Научное обоснование усиления железобетонных конструкций эксплуатируемых гидротехнических сооружений на основе применения композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат наук Фролов Кирилл Евгеньевич

• Фролов Кирилл Евгеньевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Фролов Кирилл Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА, В ТОМ ЧИСЛЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

1.1 Анализ традиционных методов усиления железобетонных конструкций

1.1.1. Необходимость усиления железобетонных строительных

конструкций

1.1.2 Традиционные методы усиления железобетонных конструкций

1.1.3. Примеры усиления наиболее распространенных типов

железобетонных конструкций традиционными методами

1.2 Применение композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций

1.2.1 Применение композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций общестроительного назначения

1.2.2 Применение композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций гидротехнических сооружений

1.3 Рассмотрение существующих методов расчета конструкций из железобетона с учетом их усиления внешним армированием из композиционных материалов

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПРОЧНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ И РАСТЯНУТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ УСИЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ (ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ)

2.1 Методика испытания моделей изгибаемых и растянутых гидротехнических конструкций из железобетона с учетом усиления композиционными материалами

2.1.1. Методика испытания моделей изгибаемых гидротехнических конструкций из железобетона с учетом усиления композиционными материалами

2.1.2 Методика испытания моделей гидротехнических конструкций из

железобетона с учетом усиления композиционными материалами

2.2 Проведение лабораторных испытаний моделей изгибаемых гидротехнических конструкций из железобетона основных и специальных серий по первой группе предельных состояний

2.2.1 Конструкция моделей изгибаемых гидротехнических конструкций

из железобетона основных и специальных серий

2.2.2 Результаты испытаний моделей изгибаемых конструкций из

железобетона основной и специальных серий

2.3 Проведение лабораторных испытаний моделей фрагментов растянутых гидротехнических конструкций из железобетона по первой группе предельных состояний

2.3.1 Конструкция моделей фрагментов растянутых гидротехнических конструкций из железобетона

2.3.2 Результаты испытаний моделей фрагментов растянутых конструкций из железобетона

2.4 Проведение лабораторных испытаний бетонных моделей, усиленных посредством композиционных материалов, на действие температурных воздействий

2.4.1 Результаты испытаний прочности бетонных образцов при статических воздействиях с учетом усиления композиционными материалами

2.4.2 Результаты испытаний бетонных образцов-кубов на морозостойкость с учетом усиления композиционными материалами

Выводы по Главе

ГЛАВА 3. ПРОВЕДЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ИЗГИБАЕМЫХ МОДЕЛЕЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА, В ТОМ ЧИСЛЕ С

УЧЕТОМ УСИЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ, ПО

ВТОРОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

3.1 Результаты лабораторных испытаний прогибов изгибаемых моделей из железобетона, в том числе с учетом усиления композиционными материалами

3.1.1 Данные лабораторных испытаний прогибов изгибаемых моделей основной и специальных серий Б-И15

3.1.2 Данные лабораторных испытаний прогибов изгибаемых моделей основной и специальных серий Б-И25

3.2 Результаты лабораторных испытаний ширины раскрытия трещин и швов в изгибаемых моделях из железобетона, в том числе с учетом усиления композиционными материалами

3.2.1. Данные лабораторных испытаний раскрытия трещин и межблочных швов в изгибаемых моделях основных и специальных серий Б-И15

3.2.2. Данные лабораторных испытаний раскрытия трещин и межблочных швов в изгибаемых моделях основных и специальных серий Б-И25

Выводы по Главе

ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ИЗГИБАЕМЫХ И РАСТЯНУТЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА С УЧЕТОМ ИХ УСИЛЕНИЯ УГЛЕРОДНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

4.1. Совершенствование метода расчета вертикальных (горизонтальных) сечений изгибаемых гидротехнических конструкций из железобетона по первой группе предельных состояний (по прочности) с учетом их усиления углеродными материалами

4.2. Совершенствование метода расчета продольных сечений изгибаемых гидротехнических конструкций из железобетона по первой группе предельных состояний (по прочности) с учетом их усиления углеродными материалами

4.3. Совершенствование метода расчета прочности растянутых гидротехнических железобетонных конструкций с учетом их усиления углеродными материалами

4.4. Совершенствование метода расчета гидротехнических конструкций из железобетона по второй группе предельных состояний (по прогибам и раскрытию трещин) с учетом их усиления углеродными материалами

4.5. Разработка положений нормативно-методического документа по расчету гидротехнических конструкций из железобетона с учетом

их усиления углеродными материалами

Выводы по главе

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА С УЧЕТОМ УСИЛЕНИЯ УГЛЕРОДНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

5.1. Основные положения

5.2. Подготовка исходных данных

5.3. Проведение обследований гидротехнических конструкций из железобетона для определения мест, требующих усиления композиционными материалами

5.3.1. Проведение подготовительных работ

5.3.2. Проведение визуальных обследований

5.3.3. Проведение инструментальных обследований неразрушающими методами

5.3.4. Проведение инструментальных обследований разрушающими методами

5.4. Порядок проведения расчетов гидротехнических конструкции из железобетона, с учетом их усиления углеродными материалами

5.5. Расчет изгибаемых конструкций из железобетона, с учетом усиления углеродными материалами, по первой группе предельных состояний (по прочности)

5.5.1. Расчет прочности вертикальных (горизонтальных) сечений при действии изгибающего момента

5.5.2. Расчет прочности продольных сечений при действии вторичных напряжений

5.6. Расчет изгибаемых гидротехнических конструкций из железобетона с учетом усиления углеродными материалами по второй группе предельных состояний (по прогибам и раскрытию трещин)

5.6.1. Расчет прогибов гидротехнических конструкций из железобетона с учетом усиления углеродными материалами

5.6.2. Расчет ширины раскрытия трещин в гидротехнических конструкциях из железобетона, с учетом усиления углеродными материалами

5.7. Расчет растянутых гидротехнических конструкций из железобетона

с учетом усиления углеродными материалами

5.8. Примеры расчетов гидротехнических конструкций из железобетона

с учетом усиления углеродными материалами

5.8.1 Пример расчета прочности вертикальных (горизонтальных) сечений

при действии изгибающего момента

5.8.2 Пример расчета прочности центрально растянутой гидротехнической конструкции из железобетона, с учетом усиления углеродными материалами

5.8.3 Пример расчета прогиба гидротехнической конструкции из железобетона, с учетом усиления углеродными материалами

5.8.4. Пример расчета ширины раскрытия трещин в конструкции из

железобетона, с учетом усиления углеродными материалами

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложение А

Приложение Б (справочное)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научное обоснование усиления железобетонных конструкций эксплуатируемых гидротехнических сооружений на основе применения композиционных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В соответствии с Законом РФ «О безопасности гидротехнических сооружений» №117-ФЗ от 21 июня 1997 г. требуется обеспечение соответствующего уровня безопасности массивных бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений, в первую очередь, находящихся в условиях длительной эксплуатации и нуждающихся в ремонте или усилении.

Характерные особенности гидротехнических конструкций из железобетона - это массивность (более 1,0 м); бетон и арматура, как правило, невысоких классов прочности (В10-В30 и А-11 (А300), Л-Ш (А400), А500, соответственно); невысокие проценты армирования (менее 1%); обязательное наличие межблочных строительных швов; особый характер трещинообразования (в том числе, наличие магистральных и вторичных трещин); а также гидравлические нагрузки; необходимость учета противодавления в трещинах и раскрывшихся строительных швах; знакопеременные нагрузки.

Существующие традиционные способы усиления конструкций из железобетона имеют определенные недостатки. В последние годы широкое распространение получило усиление конструкций из железобетона углеродными материалами в промышленном, гражданском и транспортном строительстве, с разработкой методик расчета и соответствующих нормативно-методических документов. При этом в гидротехническом строительстве имеются лишь отдельные примеры такого усиления.

В этой связи требуется обоснование решений по усилению гидротехнических конструкций из железобетона внешним армированием из композиционных материалов с разработкой методики расчета (учитывающей характерные особенности массивного гидротехнического железобетона) и соответствующих положений нормативно-методических документов.

Степень разработанности темы исследования. В ходе работы над диссертацией установлено, что тема применения внешнего армирования на основе композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций с

разработкой методик их расчета поднимается в работах следующих отечественных и зарубежных специалистов: Залесова А.С., Клевцова В.А., Зенина С. А., Кудинова О.В., Фаткуллина Н.В.; Шилина А.А., Пшеничного В.А., Картузова Д.В.; Чернявского В.Л., Сердюка А.И., Сидорова Ю.В., Осипова П.В., Симакова О.А.; Хаютина Ю.Г.; Аксельрода Е.З.; Грановского А.В.; Мочалова Л.А.; Агапова В.П.; Мареевой О.В.; Смердова М.Н.; Неровных А.А.; Неволина Д.Г.; Шевцова Д.А.; Бокарева С.А.; Овчинникова И.Г.; Валиева Ш.Н.; Юшина А.В.; Finckh W., Zilch K., Niedermeier R., Neubauer U., Jahring A., Muller A., Bergmeister K., Budelmann H., Leusmann T. и др.

Вместе с тем, в гидротехническом строительстве армирование на основе композиционных материалов, в том числе для усиления железобетонных конструкций, применялось в малой степени. В этой связи следует упомянуть исследования А.Т. Беккера, Е.Н. Беллендира, О.Д. Рубина, С.Е. Лисичкина, А.В. Александрова, А.М. Уманского.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка методики расчета массивных гидротехнических конструкций из железобетона с учетом их усиления внешним армированием на основе композиционных материалов, и соответствующих положений нормативно-методических документов.

В задачи исследований входят:

- обобщение опыта усиления конструкций из железобетона внешним армированием на основе композиционных материалов, в том числе применительно к гидротехническому строительству;

- анализ существующих методик расчета массивных конструкций из железобетона с учетом их усиления внешним армированием на основе композиционных материалов, и соответствующих положений нормативно-методических документов;

- исследования гидротехнических массивных конструкций из железобетона с учетом их усиления внешним армированием на основе композиционных материалов:

- проведение лабораторных испытаний изгибаемых и растянутых конструкций;

- разработка методики расчета изгибаемых и растянутых конструкций;

- разработка положений нормативно-методического документа по их

расчету;

- разработка практических рекомендаций по исследованиям и расчету изгибаемых и растянутых массивных конструкций.

Научная новизна. Научную новизну исследования гидротехнических массивных конструкций из железобетона с учетом их усиления внешним армированием на основе композиционных материалов представляют:

- новые результаты лабораторных испытаний конструкций;

- разработанная впервые методика расчета изгибаемых и растянутых конструкций;

- разработанные новые зависимости для определения величины прогибов и ширины раскрытия трещин;

- разработанные положения нормативно-методического документа по

их расчету;

- разработанные впервые практические рекомендации по исследованиям и расчету.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты диссертационных исследований позволили экспериментально обосновать решения по усилению гидротехнических конструкций из железобетона внешним армированием на основе композиционных материалов. Разработанные методика расчета и практические рекомендации позволяют обосновать проектные решения по усилению гидротехнических конструкций из железобетона внешним армированием на основе композиционных материалов.

Положения разработанной методики расчета практически реализованы при разработке нормативно-методического документа СТО НИИЭС 002-2016 «Гидротехнические сооружения. Усиление железобетонных конструкций системой внешнего армирования из композитных материалов на

основе углеродных волокон» - М.: «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» (АО «НИИЭС»), 2016; а также при составлении учебного пособия «Применение композитных материалов при реконструкции гидротехнических сооружений»: учебное пособие. - М.: Издательство РГАУ-МСХА, 2019.

Методология и методы исследования. Методика исследований заключалась в проведении комплекса экспериментальных и теоретических работ, что позволило разработать рекомендации по усилению массивных гидротехнических конструкций из железобетона внешним армированием на основе композиционных материалов, и соответствующих положений нормативно-методических документов.

Методология диссертационных исследований заключалась в использовании общенаучных методов исследований: теоретических и практических. Практические методы с учетом специфики исследований включали в себя физическое моделирование и осуществление экспериментов. Теоретические методы, в том числе методы строительной механики, сопротивления материалов, теории упругости, применялись при разработке методики расчета.

Положения, выносимые на защиту, касающиеся гидротехнических массивных конструкций из железобетона с учетом их усиления внешним армированием на основе композиционных материалов:

- результаты лабораторных испытаний изгибаемых и растянутых конструкций;

- разработанная методика расчета изгибаемых и растянутых конструкций;

- разработанные зависимости для определения величины прогибов и ширины раскрытия трещин;

- разработанные положения нормативно-методического документа по расчету конструкций;

- разработанные практические рекомендации по исследованиям и расчету конструкций.

Степень достоверности и апробация результатов исследований.

Достоверность основных положений и выводов работы подтверждается применением проверенных экспериментальных методов исследования конструкций из железобетона; применением поверенной контрольно-измерительной аппаратуры; взаимным сопоставлением расчетных и экспериментальных данных.

Основные положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на Форуме «Композиты без границ» (г. Москва, 06 октября 2016 г.), на 10-й международной конференции «Современное состояние и перспективы развития производства и применения композитных материалов в России» (г. Москва, 28 февраля 2017 г.), на 11-ой Международной конференции «Композитные материалы: производство, применение, тенденции рынка» (г. Москва, 24 ноября 2017 г.), на Международной научно-практической конференции, посвященной 130-летию Н.И. Вавилова (г. Москва, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 05-07 декабря 2017 г.), на заседании Всероссийского научно-практического семинара «Современные проблемы гидравлики и гидротехнического строительства», посвященного 105-летию со дня рождения профессора, д.т.н. С. М. Слисского (г. Москва, НИУ МГСУ, 16-17 мая 2018 г.).

По материалам диссертации опубликовано пятнадцать статей, из них двенадцать статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА, В ТОМ ЧИСЛЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

1.1 Анализ традиционных методов усиления железобетонных конструкций

1.1.1. Необходимость усиления железобетонных строительных конструкций

Необходимость усиления железобетонных конструкций возникает по целому ряду причин.

В первую очередь, это необходимо при модернизации, техническом перевооружении, реконструкции.

Во-вторых, вследствие ошибок, допущенных в цепочке: проектирование, строительство, эксплуатация.

В-третьих, снижение несущей способности вследствие длительной или неправильной эксплуатации, в том числе, вследствие коррозии бетона или арматуры.

В-четвертых, при негативных температурных воздействиях.

1.1.2. Традиционные методы усиления железобетонных конструкций

Традиционные методы усиления железобетонных конструкций представлены в [1, 3, 5, 6, 22, 23, 25]. Среди наиболее распространенных традиционных методов усиления железобетонных конструкций следует отметить:

а) проведение мероприятий по возвращению утраченных эксплуатационных свойств железобетонных конструкций путем ремонта повреждений (дефектов, трещин, раковин, оголений арматуры и др.); ликвидации влаги и агрессивных сред в окружении железобетонных конструкций; ликвидации непроектного температурного режима и др.

б) проведение мероприятий по повышению несущей способности железобетонных конструкций:

- не меняющих напряженное состояние и расчетные схемы исходных конструкций;

- изменяющих напряженное состояние исходных конструкций;

- изменяющих расчетные схемы исходных конструкций.

в) проведение мероприятий по уменьшению нагрузок на исходные конструкции, в том числе с передачей части нагрузки на соседние конструкции.

Наиболее распространенное решение связано с наращиванием рабочего сечения исходной конструкции новыми материалами - бетоном и арматурой. Менее распространенное решение связано с изменением схемы работы исходной конструкции.

При этом увеличение несущей способности рабочего сечения до 15% осуществляется внешними стержнями арматуры. Увеличение до 35% -арматурными каркасами, которые необходимо объединять с каркасом исходной конструкции, что вызывает значительные затруднения. В обоих случаях требуется увеличение рабочего железобетонного сечения.

Для изменения схемы работы исходной конструкции чаще всего применяются шпренгельные конструкции, установка которых отличается сложностью и трудоемкостью, более высокого уровня квалификации исполнителей.

Также применяется внешнее листовое армирование, требующее надежной анкеровки стальных листов в бетоне исходной конструкции.

Наиболее эффективным представлялось объединение усиливающих металлических элементов с исходной конструкцией.

1.1.3. Примеры усиления наиболее распространенных типов железобетонных конструкций традиционными методами

Ниже представлены примеры усиления наиболее распространенных типов железобетонных конструкций традиционными методами.

Усиление колонн способом создания стальной обоймы сечения представлено на рисунке 1.1.1.

Рис. 1.1.1 - Усиление железобетонных колонн стальной обоймой

1 - усиливаемая колонна; 2 - продольные элементы (уголок); 3 -соединительные планки, устанавливаемые с преднатяжением; 4- сварка; 5 - защитное и декоративное покрытие

Усиление ригелей и балок способом наращивания снизу представлено на рис. 1.1.2.

Рис. 1.1.2 - Наращивание бетона снизу железобетонных ригелей и балок

1- исходная конструкция; 2- прибетонка; 3- внешняя стержневая арматура; 4-соединение; 5- участок оголения исходной арматуры

Прибетонка сверху перекрытий (пустотных и ребристых) для их усиления (рис. 1.1.3 и 1.1.4).

Рис. 1.1.4 - Прибетонка сверху железобетонных плит 1- исходная конструкция; 2-бетон прибетонки; 3-армирование прибетонки; 4-контактная поверхность; 5-участки вырубки плит; 6-контактная арматура

Усиление монолитных плит перекрытия способом наращивания плит сверху представлено на рис. 1.1.5.

вариант вариант

Рис. 1.1.5 - Наращивание прибетонкой сверху железобетонных монолитных плит

1-исходная конструкция; 2- фрагмент стены; 3-прибетонка сверху; 4-армирование прибетонки; 5-подготовка плиты к прибетонке; 6, 7, 8 -контактная арматура

Следует особо упомянуть способ усиления железобетонных конструкций подпорных стен и стен камер шлюзов анкерными тягами (в ряде случаев в сочетании с установкой вертикальных нагелей в массиве стен, то есть системами «нагель-оттяжка»). При этом верх консолей усиливаемых стен закрепляется от смещений горизонтальными анкерными тягами, которые другими концами соединены со специально возведенными анкерными стенками, погруженными в грунт на определенном расстоянии от усиливаемых конструкций подпорных или шлюзовых стен [7, 23, 30, 40, 47, 64].

Вертикальные (слабонаклонные) стальные нагели большого диаметра (100 мм и более) устанавливаются в пробуренные вертикальные (слабонаклонные) отверстия, таким образом, чтобы пересечь несколько нижних горизонтальных межблочных швов и препятствовать взаимному смещению бетонных блоков.

В качестве примеров на рисунках 1.1.5 и 1.1.6 представлены схемы

усиления анкерными тягами и системами «нагель-оттяжка» подпорных стен водоприемника Загорской ГАЭС и стен камер шлюзов канала имени Москвы.

Рис. 1.1.5 - Схема усиления анкерными тягами подпорных стен водоприемника

Загорской ГАЭС

Рис. 1.1.6 - Схема усиления анкерными тягами и системами «нагель-оттяжка» стен камер шлюзов канала имени Москвы

Основным недостатком представленного способа усиления подпорных стен и стен камер шлюзов является изменение их расчетных схем (в том числе схем их работы).

Среди недостатков традиционных методов усиления железобетонных конструкций следует отметить:

- возрастание веса конструкции, требующей усиления;

- недостаток свободного пространства для установки усиливающих конструкций;

- затруднения при выполнении связи между усиливающими стальными элементами (арматурой и металлоконструкциями) и арматурой усиливаемых конструкций;

- защитные меры по ограничению влияния внешней среды на усиливающие конструкции;

- ухудшение внешнего вида исходных конструкций после их

усиления.

1.2. Применение композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций

С учетом указанных выше недостатков традиционных методов, распространенных при усилении конструкций из железобетона, представляется целесообразным альтернативный способ с использованием современных композиционных материалов.

При этом предлагается применять композиционные ткани (ленты, полотна); ламинаты (пластины); сетки.

По сравнению с традиционными методами усиления железобетонных конструкций их усиление композиционными материалами имеет следующие преимущества:

- композиционные материалы имеют значительно меньший вес;

- композиционные материалы имеют более высокие прочностные характеристики (на основе углеродного волокна) чем стальная арматура и примерно одинаковые деформативные характеристики;

- композиционные материалы обладают высокой стойкостью к

коррозии;

- композиционные материалы на требуют традиционной анкеровки к бетону усиливаемой конструкции за счет высокого уровня сцепления композитов с бетоном (благодаря хорошей адгезии клеевых составов);

- усиливающие элементы из композитных материалов незамедлительно включаются в совместную работу благодаря высокому уровню сцепления с усиливаемой конструкцией;

- усиление композиционными материалами предусматривает несложное производство работ;

- композиционные материалы могут успешно применяться для усиления конструкций сложной конфигурации;

- элементы усиления железобетонных конструкций, выполненные из композитных материалов, не изменяют (в том числе, практически не увеличивают) их геометрические размеры; что особенно важно при наличии стесненных условий (что также позволяет сохранить архитектурные показатели конструкций).

Основными преимуществами при усилении углеродными лентами и тканями являются:

- простота раскроя (выполняется ножницами или ножом);

- быстрота производства работ;

- минимальные требования к пространству для проведения работ;

- возможность усиления элементов сложной геометрической формы;

- быстрота набора расчетной прочности;

- материалы поставляются на площадку в компактном виде (ленты в рулонах шириной 150-600 мм);

- большая площадь контакта с усиливаемой поверхностью повышает надежность системы;

- ленты менее чувствительны к локальным дефектам/разрывам.

Основными преимуществами при усилении углеродными ламелями

являются:

- быстрота производства работ;

- имеют более высокие показатели прочности по сравнению с лентами, что обусловлено промышленным способом производства ламелей (пропитка связующим и его отверждение производится на предприятии методом пултрузии).

- быстрота набора расчетной прочности.

Исходя из отечественной и зарубежной практики усиления конструкций, можно рекомендовать следующие наилучшие технологии усиления конструкций с применением композитных материалов:

1. Применение углеродных ламелей оправдано только на большепролетных изгибаемых конструкциях (в том числе имеющих ровную поверхность) при усилении нормальных рабочих сечений;

2. Применение углеродных лент целесообразно для усиления железобетонных конструкций во всех остальных случаях.

За рубежом применение композиционных материалов в строительстве относится к 1970-м годам. В России применение композиционных материалов в строительстве началось в конце 1990-х годов. В данном случае под композиционными материалами (другими словами, фиброармированными пластиками) подразумеваются углеродные, арамидные, стеклянные и другие волокна, которые объединяются полимерной матрицей. Как это отмечалось выше они применяются в виде тканей (лент или полотен); ламинатов (пластин) и сеток.

Основные физико-механические характеристики композиционных материалов (стеклопластиков и углепластиков) представлены в таблице 1.2.1. На рисунке 1.2.1 изображены графики зависимости относительных деформаций композиционных материалов и стальной арматуры от величины растягивающих напряжений.

Таблица 1.2.1 - Прочностные и деформативные характеристики композиционных материалов (стеклопластик и углепластик) в сопоставлении со стальной арматурой А400

Композит БИР Модуль упругости, МПа Коэффицие нт Пуассона Предел прочности на растяжение, МПа Модуль сдвига, МПа Толщина композита, мм

СБИР Ех = 62000 Еу = 4800 Е2 = 4800 Уху = 0.22 Ух2 = 0.22 уу2 = 0.30 958 Оху = 3270 = 3270 Оуг = 1860 1.0

ОБИР Ех = 21000 Еу = 7000 Е2 = 7000 Уху = 0.26 у^ = 0.26 Уу2 = 0.30 600 Оху = 1520 Gxz = 1520 Оу2 = 2650 1.3

Арматура класса А400 Ех = 200000 Уху = 0.30 400 Оху = 80000 Диаметр 10-40 мм

0,005 0,01 0,015 0,02 0,025

Относительная деформация

0,03

Рис. 1.2.1 - Графики зависимости относительных деформаций от величины растягивающих напряжений: 1 - СБИР - пластик, армированный углеродными волокнами, 2 - ОБИР - пластик, армированный стеклянными волокнами, 3 -

Стальная арматура

Анализ данных, представленных в таблице 1.2.1 и на графиках (рисунок 1.2.1), показал преимущества композиционных материалов на основе углеродных волокон перед композиционными материалами на основе стеклянных волокон, учитывая более высокие значения модуля упругости и предела прочности на растяжение. В этих позициях целесообразнее применение композиционных материалов на основе углеродного волокна.

1.2.1. Применение композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций общестроительного назначения

Применение композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций общестроительного назначения представлено в [20, 21, 26, 29, 31, 35, 37, 39, 66, 66, 67, 71, 73, 74, 75, 78, 80, 83, 86, 87].

В качестве примеров объектов, усиленных композиционными материалами, можно привести следующие объекты:

- автодорожный мост через р. Тишковка в Пермском крае (Осиновский район);

- Велозаводский коллектор (плиты покрытия), г. Москва (ГУП «Москоллектор);

- Краснопресненский путепровод г. Москва (балки пролетного строения);

а также ряд других объектов.

На основании результатов обследований, проведенных ООО «КомпозитСпецСтрой», установлено, что по прошествии трех лет, фактическое техническое состояние конструкции соответствует работоспособной категории.

1.2.2. Применение композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций гидротехнических сооружений

Во многих случаях требуется проведения усиления железобетонных конструкций гидротехнических сооружений.

Применение композиционных материалов для усиления железобетонных конструкций гидротехнических сооружений представлено в [53, 79, 90].

Ниже приводятся примеры усиления железобетонных конструкций ГТС композиционными материалами

Административно-бытовой корпус Баксанской ГЭС, Россия

Административно-бытовой корпус (АБК) Баксанской ГЭС представляет собой монолитное железобетонное трехэтажное здание каркасно-стеновой конструктивной схемы. Внешние габариты здания 27,4x12,7 м. Перекрытия и плиты покрытия ребристые. Высота сечения плит 100 мм, балок -400.. .450 мм (с учетом плиты).

При реконструкции здания административно-бытового комплекса решались следующие задачи:

- ремонт и восстановление поврежденных строительных конструкций;

- обеспечение соответствия физико-механических свойств конструкций современным требованиям строительных норм;

- изменение конструктивных параметров строительных элементов в связи с перепрофилированием ряда помещений и увеличением расчетных нагрузок из-за замены оборудования и обеспечение требуемой несущей способности;

- обеспечение выполнения современных требований по сейсмостойкости зданий при расчетном землетрясении 8 баллов.

Плита перекрытия первого этажа имела дефицит несущей способности на изгибающий момент в приопорных зонах и в пролетной части. Балки перекрытий первого и второго этажей, а также покрытия имели дефицит несущей способности на отрицательный изгибающий момент в надопорных зонах. Кроме того, плиты перекрытий, покрытия требовали обеспечения повышения трещиностойкости. Также требовалось усиление плит перекрытий в зонах проемов под лестничные марши.

Серьезными ограничениями при выборе конструктивных решений усиления были требования по сохранению внутренних габаритов помещений без увеличения нагрузок на фундаменты.

В разработанном проекте предполагалось усиления балок и плит перекрытий в растянутых зонах. Обеспечение совместной работы элементов усиления с железобетонными конструкциями на участках опирания перекрытия на колонны и стены осуществлялось посредством применения анкерующих устройств из углепластика, изображенных на рис. 1.2.6.

усиливающие элементы ФАП

в зонах отрицательных моментов вблизи опор

плита

\опоры плиты перекрытия

усиливающие элементы ФАП в пролетной части

Рис. 1.2.6 - Схема внешнего армирования плиты перекрытия

Рис. 1.2.7 - Принципиальная схема анкеровки элементов усиления в зонах опирания на стены и колонны (а) и вид анкерной конструкции (б)

Количество слоев углеродной ленты в каждом случае определялось

расчетом.

Внешнее армирование балок перекрытия 1-го этажа Б1 и Б1* осуществлялось тремя слоями лент шириной 300 мм типа БЛАИМ Таре - 230/300 отечественного производства. Для усиления плиты П1 усиление выполнялось той же лентой в две полосы на погонный метр вдоль оси OX в один слой (рис. 1.2.8).

Рис. 1.2.8 - Схема внешнего армирования верхней грани перекрытия 1-го этажа

Применение усиления углеродными материалами позволило обеспечить требуемую несущую способность и трещиностойкость конструкций и существенно сократить сроки выполнения работ. При усилении не были изменены внутренние габариты помещений и не увеличен собственный вес конструкций.

Бортовая балка причала №9 Новороссийского морского порта

После аварийной швартовки судна бортовая балка причала была повреждена, сорвана с опор и затонула. Бортовая балка (рис. 1.2.9) представляет собой 12-ти метровую предварительно напряженную конструкцию. В качестве напрягаемой арматуры использованы 6 пучков из высокопрочной проволоки диаметром 5 мм класса ВН. В каждом пучке по 24 проволоки. Поперечная

конструктивная арматура выполнена из стержней 014 мм А11. Продольная стержней 010 мм А11.

- из

Рис. 1.2.9 - Бортовая балка температурной вставки

После подъема и обследования было установлено, что на поверхности балки имеют место многочисленные отслоения бетона на глубину до 8 см с оголением продольной и поперечной конструктивной арматуры (рис 1.2.9). Потеря сечения конструктивной арматуры в результате коррозии, по экспертной оценке, составила до 40%, повреждений предварительно напряженной арматуры не установлено. Для компенсации потерь конструктивной арматуры было решено осуществить наклейку углеродных лент ЛУ-300-2 отечественного производства. Перед наклейкой углеродных лент выполнялся ремонт сечения балки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фролов Кирилл Евгеньевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрашитов, В.С. Техническая эксплуатация, обследование и усиление строительных конструкций: Учебное пособие. - Изд-во «Феникс»,

2007. - 218 с.

2. Агапов, В.П. Расчет железобетонных плит, усиленных композиционными тканями, методом конечных элементов / В.П. Агапов, В.Б. Николаев, Р.О. Голованов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2018. - т. 14. - № 2. - С. 120-131.

3. Бадьин, С.В. Усиление строительных конструкций при реконструкции и капитальном ремонте зданий: Учебное пособие. - М.: АСВ,

2008. -112 с.

4. Беккер, А.Т. Применение базальтопластиковой арматуры в конструкциях морских гидротехнических сооружений / А.Т. Беккер, А.М. Уманский // Известия ВНИИГ. - 2016. - т. 282. - С. 61-75.

5. Бокарев, С.А. Методика расчета по прочности сечений эксплуатируемых железобетонных пролетных строений, усиленных композиционными материалами / С.А. Бокарев, Д.Н. Смердов, А.А. Неровных // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 2010. - № 10. -С. 63-74.

6. Бокарев, С.А. Экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композиционными материалами / С.А. Бокарев, Д.Н. Смердов // Известия вузов. Строительство. - 2010. - № 2. - С. 112-124.

7. Бочаров, В.В. Повышение надежности шлюзов / В.В. Бочаров, В.Е. Ни // Гидротехническое строительство. - 1982. - № 9. - С. 35-38.

8. Герфанова, О.А. Система внешнего армирования строительных конструкций полимерными композитами на основе углеродных волокон для гидротехнического строительства / О.А. Герфанова, П.В. Осипов, К.Е. Фролов // Известия ВНИИГ. - 2019. - т. 291. - С. 36-47.

9. ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости. - М.: Стандартинформ, 2018. - 16 с.

10. ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы определения плотности. - М.: Стандартинформ, 1980. - 16 с.

11. ГОСТ 12730.5-2018 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости. - М.: Стандартинформ, 2019. -18 с.

12. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона. - М.: Стандартинформ, 1980. -14 с.

13. ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - М.: Стандартинформ, 2013. -31 с.

14. ГОСТ 8829-2018. Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. - М.: Стандартинформ, 2019. -16 с.

15. ГОСТ 22690-2015. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. - М.: Стандартинформ, 2016. - 19 с.

16. ГОСТ 28570-90. Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций. - М.: Стандартинформ, 2005. - 10 с.

17. ГОСТ 28570-2019 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций. - М.: Стандартинформ, 2019. -13 с.

18. ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2017. - 10 с.

19. Загороднев, А.В. Перспективы применения композитной арматуры в морском гидротехническом строительстве / А.В. Загороднев, А.М. Уманский, А.Т. Беккер, Е.К. Борисов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2014. - №54-9. -С. 137-148.

20. Клюев, С.В. Усиление строительных конструкций композитами на основе углеволокна: монография / С.В. Клюев, А.В. Клюев, Р.В. Лесовик. - Lambert, 2011. - 123 с.

21. Козырев, Д.В. Ремонт участков напорного коллектора композитными материалами / Д.В. Козырев [и др.] // Монтажные и специальные работы в строительстве. - 2009. - № 9. - С. 2.

22. Коробков, В.А. Каталог конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций зданий и сооружений / В.А. Коробков, К.В. Авдеев, Л.И. Костромина. - М.: ОАО «ЦНИИПромзданий», 2009. - 260 с.

23. Левачев, С.Н. Напряженно-деформированное состояние бетона стен камер шлюзов канала имени Москвы / С.Н. Левачев, Т.С. Федорова // Вестник МГСУ. - 2013. - №8. - С. 137-149.

24. Маилян, Д.Р. Прочность и деформативность вновь усиленных композитными материалами балок, при различных варьируемых факторах / Д.Р. Маилян, П.П. Польской // Электронный научный журнал Инженерный вестник Дона. - 2013. - №2. - Режим доступа: [e-mail]

25. Мальганов, А.И. Восстановление и усиление ограждающих строительных конструкций зданий и сооружений / А.И. Мальганов, В.С. Плевков // Томск: Печатная мануфактура. - 2002. - раздел 3. - С. 164-384.

26. Мареева, О.В. Применение композитных материалов при усилении железобетонных элементов строительных конструкций / О.В. Мареева, А.В. Кловский // Доклады ТСХА: Сборник статей. М.: РГАУ-МСХА. - 2018. - вып. 290. - Ч. I. - С. 211-214.

27. Михуб, А. Прочность, деформативность и трещиностойкость изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитными материалами: автореф. дис. ... канд.техн.наук: 05.23.01 / Михуб Ахмад. -Ростов-на-Дону, 2013. - 24 с.

28. Мониторинг моста через р. Тишковку на км 93+190 автодороги Кукуштан-Чайковский после усиления композитными материалами: Технический отчет. Шифр 313-ОС. - Пермь: НИЛ ТРАНСМОСТ, 2008.

29. Неволин, Д.Г. Усиление железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения полимерными композиционными материалами: монография/ Д.Г. Неволин, Д.Н. Смердов, М.Н. Смердов. -Екатеринбург: УрГУПС, 2017. - 151 с.

30. Ни, В.Е. Результаты наблюдений за состоянием гидротехнических сооружений канала имени Москвы / В.Е. Ни // Гидротехническое строительство. - 1977. - № 12. - С. 28-33.

31. Овчинников, И.Г. Новые материалы и изделия в мостостроении / И.Г. Овчинников [и др.] // М.: ФГУП " ИНФОРМАВТОДОР ". - 2008. - 80 с.

32. Овчинников, И.И. Анализ экспериментальных исследований по усилению железобетонных конструкций полимерными композитными материалами. Часть 1. Отечественные эксперименты при статическом нагружении [Электронный ресурс] / И.И. Овчинников [и др.] // Науковедение. - 2016. - т. 8. - № 3. - Режим доступа: http://naukovedenie .ru/PDF/24TVN316.pdf

33. Охапкин, Г.В., Зюзина О.В. «Подход к восстановлению металлических водоводов гидротехнических сооружений» / Г.В. Охапкин, О.В. Зюзина // Гидротехническое строительство. - 2019. - №8. - С. 76-79.

34. Патент № 2704327. Рубин О.Д., Фролов К.Е., Лисичкин С.Е., Антонов А.С. Способ определения изгибной и крутящей составляющих напряжений в арматурных стержнях // Патент РФ № 2704327. от 28.10.2019 г.

35. Польской, П.П. Композитные материалы - как основа эффективности в строительстве и реконструкции зданий и сооружений [Электронный ресурс] / П.П. Польской, Д.Р. Маилян // Инженерный вестник Дона. - 2012. - №4. Режим доступа: www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1307.

36. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений (без предварительного напряжения): К СНиП 2.06.08-87: П 46-89 // Л.: ВНИИГ. - 1991. - 276 с.

37. Пособие по усилению железобетонных конструкций с использованием композитных материалов [Электронный ресурс]. - М.: ФАУ «ФЦС», 2017. - Режим доступа: https://www.faufcc.ru/upload/methodical_materials/mp63_2017.pdf

38. Разработка рекомендаций по применению композитных материалов при ремонте железобетонных конструкций мостовых сооружений (этапы №2 и №3): Отчет о НИР / руководитель В.И. Шестериков - контракт № 5-Н от 24.09.2007 г. - Москва: ФГУП «РОСДОРНИИ», 2007. - 100 с.

39. Ремонт мостового перехода через р. Тишковку на км 93+190 автодороги Кукуштан-Чайковский с применением композитных материалов: Рабочий проект. Шифр 231-ТР. - Пермь: НИЛТРАНСМОСТ, 2004.

40. Рубин, О.Д. Инструментальные и расчётные исследования низовых подпорных стен Загорской ГАЭС / О.Д. Рубин [и др.] // Природообустройство. - 2019. - №2. - С. 80-88.

41. Рубин, О.Д. Результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, усиленных углеродными лентами, при действии изгибающего момента/ О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, К.Е. Фролов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. -2016. - №6. - С. 58-63.

42. Рубин, О.Д. Результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций ГТС, имеющих межблочные строительные швы, усиленных внешним армированием из углеродного волокна/ О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, К.Е. Фролов // Вестник МГСУ. - 2018. - т.13. - вып. 9.

- С. 1067-1079.

43. Рубин, О.Д. Новая технология ремонта ГТС посредством армирования композитными материалами / О.Д. Рубин [и др.] // Изв. ВНИИГ.

- 2016. - т. 280. - С. 3-10.

44. Рубин, О.Д. Результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, усиленных углеродными лентами, при действии изгибающего момента / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, К.Е. Фролов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2016. - №6. - С. 58-62.

45. Рубин, О.Д. Методика расчета на прочность нормальных сечений железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, усиленных внешним армированием на основе углеродных материалов / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, К.Е. Фролов // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования.

- 2017. - т. 18. - №1. - С. 20-28.

46. Рубин, О.Д. Методика расчета прочности железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, усиленных композиционными материалами / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, К.Е. Фролов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2017. - №1. - С. 42-48.

47. Рубин, О.Д. Особенности напряженно-деформированного состояния стен камер шлюзов / О.Д. Рубин [и др.] // Вестник МГСУ. - 2019. -т.14. - вып. 4. - С. 473-483.

48. Рубин, О.Д. Результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций ГТС, имеющих межблочные строительные швы, усиленных внешним армированием из углеродного волокна / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, К.Е. Фролов // Вестник МГСУ. - 2018. - т.13. - вып. 9.

- С. 1067-1079.

49. Рубин, О.Д. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с блочными швами, усиленных системой внешнего армирования / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, К.Е. Фролов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2018. - № 3. - С. 198-204.

50. Рубин, О.Д. Разработка методики расчета прочности изгибаемых балочных элементов ГТС, усиленных внешним армированием из углеродного волокна, в продольных сечениях / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин,

К.Е. Фролов // Доклады ТСХА: Сборник статей. М.: РГАУ-МСХА. - 2018. -вып. 290. - Ч. I. - С. 184-188.

51. Рубин, О.Д. Применение композитных материалов при реконструкции гидротехнических сооружений: учебное пособие / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, К.Е. Фролов - М.: РГАУ-МСХА. - 2019. - 160 с.

52. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами / Разработано в развитие СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». - М.: НИИЖБ. - 2006. - 48 с.

53. Сердюк, А.И. Опыт усиления строительных конструкций композиционными материалами при реконструкции Баксанской ГЭС / А.И. Сердюк, В.Л. Чернявский // Гидротехника. - 2013. - № 3(32). - С. 115-117.

54. Смердов, М.Н. Исследование несущей способности железобетонных конструкций гидротехнических зданий и сооружений, усиленных композиционными материалами, с учетом температурных факторов: дис. ... канд.техн.наук: 25.00.22 / Смердов Михаил Николаевич. -Екатеринбург, 2015. - 135 с.

55. Смердов, Д.Н. Оценка несущей способности железобетонных пролетных строений мостов, усиленных композиционными материалами: дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 / Смердов Дмитрий Николаевич. -Новосибирск, 2010. - 159 с.

56. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01. - М., 2012. - 161 с.

57. СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003. - М., - 40 с.

58. СП 41.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.0887. - М., 2012. - 67 с.

59. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. - М., 2011. - 80 с.

60. СТО 17330282.27.140.002-2008. Гидротехнические сооружения ГЭС и ГАЭС. Условия создания. Нормы и требования. Приложения. Книга 3. Приложение Г. - М.: РАО «ЕЭС России», 2008. - 35 с.

61. СТО НИИЭС 002-2016. Гидротехнические сооружения. Усиление железобетонных конструкций системой внешнего армирования из композитных материалов на основе углеродных волокон». - М.: «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» (АО «НИИЭС»), 2016. - 158 с.

62. СТО 2256-002-2011. Система внешнего армирования из полимерных композитов FibARM для ремонта и усиления строительных конструкций» Общие требования. Технология устройства. - М.: ЗАО «Препрег-СКМ», 2012. - 54 с.

63. СТО 38276489.001-2017. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. проектирование и технология производства работ. - М.: НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство», 2017. -125 с.

64. СТО 36554501-009-2007. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. - М.: ФГУП «НИЦ «Строительство», 2007. - 13 с.

65. СТО 11670666-002-2012. Усиление железобетонных конструкций композиционными материалами. Технология производства работ. - М.: ООО «ИПЦ ИнтерАква», 2012. - 24 с.

66. СТО 2256-002-2011. Комплексная система FibARM по ремонту и усилению строительных конструкций, путем внешнего армирования композитными материалами холодного отверждения. - М.: ЗАО «ПРЕПРЕГ -СКМ», 2011. - 13 с.

67. Тимофеев, Д.Р. Усиление мостовых конструкций с использованием композитных материалов / Д.Р. Тимофеев, Д.Д. Тимофеев // Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного,

трубопроводного транспорта в уральском регионе. - Пермь: ПГТУ. - 2005. -С. 45-51.

68. Фролов, К.Е. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с системой внешнего армирования углеродными композитными ламелями/ К.Е. Фролов // Природообустройство. -2017. - №1. - С. 56-62.

69. Фролов, К.Е. Результаты экспериментальных исследований изгибаемых железобетонных конструкций гидросооружений, усиленных углеродными лентами, по второй группе предельных состояний / К.Е. Фролов // Природообустройство. - 2017. - №2. - С. 42-47.

70. Фролов, К.Е. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, усиленных композитными материалами / К. Е. Фролов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2019. - т. 15. - № 3. - С. 237-242.

71. Чернявский, В.Л. Система ремонта и усиления строительных конструкций / В.Л. Чернявский // Гидротехника. - 2010-2011. - №4-№5 С 6063.

72. Чернявский, В.Л. Экономическая эффективность применения технологии внешнего армирования композитными материалами для усиления строительных конструкций / В.Л. Чернявский, А.И. Сердюк // М.: Инженерно - производственный центр «ИнтерАква». - 2006. - С. 2.

73. Шилин, А. А. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами / А. А. Шилин, В.А. Пшеничный, Д.В. Картузов. - М.: Стройиздат, 2004. - 139 с.

74. Шилин, А. А. Внешнее армирование железобетонных конструкций композитными материалами / А.А. Шилин [и др.]. - М.: Стройиздат, 2007. - 184 с.

75. Шилин, А. А. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами / А. А. Шилин, В. А. Пшеничный, Д. В. Картузов // Бетон и железобетон. - 2006. - № 3 - С. 32а-32.

76. Щербина, В.И. Эксплуатация, оценка состояния и разработка мероприятий по повышению надежности шлюзов канала им. Москвы / В.И. Щербина, О.Д. Рубин, В.Е. Ни // Энергетика и электрификация. Серия 2: Гидроэлектростанции: обзорная информация / кол. авт. Центр научно-технической информации по энергетике и электрификации (ИНФОРМЭНЕРГО). - 1989. - Вып.7. - С. 1-54.

77. Akbarzadeh, H., Maghsoudi, A.A. (2010). Experimental and analytical investigation of reinforced high strength concrete continuous beams strengthened with fiber reinforced polymer / Mater Des. - 2010. - 31. - pp. 11301147.

78. Corry, R.W, Dolan, C.W. (2001). Strengthening and repair of a column bracket using a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) fabric. - PCI J. -2001. - pp. 54-61.

79. Duell, J.M., Wilson, J.M., Kessler, M.R. (2008). Analysis of carbon composite overwrap pipeline repair system. - International Journal of Pressure Vessels and Piping. - 2008. - № 85. - Рр. 782-788.

80. Einde, LVD, Zhao, L., Seible, F. (2003). Use of FRP composites in civil structural application. - Constr Build Mater. - 2003. - 17. - pp. 389-403.

81. Ehab Hamed, Bradford, M.A. (2012). Flexural time-dependent cracking and post-cracking behaviour of FRP strengthened concrete beams. -International journal of Solid and Structures. - 2012. - 49. - pp. 1595-1607.

82. Engindeniz, M., Kahn, L.F., Zureick, A.H. (2005). Repair and strengthening of reinforced concrete beam-column joints - State of the art. - ACI Struct. - 2005. - 102(2). - pp. 187-97.

83. Gaetano Bologna, Anna Pridmore, Mark Geraghty, Jason Alexander. (2011). Power Generation Case Study: Feasibility of Carbon Fiber and Alternate Repair Methods. - Pipelines: A Sound Conduit for Sharing Solutions. ASCE. -2011. - P.p.533-541

84. Ghernouti Y., Rabehi B., Benhamna A. and Hadj Mostefa. (2014). Strengthening of concrete beams by CFRP: Experimental study and finite element analysis. - J. Build. Mater. Struct. - 2014. - 1: pp. 47-57.

85. Habibur Rahman Sobuz, Ehsan Ahmed, Noor Md. Sadiqul Hasan, Md. Alhaz Uddin. (2011). Use of carbon fiber laminates for strengthening reinforced concrete beams in bending. - International journal of civil and structural engineering. - 2011. - Vol. 2. - 1. - pp. 67-84.

86. Hag-Elsafi O., Alampalli S., Kunin J. (2001). Application of FRP laminates for strengthening of a reinforced-concrete T beam bridge structure. -Compos Struct. - 2001. - 52. - pp. 453-66.

87. Jian-he Xie, Ruo-Lin Hu (2012). Experimental study on rehabilitation of corrosion-damaged reinforced concrete beams with carbon fiber reinforced polymer. - Construction and Building Materials. - 2012. - 38. - pp. 708-716.

88. Kotynia Renata (2012). Bond between FRP and concrete in reinforced concrete beams strengthened with near surface mounted and externally bonded reinforcement. - Construction and Building Materials. - 2012. - 32. - pp. 41-54.

89. Lelli Van Den Einde, Lei Zhao, Frieder Seible (2003). Use of FRP composites in civil structural application. - Construction and Building Materials. -2003. - 17. - pp. 389-403.

90. Mo Eshani, Carlos Pena (2010). Trenchless Emergency Repair of Mile-Long Penstock with FRP. - Concrete repair bulletin. - 2010. - № 2. - pp. 811.

91. Sandeep S. Pendhari, Tarum Kant, Yogesh M. Desai (2008). Application of polimer composites in civil construction: A general review. -Composite structures. - 2008. - 84. - pp. 114-124.

92. Shahawy, M.A., and Beitelman, T. (1996). Experimental investigation on structural repair and strengthening of damaged prestressed concrete stabs utilizing externally bonded carbon laminates. - Construction and Building Materials. Part B. - 1996. - pp. 217-224.

93. Spyrakos C.C., Raftoyiannis I.G., Credali L. and Ussia J. (2014). Experimental and Analytical Study on Reinforced Concrete Beams in Bending Strengthened with FRP. - The Open Construction and Building Technology Journal. - 2014. - 8. - pp. 153-163.

94. Uomoto T., Mutsuyoshi H., Katsuki F., Misra S. (2002). Use of fiber reinforced polymer composites as reinforcing material for concrete. - ASCEJ Mat Civil Eng. - 2002. - 14(3). - pp. 191-209.

95. Yinzhi Zhou, Mingkang Gou, Fengyu Zhang, Shoujun Zhang, Dan Wang (2013). Reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber reinforced polymer by friction hybrid bond technique: Experimental investigation. - Materials and Design. - 2013. - pp. 130-139.

96. Zhou Y. et al. (2013). Reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber reinforced polymer by friction hybrid bond technique: Experimental investigation. - Materials and Design. - 50. - pp. 130-139.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)

Рисунок П.1.3 - Вид модели Б-И15-3 после испытаний

Рисунок П.1.4 - Вид модели Б-И15-4 после испытаний

Рисунок П.1.9 - Вид модели Б-И25-1 после испытаний

Рисунок П.1.11 - Вид модели Б-И25-4 после испытаний

Рисунок П.1.13 - Вид модели Б-И25-2 после испытаний

Рисунок П.1.15 - Вид модели Б-И25-8 после испытаний

Рисунок П.1.19 - Вид модели Б-И25-1.1 после испытаний

Рисунок П.1.23 - Вид железобетонной модели П-Р15-3 после испытаний

Рисунок П.1.27 - Вид железобетонной модели П-Р25-3 после испытаний

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное)

А РусГидро

^^^ нииэс

Акционерное общество «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений»

(АО «НИИЭС»)

СПРАВКА

о внедрении

Настоящим удостоверяю, что материалы диссертационной работы Фролова Кирилла Евгеньевича, посвященной научному обоснованию усиления железобетонных конструкций эксплуатируемых ГТС на основе применения композиционных материалов, практически реализованы в АО «НИИЭС» при разработке нормативно-методического документа СТО НИИЭС 002-2016 «Гидротехнические сооружения. Усиление железобетонных конструкций системой внешнего армирования из композитных материалов на основе углеродных волокон» - М.: «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» (АО «НИИЭС»), 2016.

Заместитель директора -Научный руководитель АО «Н

кандидат технических наук

15.12.2016 г.

И.В. Семенов