Проблема
Имеется результат расчета, в котором выявлены дефициты (недостатки) армирования. На плане места таких дефицитов обычно обозначают рамкой по зоне дефицита. Над рамкой в качестве задания на усиление дают две цифры: требуемое по расчету армирование и фактически установленное. Ниже на рисунке показано как это обычно выглядит.
Что есть в нормах?
СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами» оставляет желать лучшего. Ручные методики расчета по СП не учитывают всего спектра усилий, возникающих в плите. Для изгибаемых элементов, например, нет учета продольных усилий, что во многих случаях очень критично. В СП предлагается считать по нелинейной деформационной модели (НДМ), что без специального программного комплекса/сателлита простому инженеру крайне затруднительно. В ЛИРА-САПР, SCAD, ЛИРА-10, Ing+ еще нет реализованной функции прямого расчета без использования специального моделирования.
В инженерной практике зачастую пользуются приближенными упрощенными методами, которые дают вполне приемлемый результат.
В чем суть упрощенной методики?
Методика расчета, приведенная в СП 164.1325800., для расчета железобетонных элементов базируется на общем подходе, приведенном с СП 63.13330. Расчетные формулы СП 164.1325800. отличаются только введением слоя композита, который работает по аналогии с растянутой арматурой.
Все подходы для подбора стальной арматуры реализованы в любом инженерном программном комплексе. Для упрощения производства подбора композитного материала может использоваться методика подбора «ПО ЭКВИВАЛЕНТУ СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ». Данная методика заключается в том, что имея результаты определения армирования стальной арматуры можно подобрать эквивалентную ей композитную. Т.е. определив в программе дефицит стального армирования производится ручной перерасчет на эквивалент композита.
Перерасчет осуществляется по двум критериям:
Пример расчета углекомпозита
Результаты справедливы, если произведена разгрузка конструкции до момента выполнения усиления и нагрузка на момент усиления составляет не более 60% расчетной. Если нагрузка больше, то углеволокно полностью не включится в работу.
Пример результатов расчета
Сколько максимум дефицита можно «закрыть» углеволокном?
По опыту расчетов максимум закрывается дефицит армирования А500С
в 15 см2/1 пог. м ширины плиты, т.е. диаметр 20 с шагом 200, что соответствует сплошной наклейке(без зазоров между лентами) в 5 слоев.
Калькулятор в EXCEL
Написана очень простенькая программа для решения «на коленке». Кому интересно, качайте, пользуйтесь: https://дом-жбк.рф/Статьи/
Экспертиза упрощенные «инженерные» методы принимает?
Очень зависит от эксперта. Был как положительный так и отрицательный опыт. Эксперт, как правило, просит выполнить формальные «ручные» проверки для без учета продольных усилий по методике СП. Да, они могут не соответствовать тому результату, который был получен выше. Смиритесь, но экспертам зачастую нужно формальное соответствие СП, ГОСТ и ФЗ (простите товарищи эксперты, но зачастую это именно так). А методика, насколько бы она не была хороша, так и останется без понимания и без внесения в нормы (привет нормотворцам).
Что еще важно при прохождении экспертизы?
1. Важно, если вы проходите экспертизу предоставить отчет о долговечности углеволокна. Т.е. что оно не потеряет прочностные и деформационные характеристики в течении определенного времени: дня зданий КС-2: минимум 50 лет, для КС-3 минимум 100 лет. Пока что автору известен один «монополист» производитель с таким отчетом на 70 лет долговечности.
2. Огнестойкость углеволокна. «Волшебная» обмазка может защитить углеволокно не более 180 минут пожара (и то нет уверенности в правдивости подтверждающих сертификатов), да и требуется ее возобновление один раз в 10-20 лет. Огнезащитное покрытие в виде минваты более надежно и долговечно, поскольку может обеспечить контролируемую расчетную огнестойкость и требует лишь визуального контроля при эксплуатации. Про определение толщины минваты будет отдельная статья.
Можно ли делать больше 5 слоев углекомпозита?
Да, можно, но работать углеволокно будет неэффективно, поскольку расчетное сопротивление будет снижаться (это видно из формулы определения расчетного сопротивления).
Согласно п 8.9 СП 164.1325800.2014 "Число слоев многослойного композитного материала системы внешнего армирования следует ограничивать в зависимости от силы сцепления композитного материала с поверхностью бетонного основания. Рекомендуемое число слоев следует принимать: для ламината - не более трех, для сеток, холстов и других тканых материалов - не более пяти".
При прохождении экспертизы при наличии в проекте более 5 слоев обычно эксперты требуют выполнить натурные испытания ссылаясь на то, что мол эта «рекомендация» накладывает ограничения на расчетные формулы. Данное недопонимание возникает в связи с недописанностью и недосказанностью норм (снова привет нормотворцам).
С уважением к вам и вашему делу,
С.В. Шокот