Углеродное армирование испытали для усиления несущих конструкций исторических зданий
Аспирант Инженерно-строительного института СПбПУ Михаил Сафошкин исследует внешнее композитное армирование железобетонных конструкций углеродным волокном. Предварительные испытания бетонных балок позволили получить зависимости «нагрузка-прогиб» и проследить совместную работу бетона и композита на разных этапах нагружения. Научный руководитель проекта — доцент ВШГиЭС Олег Столяров.
Исследование направлено на разработку способов усиления несущих конструкций исторических зданий. Для объектов культурного наследия важно повысить надежность конструкций без значительного увеличения их массы и изменения архитектурного облика.
При традиционных методах усиления используют стальные обоймы или увеличивают сечение железобетонных элементов. Такие решения повышают нагрузку на существующий каркас и требуют значительного объема строительных работ. Внешнее армирование углеродным волокном позволяет разместить дополнительный материал на поверхности бетона. Композитная система состоит из углеродных ровингов и эпоксидного адгезива. Она обладает высокой прочностью, малой массой и устойчивостью к коррозии.
В проекте изучается влияние схемы армирования на работу бетонных элементов. Отдельное внимание уделено углу наклона композитных полос в приопорных зонах. Исследователи оценивают, как конфигурация усиления влияет на несущую способность, жесткость и трещиностойкость балок.
Для проведения экспериментов разработаны программа испытаний и экспериментальный стенд. Изготовлены опытные бетонные балки с внешним армированием углеродными ровингами. Образцы подвергали последовательному увеличению нагрузки, фиксируя деформации и развитие трещин.
На предварительном этапе получены зависимости «нагрузка–прогиб». Они показывают, как меняется деформирование балок при переходе от упругой работы к образованию трещин. Испытания также позволили проследить характер совместной работы бетона и композита на различных стадиях нагружения.
Следующий этап проекта предусматривает полный цикл испытаний образцов с разными схемами внешнего армирования. Это позволит сравнить их эффективность и определить конфигурации, которые обеспечивают требуемую несущую способность при минимальном вмешательстве в существующую конструкцию.
Результаты исследования могут применяться при реконструкции железобетонных элементов исторических зданий Санкт-Петербурга. Полученные экспериментальные данные создают основу для расчета и выбора композитных систем усиления с учетом фактического состояния конструкций, действующих нагрузок и ограничений, связанных с сохранением архитектурного облика здания.
