Доцент кафедры ПГС Филиала НИУ МГСУ, главный конструктор АО «КТБ Железобетон» Святослав Шокот рассказал о новом способе усиления железобетонных колонн с помощью поперечного обжатия.
Проектировщики железобетонных конструкций постоянно сталкиваются с вопросами их усиления, причём зачастую речь идёт о значительно повреждённых аварийных колоннах. Например, пострадавших от перегрузки, удара, взрыва или коррозии. Что может произойти дальше? Выпучивание арматуры из колонны, раздробление бетона и её обрушение.
Чтобы усилить колонну, обычно используют стальную или железобетонную обойму, как классический вариант усиления.
Усиление колонны с помощью стальной обоймы возможно только при отсутствии опасности разрушения, при этом её очень сложно включить в работу без специальных мероприятий, иначе она останется «висящей бутафорией». Железобетонная обойма, которая сопоставима по несущей способности с начальной колонной, часто возводится на несколько этажей здания (над и под усиливаемой колонной), и её устройство требует сверления перекрытий и времени для набора прочности бетона — это времязатратный и трудоёмкий процесс.
Если же здание непрерывно эксплуатируется, не всегда есть возможность провести работы, необходимые для устройства классических железобетонной или стальной обоймы.
Учёный НИУ МГСУ нашёл способ решить эту проблему и разработал конструкцию, которая «заставляет работать старый бетон». Эффект основан на том, что бетон и арматура «зажимаются» элементами усиления, которые препятствуют выпучиванию арматуры и повышают сопротивление бетона за счет стеснения поперечных деформаций. Этот эффект давно известен и широко используется в трубобетонных колоннах.
«Суть такова: первично устанавливаются упорные элементы — уголки и пластины, далее кольцо с болтами. Болты затягиваются и при этом кольцо начинает растягиваться, а железобетонная колонна обжиматься. Благодаря обжатию колонна получает повышенные прочностные характеристики.Идея создания такой конструкции возникла уже давно, можно сказать, она пришла из медицины. Неким прототипом стал аппарат Илизарова, служащий для соединения и сращивания костных переломов. Конечно, в предложенном варианте усиления используется несколько другой принцип работы, но общий вид во многом схож: кость человека в данном случае выступает как усиливаемая колонна здания», — объясняет Святослав Шокот.
По его словам, практическое использование разработанных конструкций возможно после включения методики расчёта усиления в действующую нормативную базу, тогда проектировщики получат дополнительный путь решения проблем при проектировании усиления.
«Самое интересное наблюдение в ходе работы — это то, что физический эксперимент для многих вещей стал формальностью для подтверждения результатов. Современные программные комплексы уже позволяют получать результаты, схожие с экспериментом на 99 процентов — вопрос грамотного моделирования и анализа результатов. Но без проведения эксперимента защитить результат работы крайне сложно», — поделился наблюдением учёный.