Підсилення металевих конструкцій вуглепластиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Київський національний університет будівництва і архітектури

Кафедра металевих та дерев'яних конструкцій

Реферат

на тему: «Підсилення металевих конструкцій вуглепластиком»

Виконала: Багацька А.П.

Перевірив: Глітін О.Б.

Київ - 2015

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ВУГЛЕПЛАСТИК. ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІАЛУ ТА ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ В БУДІВНИЦТВІ. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ

2. ПІДСИЛЕННЯ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ ВУГЛЕПЛАСТИКОМ. ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ ВИКОРИСТАННЯ ДАНОГО МАТЕРІАЛУ

3. АНАЛІЗ МОЖЛИВИВХ ПРОБЛЕМ СПІЛЬНОЇ РОБОТИ МЕТАЛУ ТА ВУГЛЕПЛАСТИКУ. КОРОЗІЙНА АКТИВНІСТЬ ТА ЗАХИСТ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ ПРИ КОНТАКТІ З ВУГЛЕПЛАСТИКОМ

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

В наш час дослідники приділяють багато уваги проблемі забезпечення надійності різноманітних будівельних конструкцій як на стадії їх зведення, так і на стадії експлуатації. Ремонт і підсилення будівельних конструкцій вимагають значних матеріальних затрат.

У вітчизняній та зарубіжній практиці зібрано багато різноманітних способів і конструктивних прийомів підсилення. З розвитком будівництва та з появою нових архітектурних форм вимоги до як до нових, так і до існуючих будівель та споруд суттєво змінилися, що в свою чергу почало вимагати появи нових, ефективних матеріалів для вирішення основних задач будівництва, в тому числі й підсилення існуючих будівельних конструкцій. Одним з таких революційних матервалів став вуглепластик.

Вуглепластики - полімерні композиційні матеріали з переплетених ниток вуглецевого волокна, розташованих в матриці з полімерних (наприклад, епоксидних) смол. Щільність - від 1450 кг/мі до 2000 кг/мі.

Одним з важливих етапів у процесі проектування і експлуатації або здійсненні ремонтних робіт будівельних об'єктів, є система підсилення існуючої споруди. Новітні технологічні розробки, засновані на застосування композиційних матеріалів, дозволяють надійно посилити несучі конструкції, тим самим збільшуючи міцність і термін експлуатації будівлі. Підсилення конструкцій углевоколном, є найефективнішим способом, який, на сьогоднішній день, є прогресивним, методом, що дає можливість значно збільшити експлуатаційні можливості будівлі.

Актуальність теми дослідження полягає в високій потребі будівельної галузі в широкому застосуванні нових матеріалів, легких та міцних, яким і являється вуглепластик. В потребі створення нових, більш ефективних методів реконструкції та підсилення існуючих будівель та споруд. Вуглепластик є ідеальним матеріалом для підсилення, він міцний та надзвичайно легкий, отже, за рахунок використання вуглепластику, вага конструкції суттєво не збільшується. Актуальність теми полягає в різній природі матеріалів. Сталь та вуглепластик по-різному реагують на перепади температур, тож підсилення металевих конструкцій вуглепластиками несе в собі ряд проблем, які потребують вирішення. Традиційні способи підсилення трудоємні і в ряді випадків не забезпечують виконання відповідних робіт без виключення споруди з експлуатації.

Матеріали відрізняються високою міцністю, жорсткістю і малою масою, часто міцніші за сталь, але на багато легші. В наслідок високої вартості цей матеріал зазвичай застосовують в якості підсилюючих елементів в основному матеріалі конструкції. Зокрема використання вуглепластику є доцільним в конструкціях, що потребують незначного збільшення ваги при підсиленні: куполи, висячі покриття.

Мета роботи: визначити основні проблеми підсилення металевих конструкцій вуглепластиком, проаналізувати можливі шляхи їхнього вирішення. Дослідження спільної роботи різних матеріалів (металу та вуглепластику), проаналізувати доцільність такого методу підсилення, переваги та недоліки при експлуатації, визначити способи усунення проблеми різної природи матеріалів, що використовуються в одній конструкції.

вуглепластик металевий конструкція корозійний

1. ВУГЛЕПЛАСТИК. ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІАЛУ ТА ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ В БУДІВНИЦТВІ. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ

Вуглепластик -- композитний матеріал на основі смол та вуглецевих волокон. Складається з армувального наповнювача із вуглецевого волокна і полімерної матриці. Існують десятки способів виготовлення пластикових деталей.

Міцність вуглепластику залежить від міцності волокон, параметрів матриці, дотичної напруги на границі волокно-матриця, та термонапруг, що виникають при охолодженні композитного матеріалу від температури полімеризації.

Вуглецеві композитні матеріали (вуглепластики) на основі фібри виготовляються з продовгуватих мікроволокон, омонолічених в затверділому полімері (епоксидні і поліакринітрилові смоли). Вуглецеві волокна володіють високимм модулем пружності і жорсткістю, тому в наш час вони знаходять все більше застосувань при створенні композиційних матеріалів, і об'єм їх виробництва за останні 10 років виріс в рази.

Вуглецемве волокном, також вуглеволокно, графітове волокно -- штучне волокно, що складається з вуглецю; форма графіту, в якій атоми вуглецю вишикувані в тонкі довгі графітові волокна. Вуглецеві волокна є дуже жорсткими стосовно їх маси і використовуються, зокрема, для конструкцій, виготовлених з композитних матеріалів, в яких вуглецеві волокна пов'язані з матричним матеріалом (сполучним) -- в якості таких може бути епоксидна смола.

Вуглецеве волокно є тип гідратцелюлозного або віскозного, або штучного волокна -- пан-акрилонітрилове волокно, яке є вуглецем майже в чистому вигляді. Цей матеріал виготовлюється методом піролізу, тобто розкладання молекул сполуки під впливом високої температури без окислення та горіння.

Кожне полотно по будові кристалічної ґратки близьке до графіту, проте створює лише плоскі просторові структури. Безліч графітових полотен, переплітаючись, утворюють волокно. Вуглеволокном невірно називають також будь-які композитний матеріал, до складу якого входять вуглецеві нитки; найбільш відомим і важливим з них є пластик, посилений вуглеволокном (англ. CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastic).

Вуглецеві волокна були розроблені ще на початку 60-х років минулого сторіччя в Великобританії. Вони виготовляються з різних вихідних матеріалів, що називаються прекурсорами.

Існують такі способи отримання вуглеволокна:

· хімічне осідання вуглецю на філамент (носій, наприклад, скловолокно);

· вирощування волоконноподібних кристалів (графить) в світловій дузі;

· побудова органічних волокон в реакторі.

Найпоширенішим є останній спосіб.

Спочатку з хімічних розчинів отримують поліакрилнітрильну нитку білого кольору. При високій температурній обробці вона переробляється у вуглецеве волокно -- поліакрилнітрид нагрівається до 260 °C, оксидується і кетонні молекулярні з'єднання стабілізуються. Потім оксидований матеріал нагрівається до 1300 °C в інертному газі. При цьому відбувається обвуглювання матеріалу (карбонізація) і відторгнення невуглецевих з'єднань, так звана суха дисциляція. Таким чином отримують HF-волокна, які після цього обробляються хімічно для використання в композитних сполуках. З волокон виготовляють тканину. Далі, в результаті декількох технічних стадій вуглеволокна перетворюють в препреги, з яких отримують вуглепластик. Якщо потрібне волокно ще більшої міцності, то HF-волокно проходить ще одну ступінь -- графітізацію при температурі 2000--3000 °C в інертному газі. Найміцніше вуглеволокно-uhm, проходить додатково ще декілька ступенів графітування в інертному газі при тій же температурі з подальшим фінішем. Процес це дуже енергоємний і складний, тому вуглеволокно набагато дорожче за скловолокно.

Типові властивості HT-вуглеволокон:

· Густина - 1,8 г/смі

· Перетин волокна - 7 мкм

· Міцність вздовж волокон - 3530 МПа(Н/ммІ)

· Повздовжній модуль Юнга - 230 ГПа

· Усадка (Bruchdehnung) - 1,5 %

Типові властивості UMS-вуглеволокон:

· Густина - 1,8 г/смі

· Перетин волокна - 7 мкм

· Міцінсть вздовж волокон - 4560 МПа(Н/ммІ)

· Повзодовжній модуль Юнга - 395 ГПа

· Усадка (Bruchdehnung) - 1,1 %

· висока пружність

· висока механічна міцність

· стійкість до дії високих температур

· стійкість до дії хімічних реагентів

· стійкість до дії ультрафіолетового випромінювання

Головним недоліком вуглецевих композитних матеріалів є їх доволі висока вартість, котра компенсується рядом переваг порівняно з іншими матеріалами, особливо в питаннях підсилення будівель і споруд. Це можливість проведення робіт без зупинки технологічного процесу, низька густина і мала вага, здатність повторювати практично будь-які форми конструкції, що підсилюється, відсутність великих пристроїв для монтажу, байдужість до агресивного середовища.

Під впливом високої температури волокна змінюють свої механічні властивості. Вуглеволокно має дуже низьку стійкість до ударних навантажень (високу ударну крихкість).

Крім малої міцності при ударних навантаженнях, вуглеволокно погано преносить навантаження на зсув і його слід чим-небудь захищати зверху від абразивних дій. Хоча з вуглеволокна можна виготовити тканину в звичайному або «гібридному» вигляді і використовувати її для цілей обклеювання корпусу, слід мати на увазі, що вуглецеві волокна (як, втім, та інші) в процесі переплетення втрачають міцність. Якщо ставиться мета добитися від матеріалу максимальної міцності, вуглеволокна повинні бути абсолютно прямими, без звивини і згинів. Таким чином, з урахуванням високої вартості вуглеволокна (воно дорожче кевлара) представляється марною тратою використання його в будь-якому тканому вигляді, де порушена прямолінійна орієнтація ниток.

Існують великі розбіжності з приводу смол, придатних для застосування з вуглеволокном. З чисто технічної точки зору поліефірні, вінілефірні і епоксидні смоли добре просочують даний матеріал, проте дехто вважає, що для досягнення якнайкращих результатів необхідно застосовувати еластичніші смоли типу вінілефірних або епоксидних. З погляду міцності клейового з'єднання, коли йдеться про застосування вуглеволокна поверх матеріалу-основи, якнайкращим варіантом будуть епоксидні смоли.

Матеріали з вуглеволокна мають чорний колір, зберігаючи його і після просочення смолою, що не дозволяє застосовувати їх при натуральній обробці.

Фізико-механічні властивості волокон сильно залежать від прекурсора і умов карбонізації, тобто від степені насичення вихідного матеріалу вуглекислим газом, так як вони визначають степінь дефектності кристалу, що утворюється.

Не дивлячись на ряд переваг вуглепластиків порівняно з іншими матеріалами, особливо в питаннях підсилення будівель і споруд, даний вид підсилення ще не отримав широкого розповсюдження в нашій країні.

Вуглець - композиційний матеріал є одним із найбільш термостійких композитів. Вагомим фактором, який стримує розповсюдження використання цього матеріалу, є велика вартість виробництва, яка, в свою чергу, між іншим пов'язана з тривалим терміном виробничого циклу. Однією з найбільш тривалих технологічних стадій є карбонізація вуглепластикової заготовки. Цей процес проводять з низькими швидкостями нагріву (3…6 К/год), як результат - тривалість цієї стадії може складати понад 30 діб. Це пов'язано з різким зниженням рівня межі міцності під час піролізу вуглепластика на основі термореактивних фенолформальдегідних смол та імовірністю перебільшення виникаючими напруженнями межі міцності матеріалу.

Вуглеволоконний пил небезпечний при вдиханні всередину, тому при роботі з матеріалом необхідний респіратор.

При контакті з металами в солоній воді вуглепластик викликає сильну корозію і подібні контакти слід виключати.

2. ПІДСИЛЕННЯ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ ВУГЛЕПЛАСТИКОМ. ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ ВИКОРИСТАННЯ ДАНОГО МАТЕРІАЛУ

Вуглеволокно являється дуже міцним, лінійно пружним, штучним матеріалом, який використовують в підсиленні будівель і споруд. Даний матеріал може бути сформований у вигляді листів, стрічок і тонких пластин.

Вуглепластик розташовують по зовнійшній стороні конструкції (на приклад, плити або балки), так, щоб з'явилося зовнішнє підсилення чи армування. Підсилення конструкцій вуглеволокном виконується приклеюванням його за допомогою монтажного клею, основу котрого складає епоксидна смола. Своєрідний екзоскелет чутко реагує на збільшення деформації споруди і викликає велике збільшення зусиль для збереження цілісності конструкції.

Металеві конструкції армують, враховуючи центр тяжіння перерізу. Модуль пружності вуглепластику по своєму значення близький до значення модуля пружності металевих конструкцій, що в черговий раз підтверджує надійність підсиленої конструкції.

Якщо необхідно укріпити сталеві пластини, то викоритстовують підсилення конструкцій вуглеволокном, використовуючи листи з урахуванням центру тяжіння перерізу. Якщо армування виконується не в центрових металевих елементах, то стрічки з вуглеволокна розташовують симетрично або несиметрично (у випадку реконструкції перерізу через руйнування) від центру тяжіння перерізу. Тоді якість підсилення конструкцій вуглеволокном залежитьвід степеня висоти модуля пружності волокна, що використовується.

Тож можемо виділити основні переваги використання вуглепластику в підсиленні конструкцій. Цей композитний матеріал володіє безліччю переваг перед своїми застарілими «конкурентами»:

* Пластини вуглеволокна в товщину складають всього кілька міліметрів, завдяки чому внутрішні розміри приміщення залишаються практично незмінними;

* Вуглеволокно настільки легке, що не дає ніякого додаткового навантаження на будівельну конструкцію;

* Міцність вуглепластика на розтяг не менше ніж у 6 разів вище в порівнянні з класичною арматурою залізобетонної - а це значить, що даний матеріал здатний справлятися з неймовірними навантаженнями;

* Вуглеволокно легко і швидко монтується, не вимагаючи додаткового обладнання і розширеного складу робітників;

* Вуглепластик володіє високою корозійною стійкістю;

* Консервація об'єкта під час посилення колон вуглеволокном не потрібно.



Рис. 2.1 Приклад підсилення металевої ферми вуглепластиком

Щодо колон, то суть методу полягає в тому, що перпендикулярно до осі колони наклеюються волокна вуглепластика, завдяки чому поперечний деформування елемента обмежується. Крім того, колони, посилені даними композитом, будуть добре сприймати не тільки центральну навантаження, але і згинальний момент. Щоб домогтися цього, необхідно наклеїти платини вуглепластика вздовж площини дії моменту.

Рис 2.2 Приклад підсилення металевої колони вуглепластиком



Аналіз напружено-деформованого стану в поперечному перерізі металевої балки, посиленою вуглепластиком, повинен виконуватися з урахуванням початкового напружено-деформованого стану перед посиленням. Якщо конструкція деформується пружно, то напруження і деформації в металевій балці знаходяться суперпозицією напруг і деформацій, що викликаються навантаженнями, чинними до посилення, і виникаючих в посиленою вуглепластиком металевої балки від дії навантажень, прикладених після посилення.

Для перевірки граничного стану початкові напруги повинні підсумовуватися з напругою, що виникають в посиленою вуглепластиком металевої балки після посилення її з допомогою вуглепластику. У граничному стані початкові деформації можуть підсумовуватися з тими, які виникають в посиленою вуглепластиком металевої балки після накладення підсилює системи з вуглепластиком.

У разі посилення існуючих балкових конструкцій, що мають корозійні пошкодження або пошкодження іншої природи, геометричні розміри, використовувані в розрахунках, повинні бути визначені шляхом вимірювання на місці.

Аналіз напружено-деформованого стану металевих балок, підсилених вуглепластиком, і піддаються вигину проводиться з використанням наступних основних припущень:

* має місце ідеальне зчеплення (без прослизання) металевою балки і

підсилює системи з вуглепластиком;

* перетину, плоскі до деформації, залишаються плоскими після деформації, але повертаються, залишаючись перпендикулярними до серединної лінії.



3. АНАЛІЗ МОЖЛИВИВХ ПРОБЛЕМ СПІЛЬНОЇ РОБОТИ МЕТАЛУ ТА ВУГЛЕПЛАСТИКУ. КОРОЗІЙНА АКТИВНІСТЬ ТА ЗАХИСТ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ ПРИ КОНТАКТІ З ВУГЛЕПЛАСТИКОМ

Останнім часом у будівництві значно виріс відсоток використання композитних матеріалів, в тому числі й вуглепластиків. В багатьох випадках застосування вуглепластиків є єдиним можливим способом зменшення ваги конструкції без зменшення несучої здатності.

Відомо, що в конструкціях, що включають вуглепластик і метал, вуглепластик являється катодом. Прямі корозійні досліди дослідження електрохімічних властивостей металевих матеріалів показали, що найбільш незахищеними в таких конструкціях є алюмінієві сплави, оцинковані і кадміровані сталі.

Найбільша ймовірність корозії виникає після виконання отворів під кріплення деталей підсилення. Саме тому сучасні методи підсилення металевих конструкцій вуглепластиком намагаються максимально виключити подібні способи кріплення, використовуючи епоксидний клей. Враховуючи підвищену корозійну активність вуглепластику до більшості металевих матеріалів, елементи споруди, підсилені вуглепластиком, вимагають особливого підходу до їхнього конструювання і протикорозійного захисту.

За результатами випробувань корозійної активності вуглепластиків, що контактують з металевими матеріалами, встановлено, що вуглепластик викликає корозію алюмінієвих сплавів і вуглецевих сталей з кадмієвими і цинковими покриттями. Електрохімічні досліди корозійної поведінки і алюмінієвих сплавів в контакті з титановими, мідними сплавами і вуглепластиком показали, що в порядку зниження небезпеки контакту по відношенню до алюмінієвих сплавів матеріали розташовуються в наступному порядку: вуглепластик, мідні сплави, вуглецеві сталі, титанові сплави.

Монтажу полотна або стрічки з вуглеволокна зазвичай передує очищення поверхні металоконструкції (наприклад, піскоструминна обробка) і нанесення адгезійного шару - монтажного епоксидного клею. По завершенні монтажу на них наноситься захисна або вогнезахисна фарбування, а потім встановлюються додаткові механічних фіксуючі пристрої

1) Основні цілі посилення металевих конструкцій фіброармірованими полімерами (ФАП): збільшення або відновлення міцності на розтяг; збільшення або відновлення згинальної міцності; збільшення втомної міцності. Нещодавно проведені дослідження також свідчать про можливість збільшення або відновлення несучої здатності тонкостінних елементів, працівників стиснення. Однак кількість таких досліджень недостатньо для того, щоб розробити досить надійну процедуру проектування.

2) Посилення металевих елементів проводиться за допомогою ламінатів, отриманих пултрузії, або просочених полотен, що приклеюються до зовнішньої поверхні конструктивних елементів.

3) Правильно запроектоване посилення повинно забезпечувати поява тільки розтягуючих напружень в елементах посилення. При цьому підсилюють елементи будуть повністю включені в роботу на додаток до розтягнутого елемента, що підсилюється. Застосування композитного посилення в стислих зонах не рекомендується у зв'язку з відсутністю адекватних розрахункових схем для аналізу можливого ефекту відшарування під дією стискаючих напруг.

4) Стан металевих конструкцій, посилених композитами, і піддаються дії циклічних напружень, включаючи термічні цикли, може з плином часу погіршуватися. Для зменшення можливості такого руйнування в зоні зміцнення можуть встановлюватися додаткові зв'язку.

5) Посилення композитами може застосовуватися для конструктивних елементів з відповідними характеристиками. Якщо підсилюваний елемент (підкладка) піддався корозії, то оксиди (іржа) повинні бути повністю видалені, а поверхню елемента, що підсилюється повинна бути очищена.

6) Елементи підсилення повинні бути підібрані з урахуванням умов експлуатації (температура, вологість, ультрафіолетове опромінення, і т.д.), яким вони будуть піддаватися. При цьому слід уникати можливості появи гальванічних струмів.

7) У разі посилення композитами елементів, чутливих до втоми, а враховувати можливість появи повзучості адгезиву (клеїть складу). У певних випадках може використовуватися комбіноване метало - композитне з'єднання.

8) Посилення композитами експлуатованих металевих конструкцій можна виробляти тільки тоді, коли усиливаемая конструкція знаходиться в граничному стані при розрахунковому сполученні навантажень з урахуванням коефіцієнтів надійності для особливих випадків навантаження.

9) При проектуванні підсилення необхідно враховувати можливе випадкове пошкодження або руйнування композитної арматури в процесі виконання робіт з посилення, а також можливе пошкодження захисту.

10) При посиленні конструктивних елементів споруд, що мають історичну цінність, слід враховувати необхідність такого посилення і повну сумісність посилення з підсилюваної конструкцією. Вимоги восьмого положення в цьому випадку не застосовні. Підготовка поверхні підкладки (елемента, що підсилюється)

Якісна підготовка поверхні є фундаментальним вимогою для забезпечення хорошого зчеплення посилюючого композиту (ФАП) і металевого елемента, що підсилюється (підкладки). Підготовка включає обробку поверхні підкладки, включає наступні кроки:

* Видалення наявного покриття (тобто старої фарби), шлаку та інших продуктів корозії. Ця операція може бути виконана з використанням дротяних щіток або терок для механічного видалення шлаку і окалини. Особлива обережність потрібна при очищенні тендітних елементів (чавуну), слід уникати використання перфораторів та інших подібних інструментів.

* Знежирення розчинником. Для цього використовуються спеціально підібрані підходящі розчинники, які дозволять видалити жир і уникнути розповсюдження забруднення по склеюваної поверхні.

* Абразивне очищення. Для цього повинна застосовуватися сухе або вологе піскоструминне очищення, щоб поверхня елемента, що підсилюється була хімічно активна перед склеюванням. Все сміття після очищення повинне бути вилучено за допомогою тільки води.

* Сушка поверхні. Якщо поверхня волога після абразивного очищення і змиву сміття, вона повинна бути просушена негайно, щоб виключити швидке утворення оксидних шарів на очищеній поверхні.

* Хімічне травлення. У разі формування оксидних шарів, на оцинкованої або нержавіючої сталі, потрібно кислотне травлення з наступною нейтралізацією продуктів травлення. Ця операція не потрібна у разі сталі і чавуну.

* Нанесення праймера (грунтовки). Перший шар адгезійної смоли повинен бути завдано так швидко, як тільки можливо відразу ж після очищення поверхні підкладки, не пізніше двох годин після очищення. В деяких випадках застосування праймера потрібно для того, щоб забезпечити сумісність існуючої металевої поверхні з наносимим згодом композитним матеріалом (ФАП).

* Заповнення нерівностей. Невеликі нерівності на поверхні металу можуть бути заповнені з використанням праймера і наступного шару смоли. Значні нерівності, як наприклад, у випадку сильно проіржавілих ділянок або сильно викривлених металевих елементів можуть бути заповнені за допомогою спеціального шару смоли.

Контроль якості в процесі посилення за допомогою ФАП може включати частково руйнують або неруйнівні випробування.

Якщо використовується попередньо ствердлий ФАП, то необхідні випробування композитних матеріалів повинні бути зроблені постачальником. У разі якщо отверждение ФАП відбувається на робочому місці, то потрібні лабораторні випробування. У обох випадках повинні бути підготовлені зразки для оцінки міцності проти розшаровування.

Для проведення частково руйнують випробувань повинні бути підготовлені додаткові спеціальні випробувальні зони (свідки), посилені за допомогою ФАП.

Загальна площа зразків -свідетелей повинна бути не менше 0,5% від фактичної площі посилення і в жодному разі не менше не менше 0,1 м2. Зони, які є зразками свідками, поділяються на прямокутні області розміром 500 мм х 200 мм. Система посилення ФАП в цих спеціальних випробувальних зонах повинна бути такою ж і з тих же матеріалів, що і фактично працюючих зонах посилення. Крім того, зони - «свідки» повинні піддаватися таким же впливів навколишнього середовища, що і фактично працюючі системи посилення. Якщо потрібна більш, ніж одна прямокутна спеціальна «Випробувальна» зона, то ці зони повинні бути рівномірно розподілені по підсилюваної конструкції. У кожному разі, зони - «свідки» повинні бути вибрані таким чином, що подальше проведення напів-руйнуючих випробувань не вплинуло на поведінку елемента, що підсилюється.

ВИСНОВКИ

Підсилення конструкцій композиційними матеріалами, часом є єдиним способом збереження будівлі. Дана методика широко застосовується в усьому світі, для збереження архітектурних і пам'ятників або історичних будівель, так як по міцності і високим функціональним властивостям, їй немає рівних. Для сейсмічної безпеки будівлі, а також при здійсненні ремонту мостових споруд, так само найбільше підходить метод, що дозволяє посилення композиційними матеріалами несучих конструкцій. Використання даного способу зовнішнього армування, основного на застосування вуглецевого волокна, що володіє найвищою міцністю, дозволяє безпечну експлуатацію об'єктів протягом тривалого часу.

Металеві (сталеві) конструкції посилюються в кілька етапів. Спочатку здійснюється очищення поверхні, потім наноситься епоксидний клей, після чого монтується углеволокно, і в кінці процесу - вогнезахисна фарба. Для підвищення стійкості металевих балок при посиленні несучих конструкцій вуглепластиком полотна наклеюються симетрично по відношенню до центру ваги перерізу.

При підсиленні відцентрово стиснутих сталевих елементів полотна або стрічки з вуглеволокна встановлюються також симетрично відносно центра ваги перерізу, проте можливе їх несиметричне розташування, зокрема, при відновленні перетину, пошкодженого корозією. У цьому випадку також використовується углеволокно з максимальним модулем пружності.

При необхідності підвищити стійкість сталевих пластинок, наприклад високих стінок балок з площини вигину в зоні дії поперечної сили, наклеюються углеволоконние полотна симетрично відносно центра ваги перерізу.

Посилення вуглепластиком має цілий ряд переваг перед іншими способами реставрації. До них відносяться:

· простота і швидкість виконання реставраційних робіт;

· вуглепластик не збільшує вагу конструкції, але значно підвищує її несучі здібності і продовжує термін служби;

· в процесі реставраційних робіт не потрібно зварювання, доставка і підйом важких залізобетонних або сталевих елементів;

· вуглепластик довговічний (термін служби близько 50-60 років) і не схильний до корозії.

Якісні вітчизняні дослідження, присвячені проблемі посилення металевих будівельних конструкцій композитними матеріалами, практично відсутні, і тому при розробці проблеми посилення металевих конструкцій композитними матеріалами доводиться спиратися на зарубіжний досвід та теоретичні та експериментальні дослідження.

Основними цілями посилення металевих конструкцій фіброармірованнимі полімерами є: збільшення або відновлення міцності на розтяг; збільшення або відновлення згинальної міцності; збільшення втомної міцності.

Відзначається, що застосування методики розрахунку за граничними станами в разі посилення металевих конструкцій композитними матеріалами більш обгрунтовано, ніж при розрахунку підсилюваних залізобетонних конструкцій.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Копан В.С. - «Композиційні матеріали» - К.: Видавництво «Пульсари»

2. «Вплив термомеханічної обробки вуглепластиків на зниження механічних напружень, виникаючих під час карбонізації» - В.А. Борковських, В.В. Савін Запорізький університет.

3. «Єксперементальніе теоретические исследования усталости єлементов металлических конструкций при цтклическом нагружении» - Стоянов В.В. Одесская государственная академия строительства и архитектури, 2010р.

4. «Корозійна активність вуглепластиків і захист металевих несучих конструкцій при контакті з вуглепластиком.» - Карімова С.А., Павловська Т.Г., Чесноков Д.В. Семенова Л.В. - ВІАМ, 2009р.

5. «Підсилення будівельних конструкцій за допомогою вуглецевих композитних матеріалів» - Інженерно-будівельний журнал №2, 2010р.

6. «Усиление металлических конструкций фиброармированными пластиками: Часть 2. Применение метода предельных состояний к расчету растягиваемых конструкций» - Овчинников Илья Игоревич, Овчинников Игорь Георгиевич, Чесноков Георгий Владимирович.

Размещено на Allbest.ru