрахунку.

11.

Особистий внесок – дослідження деформативно–міцностних властивостей склопластика, застосованого для локального підсилення кам'яних конструкцій.

12.

Особистий внесок – побудова розрахункової схеми підсиленого склопластиковою обоймою каменя, проведення за допомогою програмного комплексу SCAD чисельного експерименту.

13.

Особистий внесок – участь в підготовці і проведенні експерименту, обробка результатів випробувань локально підсилених конструкцій.

АНОТАЦІЯ

Бондар О.М. Спосіб локального підсилення кам'яних конструкцій. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі і споруди. - Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури, Харків, 2006.

У дисертації запропоновано способи підсилення кам'яних конструкцій, засновані на внутрішньому підсиленні кладки в зоні тріщини у поєднанні з локальним обтисненням найбільш пошкоджених ділянок кладки в'язальним дротом або склопластиком.

Проведені експериментальні дослідження цегляних елементів із тріщинами, локально підсилених внутрішньою склопластиковою і сталевою арматурою, показали ефективність використання запропонованого способу і підтвердили повне відновлення тріщіностійкості, деформативності і несучої здатності вказаних конструкцій.

Проведені теоретичні дослідження окремих каменів, підсилених склопластиковою і сталевою обоймою, показали підвищення їх міцності, що призводить до підвищення міцності цегляної кладки в цілому.

Розроблено інженерну методику розрахунку для визначення несучої здатності цегляних стиснутих елементів із локальним підсиленням як склопластиком, так і в'язальним дротом. Чисельний експеримент, виконаний за допомогою програми SCAD, підтвердив запропоновані розрахункові передумови.

Результати роботи впроваджені при підсиленні п'яти об'єктів у м. Харкові і в двох проектах відновлення несучої здатності будівель.

Ключові слова: кам'яні конструкції з тріщинами, локальне підсилення з обтисненням, склопластикове або сталеве внутрішнє армування, несуча здатність, деформативність.

АННОТАЦИЯ

Бондарь Е.Н. Способ локального усиления каменных конструкций. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 – строительные конструкции, здания и сооружения. - Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2006.

В диссертации предложен новый способ усиления каменных конструкций, основанный на внутреннем усилении кладки в зоне трещины в сочетании с локальным обжатием наиболее поврежденных участков кладки вязальной проволокой или стеклопластиком.

Обоснована актуальность темы, сформулирована научная новизна, практическая значимость работы, определены задачи, личный вклад диссертанта в решение поставленных задач.

Приведен анализ традиционных способов усиления каменных конструкций. Рассмотрены свойства полимеррастворов и стеклопластиков, изготовляемых различными фирмами-производителями непосредственно на строительной площадке и в заводских условиях, при применении их для усиления конструкций инъектированием. Изучены способы усиления с помощью полимерной композиции и стеклопластика.

Приведены особенности реконструкции стен зданий, являющихся памятниками архитектуры. Основное требование, предъявляемое к реконструкции фасадов, основывается на концепции максимального сохранения исторического материала, а также цветовой и структурной его идентичности с материалом усиления.

Изложены методика и результаты проведенных экспериментальных исследований. В испытаниях были определены физико-механические свойства вязальной проволоки и стеклопластика, применяемых при усилении.

Опытные образцы в виде кирпичных столбов доводились до разрушения, впоследствии усиливались предлагаемым методом и испытывались повторно. Экспериментальные исследования локально усиленных образцов показали, что трещиностойкость, деформативность кладки были практически полностью восстановлены, а ее несущая способность повысилась.

Разработана инженерная методика расчета поврежденных трещинами конструкций и впоследствии локально усиленных, базирующаяся на теории прочности Баландина и оценки прочности кирпичной кладки, полученной проф. Онищиком Л.И.

Предпосылки, положенные в расчетную модель, и теоретические зависимости оценки напряжений сжатия с привлечением гипотезы плоских сечений подтверждены численным экспериментом с помощью программного комплекса SCAD.

Проведенные теоретические исследования напряженного состояния и прочности отдельных камней, усиленных стеклопластиковой и стальной обоймой, показали повышение их прочности, что соответствует экспериментально полученным данным. Рассмотрено влияние усадки стеклопластика на напряженное состояние кирпича.

Теоретически обосновано повышение прочности кирпичной кладки, обусловленное возросшей прочностью отдельных кирпичей.

Освещена методика и анализ результатов проведенных исследований кирпичных образцов, локально усиленных и без усиления. Эксперименты показали приемлемость разработанной методики расчета. Доказана эффективность локального усиления через три ряда кирпичной кладки.

В испытаниях установлены закономерности деформирования, трещинообразования и разрушения кирпичных образцов, локально усиленных стеклопластиковой арматурой.

Описано внедрение результатов работы на пяти объектах в г. Харькове и в двух проектах усиления зданий – памятников архитектуры, изложена технологическая последовательность восстановления участков стен с трещинами способом локального усиления.

Ключевые слова: каменные конструкции с трещинами, локальное усиление с обжатием, стеклопластиковое или стальное внутреннее армирование, несущая способность, деформативность.

ABSTRACT

Bondar O. The method of reinforcement of stone construction - Manuscript.

Candidate’s thesis for a scientific degree in specialty 05.23.01 – Building constructions, building and structures. – Kharkov state technical university of engineering and architecture, Kharkov, 2006.

The thesis deals with the method of local reinforcement of cracked stone constructions, which efficiency due to prestressing.

The experimental investigations carried out for cracked brick elements that were locally reinforced with embedded glass- reinforced plastic and steel, showed the efficiency of method application and complete restorability of crack resistance, stress-strain behaviour and bearing capacity of the constructions.

The thesis also suggests the developed design procedure for bearing capacity of the compressive elements that were locally reinforced both with glass- reinforced plastic and binding wire. SCAD-based numerical experiment proved suggested design data.

The efficiency degree was found for the local reinforcement of brickwork having cracks across its three rows. The results of this work were introduced while reinforcing five objects in Kharkov and in two projects of building reinforcement.

Key words: cracked stone constructions, local reinforcement with compression, glass- reinforced or steel inner reinforcement, bearing capacity, and stress-strain behaviour.

Підписано до друку 16.03.2006 г. Формат 60х90 1/16

Папір для лазерних принтерів.

Умовн. друк. арк. 0,9.

Замовлення № 52. Тираж 100 прим.

ПОЛІГРАФІЧНА КОМПАНІЯ “ПРОФІ-ПРЕС”

Україна, Донецька обл., 86123, м. Макіївка, вул. Тайгова, 1