технические
науки/ 2. транспорт.
Прокопенко В.С., студент 3-го курса
Мартынов С.В.
Белгородский государственный технологический
университет им. В.Г. Шухова, Россия
Методика
ремонта железобетона фибробетоном
Характерными
дефектами балок и плит, длительное время эксплуатировавшийся в агрессивной
среде, появляются отслоения защитного слоя и коррозии рабочей арматуры.
Подобные повреждения широко распространены в пролетных строениях мостов,
покрытия и перекрытия промышленных цехов, других сооружений.
Адгезия
перечисленных фибробетонов к субстрату -
не ниже 1,5 Мпа, к гладкому металлическому стержню - не ниже 3 Мпа. Их
морозостойкость не ниже F300, водонепроницаемость - не ниже W12.
Они безусадочные и химостойкие. Различаются главным образом технологическими
свойствами. ЭМАКО CFR содержит
жесткую фибру, этот бетон нельзя перекачивать насосами по гибким шлангам; в два
других фибробетона входит гибкая фибра в виде тонких ленточек с антикоррозийным
покрытием и они пригодны к такому способу транспортировки. ЭМАКО S150
CFR и ЭМАКО CFR
заливают
в опалубку. Фибробетон ЭМАКО S170 CFR
– тиреотропный, характеризуется повышенной связностью массы;его можно наносить набрызгом (кельмой или насосом) на
вертикальные и потолочные поверхности с минимальными потерями.
Проект
ремонта должен учитывать, что фибробетон включается в работу только на
восприятие временной нагрузки; постоянная нагрузка от веса конструкции целиком
воспринимается существующий арматурой. Опорные зоны конструкции имеют обычно
меньшие повреждения, чем в пролете. Тем не менее, они должны быть обследованы и
при необходимости отремонтированы до того, как начнут восстановительные работы
в опорах. Дело в том, что подготовка к бетонированию включает очистку рабочей
арматуры по всему периметру. При этом меняется статистическая схема работы
балки – они временно превращаются в раму с затяжкой, закрепленной в опорах.
Исходной
предпосылкой построения методики расчета отремонтированных их изгибаемых
конструкции служит равенство линейных
деформаций фибробетона защитного слоя и рабочей арматуры при временной
нагрузки:
(1)
Где
и
– напряжения в фибробетоне и модуль упругости
этого материала, 
– напряжения в арматуре и модуль упругости.
Напряжения
в рабочей арматуре, возбуждаемые изгибающим
момент 
от действия постоянной нагрузки, равны:
, (2)
где а -
плечо внутренней пары сил;
К – коэффициент,
учитывающий снижение площади сечения арматуры вследствие коррозии;
-
начальная площадь сечения арматуры.
Суммарное
усилие в растянутой зоне при взаимодействии временной нагрузки с учетом (1)
преобразуется к виду
,
откуда:
, (3)
где 
-
изгибающий момент от действия временной нагрузки;
-
площадь сечения фибробетона,
Условия
прочности конструкции после ремонта имеет вид:
,
(4)
, (5)
где 
- прочность фибробетона на растяжение при изгибе согласно техническим условиям;
- коэффициент запаса, принимаемый равным
1,5÷2,0 в зависимости от ответственности конструкции и условия ее
эксплуатации,
- расчетное сопротивление арматуры растяжению
в соответствии с нормами [2].
Соотношение
напряжений в фибробетоне и арматуре можно менять, используя
пригруз во время бетонирования растянутой зоны. Пригруз увеличит усилия в
арматуре и уменьшит – в фибробетоне.
Пример
расчёта. Требуется проверить достаточность несущей способности балки на двух
шарнирных опорах после ремонта нижней зоны фибробетоном. Высота балки h=0,4м,
ширина b=0,2м. Бетон класса В20 с расчетным
сопротивлением 
=11,5Мпа.
Арматура: 3Ø16, класса Аll,
расчетное сопротивление =280
МПа, модуль упругости 
=21
МПа;
начальная площадь сечения =6,03
,
коэффициент учитывающий снижение площади сечения в следствии коррозии К=0,85. Сжатая арматура =
конструктивная, в расчете на прочность не учитывается. Пролет балки L=5,6м.
Нагрузка равномерно распределенная, включает постоянную 
=5890Н/м
и временную 
=8330Н/м.
Перед
восстановлением защитного слоя имеющаяся арматура очищена по примеру: зазор
между ней и «старым» бетоном составил0,2м. Ремонт выполнен фибробетоном ЭМАКО
S150 CFR. Модуль упругости
этого материала 
=2,5
МПа.
Высота
ремонтного слоя фибробетона 0,02+0,016+0,02=0,056м, площадь сечения
0,056-0,856,03
.
Рабочая
высота сечения балки 
Высоту рабочей зоны бетона определяем по
формуле (29) СНиП [2]:
0,0734
м.
Плечо внутренней пары а =
-0,5х = 0,3353 м. Приведённая площадь
сечения зоны, воспринимающей растягивавшие усилия, вычисленная по приведённой
выше формуле составляет 
.
Литература
1.Технические
правила ремонтных каменных, бетонных и железобетонных контракций
железнодорожных мостов. М ИКЦ «Академкнига», 2006
2.
Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП 2.03.01-84. М, Стройиздат,1985.
3.
Орехова Т.Н., Прокопенко В.С. Тонкодисперсные порошки для асфальтобетона //
Научный альманах. 2016. № 1-1 (15). С. 465-467.
4.
Прокопенко В.С., Шарапов Ринат Р., Агарков А.М., Шарапов Р.Р. Оптимизация
работы оборудования для получения тонкодисперсных порошков // Вестник БГТУ им.
В.Г. Шухова. 2015. № 1. С. 80-83.
5. Романович А.А. Особенности
процесса постадийного измельчения материалов с использованием пресс-валкового
агрегата// Известия высших учебных заведений.
Строительство. 2007. № 9. С. 88-91.
6. Sharapov R.R.,
Prokopenko V.S. Modeling of the separation process in dynamic separators
// World Applied Sciences Journal. 2013.
Т. 25. № 3. С. 536-542.
7.
Прокопенко
В.С., Решетов А.В. Совершенствование одноковшового экскаватора//
В сборнике: Международная
научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова
БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. С. 846-849.