СП 164 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами» — что нужно знать?

Быстрое развитие технологий в относительно недалеком прошлом привело к появлению инновационных композитных материалов. Речь идет, прежде всего, об углеродном волокне и стекловолокне. Новые веяния быстро поддержали компании-производители. Началось массовое изготовление строительных материалов из композитного сырья. Многие них появились и на российском рынке.

К тому времени новые средства для ремонта и восстановления уже достойно показали себя в ряде европейских стран. В частности, отлично поддавались усилению конструкции из железобетона. Технологический прорыв привел к почти полному вытеснению из практики традиционных методов, сводившихся к усилению железобетонных конструкций металлом. Требовалось упростить и ускорить процесс внедрения в практику инновационных технологий в России. Тогда Технический комитет по стандартизации при участии ряда научно-технических центров разработал и предложил узаконить соответствующий свод правил.

Сферы применения документа

Итак, был создан новый строительный норматив. Он был утвержден 8 августа 2014 года Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ, как СП 146. Документ зарегистрировал Росстандарт, а в силу он вступил с 1 сентября 2014 года.

Попробуем понять, какие наиболее важные, содержащиеся в документе сведения, следует знать человеку, занятому в сфере строительства. Правила подробно описывают процедуру усиления композитным углеволокном и стекловолокном железобетонных конструкций. Документ четко опирается на предписания Федеральных законов, национальных стандартов, других принятых в строительстве нормативов. Довольно часто в нем встречаются прямые ссылки на тот или иной регламент.

В самом начале 146 СП обрисована область применения правил. Отсюда ясно, что свод описывает, как правильно проектировать усиление и восстановление конструкций из ж/б. Также документ посвящен расчету восстановленных железобетонных структур. Здесь же оговорено, что речь пойдет только о внешнем армировании конструкций из зернистого и мелкозернистого бетонов. При этом строительный материал должен отвечать требованиям СП 63.

 Общепринятые профессиональные термины

Далее приводится четкое описание терминологии, связанной с ремонтом и усилением бетонных и железобетонных конструкций. В частности, проведены различия между усилением и восстановлением (ремонтом). Так, если структура получила повреждения и дефекты, то производится именно восстановление ее несущей способности. Если ее надлежит повысить – это уже будет усиление.

Также здесь определяются понятие «внешнее армирование» и соответствующей системы. Поясняется, что понимать под терминами «праймер», «адгезив», «основание». Термины «ламинат» и «ламель» принимаются, как идентичные. Под «термореактивным адгезивом» во всем документе понимается повышающий сцепление состав из эпоксидных смол. Оговаривается, что дополнительный защитный слой, предохраняющий от огня ультрафиолета, механического повреждения или высоких температур, наносится строго согласно проекту усиления.

Об инженерном обследовании

В документе СП по усилению железобетонных конструкций говорится, что проектирование должно основываться на результатах проведенного «натурного» обследования и поверочных расчетов. Проводить расчеты следует с учетом следующих выявленных факторов повреждения:

• снизилась прочность бетона;
• в нем имеются локальные повреждения или разрушения;
• налицо обрыв или коррозия арматуры;
• нарушена анкеровка или сцепление арматуры с бетоном;
• появились или раскрылись трещины, а также других.

Правила выдвигают требования к составу поверочных расчетов – они проводятся «по несущей способности, деформациям и трещиностойкости». Далее указывается на важность этих расчетов, как основы для определения пригодности к эксплуатации, необходимости усиления или полной непригодности конструкции. Также в этом же разделе приводятся условия, при которых следует усиливать или восстанавливать железобетонную конструкцию, опираясь на результаты поверочных расчетов по эксплуатационной пригодности.

Требования к материалам

Пятый раздел «Материалы» включил четкие требования к используемым в строительной практике армирующим материалам. В нем приводятся их минимальные характеристики (модуль упругости, прочность, коэффициент линейного теплового расширения), достаточные для их применения. Цифры приводятся для тканых углеволоконных и стекловолоконных изделий, а также соответственно армированных ламинатов. Отдельно описываются необходимые свойства адгезивов. Приводятся ссылки на соответствующий ГОСТ. Также в разделе вы найдете номиналы значений длины и ширины композитных тканых материалов и ламинатов для каждого композита.

В документе прописаны формулы и приведены таблицы, по которым следует рассчитывать усиленные ж/б конструкции, например, вычислять расчетное сопротивление растяжению. Формулы адаптированы к разным условиям, в которых находится конструкция. Например, для постоянных и длительных нагрузок. Указываются поправочные коэффициенты в зависимости от условий работы углеродного или стекловолокна при нахождении в помещениях, на открытом воздухе и в агрессивной среде.

Указываются переводные коэффициенты, позволяющие определять номинальный и фактический класс бетона. Также играют роль данные лабораторных исследований, полученных при испытаниях в лаборатории отобранных образцов или неразрушающими методами. Аналогичные сведения приводятся для арматуры.

Важнейшие расчетные параметры

Документ подробно раскрывает тонкости поверочных расчетов усиленных конструкций из железобетона. Здесь можно найти, как делать расчеты железобетонных конструкций без предварительно напряженной арматуры. Показано, как вычислять характеристики по предельным состояниям первой и второй группы дефектов, по прочности нормальных сечений. Даются поправки, актуальные при наличии изгибающих моментов, сжатых элементов.

Также здесь приведены расчеты, по которым следует правильно накладывать полотна из композитов на ж/б основания при их продольном и поперечном расположении. Несколько разделов правил касаются принципов расчета вышеуказанных величин при нелинейных нагрузках.

В конце документа изложен в схематическом виде «алгоритм выполнения работ по усилению и восстановлению железобетонных конструкций внешним армированием из композитных материалов».