АВТОЖОЛ КӨПІРЛЕРІНІҢ ТЕМІРБЕТОНДЫ АРАЛЫҚ ҚҰРЫЛЫМДАРЫН КОМПОЗИТТІ МАТЕРИАЛДАРМЕН НЫҒАЙТУ БОЙЫНША ҰСЫНЫМДАР

Қазақстан Республикасы Инвестициялар және даму министрлігі Автомобиль жолдары комитеті Төрағасының 2018 жылғы 7 желтоқсандағы № 110 бұйрығымен бекітілген.

Алғысөз

1	"Қазақстан жол ғылыми-зерттеу институты" акционерлік қоғамы ("ҚазжолҒЗИ" АҚ) ДАЙЫНДАП ЕНГІЗДІ
2	Қазақстан Республикасы Инвестициялар және даму министрлігі Автомобиль жолдары комитеті Төрағасының 2018 жылғы "07" желтоқсандағы №110 бұйрығымен БЕКІТІЛІП, ҚОЛДАНЫСҚА ЕНГІЗІЛДІ
3	"ҚазАвтоЖол" ҰК" Акционерлік қоғамының 2018 жылғы "11" қазандағы № 03/14-1-2273-И хатымен КЕЛІСІЛДІ
4	БІРІНШІ ТЕКСЕРУ МЕРЗІМІ	2022 жыл
5	ТЕКСЕРУ КЕЗЕҢДІЛІГІ	5 жыл
6	АЛҒАШ РЕТ ЕНГІЗІЛДІ

Мазмұны

1 Қолдану саласы

1.1 Осы ұсынымдар термореактивтік адгезивтердер, арматураланған көмертеу немесе шыны талшықтардан жасалған композитті материалдармен сырттау арматуралау жүйесін орнату жолымен жалпы пайдаланымдағы автомобиль жолдарындағы көпір құрылыстарының темірбетон құрылымдарын нығайтуды жобалау немесе қалпына келтіруге қатысты.

1.2 Ұсынымдар ҚР ЕЖ 3.03-112 және ҚР ҚНжЕ 5.03-34 талаптары қатысты композитті материалдармен сырттан арматуралау жүйесімен нығайтылған немесе қалпына келтірілген темірбетон құрылымдарын есептеуге және темірбетон құрылымдарын нығайту немесе қалпына келтуріге арналған жоғарыда айтылған жүйелерді жобалауға қойылатын талаптарды белгілейді.

2 Нормативтік сілтемелер

Осы ұсынымдарда келесі құжаттарға нормативтік сілтемелер пайдаланылды:

ҚР ҚНжЕ 5.03-34-2005 Бетон және темірбетон құрылымдары. Негізгі ережелер.

ҚР ЕЖ 2.04-01-2017 Құрылыс климотологиясы.

ҚР ЕЖ 3.03-112-2013 Көпірлер мен құбырлар.

ҚР ЕЖ 3.03.113-2014 Көпірлер мен құбырлар. Зерттеу және сынау ережелері.

МЕМСТ 25.601-80 Берікткке сынау есептері. Полимер матрицасы (композиттері) бар композициялық материалдарды механикалық сынау әдістері. Қалыпты, жоғары және төменгі температураларда жазық сынамаларды созылуға сынау әдісі.

МЕМСТ 6943.17-94 Шыны талшық. Маталар. Тоқылмаған материалдар. Ені мен ұзындығын анықтау әдісі.

МЕМСТ 6943.18-94 Шыны талшық. Маталар. Тоқылмаған материалдар. Қалыңдығын анықтау әдісі.

МЕМСТ 8736-2014 Құрылыс жұмыстарына арналған құм. Техникалық шарттар.

МЕМСТ 9550-81 Пластмассалар. Созылу, қысу және иілу кезіндегі серпімділік модулін анықтау әдістері.

МЕМСТ 11262-80 Пластмассалар. Созылуға сынау әдісі.

МЕМСТ 14759-69 Желімдер. Ығысу кезіндегі беріктігін анықтау әдісі.

МЕМСТ 15173-70 Пластмассалар. Сызықтық жылулық ұлғаюының орташа коэффициентін анықтау әдісі.

МЕМСТ 17624-2012 Бетондар. Беріктікті анықтаудың ультадыбыс әдісі.

МЕМСТ 18105-2010 Бетондар. Бақылау және беріктігін бақылау ережелері.

МЕМСТ 18616-80 Пластмассалар. Шөгуін анықтау әдісі.

МЕМСТ 22690-2015 Бетондар. Беріктігін бұзбай бақылаудың мехникалық әдістерімен анықтау.

МЕМСТ 22904-93 Темірбетон құрылымдар. Бетонның қорғаныс қабатының қалыңдығы мен арматураның орналасуын анықтаудың магнитті әдісі.

МЕМСТ 24297-2013 Сатып алынған өнімдерді тексеру. Жүргізуді ұйымдастыру және бақылау әдістері.

МЕМСТ 26433.1-89 Құрылыстағ геометриялық параметрлердің дәлдігін қамтамасыз ету жүйесі. Өлшеу жүрзігу ережелері. Зауыттық дайындау элементтері.

МЕМСТ 27271-2014 Лактық-сырлық материалдар. Жарамдылық мерзімін бақылау әдісі.

МЕМСТ 28570-90 Бетондар. Құрылымдардан іріктелген сынамалар бойынша беріктікті анықтау әдістері.

МЕМСТ 28780-90 Полимерлі желімдер. Терминдер мен анықтамалар. Клеи полимерные.

МЕМСТ 29104.1-91 Техникалық маталар. Сызықтық өлшемдерін, сызықтық және беттік жазықтықтарын анықтау әдістері.

МЕМСТ 29104.2-91 Техникалық маталар. Қалыңдығын анықтау әдісі. МЕМСТ 31937-2011 Ғимараттар мен құрылыстар. Техникалық күйін зерттеу және бақылау ережелері.

МЕМСТ 32618.2-2014 Пластмассалар. Термомеханикалық талдау (ТМТ). 2-бөлім. Сызықтық жылулық ұлғаю коэффициенті мен шынылану температурасын анықтау.

МЕМСТ 32943-2014 Бетон құрылымдарын қорғауға және жөндеуге арналған материалдар. Құрылымдарды нығайту элементтерінің желімді қосылуына қойылатын талаптар.

МЕМСТ Р 54559-2011 Талшықтармен арматураланған реактопласттардан жасалған құбырлар және құбыр желісінің бөлшектері. Терминдер мен анықтамалар.

МЕМСТ Р 55135-2012 Пластмассалар. Дифференциалды сканерлейтін калориметрия (ДСК). 2-бөлім. Шынылану температурасын анықтау.

Ескерту - Осы ұсынымдарды қолдану кезінде ағымдағы жылдың 1-қаңтардағы күйі бойынша жасалған "Стандарттау бойынша нормативтік құжаттар" көрсеткіші бойынша, және де ағымдағы жылда жарияланған тиісті ақпараттық көрсеткіштер бойынша сілтемелік стандарттардың әрекет етуін тексеру қажет. Егер сілтемелік құжат ауыстырылған (өзгертілген) болса, онда осы ұсынымдарды пайдалану кезінде ауыстырылған (өзгертілген) стандартты нұсқау етіп қолдану қажет. Егер сілтемелік құжат ауыстырылмай күші жойылған болса, онда оған сілтеме берілген ереже осы сілтемені қозғамай қатысты қолданылады.

3 Терминдер мен анықтамалар

Осы Ұсынымдарда тиісті анықтамалары бар келесі терминдер қолданылады:

3.1 Темірбетон құрылымды нығайту: Құрылымның көтергіштік қабілетін және пайдалану қасиеттерін арттыруға бағытталған құрылымдық шаралар мен технологиялық жұмыстар кешені.

3.2 Темірбетон құрылымды қалпына келтіру (жөндеу): Құрылымның дайындау ақауларының немесе оны пайдалану үдерісінде бұзылған оның көтергіштік қабілетін және пайдалану қасиеттерін арттыруға бағытталған құрылымдық шаралар мен технологиялық жұмыстар кешені.

3.3 Композитті материалдармен сырттан арматуралау (темірбетон құрылымды): Темірбетон құрылымға композиттік материалдардан зауыттан шығарылған бұйымдарды (кенептерді, ламинаттарды) жабыстыру немесе үздіксіз көміртектен немесе шыны талшықтан (кенептер, торлар және басқа да мата материалдар) жасалған бұйымдарды термореактивті адгезивтермен қатырып, бір қабатты немесе көп қабатты композитті материалды қалыптастырып, жабыстыру.

3.4 Композитті материалдармен сырттан арматуралау жүйесі: Жүйе жұмысын жоғары температурадан, ашық оттан, ультракүлгін сәуледен және механикалық зақымданулардан қорғайтын, термореактивті адгезивпен, бір қабатты немесе көп қабатты композитті материалмен, қажет болғанда қорғаныс қабатпен қатырылған желімдік қабаттан тұратын жүйе.

Ескерту - Қорғаныс қабат темірбетон құрылымды қалпына келіру немесе нығайтуға арналған жобалық құжаттамаға сәйкес жағылады.

3.5 Ламинаттар: Құрылымдарды сырттан арматуралауды орнатуға арналған сіңдіру және ыстық сығу арқылы зауыт жағдайларында жасалған , қалыңдығы және ені әртүрлі көп қабатты жолақтар.

Ескерту:

1. Ламинаттар ұзындығы, ені және қалыңдығы әртүрлі, бур бағытта арматураланған жолақтар немесе тілімшелер түрінде жасалады.

2. Кейбір дайындаушылардың техникалық құжаттамаларында "ламинат" терминының орнына "ламель" термины қолданылады.

3.6 Нығайту элементтері: Темірбетон құрылым негізіне жабыстыру үшін дайындалған ұзындығы, мен ені әртүрлі ламинаттар немесе олардың бөлшектері немесе үздіксіз көміртектен немесе шыны талшықтан жасалған бұйымдар (кенептер, торлар және басқа да материалдар) бөлшектері.

3.7 Адгезив (термореактивті): Темірбетон құрылым негізіне ламинаттарды жабыстыру немесе сіңдіруге және үздіксіз көміртектен немесе шыны талшықтан жасалған бұйымдарды (кенептер, торлар және басқа да материалдар) жабыстыруға арналған термореактивті шайырдан тұратын желімдегіш құрам.

Ескерту - Осы ережелер жинағында термореактивті адгезив деп эпоксидті шайырлар негізіндегі адгезив қабылданады.

3.8 Праймер: темірбетон құрылымының негізін аздегивті жағу алдында алдын ала дайындауға үшін қолданылатын материал.

3.9 Негіз (темірбетон құрылымының): Темірбетон құрылымын композитті материалдармен сырттан арматуралау арқылы нығайтуда немесе қалпына келтіруде ламинаттар немесе үздіксіз көміртектен немесе шыны талшықтан жасалған бұйымдар (кенептер, торлар және басқа да материалдар) жабыстыралытын бет.

3.10 Кенептер - Құрылыстық жағдайларда сырттан арматуралау жүйесін дайындауға арналған көміртек, арамид және шыны талшықтарынан жасалған тоқымалы таспалар мен жамылғылар.

4 Жалпы ережелер

4.1 Көпірлердің темірбетон құрылмдарын нығайтуды немесе қалпына келтіруді жобалауды оларды натуралық зерттеу және көіпр құрылыстардың жүк көтергіштігін анықтау нәтижелерінің негізінде жүргізу қажет.

4.2 Натуралық зерттеулер нәтижесінде келесілер анықтаулы қажет: құрылымның күйі, құрылымдардың геометриялық өлшемдері, құрылымдардың арматуралануы, бетонның беріктігі, арматураның түрі мен тобы және оның күйі,құрылымдардың иілген жерлері, жарықшақтардың орналасуы және ашылу ені, ақаулар мен бұзылулардың өлшемдері мен сипаты, әрекеттегі жүктемелер, құрылымдардың статикалық сұлбасы.

4.3 Аралық құрылымдарды зерттеу жұмыстары ҚР ҚНжЕ 3.03-113 "Көпірлер мен құбырлар. Зерттеу және сынау ережелері" мен МЕМСТ 31937, МЕМСТ17624, МЕМСТ 22690, МЕМСТ 22904, МЕМСТ 28570, МЕМСТ 18105 талаптары ескеріліп жүргізіледі.

4.4 Көпір құрылыстарының салмақ түсетін элементтерінің жүк көтергіштігін есептеу элементтердің нақты өлшемдерін, элементтер арасында тұрақты және уақытша жүктемелер күштерінің үлесуін, жүк көтергіштікке ықпал ететін ақаулар мен зақымдануларды, бетон мен арматураның беріктік және деформациялық сипаттамаларын ескере отырып жүргізу қажет.

Бұл мәселелерді шешуде келесі жұмыстар жүргізілуі қвжет:

- көпір құрылысын зерттеу, құрылыс бойынша ақпараттарды және оның күйінің өзгері сипаттамасын анықтауға арналған техникалық құжаттамамен танысу;

- зерттеулер мен сынаулар мәліметтерін ескере отырып, құрылыстың (аралық құрылымдардың, тіреулер мен олардың элементтерінің) есептік сұлбасын нақтылау;

- қималарын өлшеу нәтижелері бойынша элементтердің геометриялық сипаттамаларын есептеу - элементтер мен жұмыс арматурасы қимасының алаңы, қиманың кедергі моменттерін, статикалық моменттердің және т.б.;

- құрылым материалдарының беріктік және деформациялық сипаттамаларын анықтау - қысу кезіндегі бетонның беріктігі және арматура болатының маркасы (олар бойынша қиманың көтеруші қабілетін анықтауда қабылданатын материалдардың есептік кедергілерін анықтау), сондай-ақ серпімділік модулі;

- құрылыс сенімділігне ықпал ететін салмақ түсетін құрылымдарың нақты өлшемдерінің жоба бойынша құрылымдық талаптарға, ҚР ЕЖ 3.03-112 және ҚР ҚНжЕ 5.03-34 талаптарына сәйкес келуін (элементтер қалыңдығы, қорғаныс қабаты, арматураның орналасуы және т.б. бойынша) анықтау (тікелей немесе жанама жолмен).

4.5 Көпір құрылыстарын зерттеу жұмыстары ҚР ЕЖ 3.03-113 сәйкес жүргізіледі.

4.6 Көпір құрылыстары элементтерінің жүк көтергіштігін есептеуде есептік сұлбалар анықталған нақты геометриялық өлшемдер мен кейбір құрылым элементтері мен қосылулардың жобадан құрылымдық ауытқауын ескере отырып қабылдау қажет.

4.7 Көпір құрылыстары элементтерінің жүк көтергіштігін анықтауда натуралық хзерттеу барысында анықталған құрылымдардың ақаулары мен зақымданулары ескерілуі қажет:

- беріктігінің төмендеуі;

- жергілікті зақымдану немесе бетонның бұзылуы;

- арматураның үзілуі;

- арматураның тоттануы;

- арматураны бетонмен анкерленуінің және ілінісувінің бұзылуы;

- жарықшақтардың пайда болуы немесе олардың ашылуы және тағы басқа.

4.8 Көпір құрылыстарының аралық құрылымдары мен тіреулерінің жүк көтергіштігін анықтау үшін келесілерді анықтау қажет [1]:

- шектік күйінің алғашқы және екінші топтары бойынша есептік қималарға арналған шектік күштер мен деформацияларды (қиманың көтергіш қабілеті S_пред);

- статикалық сұлба мен ақауларда (зақымдануларда) бар өзгерістерді ескере отырып, тұрақты жүктеме мен топтардағы есептік күштер мен деформациялар үлесін;

- жылжымалы уақытша жүктемеге (есептік күштің ұйғарынды мәні) беруге болатын шектік күштер мен деформациялардағы үлесі;

- К жүктеме тобындағы эталонды (автомобильді, бір дөңгелекті) немесе шекті сұлба бойынша жылжымалы уақытша тік жүктеме салмағының шекті мәні.

4.9 эталонды жылжымалы тік жүктеме немесе шекті жүктеме тобының салмағының шекті мәні, осы жүктемелерден S_вр күшті есептей отырып, оларды сақтай отырып есептік күштің шекті мәнімен салыстыру.

4.10 Композитті материалдармен сырттау арматуралау жүйесі жүйедегі құрамдас бөліктердің жұмысқа қосылуын және олардың нығайтыатын немесе қалпына келтірілетін құрылымдармен бірлестікте жұмыс атқаруын қамтамасыз ету қажет.

4.11 композитті материалдармен сырттан арматуралау арқылы нығайтылатын немесе қалпына келтірілетін қолданыстағы құрылым бетонының қысу кезіндегі беріктігінің минималды шекті нақты тобы төмендегілерден кем болмауы қажет:

- В15 - иілетін құрылымдарды нығайту кезінде;

- В10 - қысылған құрылымдарды нығайту кезінде.

4.12 Жемірілген болат арматурасы бар элементтерді тоттану себеі мен өнімдерін жоймай нығайтуға болмайды.

ҚР ЕЖ 3.03-112 және ҚР ҚНжЕ 5.03-34 белгіленген нығайтылатын құрылымның қалыпты қималар бойынша беріктігін есептегендегі қысылған аймақ бетонының биіктігі оның шекаралық мәнінен асатыны есеппен бекітілген иілмелі құрылымдардың қысылған аймақтарын композитті материалдармен сырттан арматуралаумен нығайту ұсынылмайды.

4.13 Қорғаныс қабаты жоқ композитті материалдармен сырттан арматуралау жүйесімен нығайтылған немесе қалпына келтірілген темірбетон құрылымдарының пайдалану температурасы композитті материалды және (немесе) термореактивтік адгезивті шынылау температурасынан аспау қажет.

4.14 Композитті материалдармен сырттан арматуралау жүйесін жобалауда пайдалану үдерісінде, оның ішінде қорғаныс қабатын салу жолымен жүйеге тікелей күн сәулесі түспеуі қажет.

4.15 Өрт қауіпсіздігін және сырттан арматуралау жүйесінің композитті материалдарын зақымданулардан қорғауды қамтамасыз ету қажет болғанда қорғаныс қабатты эпоксидті шайыр негізіндегі адгезивпен үйлесімді отқа берік арнайы құрамдармен салуды қарастыру қажет.

4.16 Композитті материалдармен сырттан арматуралау жүйесін жобалауда көпірлердің ауыспалы ылғал шарттарында пайдаланылатын темірбетон құрылымдары үшін ылғал буларының бетон денесінен шығару мүмкіншілігін қарастыру қажет.

4.17 Құрылымдарды нығайту немесе қалпына келтіру жұмыстары композитті материалдармен сырттан арматуралау жүйесін өрттеу қорғау қондырғысынсыз жүзеге асырылған болса, құрылымның өртке төзімділігін есептеу сырттан арматуралау жүйесінің жұмысын есепке алмай жүргізу қажет.

4.18 Композитті материалдармен сырттан арматуралау арқылы нығайтылған құрылымдарды есептеу көтеру қабілеті, деформациялар және жарықшақтарға төзімділігі бойынша жүргізілуі қажет.

4.19 Сырттан арматуралау жүйесі пайдаланылған технологиялар келесі жағдайларда қолданылады: көіпрлер мен өтпежолдардың жүк көтергіштігін төмендететін ақаулар мен зақымданулар бар болғанда олардыңаралық құрылымдарының көтергіштік қабілетін қалпына келтіруде; жүктеменің көбеюіне байланысты нығайтуды талап ететін аралық құрылымдардың көтергіштік қабілетін арттыруда; аралық құрылымдар элементтерінің тозуының артуы. Композиті материалдар негізіндегі сырттан арматуралау жүйесін пайдалану элементтердің көтергіштік қабілетін 20-30 %-ға, кейбір жағдайларда одан да жоғары пайыздарға арттырады.

4.20 Композитті материалдар (ламинаттар, кенептер) жапсырылатын бетон негізінің қысу кезіндегі беріктігі 15 МПа аз болмауы қажет. Бетонның беріктігі МЕМСТ 22690 немесе МЕМСТ 17624 талаптарына сәйкес бұзбай бақылау әдістерінің бірімен анықталады.

4.21 Нығайтылатын қабаттардың максималды мөлшері негіздің бетімен ілінісудің есептік күшімен шектеледі. Тілімнің немесе кенептің бойлық жолағының бірінші қабатын әрекеттегі күш оның қатпралануына алып келмейтін аймаққа кіргізіледі, ал келесі әрбір қабат алдыңғы қабат кесілген жерден кемінде 150 мм аралықта кесіледі. Жапсырылатын қабаттар саны тілімдер үшін үштен көп емес, кенептер үшін 5-тен көп емес мөлшерінде ұсынылады.

4.22 Кернеулер шоғырланатын жерлерде - элементтің геометриялық өлшемдер өзгеретін немесе көлденең қиманы арматуралау жерлерінде, нығайту материаланың ені немесе қалыңдығы өзгерген жерлерде - композициялық материалды анкерлеу қажет.

Анкерлеу жұмыстары нығайту материалын оның теориялық үзілу нүктесінің (нығайту материалын ескермей, сыртқы иілу уақыты шекті уаұқытқа тең болатын қима) сыртына бұрау немесе тік, еңіс кенептерді төсеу арқылы жүзеге асырылады.

4.23 Теориялық үзілу нүктесінің сыртына бұрау ұзындығы төмендегі формуламен анықталады:

мұнда Q - нығайту материалының теориялық үзілу нүктесі арқылы өтетін қимадағы көлденең күш, кН; q_sw - бір элемент ұзындығына келетін көлденең арматурадағы күш, кН, ол мынаған тең:

4.24 Кенептер мен тілімде қалыптан тыс қима элементтердің бойлық өсіне бұралуы қажет, олар төмендегіден кем емес ұзындыққа есептелінетін есептік кедергімен R_k ескеріледі:

мұнда R_b.n - бетонның қысуға кедергісінің нормативтік мәні, МПа;

t_k- композитті материалдың бір қабатының қалыңдығының сандық мәніне тең өлшемсіз параметр, мм;

E_f - композитті материалдың серпімділік модулі, МПа.

4.25 Композициялық материалдар жапсыру ұзындығы бойынша негіз бетонының қысу кезіндегі беріктігі 25 МПа көп болғанда есептік нығайтылатын аймақтың (аркерлеу аймағы) сыртына кемінде 100 мм-ге, бетон беріктігі 25 МПа аз болғанда 150 мм шығып тұруы қажет. Нығайту элементінің құрылымы көп қабатты болса, әрбір келесі қабат анкерлеу ұзындығы бойынша алдыңғы қабаттар қысқа болуы қажет.

4.26 Қатпарланудың таралу ұзындығын шектеу үшін және шеткі аймақтардағы нығайту элементтерін анкерлеуді арттыру үшін бойлық арматуралаумен бірге тік немесе еңіс кенептер немесе тілімдер түріндегі бойлық арматуралауды да салған дұрыс. Кенептер арасындағы арақашықтық 2,5 метрден аспауы қажет. Тік кенептермен салу арқылы нығайту жұмыстарын жүргізгенде әрір келесі бойлық қабат тік кенепке сәйкес ұсталатындай етіліп бойлық қабаттар мен кенептерді жапсыруды кезектестіру қажет.

4.27 Еңіс қималар бойынша нығайту үшін тіреу алды аймақтарында тік немесе еңіс кенептер орнатылуы мүмкін. Кенептер жақсылап анкерлеуді қамтамасыз ету үшін төменгі аймақтың бойлық қаптамасының үстіне жапсырылады. Еңіс кенептер қабырғаның төменгі (төбе) беті бойынша түйісетін кенептің (таспа) екі кесіндісінен орындалады. Қосылыс төменнен таспаның бүкіл ені бойынша жүзеге асырылады.

4.28 Құрылымдарды сыртқы бұрыштардан бұрай кезінде (еңіс кенептерді немесе U-тәрізді шеңберлерді салу) 2-3 см катеті бар қиықжиегі алынуы немесе радиусы 2-3 см дөңгелек жасалуы қажет. Ішкі бұрыштарда жөндеу қоспаларымен радиуысы 20 см кем емес айық жасалуы қажет. 1-суретте аралық құрылым бөренелерінің кенептерін жапсыру алдында құрылымдардың бұрыштарын дайындау үлгісі көрсетілген (суреттегі өлшеидер мм-лерде берілді), кемінде В25 болды.

4.29 Элементтердің қисық сызықты беттерін нығайтуда зауытта шығарылған тілімдерді жапсыру кезіндегі бүгіс радиусының шекті мәнін композитті материалды шығарушының мілеметтері бойынша қабылдау қажет.

4.30 0,33 мм-ден көп ашылған жарықшақтар тұтқырлығы төмен эпоксидту құрамдармен, одан аз ашылған жарықшақтар полимерцемент ерітінділерімен жөнделуі тиіс.

Қысылған элементтерді нығайту

1-сурет - Кенептерді жабыстыруға дейін құрылымдар бұрыштарын дайындау

4.31 Көмірталшық пен нығайту және арматуралау құрылымдарының болат элементтерінің нығайтылатын құрылымдармен түйісуіне болмайды. Керісінше жағдайда материалды гальваникалық тоттан қорғауды қамтамасыз ету қажет.

4.32 Сырттан көлденең арматуралау f _w кенептерінің немесе тілімдерінің ені 50 м-ден аз немесе 250 мм-ден көп болмауы қажет, көлденең артамуралаудың қолденең жабыстыру қадамдары f_s - f_w төмен болмауы және h_o /2; 3.f _w,; f_w + 200 мм мәндерінен көп болмауы қажет.

5 Құрылымдарды сырттан арматуралау арқылы нығайтуда қолданылатын материалдарға қойылатын талаптар

5.1 Композитті материалдардан сырттан арматуралау жүйесінің құрамдас бөлшектеріне қойылатын талаптар

5.1.1 Темірбетон құрылымдарын нығайтығу немесе қалпына келтіруге арналған материалдар қолданыстағы нормативтік құжаттардың талаптарына сәйкес келуі қажет, олардың нормативтік талаптарға сәйкес келетінін растайтын сүйемелдеу құжаты болуы қажет, сапа паспортын және (немес) сынақ хаттамаларын қоса алғанда және МЕМСТ 24297 бойынша кіру бақылануы қажет.

5.1.2 Сырттан арматуралау жүйесін құрайтын материалдардың сипаттамалары 1-кестеде келтірілген талаптарға сәйкес келуі қажет.

1-кесте - Сырттан арматуралау жүйесін құрайтын материалдардың сипаттамалары

Көрсеткіштің атауы	Көрсеткіштің мәні	Бақылау әдісі
Көмірталшықтан жасалған кенептер, торлар және басқа да тоқымалы материалдар үшін
Беріктік, МПа, аз емес	1000	МЕМСТ 25.601
Серпімділік модулі, ГПа, аз емес	55	МЕМСТ 25.601
Сызықтық жылулық ұлғаю коэффициенті, °С-1 - бойлық	(-1-0)·10	МЕМСТ 15173
- көлденең	(22-50)·10	-
Көмірталшықпен арматураланған ламинаттар үшін
Беріктік, МПа, аз емес	1600	МЕМСТ 25.601
Серпімділік модулі, ГПа, аз емес	150	МЕМСТ 25.601
Шынылану температурасы °С, аз емес	40	МЕМСТ 32618.2 МЕМСТ Р 55135
Сызықтық жылулық ұлғаю коэффициенті, °С -1: - бойлық	(-1-0)·10	МЕМСТ 15173
- көлденең	(22-55)·10
Шыныталшықтан жасалған кенептер, торлар және басқа да тоқымалы материалдар үшін

1-кестенің жалғасы

Беріктік, МПа, аз емес	520	МЕМСТ 11262
Серпімділік модулі, ГПа, аз емес	15	МЕМСТ 9550
Сызықтық жылулық ұлғаю коэффициенті, °С
- бойлық	(6-10)·10	МЕМСТ 15173
- көлденең	(19-23)·10
Шыны талшықпен арматураланған ламинаттар үшін
Беріктік, МПа, аз емес	520	МЕМСТ 11262
Серпімділік модулі, ГПа, аз емес	15	МЕМСТ 9550
Шынылану температурасы °С, аз емес	40	МЕМСТ 32618.2 МЕМСТ Р 55135
Сызықтық жылулық ұлғаю коэффициенті, °С : - бойлық	(6-10)·10	МЕМСТ 15173
- көлденең	(19-23)·10
Адгезивтер үшін*
Ашық ұстау уақыты	Мәлімделген мәні ±20%	МЕМСТ 28780
Өміршеңдігі	Мәлімделген мәні ±20%	МЕМСТ 27271
Қысу кезіндегі сірпімділік модулі, Н/мм , аз емес	2000	МЕМСТ 9550
Ығысу кезіндегі беріктігі, Н/мм , аз емес	10	МЕМСТ 14759
Шынылану температурасы, °С, аз емес	40	МЕМСТ 32618.2 МЕМСТ Р 55135
Сызықтық жылулық ұлғаю коэффициенті, °С , не менее	10·10	МЕМСТ 15173
Шөгу, %, көп емес	0,1	МЕМСТ 18616
* МЕМСТ 32943 талаптарына сәйкес

5.1.3 Кенептердің, торлардың және басқа да полимерлі композициялық материалдар мен ламинаттардың нақтылы ені мен қалыңдығы дайындауға арналған дехнологиялыққұжаттамаларда бекітілген талаптарға сәйкес келуі қажет және 2-кестеге сәйкес сырттан арматуралау жүйелерін орнатқанға дейін кіру бақылануы қажет.

2-кесте - Композициялық материалдардың көрсеткіштерін бақылау әдістері

Көрсеткіштің атауы			Бақылау әдісі
Көмірталшықтан жасалған кенептер, торлар және басқа да тоқымалы материалдар үшін
Ені, мм		МЕМСТ 29104.1
Қалыңдығы	, мм	МЕМСТ 29104.2
Шыныталшықтан жасалған кенептер, торлар және басқа да тоқымалы материалдар үшін
Ені, мм		МЕМСТ 6943.17
Қалыңдығы	, мм	МЕМСТ 6943.18
Көмірталшықпен немесе шыныталшықпен арматураланған ламинаттар үшін
Ені, мм		МЕМСТ 26433.1
Қалыңдығы	, мм	МЕМСТ 26433.1

5.2 Композитті материалдардың нормативтік және есептік сипаттамалары

5.2.1 Композитті материалдармен сырттан арматуралау арқылы нығайтылған темірбетон құрыламдарын есептеуге үшін композитті материалдардың негізгі беріктік және деформациялық сипаттамалары болып келесі нормативтік мәндер саналады:

- созылуға кедергісі Rf,n ;

- қысу кезіндегі серпімділік модулі Ef,n ;

- шекті салыстырмалы деформациялар ef,ult,n;

- көлденең деформация коэффициенті mf,n.

5.2.2 Созылуға кедергісі, қысу кезіндегі серпімділік модулі және көлденең деформация коэффициенті МЕМСТ 25.601 бойынша анықталады.

5.2.3 Созылуға кедергісін, қысу кезіндегі серпімділік модулін, шекті салыстырмалы деформациялар мен көлденең деформация коэффициентін сынамаларды МЕМСТ 25.601 сәйкес сынау нәтижелері бойынша белгіленген, 0,95 қамтамасыз етілген мәндерге тең қабылдау қажет.

5.2.4 Серпімділік модулі мен көлденең деформация коэффициентінің есептік мәндерін олардың нормативтік мәндеріне тең етіп қабылдау қажет.

5.2.5 Қысылуға кедергісін Rk төмендегі формуламен анықтау қажет:

мұнда, g_f - екінші топтың шектік күйі бойынша есептеуде 1,0 тең , ал бірінші топтың шектік күйі бойынша 1,2 - көмеркопмозит үшін, 1,8 - шыны композит үшін қабылданатын композитті материалдың сенімділік коэффициенті;

g_f1 - композитті материалдың типі мен құрылымдарды пайдалану шарттарына байланысты 3-кесте бойынша пайдаланылатын композитті материалының жұмыс шартының коэффициенті;

g_f2 - төмендегі формуламен анықталынатын, композитті материалдың бетонмен ілінісін ескеретін композитті материалдың жұмыс шартының коэффициенті.

, (5)

мұнда, ef,ult - композитті материалдың шекті салыстырмалы деформацияларының мәні, ол төмендегі мәндерде (7) формуламен анықталады:

Rk, (5.1) [2] формуласымен есептелген, gf2 =1,0 болғанда;

n - композитті материал қабаттарының саны;

Rb- битумды өстік қысығу кедергісінің есептік мәні, МПа.

3-кесте - Композитті материалдың жұмыс шартының gf1 коэффициентері

Құрылымды пайдалану шарты	Композитті материал типі	gf1 коэффициент мәні
		ламинаттардың	кенептердің, торлардың және басқа да тоқымалы материалдардың
Ішкі орналасуларда	Көміркомпозит	0,95	0,9
	Шыныкомпозит	0,75	0,7
Ашық ауада	Көміркомпозит	0,85	0,8
	Шынылокомпозит	0,65	0,6
Агрессивті ортада	Көміркомпозит	0,85	0,8
	Шыныкомпозит	0,5	0,5

Ламинаттар үшін бірінші топтың шектік күйі бойынша есесптегенде сенімділік коэффициенті g_f дайындау мәліметтері бойынша қабылдауға болады, бірақ 1,1-ден аз болмауы қажет.

Композитті материалдармен сырттан арматуралау арқылы нығайтылған темірбетон құрылымдарын бірінші топтың шектік күйі бойынша тұрақты және ұзақ жүктемелерге есептегенде композитті материалдың созылуға кедергісінің есептік мәнін төмендегіге тең етіп қабылдау қажет:

мұнда, g_f3 - көміркомпозиттер үшін - 0,8; шыны композиттер үшін 0,3-ке тең деп қабылданатын нормативтік жүктеменің ұзақ әрекетінде омпозитті материалдың созылуға нормативтік кедергісін төмендету коэффициенті.

5.2.6 Композитті материалдың шекті салыстырмалы деформацияларының есептік мәнін e_f,ult,n келесі формуламен есептеу қажет:

5.2.7 Созылу кезінде кернеулер мен салыстырмалы деформациялар арасында байланыс орнататын композитті материал күйінің (деформациялану) есептік диаграммаларын сызықтық етіп қабылдау қажет.

5.3 Бетон мен болат арматураның нормативтік және есептік сипаттамалары

5.3.1 Қолданыстағы құрылым бетонының нормативтік және есептік мәндерін ҚР ЕЖ 3.03-112 бойынша бетонның нақты (шартты) сыныбына байланысты қабылдау қажет.

Бетонның нақты сыныбын бетонның беріктігін қамтамасыз ететін, оның нақты орташа тығыздығына баламалы, бетонды бұзбай сынау әдістерімен сынау немесе құрылымдан іріктелген сынамаларды сынау мәліметтері бойынша белгіленген ауыстыру коэффициенттер көмегімен анықтау қажет.

5.3.2 Қолданыстағы болат арматураның нормативтік және есептік мәндерін ҚР ЕЖ 3.03-112 бойынша жобада көрсетілген арматура сыныбына немесе арматураның шартты сыныбына байланысты қабылдау қажет.

Арматураның шартты сыныбын арматураның беріктігін қамтамасыз ететін, оның нақты орташа тығыздығына баламалы, зерттелетін құрылымдардан іріктелген арматура сынамаларын сынау әдістерінің мәліметтері бойынша белгіленген ауыстыру коэффициенттер көмегімен анықтау қажет.

Жобалық мәліметтер жоқ болса және сынамаларды іріктеу мүмкін болмаса болат арматураның сыныбын оның пішінінің түрі бойынша анықтау, ал есептік кедергісін осы сыныпқа арналған қолданыстағы нормативтік құжаттарда орнатылған мәндерден 20%-ға төмен қабылдау қажет.

6 Композитті материалдармен сырттан арматуралау арқылы нығайту жүйесін жобалау ережелері

6.1 Пайдаланымдағы көпір құрылыстарының аралық құрлымдарының темірбетон бөренелерін нығайту

6.1.1 Жалпы ережелер

Көпір құрылыстарының темірбетон бөренелері құрылымдардың созылған және максималды созу күштеріне (құрылымның қатарлас өсіне) қатарлас бағытталған фибрлері бар аймағында орналасқан композитті материалдармен сырттан арматуралау арқылы ию жұмыстарын жүргізуде нығайтылуы мүмкін.

Пайдаланымдағы аралық құырылмдар құрамындағы нығайтылған (бөрененің немесе тақтаның көтергіштік қасиеті өзгертілген) құрылымның беріктігі ҚР ЕЖ 3.03-112 талаптарына сәйкес қалыпты және еңіс қималары бойынша анықталады. Бөрене қырының созылған шетінде орналасқан композициялық материал композияциялық материал жапсырылғаннан кейін уақытша жүктеме ықпалында орын алатын бөренемен ию жұмыстарымен бірлікте ескеріледі. Нығайтылған құрылымның қимасы мен төменгі талшықтар бойынша созылуының бейтарап өсін анықтауға арналған жазық қималар болжамы қолданылады.

Нығайту жобасын әзірлеуге дейін құрылымдарда ақаулардың болуы және олардың қалыпты және еңіс қималар бойынша бетонның көтергіштік қабілеті мен қаттылығына ықпалын анықтай отырып, құрылымдар зерттеледі. Қысылған аймақтағы бетонның нақты беріктігі мен арматураның нақты тоттануы ескеріледі.

Барлық есептер ҚР ЕЖ 3.03-112 "Көпірлер және құбырлар" талаптарына сәйкес орындалуы қажет.

6.1.2 Алғашқы шектік күйі бойынша қималардың беріктігін есептеу

6.1.2.1 Бойлық өске қалыпты қималардың есебі

а) Құрылымдарды нығайту үшін пайдаланымдағы құрылымдарды өске қалыпты және еңіс бөренелер қитмаларының беріктігі бойынша (ҚР ЕЖ 3.03-112 талаптарына сәйкес) есептеудің (қайта есептеудің) нәтижелері негіз болады, есептеулер арқылы жапсырылатын композициялық материалдың қажетті қимасы (материалдар қабаттарының саны) анықталады, атап айтқанда:

-

- иілу моментінің жетпейтін мәндері;

-

- көлденең күштің жетпейтін мәндері.

б) Иілген темірбетон элементтерінің (бөренелердің, тақталардың) бойлық өске қалыпты қималарының беріктігі бойынша тексергенде бөренелердің төменгі бетіне жапсырылған композициялық материал ішкі қос қимасы жетіспейтіп моменті бойынша анықталады (жетіспейтін көтергіштік қабілеті

). Композициялық материалдың қимасы іріктелінетін моменті келесі тәртіпте анықталады.

- момент ҚР ЕЖ 3.03-112 талаптарына сәйкес жүктелу кезінде аралық құрылым бөренесіне (бөренелерене) келетін есептік уақытша жүктемеден анықталынады;

- бөрене қимасының бейтарап өсінің орналасу орнын және бетонның қысылу аймағының ауырлық ортасына дейін нығайту болжалған бөрене үстінен "х" арақашықтыға анықталады;

- қимадағы нақты ікші күш анықталады (ҚР ЕЖ 3.03-112 65 немесе 66 формуласының оң бөлігі);

- нығайту жүйесі іріктелінетін мән

анықталады;

Мән

бөренені ию кезінде композициялық материалда пайда болатын күшпен (Nk ) орны толтырылады:

мұнда

- композициялық материалдан қысылған аймақтық ауырлық ортасына дейінгі арақашықтыққа тең жапсырылған композициялық материалдың ішкі қос иіні;

h - бөрененің биіктігі;

х' - бөрененің үстінен бастап қысылған аймақтың ауырлық ортасына дейінгі арақашықтық.

в) Күш (N_k ) композициялық материалдың көлденең қимасының алаңына (яғни F_k) және талшықтарда пайда болатын кернеулерге (s_k =e_k·E_k) байланысты екенін ескерсек (8) формула төмендегідей суреттеледі:

Беріктігі бойынша иілетін элементтердің қалыпты қимасының есебі қимадағы барлық элементтер өзінің беріктік шегіне жеткен шектік күйін қарастыруды болжайды, шкетік кернеу 0,9R_k аспауы қажет нығайту материалын есептемегенде. Бұл талаптар нығайту материалы жапсырылатын бетон негізігің бұзылуына және бетон балқыма бетонмен түйіскен кездегі деформацияны қабылдай алмау себебінен нығайту материалының ықтимал қабаттануына жол бермейді.

Алғашқы шектік күйі бойынша беріктікке есептеуде ½ композициялық материалдың қажетті қимасы төмендегі формуламен анықталады:

Композициялық материалдың салыстырмалы ұзаруы (таспаның ұзаруы e_k) арматураның ұзаруынан

көп болмауын есепке алсақ, қажетті F_k анықтауда болат пен композиттің серпімділік модульдеріндегі айырмашылықты ескеру қажет. Онда (10) формула төмендегідей суреттеледі:

2-сурет - Кернелетін арматурасы бар бөрененің төменгі жағында қосымша арматураның (кенептердің немесе таспалардың) орналасу үлгісі

г) Алдын ала кернелмеген арматураланған арматурасы бар жарма бөренеде кенептердің орналасу үлгісі 2 және 3-суреттерде көрсетілген, алдын ала кернелген бөренелер үшін және 4 суреттерде көрсетілген, Т-тәрізді әдеттегі арматурасы бар бөренелер үшін.

Аралық құрылымдардың шеткі алдын ала кернелген бөренелерінде қамыттар су бұрғыш түтік арқылы немесе жаяужол арысы арқылы ағатын су бөрегене тигенде қабатталу орын алмау үшін бетонға болат тілімшемен қысылуы мүмкін. Тілімшелерді бекіту бетонға бұрғыланған тесікке жапсырылған түйреудің көмегімен жүзеге асырылады.

Ұзындығы 33 м алдын ала кернелген бөренені нығайтуға арналған таспа қабатының санын есептеу үлгісі А қосымшасында келтірілген.

3-сурет - Алдын ала кернелген бөренелерге композициялық материалдардан жасалған қамыттарды бекіту

д) 4-суретте қарастырылған жағдайлар үшін бөрененің төменгі қырынан композитті материалдың қима ортасына дейінгі арақашықтыққа тең "а" арақашықтықты анықтайды.(8) - (11) формулаларында бөрененің биіктігінің h орнына (h-a) мәнін қолданады. Қаптайтын кенептердің мөлшері есеппен анықталады. 3-суретте екі кенебі бар нұсқа келтірілген. Қаптайтын үш кенепті пайдаланғанда олардың ұзындығы 6.1.3-т. бойынша қабылданады (4-кестені қараңыз). Сыртқы кенептің ұштарына биіктігі 0,5·h** төмен емес тік таспалар (кенептер) жаспсырылады (4-суретті қараңыз).

4-сурет - Қаңқалы бөрененің төменгі жағына қосымша арматураның (қаптайтын кенептердің) орналасу үлгісі

6.1.2.2 Бойлық өске көлбеу қималарды есептеу

а) көлденең күші мен иілу кезі бойынша алдын ала кернелмеген арматурасы бар бөрененің бойлық өсіне көлбеу қиманың ҚР ЕЖ 3.03-112 талаптарына сәйкес анықталған беріктігі жетіспегенде көлбеу (бұрма арматураға палаллель) немесе тік (қабыттарға қатарлас) орналасқан таспалар мен кенептер қолданылады (5-сурет).

Қаныптарға қатарлас орналасқан тік таспалармен нығайтуда (5-сурет, а) иілу кезі бойынша көлбеу қимада нығайтуға арналған композициялық материалдың қажетті алаңы төмендегі формула бойынша анықталады:

мұнда

- тоспа өсінен ықтимал жарықшақтың қиылысу нүктесінен бетонның қысылған аймағындағы тең әсерлі күштерді қолдану нүктесіне денйінгі арақашықтық;

- таспаның ықтимал жарықшақпен қиылысу ұзындығындағы қимасының алаңы.

5-сурет - Көлбеу қиманың беріктігі жетіспегенде қаңқалы арматурасы бар таспаның орналасу сұлбасы

Бұл жағдайда екі бағытты талшақтары бар таспаны қолдану ұсынылады.

б) Көлбеу таспалармен нығайтуда (5-сурет, б) бір бағытталған талшықтары бар таспаны қолдануға болады. Таспаның бағыты - бөрене арматурасына қатарлас көлбеу. Көлбеу таспалардың мөлшері (12) формула бойынша қажетті алаң Fk мәнінен анықталады. Бір элементте екі және одан көп таспаны нығайту қолданылғанда сыртқы таспа ғана бүгіледі. Алдын ала кернелген бөренелерді нығайтуда көлбеу қима бойынша таспалар немесе кенептер қабырға шегінде және төменгі белдің көлбеу жазықтығында орналастырылады (6-сурет).

в) Темірбетон бөренелерді көлденең күш әсеріне нығайту кезінде ҚР ЕЖ 3.03-112 бойынша анықталатын көлбеу қима кескінінің ұзындығына "С" (5-сурет, а) зерттеу кезінде анықталған жетіспейтін көтергіш қабілетінің

мәнімен таспалардың саны мен қимасы анықталады

мұнда

a- көлбеу қима қиылысатын жердегі бөрененің бойлық өсіне біліктер (түйіндер) көлбеуінің бұрышы (5 және 6 суреттерді қараңыз).

6-сурет а-да көрсетілген нығайту нұқсада бір бағытталған таспаларды немесе материалдарды пайдалануға болады (6-сурет б нұсқасында екі бағытталған).

г) Көлбеу қиманың беріктігін үшінші тексеру болып басты созу кернеулері бойынша тексеру болып табылады, s_mt:

мұнда

Q - көлденең күш;

b - бөрене қабырғасының қалыңдығы;

h** - бөрене қырларының биіктігі;

- кенептер (таспалар) мен бетонның серпімділік модульдері;

- бетонның өстік созылуға есептік кедергісі

6-сурет - Алдын ала кернелген құрылымдарды көлденең күш бойынша нығайтуда таспалардың (кенептердің) орналасу сұлбалары

6.1.3 Екінші шектік күйі бойынша қималарды есептеу

Шектік күйлердің екінші тобы иілулер мен жарықшақтарға төзімділігі бойынша есептеуді қарастырады. Иілетін құрылымдарды шектік күйі бойынша есептік тексеру келесі тәртіпте жүргізіледі:

- иілулер бойынша есептеу,

- жарықшақтарға төзімділігі бойынша есептеу.

6.1.3.1 Құрылымдарды иілулер бойынша есептеу

Есеп құрылымдардың нормативтік уақытша жүктемеден иілуі ҚР ЕЖ 3.03-112 көрсетілген ұйғарынды иілуден артық болса жасалады. Мұндай жағдай бөренеде оның қаттылығын төмендететін зақымдану пайда болса орын алады. Құрылымдардың (бөренелердің, тақталардың, қорапты аралық құрылымдардың) иілуі төменгі талшықтардың ұзаруынан болады, композициялық материалдағы таспалар (кенептер) қабаттарының саны оның мәніне байланысты.

Нормативтік уақытша жүктемеден "у" иілген жарма бөрене құрылымдары үшін бетонның төменгі тлшықтарының ұзаруы (D) 7-суретте (15-формула) көрсетілген бұрыштар теңдігінің b* шартымен анықталады.

7-сурет - Иілу кезіндегі аралық құрылымның деформациялану сұлбасы

Бөрене ұзындығы бойынша төменгі талшықтарының созылуы әртүрлі - тіреулерде нөлге тең және максималды l_р/2. Мәнінің өзгеруі ɛ 16-формулада көрсетілген:

мұнда

k - бөреге ұзындығы бойынша салыстырмалы ұзару мәнінің өзгеру коэффициенті, түрлі қималарға арналған мәндер 4-кестеде келтірілген.

Нормативтік уақытша жүктемеден иілуі ҚР ЕЖ 3.03-112 көрсетілген ұйғарынды иілуден [у]=(1/400)l_р артық болған жағдайда құрылымды нығайту қажет етіледі. Құрылымды ұйғарынды иілуден асуына байланысты нығайту иілу кезеңі бойынша және қаттылығы бойынша есептеу нәтижелеріне сәйкес жүзеге асырылады.

4-кесте - Бөрененің төменгі жағы бойынша салыстырмалы ұзарулардың әркелкілігінің коэффициенті

Бөрене ұзындығы бойынша қима	Тіреу бөлігінің үстінде	l/2	l/3	l/4	l/5	l/6	l/8	l/10
Әркелкілік коэффициентінің мәні, k	0	1,5	1,4	1,25	1,1	1,0	0,8	0,5

а) Иілу кезі бойынша есептеу

Иілу (1/400)l_р аспау үшін ішкі қос қиманы қаншалықты арттыру қажеттігін анықтайды. Момент мәні бойынша DМ (17 және 18 формулалар) композициялық материалдың қимасы іріктелінеді.

б) Қаттылығы бойынша есептеу

Құрылым иілімі нормативтік мәнге дейін азаю үшін бөрене немесе тақта қимасының қаттылығы қаншалықты артқаны анықталады. Жетіспеген қаттылық қима инерциясы моментін DJ (19-формула) арттыру есебіне толтырылады.

Есептеу нәтижесі бойынша таспалардың қажетті қима алаңы Fk анықталады.

l_р/2 иілуі бойынша есептеуден құрылымды нығайту үшін бір таспамен композициялық материалды жапсыру қажет болса, онда композициялық материалдың ұзындығын l_р/2 тең етіп қабылдауға рұқсат етіледі. Нығайту таспасының саны 2 және одан көп болса нығайтылған композициялық материалдар телімінің ұзындығы 5-кесте бойынша қабылданады.

5-кестеде келтірілген композициялық материалдың ұзындығы таспаның теориялық үзілу нүктесінің ережесін ескереді. Иілулер бойынша есептеу үлгісі А қосымшасында келтірілген.

5-кесте - Композициялық материалдармен нығайту үшін пайдаланылатын нығайту таспаларының ұзындықтары

Таспалардың жалпы саны	Таспалар ұзындығы (кем емес)
	N 1 таспа	N 2 таспа	N 3 таспа	N 4 таспа
1		-	-	-
2			-	-
3				-

Есептеу нәтижесі алғашқы шектік күйі бойынша есептеу нәтижесімен салыстырылады (А қосымшасының А1 есептеу үлгісін қараңыз) және бөренені нығайту үшін қажетті қабаттардың неғұрлым көп мөлшерін біржолата қабылдайды.

6.1.3.2 Жарықшақтарға төзімділігі бойынша құрылымдарды есептеу

Композициялық материалдармен нығайтылған құрылымдарды жарықшақтардың пайда болуы бойынша есептеуде уақытша жүктемелер әсеріне нығайтылған құрылымды аралас арматураланған құрылым ретінде қарастырып, ҚР ЕЖ 3.03-112 жалпы талаптары қолданылады. (141-143-формулалар). Сонымен бірге:

- құрылымның келтірілген көлденең қимасының алаңы (5.2-формула [2]):

- келтірілген қиманың инерция кезеңі композициялық материалдың инерция кезеңін өз ішіне алады (бөрененің бейтарап өсіне қатысты)

мұнда

Еb - бетонның қысу кезіндегі серпімділік модулі

Нығайтылатын бөрененің жарықшақтардың ашылуы бойынша есебін арматуралау радиусының Rr мәнін (ҚР ЕЖ 3.03-112 139-формуласы) және жарықшақтардың ашылу коэффициентін

қолданып ҚР ЕЖ 3.03-112132 және 133-формулаларға сәйкес орындайды. Жарықшақтардың ашылу коэффициенті мынаған тең деп қабылданады:

-

- алдын ала кернелген бөренелер үшін;

-

- алдын ала кернелмеген арматуралармен арматураланған бөренелер үшін.

Арматуралау радиусын Rr анықтауда нығайту таспалары қимасының алаңы құрылымда қолданылған білікті арматураның немесе түйіндердің алаңына келтіреді. ҚР ЕЖ 3.03-112 139-формуласындағы b коэффициентін келесіге тең деп қабылдайды:

- 1,00 - тегіс арматурасы және мерзімді пішін арматурасы бар бөренелер үшін;

- 0,65 - түйінді арматураланған бөренелер үшін.

Айтылған ережелер А қосымшасында келітірілген А3 есебінде ескерілген.

6.2 Аралық құрылымдардың темірбетон тақталарын нығайту

Тақталардың көтергіш қабілетін қалпына келтіру немесе арттыру мақсатында оларды нығайтуда ені 250...300 мм төменгі жақтан және (немесе) бүйір жақтан жапсырылатын таспалар қолданылады (7-сурет). Нығайтудың екі түбегейлі технологиясы бар. Біріншісі көтергіш қабілетін төмендететін зақымданулары жоқ және жоғарғы жүктемеде қайта қолдануға арналған тақталарды нығайтуда қолданылады. Бұл ағдайда тұтастырудың бойлық жіктері ауыстырылады. Тақталарды бөлшектеу мінбелерсіз нығайтыларды тақталарды жөнделетін құрылысқа орналастыру арқылы нығайтуға мүмкіндік беерді. Мұндай жағдайжа нығайту үшін таспалар төменгі жақтан және екі үстінгі бүйірлерге жапсырылады (8,а -сурет). Таспалар саны алғашқы және екінші шектік күйі бойынша көпір құрылысының жол төсемесі қабаттарынан уақытша жүктемеден басқа тұрақты жүктеме кезінде қамтитын жетіспеген иілу кезі бойынша жүргізіліп жатқанын ескере отырып анықталады.

Екінші технология түрлі зақымданулардан қаттылығы төмендеген тақталарды нығайтуда қолданылады. Көлденең талшықтардың шеткі тақталарының көлбеу қимасы бойынша беріктігін тексергенде тек тік талшықтардың қимасын есептемейді, тек қана ескереді (5-сурет бойынша "с" арақашықтығының шегінде). Бұл жағдайда қалпына келтіру жұмыстары (жарықшақтарды инъекциялау, сынықтарды герметизациялау, зақымданған қабырғаларды бетондау және т.б.) және содан кейін барып нығайту жұмыстары жүргізіледі.

Пайдаланымдағы құрылыстарды таспалармен нығайту мінбеден бастап төменгі жақтан жүргізеді. Қорғаныс қабаты зақымданған шеткі тақталар үшін қасбеті бойынша қалпына келтірілген қорғаныс қабатын нығайту мүмкіндігі бар. Қасбет бетін нығайтуда екі бағытты талықшатыр бар таспаларды немесе кенептерді пайдалану ұсынылады (8б суреттегі 2-позиция).

8-сурет - Тақталарды нығайту сұлбалары

Тіреулерді жөндеуде полимерлі композициялық материалдарды қолдану дөңгелек элементтерді - тұтас бетон тіреутерін немесе қабықшаларды нығайтуда тиімді. Кенептер немесе таспалар тіреуге жоғарыдан бастап оралады. Көлденең жарықшақтар жоқ болса бір бағытты кенептерді (таспаларды) қолдануға болады.

7 Композитті материалдармен сырттан арматуралау арқылы нығайту жүйесін жүргізу ережелері

7.1 Дайындық жұмыстары

Нығайту кезінде жүргізілетін жұмыстар тізбесі сұлбада көрсетілген (9-сурет). Жұмыстар негізгі үш түрге қатысты - дайындық жұмыстары, нығайту жұмыстары және жұмыстар сапасын бақылау.

Жабыстыруға дайындау жұмыстары қрылымды тазарту мен бетін тегістеуден тұрады.

а) Тазалау.

Бетоны күйіне қарай тазарту механикалық, гидравликалық немесе аралас тәсілдермен технологиялық жабдықтардың барлығын ескере отырып, жүзеге асырылады.

9-сурет - Композициялық материалдарды пайдаланып нығайтудың технологиялық сұлбасы

Бетті механикалық өңдеу үшін перфораторлар, механикалық щеткалар, құмағызғыш және бытыраағынды қондырғылар қолданылады. Бетті гидравликалық өңдеу үшін қысымы жоғары (1МПа-дан 5 МПа-5а дейін) су ағызатын қондырғылар пайдаланылады. Темірбетон бетті аралас дайындау тәсілі механикалық және гидравликалық өңдеуге арналған технологиялық жабдықтарды немесе су қысымы жоғары суқұмағызғыш қондырғыларды кезегімен қолданудан тұрады.

Бетон бетін дайындау жұмыстары қатып қалған "цемент сүтінен", лак сырлау жамылғыларынан, ескі жөндеу қабаттары мен тегістеу материалдарынан, ластанулардан және ақаулардан тазартудан тұрады. Бетон бетін мұнай өнімдерімен, майлармен және басқа да органикалық қоспалардан тазарту үшін органикалық еріткіштер (уайт-спирит, сольвент және т.б.), жұшыш құрал ерітінділері, ұнтақтар қолданылады. Әлсіз бетон телімінің бетін дайындаудың кез келген әдісін қолданғанда "сау" бетонға дейін тереңдетіліп әлсіз бетон алынып тасталады.

Зақымданған бетон алынып тасталғаннан кейін бет құм немесе су ағызу арқылы өңделеді. Құм ағызып өңдеу үшін МЕМСТ 8736 бойынша құрғақ табиғи құм қолданылады. Құмның түйіршіктік құрамына қойылатын талаптар қолданылатын технологиялық жабдықтарға байланыссы белгіленеді. Құм шығыны дайындалатын беттің күйіне қарай 0,02 м² - ден 0,05 м²-ге дейін есебімен тағайындалады.

Бетке шығып тұратын арматураны тоттан тазалау қажет. Құм ағызу арқылы толық тазарту мүмкін болмағанда тот өңдегішті сырлау молярлық жаққышпен екі-үш рет жағу қажет. 1 тәуліктен 3 тәулікке дейін өткеннен кейін өңдегіш және тот өнімдері сумен жуылады, ал өңделген телім 1 атм-ден 2 атм-ге қысымымен құрғатылады.

б) Беті тегістеу

Жапсырылатын таспамен кернеулер шоғырын болдырмау үшін және оларда созу кернеулерінің біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін 1-метрлік төткілдешпен беттің тегістігін өлшеу ұсынылады. 30 см ұзындықтан кейін

1 мм-ге ауытқуға рұқсат етіледі.

Бұл талап сақталмаса, бет алдын ала шығып тұратын бөліктер кесу аспабымен бұрыштар 1:5 етіп кесіледі және үшкір жиектер жұмырланады (10-сурет).

Беттің рұқсат етілетін тегіссіздігі - 2 м базада 5 мм немесе 0,3 м базада 1 мм көп болмауы қажет. Ұсақ ақаулар (5 мм-ге дейінгі сынықтар, қуыстар, шұңқырлар) полимерцемент құрамымен немесе ұнтақталған кварцты құммен толтыру арқылы эпоксидті құрамдармен жойылады. Беттің үлкен (25 см² көп) телімдерін тегістеу қолмен тегістеу арқылы полимерцементті жөндеу құрамдарымен жүзеге асырылады.

Бет бояудан, майдан, майлы дақтардан, цменет қабықшасынан тазартылады. Бетті тазалау абразив ағызып өңдеу тәлісімен немесе метал щеткалармен өңдеу арқылы жасалады, одан кейін жоғары қысымды сумен (кемінде 50 атм. қысыммен) жуылады.

Арматураның тоттануынан бетонның қорғаныс қабаты бұзылған (қабатталған) болса онда ашық арматура тоттан тазартылады, топырақпен (тотты өңдеу ерітіндісімен) өңделеді және одан кейін қорғаныс қабаты жөндеу құрамдарымен қалпына келтіріледі.

Бетонның алынып тасталған

Шығыңқы жер Шұңқыр әлсіз қабаты

10-сурет - Бетті жабыстыруға дайындағанға дейінгі және дайындағаннан кейінгі бетон құрылымындағы (қабырға бойынша кесу) тегіссіздіктер сұлбасы

Құрылымның көлденең бағыты бойынша кенептерден шеңберлер мен қамыттарды орналастыру кезінде оның сыртқы бұрыштарында 1 см-ден 2 см-ге дейін катетпен қиықжиек немесе радиусы 1 см-ден 2 см-ге дейін ойық орнатылады, ал ішкі бұрыштарында радиусы 20 см кем емес ойықтар орнатылады (1-суретті қараңыз).

в) Жарықшақтармен жұмыс істеу

0,30 мм артық ашылған жарықшақтар тұтқырлығы төмен эпоксидті құрамдармен инъекцияланады, ашылуы аз жарықшақтар полимерцемент ерітінділерімен сүртіледі. Бет өңделгеннен кейін оған жобамен қабылданған сырттан арматуралау элементтерін жабыстыру сұлбасына сәйкес бормен таңбалау сызықтары түсіріледі. Бет дайындалғаннан кейін таспа жапсырылатын телімдер бетондарының беріктігі тексеріледі. Бетонның беріктігі МЕМСТ 22690 сәйкес бұзбай бақылаудың механикалық әдістері арқылы анықталады.

Аралық құрылымдардың нығайтылатын бөренелері бетонының беріктік сыныбы (қысуға) В25-ден кем болмауы ұсынылады. Қысылған элементтерді (бағаналарды) нығайту бетонның беріктік сынымы В20-дан төмен болмағанда жүргізіледі. Нығайту аймағындағы бетон талаптарға сәйкес келмесе оны нығайту (мысал үшін, сіңдіру арқылы) немесе ауыстыру жүзеге асырылады. Бетонның қорғаныс қабатын жаңасына ауыстыру кезінде жаңа бетонның (ерітіндінің) когезиялық беріктігі тексеріледі: беріктік бетонның созылуға есептік кедергісінен (Rbt) аз болмауы қажет.

7.7 Бетон беті тазартылып, өңделгенен кейін қажет болған жағдайда негізді нығайту және бетонмен адгезивтің ілінісуін жақсарту мақсатында бір қабатпен жағылатын құраммен (грунтовка) жабылады.

7.2 Аралық құрылымдардың бөренелерін композитті материалдармен нығайту технологиясы

7.2.1 Кенептерді пішу жобамен қабылданған жабыстыру сұлбасына сәйкес жұмыс үшін ыңғайлы жағдайларды жүзеге асырылады.

Кенептерді пішу полиэтиленді үлбірмен қапталған тегіс үстелде (верстакта) жүргізіледі. Үстел кенептерді белдектен тарқатуга арналған құралдармен жабдықталған болуы ұсынылады. Кенептерді кесу үшін қайшы немесе өткір пышақ қолданылады. Кесілген кенептер орама етіп оралады, нөмірі, өлшемі және дайындамалар саны көрсетілген затбелгі жабыстырылады және полиэтиленді қаптарға салынады.

7.2.2 Желімді дайындау үшін А және Б компонеттері (эпоксидті шайыр мен қатайтқыш) техникалық шарттарды анықталған ара қатынаста араластырылады. Ұсынылатын бір рет қолданылатын желім мөлшері - 8 л (ұзындығы 24 м бөрененің жартысына дейін бір қабат етіп жағуға жеткілікті).

7.2.3 Желім таза металл, фарфор, шыны немесе полиэтиленді ыдыстарда жасалады. Ыдысқа А компонентінің қажетті мөлшері өлшеніп салынады, қажетті ара қатынастағы Б компоненті қосылады және қолмен ағаш немесе алюминий күрекпен немесе саптамасы бар айналымы төмен бұрғының (қоспаның желдетілуін болдырмау мақсатында минутына 500 рет айналатын) көмегімен жақсылап араластыру арқылы жасалады. Ыдыс қақпақпен жабылады, жасалған уақыты көрсетілген затбелгі жабыстырылады және жұмыс жүргізілетін орынға жіберіледі.

7.2.3 Бетон негізгі желім қабатын жағу алдында бетонның бетіне бетонның жақсы сіңуі және ұсақ тегіссіздіктерді толтыру үшін праймерлік қабат жағылады. Кепкен бетке қылқалам, күрекше, түктері қысқа білікшемен желімнің бірінші қабаты жағылады.

Желім қабатына нығайталытқұрылымның бір шетінен екінші шетіне қарай кенеп (таспа) төселеді (жайылады). Төсеу үдерісі кезінде таспаның сыртқы жиегі бетондағы таңба сызығына қатар болуын қадағалау қажет.

Кенептер (таспалар) оларды қабаттар мен артық созылулар болмайтындай етіліп төселеді. Төселгеннен кейін кенепті (таспаны) сіңдіру арқылы домалатылады. Домалату күрекше немесе қатты резеңкебілікшенің көмегімен ортасынан бастап шетіне қарай бойлық бағытта (кенеп талшықтарының бойымен) жүзеге асырылады.

Кенептің екінші қабатын төсеу алдында (сырттан арматуралаудың көп қабатты сұлбасында) домалатылған кенептің бірінші қабатына желімнің келесі қабаты жағылады. Кенептің екінші жіне келесі қабаттарын төсеу және домалату жоғарыда айтылғандай жүеге асырылады. Кенептің соңғы қабаты төселгеннен кейін оның бетіне желімнің соңғы қабаты жағылады. Сырттан арматуралау элементтерін жабыстыру кезіндегі желімнің шығыны құрылым бетінің сапасына, құрам типіне, қоршаған ортаның температурасы мен ылғалдылығына байланысты болады және жұмыстар жүргізу жобасында көрсетіледі.

7.2.4 Жұмыстар жүргізу ерекшеліктеріне байланысты кенептерді жабыстырудың үш саласын бөлуге болады:

- көлденең бетке жоғарыдан бастап жабыстыру (мысал үшін, бөреге қабырғасының үстіндегі тақтаны немесеқорап ішіндегі төменгі тақталарды нығайтуда);

- көлденең бетке төменнен бастап жабыстыру;

- тік бетке жабыстыру.

Көлденең бетке жоғарыдан бастап жабыстыру кезінде кенепті біртіндеп созбай ортадан бастап шетке қарай төсеу қажет, кенеп тегістеледі және білікшемен домалатылады. Төсеуді екі жұмысшы атқарады. Келесі әрбір қабат алдыңғы қабат домалатылғаннан кейін бірден төселеді.

Көлденең бетке төменнен бастап жабыстыруда ("төбедегі" жабыстыру) кенеп бір ұшынан қыстырылады (бекітіледі) және біртіндеп төселеді, ұзындығы бойынша домалатылады (11-сурет). Сонымен бірге кенепте жобалық ұзындықтарға алдын ала кесіп алуға болады немесе белдектен біртіндеп таратып, жабыстыру барысында кесіледі. Кенепті домалату қабаттардың пайда болмау үшін ортасынан бастап шеттеріне қарай жүргізіледі. Төбе бетіне кенептерді екі жұмысшы жабыстырады.

7.2.5 Желімнің тұтқырлығына байланысты (қоршаған ортаның температурасының мәні бойынша анақталады) кенеп желім жағылғаннан кейін бірден немесе біраз тұрғаннан кейін (20 минуттан аспауы қажет) жабыстыралды, бұл уақытта желімнің тұтқырлығы артып, кенептің төбе бетімен жақты жабысуын қамтамасыз етеді (кенеп домалатылғаннан кейін қабатталмайды).Ұсталу уақыты сынамалы жабыстыру тәсілімен анықталады.

11-сурет - Көлденең бетке төменнен бастап жабыстыру сұлбасы

Келесі әрбір қабатты жабыстыру алдындағы ұстау уақыты жоғарыда айтылғандай анықталады. Жабыстырылатын материал саны алтыдан аспауы ұысынылады. Есеп бойынша саны алтыдан асса, онда нығайтудың баламалы әдісін іздеу қажет (мысал үшін, болат пішіндерді немесе түйіндерді пайдалану).

7.2.6 Тік беттерде сырттан арматуралауды жүзеге асыру барысында желім негіздің үстінен астына қарай жағылады. Кенеп құрылымы жолағының өсіне қатысты көлденең жабыстыру кенепті жоғарғы бөлікке бекіту (қысу) және біртіндеп биіктігі бойынша домалату арқылы төсеу және тегістеу арқылы жүзеге асырылады (12-сурет).

Тік бетке кенептің бойлық жолақтарын жабыстыру оның шетін (сол немесе оң) бекіту арқылы ұзындығы бойынша төсеу және домалату арқылы жүргізіледі. Келесі әрбір қабатты жабыстыру алдында ұстау уақыты көлденең бетке жабыстыру кезіндегі тәсілмен анықталады.

Тік бетте сырттан арматуралаудың көп қабатты элементтерін бойлық және көлденең бағыттарда ("тор") жүргізгенде кенепті 2 бағытта қабаттап жабыстыру жолымен жүргізіледі. Кенептерді жабыстыру операциясы 5 °С - 35 °С-ге дейінгі ауқымда жүргізілуі мүмкін, сонымен бірге бетон негізінің температурасы 5°С төмен және шық нүктесінің температурасынан 3 °С-ге жоғары болмауын қадағалау қажет.

12 - сурет - Кенепті тік бетке жабыстыру сұлбасы

7.2.7 Тоңған беткен желім жағуға болмайды. Бетон бетінің температурасы шекті деңгейдег төмен болса, талшықтар дұрыс сіңбеуі және/немесе қатудың төменгі деңгейі орын алуы мүмкін, ол сырттан арматуралау жүйесінің жұмысына кері әсерін тигізеді. Негіз температурасын арттыру үшін қосымша жергілікті жылу көздері қолданылуы мүмкін. Желімді ылғал бетке жағуға болмайды. Ылғал алынады, бет сүртіледі және қысылған ауамен үрленеді.

Табиғи жағдайларда желім бір неше тәулік ішінде толық қатады және ол қоршаған ортаның темперутурасына байланысты болады. 20 °С жоғары температурада қату уақыты 24 сағаттан аспайды және 5 °С-ден 20 °С-ге дейінгі температурада 36 сағаттан кем емес.

7.2.8 Қауіпсіздікті (өрт, вандализмнен қорғау) қамтамасыз ету үшін немесе эстетикалық тұрғыдан сырттан арматуралау элементтері жұмыстардың соңғы сатысында эпоксидті байланыстырушылармен (эпоксид негізіндегі бояулармен, полиуретанды жамылғылармен, арнайы отқ төзімді құрамдармен) үйлесімді түрлі жамылғылармен толықтырылуы мүмкін. Бұл жамылғылардың сырттан арматуралау элементтерімен жақсы ілінісуі үшін байланыстырушының төсеуден кейінгі соңғы қабаты ірілігі 0,5...1 мм құрғақ құммен жұқа етіліп себіледі.

Таспалар мен кенептерді пайдаланып нығайту технологиясының қолданылу саласы желімдік құрамы бойынша шектеулі, атап айтсақ:

ҚР ҚНжЕ 5.03-34 бойынша 40°С төмен емес температурада ең суық тәуліктерде (қысқы кезеңде) ауаның минималды орташа тәуліктік температурасы 0,95 қамтамасыз етілген, сондай-ақ жылдың жылы мезгілінде ҚР ҚНжЕ 5.03-34 плюс 35°С температурада 0,95 қамтамасыз етілген аудандарда.

Зерттеу кезінде (тек қана тұрақты жүтеме әрекетінде) уақытша жүктеме әсерінен бөренелерде ҚР ЕЖ 3.03-112 көрсетілген мәннен асатын ашылған жарықшақтар болса, жарықшақтарды беттік герметизациялау жұмыстарын жүргізу рұқсат етіледі. Темірбетон бөренелердің ұзақ мерзімділігін арттыруға бағытталған бұл жұмыстар 10 жылдам аспайдын кезең аралығында құрылымдарды қауіпсіз пайдалануды қамтамасыз ету ретінде қарастырылады.

Беттік герметизациялау бетонды ақшаннан кейін жарықшақ бойымен қорғаныс қабатының қалыңдығынан аспайтын қалыңдықта және ені 15 5 мм етіліп жүргізіледі. Ашылған арна желім құрамымен немесе полимер ерітіндісімен толтырылады. Желім қатқаннан кейін жарықшақ бетіне кі бағытты талшықтары бар ені 150 мм-ден 200 мм-ге дейін таспа жабыстырылады (жарықшақ кескініне байланысты).Тереңдікті герметизациялау жарықшақтарды инъекциялау, одан кейін оларды мата материалдармен жабыстыруды қарастырады.

7.2.9 Бөрене бетінің жергілікті телімінде жарықшақ болса бір бағытты талшықтары бар кенеппен осы телімді жабуға болады. Маталы материалды жабыстыру бөренелердің максималды басты кернеулерінде тиімді.

7.2.20 Нығайту элементінің сыртқы беті бояумен немесе полиммерцементті ерітіндімен жабылуы мүмкін.

7.2.21 Композициялық материалдармен нығайтылғаннан кейін құрылымдарды пайдаланудың кепілдікті кезеңі кемінде 5 жылды құрайды.

А қосымшасы

(ақпараттық)

Есептеу үлгілері

А.1 l/2 қалыпты қималар беріктігі бойынша есептеу

Бастапқы мәліметтер:

- ұзындығы 33 м бөрене (lр = 32,4 м), типтік жоба 3.503-12, 4 шығарылым (темірбетонды аралық құрылымдардың типтік жобаларының тізбесі В қосымшасында келтірілген [3]);

- бөрененің биіктігі hб = 1,5 м;

- қысылған аймақтағы ауырлық ортасының орналасуы х = 15 см. ұзақ уақыт пайдалануға нығайту талап етіледі.

lр/2 композицилық материал мен lр/3 бөрененің қажетті қимасын есептеу үшін осы ұсынымдардың (10) формуласын қолданамыз. Айтылған қималардың нақты/көтергіштік қабілеті lр/2 кезінде 2000 kH*м (=25%) және lр/3 кезінде 1000 kH*м (=15%) төмендетілгені шартты қабылданған. Нығайту шынайы сынауларда анықталған созылуға беріктігі бар ені 25 см таспаларды жабыстырылып жүзеге асырылады. Кенептің есептік кедергісі Rk =2180 МПа.

lр/2 бөрене таспасы қимасының алаңы келесіндей анықталады:

Таспаның ені 25 см және қалыңдығы 0,1 мм болса, композитті материал

При ширине ленты 25 см и толщине 0,1 мм lр/2 композитный материал
3 қабат көміртек таспасына ие болуы қажет. Жетіспеу кезі 1000 кН м құрайтын lр/3 қимасы үшін таспалар қимасының алаңы 2 есе аз - яғни, 0,386 см2, бұл екі қабат таспаны жабыстыруға сәйкес келеді. Таспаны анкерлеу үшін қажетті қосымша телімді қарастыруды және қабатталуға жол бермеу үшін (яғни, таспаны теориялық үзілу нүктесіне бүгу) композициялық материалдағы таспаның ұзындығын төмендегілерге тең қабылдайды (осы ұсынымдардың 5-кестесін қараңыз):

- таспаның 1-қабаты - lр/2 ұзындығына;

- таспаның 2-қабаты lр/3 ұзындығына;

- таспаның 3-қабаты - барлық ұзындыққа lр.

А.2 Екінші шектік күйі бойынша бөренені нығайтуды есептеу

(иілулер бойынша)

Бастапқы мәліметтер:

- ұзындығы 33 м бөрене (lр = 32,4 м), типтік жоба 3.503-12, 4 шығарылым;

- зақымданулар (ақаулар) салдарынан бөрененің қаттылығы төмендеген;

- қималардың нақты инерция моменті J =2,018 106 см4 -ден Jф = 1,82 106 см4 -ге дейін төмендеген, яғни 10%;

- бөрененің биіктігі hб = 1,5 м;

- қысылған аймақтағы ауырлық ортасының орналасуы х = 15 см.

- композиттің (Еk) және бетонның (Еб) серпімділік модульдері 200000 МПа және 30000 МПа (Еk / Еб) = (20/3) тең .

Осы ұсынымдардың (19) формуласын пайдаланып, келесіні аламыз:

Таспаның ені 300 х 0,1 мм (

) таспаның 3 қабаты қажет. Келесі ұзындықтардағы таспалар қолданылуы қажет:

- 1-қабат - 16,3 м (lр/2);

- 2-қабат - 21,7 м (2 lр/3) ();

- 3-қабат - 32,4 м (аралық құрылымның есептік ұзындығына сәйкес келеді);

А.3 Жарықшақтардың ашылуы бойынша есептеу

Үлгі алдын ала кернелмеген арматурасы бар бөренені нығайты үшін берілген (осы ұсынымдардың 4- суретін қараңыз, 3.503-14 сериялы типтік үлгі бойынша, 1- шығарылым, инв. N 710/1, l=15 м). Аралықтың ортасында бөрене h1 = 20 см және h2 = 15 см биіктікте екі кенеппен нығайтылған.

"Үлгінің" мақсаты - бөренеде күш тударытын,көтергіш қабілетін 10%-ға арттыратын көлік құралын өткізу үшін нығайту мүмкіндігін тексеру.

Арматуралаудың радиуысын ҚР ЕЖ 3.03-112 139-формуласы бойынша келесі коэффициенттерді пайдаланып, анықтаймыз:

-

;

- n - нығайту таспаларының жазықтығының санына

көбейтілген арматуралар саны (осы ұсынымдардың 4-суреті бойынша құрылымдарға арналған Dn =6 - екі жазықтық қабырғаның төмен жағынан және екі жазықтық әрбір тарпынан);

- d - талшықтардың баламалы алаңы бар арматуралар біліктерінің диаметрі (таспаның бір жазықтығының қимасы бөренеле қолданылған диаметрі 28 мм білікке келтіріледі).

Қарастырылып жатқан үлгіде баламалы алаңдар нығайту таспаларының жазықтықтары бойынша анықталады - биіктігі 0,2 м екі бүйір жазықтық, биіктігі 0,15 м екі бүйір жазықтық; ені 0, 16 м екі төменгі жазықтық (қабырғаның төменгі жағы бойынша ені):

Баламалы диаметрлер:

.

Баламалы диаметрлер саны - әрбір диаметрге 2.

Сумма произведений d (білік диаметрі) өндірілген n (біліктер саны) соммасы келесіге тең (ҚР ЕЖ 3.03-112 139-формуласын қараңыз):

Бұл қолданыстағы мәнді арттырады

Нығайтылған құрылымның өзара әрекеттесу радиусы r = 6d = 6·2,8 =16,8 см.

Өзара әрекеттесу радиусына және бөрене арматурасының орналасу теліміне тең бөрененің биіктігі h =50 см құрайды.

Қалыпты қима үшін өзара әрекеттесу аймағының алаңы келесіге тең:

мұнда (16+18) / 2 - телімдегі қабырғаның орташа ені r.

= 0,85 кезіндегі арматуралау радиусы (ҚР ЕЖ 3.03-112 139-формуласын қараңыз):

Жарықшақтардың ашылу коэффициенті

Нормативтік жүктемеден және 210 000 МПа серпімділік модулінен арматураның төменгі жағындағы кернеуден жарықшақтардың ашылу ені келесіге тең:

рұқсат етілетін

мәнінен аз.

Жарықшақтардың ашылуы бойынша қойылатын талаптар нормативтік талаптарға сәйкес келеді.

Библиография

[1] ОДН 218.0.032-2003 Автомобиль жолдарындағы көпір құрылыстарының жүк көтергіштігін анықтау бойынша уақытша нұқаулықтар. - М.:Росавтодор, 2003.

[2] Темірбетон құрылымдарын композитті материалдармен нығайту бойынша нұқсаулық.- М.:НИИЖБ, 2012.

[3] ОДМ 218.3.027-2013 Көпір құрылыстарының темірбетон құрылымдарын жөндеуде тоқылған композициялық материалдарды қолдану бойынша ұснымдар.- М.:Росавтодор, 2013.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСИЛЕНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ КОМПОЗИТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Приказ Председателя Комитета автомобильных дорог Министерства по инвестициям и развитию Республики Казахстан от 7 декабря 2018 года № 110

Предисловие

1	РАЗРАБОТАНЫ И ВНЕСЕНЫ	Акционерным обществом "Казахстанский дорожный научно-исследовательский институт" (АО КаздорНИИ")
2	УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ	Приказом Председателя Комитета автомобильных дорог Министерства по инвестициям и развитию Республики Казахстан № 110 от 07.12.2018 г.
3	СогласованЫ	Акционерным обществом "НК "ҚазАвтоЖол" № 03/14-1-2273-И от "11" октября 2018 г.
4	СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ	2022 год
	ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ	5 лет
5	ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

Содержание

1 Область применения

1.1 Настоящие рекомендации распространяются на проектирование усиления или восстановления железобетонных конструкций мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования путем устройства системы внешнего армирования композитными материалами из термореактивных адгезивов, армированных углеродными или стеклянными волокнами.

1.2 Рекомендации устанавливают требования к расчету железобетонных конструкций, усиленных или восстановленных системами внешнего армирования композитными материалами и проектированию указанных систем для усиления или восстановления железобетонных конструкций мостовых сооружений, на которые распространяются требования СП РК 3.03-112 и СНиП РК 5.03-34.

2 Нормативные ссылки

В настоящей рекомендации использованы нормативные ссылки на следующие документы:

СНиП РК 5.03-34-2005 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

СП РК 2.04-01-2017 Строительная климатология.

СП РК 3.03-112-2013 Мосты и трубы.

СП РК 3.03.113-2014 Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний.

ГОСТ 25.601-80 Расчеты испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах.

ГОСТ 6943.17-94 Стекловолокно. Ткани. Нетканые материалы. Метод определения ширины и длины.

ГОСТ 6943.18-94 Стекловолокно. Ткани. Нетканые материалы. Метод определения толщины.

ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия.

ГОСТ 9550-81 Пластмассы. Методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе.

ГОСТ 11262-80 Пластмассы. Метод испытания на растяжение.

ГОСТ 14759-69 Клеи. Метод определения прочности при сдвиге.

ГОСТ 15173-70 Пластмассы. Метод определения среднего коэффициента линейного теплового расширения.

ГОСТ 17624-2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.

ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности.

ГОСТ 18616-80 Пластмассы. Метод определения усадки.

ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.

ГОСТ 22904-93 Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры.

ГОСТ 24297-2013 Верификация закупленной продукции. Организация проведения и методы контроля.

ГОСТ 26433.1-89 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Элементы заводского изготовления.

ГОСТ 27271-2014 Материалы лакокрасочные. Метод контроля срока годности.

ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций.

ГОСТ 28780-90 Клеи полимерные. Термины и определения.

ГОСТ 29104.1-91 Ткани технические. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей.

ГОСТ 29104.2-91 Ткани технические. Метод определения толщины

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

ГОСТ 32618.2-2014 Пластмассы. Термомеханический анализ (ТМА). Часть 2. Определение коэффициента линейного теплового расширения и температуры стеклования.

ГОСТ 32943-2014 Материалы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к клеевым соединениям элементов усиления конструкций.

ГОСТ Р 54559-2011 Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных волокном. Термины и определения.

ГОСТ Р 55135-2012 Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 2. Определение температуры стеклования.

Примечание - при пользовании настоящими рекомендациями целесообразно проверить действие ссылочных нормативных документов по соответствующему указателю, составленному по состоянию на 1 января текущего года. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании инструкцией следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящих рекомендациях применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 Усиление железобетонной конструкции: Комплекс конструктивных мероприятий и технологических работ, направленных на повышение несущей способности и эксплуатационных свойств конструкции.

3.2 Восстановление (ремонт) железобетонной конструкции: Комплекс конструктивных мероприятий и технологических работ, направленных на восстановление несущей способности и эксплуатационных свойств конструкции, нарушенных вследствие дефектов изготовления или в процессе ее эксплуатации.

3.3 Внешнее армирование (железобетонной конструкции) композитными материалами: Установка наклеиванием на железобетонную конструкцию изделий заводского изготовления из композитных материалов (холстов, ламинатов) или послойное наклеивание термореактивными адгезивами изделий из непрерывного углеродного или стеклянного волокна (холстов, сеток и других тканых материалов) с последующим отверждением и образованием однослойного или многослойного композитного материала.

3.4 Система внешнего армирования композитными материалами: Система, состоящая из клеевого слоя, образованного отвержденным термореактивным адгезивом, однослойного или многослойного композитного материала и, при необходимости, защитного слоя, обеспечивающего защиту системы от воздействия повышенных температур, открытого пламени, ультрафиолетового излучения и механических повреждений.

Примечание - Защитный слой наносят в соответствии с проектной документацией на усиление или восстановление железобетонной конструкции.

3.5 Ламинаты: Готовые для устройства внешнего армирования конструкций многослойные полосы различной толщины и ширины, изготовленные в заводских условиях путем пропитки и горячего прессования.

Примечания

1 Ламинаты изготавливают в виде полос или пластин различной длины, ширины и толщины, как правило, однонаправленно армированных.

2 В технической документации отдельных изготовителей вместо термина "ламинат" употребляют термин "ламель".

3.6 Элементы усиления: Ламинаты или их части, или части изделий из непрерывного углеродного или стеклянного волокна (холсты, сетки и другие тканые материалы), различной длины и ширины, подготовленные для наклеивания на основание железобетонной конструкции.

3.7 Адгезив (термореактивный): Клеящий состав из термореактивной смолы для наклейки ламинатов или пропитки и наклейки изделий из непрерывного углеродного или стеклянного волокна (холсты, сетки и другие тканые материалы) на основание железобетонной конструкции.

Примечание - Под термореактивным адгезивом в настоящем своде правил понимают адгезив на основе эпоксидных смол.

3.8 Праймер: Материал, применяемый для предварительной подготовки основания железобетонной конструкции перед нанесением адгезива.

3.9 Основание (железобетонной конструкции): Поверхность железобетонной конструкции, на которую наклеивают ламинаты или изделия из непрерывного углеродного или стеклянного волокна (холсты, сетки и другие тканые материалы) при ее усилении или восстановлении внешним армированием из композитных материалов.

3.10 Холсты: Тканые ленты и полотна из углеродных, арамидных и стеклянных волокон, предназначенные для изготовления системы внешнего армирования в построечных условиях.

4 Общие положения

4.1 Проектирование усиления или восстановления железобетонных конструкций мостов следует проводить на основе результатов их натурного обследования и определения грузоподъемности мостовых сооружений.

4.2 В результате натурных обследований должно быть установлено: состояние конструкции, геометрические размеры конструкций, армирование конструкций, прочность бетона, вид и класс арматуры и ее состояние, прогибы конструкций, расположение трещин и ширина их раскрытия, размеры и характер дефектов и повреждений, действующие нагрузки, статическая схема конструкций.

4.3 Работы по обследованию пролетных строений проводят в соответствии с требованиями СНиП РК 3.03-113 "Мосты и трубы. Правила обследования и испытания" и с учетом требований ГОСТ 31937, ГОСТ 17624, ГОСТ 22690, ГОСТ 22904, ГОСТ 28570, ГОСТ 18105.

4.4 Расчет грузоподъемности несущих элементов мостовых сооружений следует производить с учетом действительных размеров элементов, распределения усилий между элементами от постоянных и временных нагрузок, дефектов и повреждений, влияющих на грузоподъемность, прочностных и деформативных характеристик бетона и арматуры.

Во всех случаях решению этой задачи предшествует:

- обследование мостового сооружения, включая ознакомление с технической документацией, для установления данных по сооружению и характера изменения его состояния;

- уточнение расчетной схемы сооружения (пролетных строений, опор и их элементов) с учетом данных обследований и испытаний;

- вычисление геометрических характеристик элементов по результатам замеров их сечений - площади сечения элементов и рабочей арматуры, моментов сопротивления сечения, статических моментов и др.;

- определение прочностных и деформативных характеристик материалов конструкции - прочности бетона на сжатие и марки стали арматуры (а по ним установление расчетных сопротивлений материалов, которые следует принимать при определении несущей способности сечения), а также и модуля упругости;

- определение (прямым или косвенным путем) соответствия фактических размеров несущих конструкций, влияющих на надежность сооружения, конструктивным требованиям по проекту, СП РК 3.03-112 и СНиП РК 5.03-34 (по толщине элементов, защитному слою, расположению арматуры и др.).

4.5 Работы по обследованию мостовых сооружений проводят в соответствии с требованиями СП РК 3.03-113.

4.6 Расчетные схемы при расчете грузоподъемности элементов мостовых сооружений следует принимать с учетом установленных фактических геометрических размеров и конструктивных отклонений от проекта в отдельных элементах конструкции и их соединениях.

4.7 При определении грузоподъемности элементов мостовых сооружений должны быть учтены дефекты и повреждения конструкции, выявленные в процессе натурных обследований:

- снижение прочности;

- местные повреждения или разрушения бетона;

- обрыв арматуры;

- коррозия арматуры;

- нарушение анкеровки и сцепления арматуры с бетоном;

- образование и раскрытие трещин и другие.

4.8 Для установления грузоподъемности пролетных строений и опор мостовых сооружений следует определить [1]:

- предельные усилия или деформации для расчетных сечений по первой и второй группам предельного состояния (несущую способность сечения S_пред;

- долю расчетных усилий или деформаций от постоянной нагрузки

и толпы

учетом имеющихся изменений в статической схеме и дефектов (повреждений):

- долю от предельных усилий или деформаций, которую можно передать на подвижную временную нагрузку (допустимые значения расчетного усилия)

;

- допустимые значения веса подвижной временной вертикальной нагрузки по схеме эталонной (автомобильной, одиночной колесной) или допустимый класс нагрузки К.

4.9 Допустимые значения веса эталонной подвижной вертикальной нагрузки или допустимый класс нагрузки устанавливают, вычисляя усилия от этих нагрузок S_вр и сопоставляя их с допустимым значением расчетного усилия

при соблюдении условия:

.

4.10 Система внешнего армирования композитными материалами должна обеспечивать включение в работу составных частей системы и их совместную работу с усиливаемой или восстанавливаемой конструкцией.

4.11 Минимально допустимый фактический класс бетона по прочности на сжатие существующей конструкции, усиливаемой или восстанавливаемой внешним армированием из композитных материалов, должен составлять не менее:

- В15 - при усилении изгибаемых конструкций;

- В10 - при усилении сжатых конструкций.

4.12 Не допускается проводить усиление элементов с корродированной стальной арматурой без устранения причин и продуктов коррозии.

Не рекомендуется проводить усиление внешним армированием из композитных материалов сжатых зон изгибаемых конструкций, для которых расчетами установлено, что высота сжатой зоны бетона при расчете прочности по нормальным сечениям усиливаемой конструкции превышает ее граничное значение, установленное в СП РК 3.03-112 и СНиП РК 5.03-34.

4.13 Максимальная температура эксплуатации железобетонной конструкции, усиленной или восстановленной системой внешнего армирования из композитных материалов без защитного слоя, не должна превышать температуру стеклования композитного материала и (или) термореактивного адгезива.

4.14 При проектировании системы внешнего армирования из композитных материалов необходимо исключить в процессе эксплуатации попадание на систему прямых солнечных лучей, в том числе путем устройства защитного слоя.

4.15 В случае необходимости обеспечения пожарной безопасности и защиты от повреждений композитных материалов системы внешнего армирования, следует предусмотреть устройство защитного слоя из специальных огнеупорных составов, совместимых с адгезивами на основе эпоксидной смолы.

4.16 При проектировании системы внешнего армирования из композитных материалов для железобетонных конструкций мостов, эксплуатируемых в условиях переменной влажности, следует предусмотреть возможность миграции паров влаги из тела бетона.

4.17 Расчет огнестойкости конструкций, усиление или восстановление которых выполнено без устройства противопожарной защиты системы внешнего армирования из композитных материалов, следует проводить без учета работы системы внешнего армирования.

4.18 Расчет конструкций, усиленных внешним армированием из композитных материалов, следует проводить по несущей способности, деформациям и трещиностойкости.

4.19 Технологии с использованием систем внешнего армирования применяются в следующих случаях: восстановление несущей способности пролетных строений мостов и путепроводов при наличии дефектов и повреждений, снижающих их грузоподъемность; повышение несущей способности пролетных строений, требующих усиления в связи с увеличением обращающейся нагрузки; увеличение усталостного ресурса элементов пролетных строений. Использование систем внешнего армирования на основе композиционных материалов позволяет повысить несущую способность элементов на 20-30 %, и в некоторых случаях более.

4.20 Прочность бетонного основания, на которое наклеивают композизионные материалы (ламинаты, холсты), на сжатие должна быть не менее 15 МПа. Прочность бетона определяют одним из методов неразрушающего контроля в соответствии с требованиями ГОСТ 22690 или ГОСТ 17624.

4.21 Максимальное количество слоев усиления ограничивается расчетной силой сцепления с поверхностью основания. Первый слой продольной полосы пластины или холста следует заводить в зону, где действующие усилия не приводят к его отслоению, а каждый последующий слой следует обрезать не ближе 150 мм от обреза предыдущего слоя. Количество слоев приклейки рекомендуется принимать: для пластин - не более трех, холстов - не более 5.

4.22 В местах концентрации напряжений - места изменения геометрических размеров или армирования поперечного сечения элемента, изменения ширины или толщины материала усиления - необходимо устраивать анкеровку композиционного материала.

Анкеровку осуществляют заведением материала усиления за точку его теоретического обрыва (сечение, в котором внешний изгибающий момент становится равным предельному без учета материала усиления) или устройством вертикальных или наклонных холстов.

4.23 Длину заводки композиционного материала за точку теоретического обрыва определяют по формуле (1):

(1)

где Q - поперечная сила в сечении, проходящем через точку теоретического обрыва материала усиления, кН;

q_sw - усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента, кН, равное:

q_sw = R_sA_sw / s (2)

4.24 Холсты и пластины должны быть заведены за нормальное к продольной оси элемента сечение, в котором они учитываются с расчетным сопротивлением R_k , на длину, не меньшую чем:

(3)

где R_b.n - нормативное значение сопротивления бетона сжатию, МПа;

t_k- безразмерный параметр, численно равный значению толщины одного слоя композитного материала, мм;

E_f - модуль упругости композитного материала, МПа.

4.25 Композиционные материалы по длине наклейки должны выходить за пределы расчетной усиливаемой зоны не менее, чем на 100 мм (зона анкеровки) при прочности бетона основания на сжатие более 25 МПа, и на 150 мм при прочности бетона менее 25 МПа. При многослойной конструкции элемента усиления каждый последующий слой должен быть короче предыдущего на длину анкеровки.

4.26 Для ограничения длины распространения отслоения, а также для увеличения анкеровки элементов усиления в концевых зонах целесообразно наряду с продольным армированием устраивать конструктивное поперечное армирование в виде вертикальных или наклонных холстов или пластин. Расстояние между холстами не должно превышать 2,5 м. При производстве работ по усилению с устройством вертикальных холстов следует чередовать наклейку продольных слоев и холстов таким образом, чтобы каждый последующий продольный слой был перехвачен соответствующим вертикальным холстом.

4.27 Для усиления по наклонным сечениям в приопорной зоне могут быть установлены вертикальные, либо наклонные холсты. Холсты наклеиваются поверх продольной накладки нижнего пояса, чтобы обеспечить ее лучшую анкеровку. Наклонные холсты выполняются из двух отрезков холста (ленты), стыкуемых по нижней (потолочной) поверхности ребра. Вначале наклеивается одна половина, осуществляется ее прикатка, после чего производится наклейка противоположенной части. Нахлест осуществляется понизу, на всю ширину ленты.

4.28 При оборачивании конструкций (устройство наклонных холстов или U-образной обоймы) с наружных углов конструкции должна быть снята фаска с катетом 2-3 см или сделано скругление радиусом 2-3 см. На внутренних углах ремонтными смесями должна быть выполнена галтель радиусом не менее 20 см. На рисунке 1 показаны примеры подготовки углов конструкции перед наклейкой холста (размеры на рисунке даны в мм) балок пролетных строений был не менее В25.

4.29 Допустимое значение радиуса загиба при наклейке пластин заводского изготовления при усилении криволинейной поверхности элементов следует принимать по данным производителя композитного материала.

4.30 Трещины с раскрытием более 0,3 мм должны быть отремонтированы низковязкими эпоксидными составами, трещины с меньшим раскрытием - полимерцементным раствором.

Усиление сжатых элементов

Рисунок 1 - Подготовка углов конструкции перед наклейкой холстов

4.31 Не допускается контакт углеволокна и стальных элементов конструкций усиления и армирования усиливаемой конструкции. В противном случае следует обеспечить защиту материалов от гальванической коррозии.

4.32 Ширину холстов или пластин внешнего поперечного армирования f _w, следует принимать не менее 50 мм и не более 250 мм, шаг наклейки полос поперечного армирования f_s - не менее f_w, и не более меньшего значения из: h_o /2; 3.f _w,; f_w + 200 мм.

5 Требования к материалам, применяемым для усиления конструкций внешним армированием

5.1 Требования к составным частям системы внешнего армирования из композитных материалов

5.1.1 Материалы, применяемые для усиления или восстановления железобетонных конструкций, должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов, иметь сопроводительную документацию, подтверждающую их соответствие нормативным требованиям, включая паспорта качества и (или) протоколы испытаний, и должны подвергаться входному контролю по ГОСТ 24297.

5.1.2 Характеристики материалов, составляющих систему внешнего армирования должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики материалов, составляющих систему внешнего армирования

Наименование показателя		Значение показателя	Метод контроля
Для холстов, сеток и других тканых материалов из углеволокна
Прочность, МПа, не менее		1000	ГОСТ 25.601
Модуль упругости, ГПа, не менее		55	ГОСТ 25.601
Коэффициент линейного теплового расширения, °С :		(-1-0)·10	ГОСТ 15173
- продольный
- поперечный		(22-50)·10
Для ламинатов, армированных углеволокном
Прочность, МПа, не менее		1600	ГОСТ 25.601
Модуль упругости, ГПа, не менее		150	ГОСТ 25.601
Температура стеклования, °С, не менее		40	ГОСТ 32618.2
			ГОСТ Р 55135
Коэффициент линейного теплового расширения,°С :		(-1-0)·10	ГОСТ 15173
- продольный
- поперечный		(22-55)·10
Для холстов, сеток и других тканых материалов из стекловолокна
Прочность, МПа, не менее		520	ГОСТ 11262
Модуль упругости, ГПа, не менее	15	ГОСТ 9550
Коэффициент линейного теплового расширения, °С :
- продольный	(6-10)·10	ГОСТ 15173
- поперечный	(19-23)·10
Для ламинатов, армированных стекловолокном
Прочность, МПа, не менее	520	ГОСТ 11262
Модуль упругости, ГПа, не менее	15	ГОСТ 9550
Температура стеклования, °С, не менее	40	ГОСТ 32618.2
		ГОСТ Р 55135
Коэффициент линейного теплового расширения, °С :	(6-10)·10	ГОСТ 15173
- продольный
- поперечный	(19-23)·10
Для адгезивов*
Время открытой выдержки	Заявленное значение ±20%	ГОСТ 28780
Жизнеспособность	Заявленное значение ±20%	ГОСТ 27271
Модуль упругости при сжатии, Н/мм , не менее	2000	ГОСТ 9550
Прочность при сдвиге, Н/мм , не менее	10	ГОСТ 14759
Температура стеклования, °С, не менее	40	ГОСТ 32618.2
		ГОСТ Р 55135
Коэффициент линейного теплового расширения, °С , не менее	10·10	ГОСТ 15173
Усадка, %, не более	0,1	ГОСТ 18616
* Согласно требованиям ГОСТ 32943.

5.1.3 Номинальные ширина и толщина холстов, сеток и других полимерных композиционных материалов и ламинатов должны соответствовать требованиям, установленным в технологической документации на изготовление, и должны быть подтверждены при входном контроле материалов до установки системы внешнего армирования в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 – Методы контроля показателей композиционных материалов

Наименование показателя		Метод контроля
Для холстов, сеток и других тканых материалов из углеволокна
Ширина, мм		ГОСТ 29104.1
Толщина, мм		ГОСТ 29104.2
Для холстов, сеток и других тканых материалов из стекловолокна
Ширина, мм		ГОСТ 6943.17
Толщина, мм		ГОСТ 6943.18
Для ламинатов, армированных углеволокном или стекловолокном
Ширина, мм		ГОСТ 26433.1
Толщина, мм		ГОСТ 26433.1

5.2 Нормативные и расчетные характеристики композитных материалов

5.2.1 Основными прочностными и деформационными характеристиками композитных материалов для расчета железобетонных конструкций, усиленных внешним армированием из композитных материалов, являются нормативные значения:

- сопротивления растяжению R_f,n ;

- модуля упругости при растяжении E_f,n ;

- предельных относительных деформаций e_f,ult,n;

- коэффициента поперечной деформации m_f,n.

5.2.2 Значения сопротивления растяжению, модуля упругости при растяжении и коэффициента поперечной деформации определяют по ГОСТ 25.601.

5.2.3 Нормативные значения сопротивления растяжению, модуля упругости при растяжении, предельных относительных деформаций и коэффициента поперечной деформации следует принимать равными значениям, установленным по результатам испытаний образцов по ГОСТ 25.601 с обеспеченностью 0,95.

5.2.4 Расчетные значения модуля упругости и коэффициента поперечной деформации следует принимать равными их нормативным значениям.

5.2.5 Расчетное значение сопротивления растяжению R_k cледует определять по формуле (4):

, (4)

где g_f - коэффициент надежности по композитному материалу, принимаемый при расчете по предельным состояниям второй группы равным 1,0, а при расчете по предельным состояниям первой группы равным: 1,2 - для углекомпозита; 1,8 - для стеклокомпозита;

g_f1 - коэффициент условий работы композитного материала, принимаемый по таблице 3 в зависимости от типа композитного материала и условий эксплуатации конструкции;

g_f2 - коэффициент условий работы композитного материала, учитывающий сцепление композитного материала с бетоном, определяемый по формуле (5):

, (5)

где e_f,ult - значение предельных относительных деформаций композитного материала, определяемое по формуле (7) при значении

R_k, вычисленном по формуле (5.1) [2], при g_f2 =1,0;

n- число слоев композитного материала;

R_b- расчетное значение сопротивления бетона осевому сжатию, МПа.

Таблица 3 - Коэффициенты условий работы g_f1 композитного материала

Условия эксплуатации конструкции	Тип композитного материала	Значение коэффициента gf1 для
		ламинатов	холстов, сеток и других тканых материалов
Во внутренних помещениях	Углекомпозит	0,95	0,9
	Стеклокомпозит	0,75	0,7
На открытом воздухе	Углекомпозит	0,85	0,8
	Стеклокомпозит	0,65	0,6
В агрессивной среде	Углекомпозит	0,85	0,8
	Стеклокомпозит	0,5	0,5

Допускается при расчете по предельным состояниям первой группы значение коэффициента надежности g_f для ламинатов принимать по данным изготовителя, но не менее, чем 1,1.

При расчете железобетонных конструкций, усиленных внешним армированием из композитных материалов, по предельным состояниям первой группы на действие только постоянных и длительных нагрузок расчетное значение сопротивления растяжению композитного материала следует принимать равным:

; (6)

где g_f3 - коэффициент снижения нормативного сопротивления растяжению композитного материала при длительном действии нормативной нагрузки, принимаемый равным: 0,8 - для углекомпозита; 0,3 - для стеклокомпозита.

5.2.6 Расчетное значение предельных относительных деформаций композитного материала e_f,ult,n следует вычислять по формуле (7)

; (7)

5.2.7 Расчетные диаграммы состояния (деформирования) композитного материала, устанавливающие связь между напряжениями и относительными деформациями при растяжении, следует принимать линейными.

5.3 Нормативные и расчетные характеристики бетона и стальной арматуры

5.3.1 Нормативные и расчетные значения характеристик бетона существующей конструкции следует принимать по СП РК 3.03-112 в зависимости от фактического (условного) класса бетона.

Фактический класс бетона следует определять с помощью переводных коэффициентов, обеспечивающих прочность бетона, эквивалентную его фактической средней прочности, установленной по данным испытаний бетона неразрушающими методами или по данным испытаний отобранных из конструкции образцов.

5.3.2 Нормативные и расчетные значения характеристик существующей стальной арматуры следует принимать по СП РК 3.03-112 в зависимости от класса арматуры, указанного в проекте, или условного класса арматуры.

Условный класс арматуры следует определять с помощью переводных коэффициентов, обеспечивающих прочность арматуры, эквивалентную ее фактической средней прочности, установленной по данным испытаний образцов арматуры, отобранных из обследуемых конструкций.

При отсутствии проектных данных и невозможности отбора образцов допускается устанавливать класс стальной арматуры по виду ее профиля, а расчетные сопротивления принимать на 20% ниже соответствующих значений, установленных в действующих нормативных документах для данного класса.

6 Правила проектирования системы усиления внешним армированием композитными материалами

6.1 Усиление железобетонных балок пролетных строений эксплуатируемых мостовых сооружений

6.1.1 Общие положения

Железобетонные балки мостовых сооружений могут быть усилены при работе на изгиб внешним армированием композиционными материалами, располагаемыми в растянутой зоне конструкции и имеющими направления фибры параллельно максимальным растягивающим усилиям (параллельно оси конструкции).

Прочность усиленной конструкции в составе эксплуатируемого пролетного строения (измененная несущая способность балки или плиты) определяется по нормальным и наклонным сечениям в соответствии с требованиями СП РК 3.03-112. Композиционный материал, расположенный на растянутой грани ребра балки, учитывают в совместной работе с балкой на изгиб при воздействии временной нагрузки, которая будет иметь место после наклейки композиционного материала. При этом используется гипотеза плоских сечений для определения нейтральной оси сечения усиленной конструкции и растяжения по нижним волокнам.

До разработки проекта усиления проводится обследование конструкций с выявлением имеющихся повреждений и их влияния на несущую способность по нормальному и наклонному сечениям и на жесткость балок. При этом учитывают фактическую прочность бетона в сжатой зоне и фактическую коррозию арматуры.

Все расчеты должны быть выполнены в соответствии с требованиями СП РК 3.03-112 "Мосты и трубы".

6.1.2 Расчеты прочности сечений по первому предельному состоянию

6.1.2.1 Расчет сечений, нормальных к продольной оси

а) Основанием для усиления конструкций являются результаты расчета (перерасчета) эксплуатируемой конструкции (в соответствии с требованиями СП РК 3.03-112) по прочности нормальных и наклонных к оси балки сечений. Расчетами устанавливают недостающее значение несущей способности, по которому определяют требуемое сечение (количество слоев ткани) наклеиваемого композиционного материала, а именно:

-

- недостающее значение изгибающего момента;

-

- недостающее значение поперечной силы.

б) При проверке по прочности сечений, нормальных к продольной оси изгибаемых железобетонных элементов (балок, плит), сечение композиционного материала, наклеенного на нижнюю поверхность балок (плит), определяют по недостающему моменту внутренней пары (недостающей несущей способности

). Момент, по которому подбирают сечение композиционного материала, определяют в последовательности:

- определяют момент от расчетной временной нагрузки, приходящейся на балку (балки) пролетного строения при загружении в соответствии с требованиями СП РК 3.03-112;

- определяют положение нейтральной оси сечения балки и расстояние "х'" от верха балки, которую предполагается усилять, до центра тяжести сжатой зоны бетона;

- определяют фактическое внутреннее усилие в сечении (правая часть формулы 65 или 66 СП РК 3.03-112);

- определяют значение , по которому подбирают систему усиления.

Величина

компенсируется усилием, возникающим в композиционном материале (N_k ) при изгибе балки:

; (8)

где

- плечо внутренней пары для наклеенного композиционного материала, равное расстоянию от композиционного материала до центра тяжести сжатой зоны сечения;

h - высота балки;

х' - расстояние от верха балки до центра тяжести сжатой зоны.

в) Учитывая, что усилие (N_k ) зависит от площади поперечного сечения коипозиционного материала (то есть от F_k) и напряжений, возникающих в волокнах (s_k =e_k·E_k), формула (8) будет иметь вид:

; (9)

Расчет нормальных сечений изгибаемых элементов по прочности предполагает рассмотрение предельного состояния, при котором все элементы в сечении достигли своего предела прочности за исключением материала усиления, предельные напряжения в котором (s_k) не должны превышать 0,9R_k. Указанное требование исключает возможность разрушения бетонного основания, на которое наносится материал усиления, и возможное отслоение материала усиления по контакту клей-бетон по причине того, что бетон не может воспринять деформацию в нем.

Требуемое сечение композиционного материала в l/2 при расчете на прочность по первому предельному состоянию будет определяться по формуле (10):

; (10)

Принимая во внимание, что относительное удлинение композиционного материала (удлинение ленты e_k) не может быть больше удлинения арматуры

, при определении требуемого F_k следует учитывать разницу в модулях упругости стали и композита. Тогда формула (10) примет вид:

, (11)

1- ленты (холсты) усилия;2- хомуты

Рисунок 2 - Пример расположения дополнительной арматуры (холстов или лент) по низу балки с напрягаемой арматурой

г) Примеры расположения холстов в разрезной балке, армированной арматурой без предварительного напряжения, приведены на рисунках 2 и 3 для случая предварительно напряженных балок и рисунке 4 для случая Т-образных балок с обычной арматурой.

В крайних предварительно напряженных балках пролетного строения концы хомутов могут быть прижаты стальными пластинами к бетону (рисунок 3) для исключения их отслаивания в случае попадания на балку воды, стекающей через водоотводные трубки или с консоли тротуара. Крепление пластин осуществляют с помощью шпильки, вклеенной в отверстие, которое просверлено в бетоне.

Пример расчетного определения количества слоев лент для усиления предварительно напряженной балки длиной 33 м приведен в Приложении А.

1- КМ усилия; 2- вертикальные хомуты; 3- прижимная планка;

4- шпилька крепления планки

Рисунок 3 - Закрепление хомутов из композиционного материала на предварительно-напряженных балках

д) Для случая, предусмотренного на рисунке 4, определяют расстояние "а", равное расстоянию от низа ребра балки до центра сечения композитного материала. В формулах (8) - (11) вместо высоты балки h принимают величину (h-a). Количество обертывающих холстов определяется расчетом. На рисунке 3 приведен вариант с двумя холстами. При необходимости использования трех обертывающих холстов их длины принимают по п.6.1.3 (см. таблицу 4). По концам наружного холста наклеивают вертикальные ленты (хомуты) высотой не менее 0,5·h** (см. рисунок 4).

Рисунок 4 - Пример расположения дополнительной арматуры (обертывающих холстов) по низу каркасной балки

6.1.2.2 Расчет сечений, наклонных к продольной оси

а) При недостающей прочности сечения, наклонного к продольной оси балки с арматурой без предварительного напряжения по поперечной силе и изгибающему моменту, определенных в соответствии с требованиями СП РК 3.03-112, применяют ленты и холсты, расположенные наклонно (параллельно отогнутой арматуре) или вертикально (параллельно хомутам) (рисунок 5).

Для случая усиления вертикальными лентами (рисунок 5,а), расположенными параллельно хомутам, необходимую площадь композиционного материала для усиления по изгибающему моменту в наклонном сечении определяют по формуле:

, (12)

где

- расстояние от точки пересечения возможной трещины с осью ленты до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне бетона;

- площадь сечения ленты на длине пересечения ее возможной трещиной.

.

Рисунок 5 - Схема расположения лент на балке с каркасной арматурой при недостаточной прочности наклонного сечения

В рассмотренном случае рекомендуется применение лент с двунаправленными волокнами.

б) Для случая усиления наклонными лентами (рисунок 5,б) могут использоваться ленты с однонаправленными волокнами. Ориентация лент - параллельно наклонной арматуре балки. Количество наклонных лент определяется из значения требуемой площади F_k по формуле (12). При использовании в одном элементе усиления двух и более лент загибают лишь внешнюю ленту. При усилении предварительно-напряженных балок по наклонному сечению ленты или холсты располагают только в пределах стенки и наклонной плоскости нижнего пояса (рисунок 6).

в) При необходимости усиления железобетонных балок на действие поперечной силы на длине проекции наклонного сечения "С" (рисунок 5,а), определяемой по СП РК 3.03-112, количество и сечение лент определяются величиной недостающей несущей способности

, установленной при обследовании

, (13)

где a- угол наклона стержней (пучков) к продольной оси балки в месте пересечения наклонного сечения (см. рисунки 5 и 6).

В варианте усиления, представленном на рисунке 6, а, возможно использование однонаправленных лент или тканей (в варианте рисунок 6,б - двунаправленных).

г) Третьей проверкой на прочность наклонного сечения является проверка по главным растягивающим напряжениям, s_mt:

, (14)

где Q - поперечная сила;

b - толщина стенки балки;

h** - высота ребра балки;

- модули упругости холстов (лент) и бетона;

- расчетное сопротивление бетона осевому растяжению

а - ленты расположены вдоль наклонной арматуры; б - ленты расположены вдоль оси балки; 0-0 – направление расположения отогнутых участков пучков или стержневой арматуры

Рисунок 6 - Схемы расположения лент (холстов) при усилении предварительно-напряженных конструкций по поперечной силе

6.1.3 Расчет сечений по второму предельному состоянию

Вторая группа предельных состояний предусматривает расчет по прогибам и трещиностойкости. Расчетную проверку изгибаемых конструкций по предельному состоянию выполняют в последовательности:

- расчет по прогибам,

- расчет по трещиностойкости.

6.1.3.1 Расчет конструкций по прогибам

Расчет выполняют в том случае, когда прогиб конструкций от нормативной временной нагрузки превышает прогиб, допускаемый СП РК 3.03-112. Подобная ситуация может иметь место, если в балке появились повреждения, снижающие ее жесткость. Прогиб конструкций (балок, плит, коробчатых пролетных строений) сопровождается удлинением нижних волокон, от величины которого зависит количество слоев лент (холстов) в композиционном материале.

Для разрезной балочной конструкции, имеющей прогиб от нормативной временной нагрузки "у", удлинение (D) нижних волокон бетона определяют из условия равенства углов b*, приведенных на рисунке 7 (формула 15).

(15)

Рисунок 7 - Схема деформации пролетного строения при изгибе

Относительное удлинение нижних волокон различно по длине балки - равно нулю у опор и максимальное в l_р/2. Изменение величины ɛ отражено формулой 16:

(16)

где k - коэффициент изменения величины относительного удлинения по длине балки, значения которого для различных сечений приведены в таблице 4.

Усиление конструкций требуется в случаях, когда прогиб от нормативной временной нагрузки превышает допустимую СП РК 3.03-112 величину [у]=(1/400)l_р. Усиление конструкций из-за превышения допустимого прогиба осуществляют по результатам расчета по изгибающему моменту и расчета по жесткости.

Таблица 4 - Коэффициенты неравномерности относительных удлинений по низу балки

Сечение по длине балки	над опорной частью	l/2	l/3	l/4	l/5	l/6	l/8	l/10
Значение коэфф. неравномерности, k	0	1,5	1,4	1,25	1,1	1,0	0,8	0,5

а) Расчет по изгибающему моменту

Определяют, на сколько необходимо увеличить момент внутренней пары сечения (DМ), чтобы прогиб не превышал (1/400)l_р. По величине момента DМ (формулы 17 и 18) подбирают сечение композиционного материала.

, (17)

(18)

б) Расчет по жесткости

Определяют, на сколько увеличена жесткость сечения балки или плиты, чтобы прогиб конструкции уменьшился до нормативного значения. Недостающая жесткость компенсируется за счет увеличения момента инерции сечения DJ (формула 19).

(19)

По результатам расчета определяется требуемая площадь сечения лент F_k.

Если для усиления конструкции, исходя из расчетов по прогибам в l_р/2 требуется наклейка композиционного материала с одной лентой, то длину композиционного материала допускается принимать равной l_р/2. При количестве лент усиления 2 и более длины участков, усиленных композиционных материалов, принимают по таблице 5.

Приведенные в таблице 5 длины композиционных материалов учитывают положение точки теоретического обрыва ленты. Пример расчета по прогибам приведен в Приложении А.

Таблица 5 - Длины лент усиления, используемых для усиления композиционными материалами

Общее количество лент	Длины лент (не менее)
	Лента N 1	Лента N 2	Лента N 3	Лента N 4
1		-	-	-
2			-	-
3				-

Результат расчета сопоставляют с результатом расчета по первому предельному состоянию (см. пример расчета А1 приложении А) и окончательно принимают наибольшее количество слоев, требуемых для усиления балки.

6.1.3.2 Расчет конструкций по трещиностойкости

При расчете по образованию трещин в конструкциях, усиленных композиционными материалами, пользуются общими требованиями СП РК 3.03-112 (формулы 141-143), рассматривая усиленную конструкцию как конструкцию со смешанным армированием на воздействие временной нагрузки. При этом:

- в площадь приведенного поперечного сечения конструкции (формула 5.2 [2]) входит выражение:

,

- момент инерции приведенного сечения (формула 5.1 [2]) включает в себя момент инерции композиционного материала (относительно нейтральной оси балки)

,

где Е_b - модуль упругости бетона при сжатии.

Расчет по раскрытию трещин выполняют по формулам 132 и 133 СП РК 3.03-112, используя значения радиуса армирования R_r (формула 139 СП РК 3.03-112) и коэффициента раскрытия трещин

для усиляемой балки. При этом коэффициент раскрытия трещин принимают равным:

- для предварительно-напряженных балок;

- для балок, армированных арматурой без предварительного напряжения.

При определении радиуса армирования R_r площадь сечения лент усиления приводят к площади примененной в конструкции стержневой арматуры или пучков. Коэффициент b в формуле 139 СП РК 3.03-112 принимают равным:

- 1,00 - для балок с гладкой арматурой и арматурой периодического профиля;

- 0,65 - для балок, армированных пучками.

Указанные положения учтены в примере расчета А3, приведенного в Приложении А.

6.2 Усиление железобетонных плит пролетных строений

При усилении плит с целью восстановления или увеличения несущей способности используют ленты шириной от 250 мм до 300 мм, наклеиваемые снизу и (или) сбоку (рисунок 7). Возможны две принципиальные технологии усиления. Первая из них применима при усилении плит, не имеющих повреждений, снижающих несущую способность, и предназначенных для повторной эксплуатации в условиях повышенного уровня нагружения. Как правило, в этих случаях проводят и замену продольных швов омоноличивания. Демонтаж плит дает возможность вести усиление без подмостей, разместив усиляемую плиту на ремонтируемом сооружении. В этом случае для усиления наклеивают ленты снизу и на две боковые поверхности (рисунок 8, а). Количество лент определяется расчетом по первому и второму предельным состояниям, принимая во внимание, что усиление производят по недостающему изгибающему моменту, включающему в себя помимо момента от временной нагрузки и момент от постоянной нагрузки от слоев дорожной одежды мостового сооружения.

Вторая технология предусматривает усиление поврежденных плит, то есть плит с уменьшенной жесткостью из-за наличия различных повреждений. При проверке прочности по наклонному сечению крайних плит горизонтальные волокна в расчет не принимают, а учитывают сечения только вертикальных волокон (в пределах расстояния "с" по рисунку 5). В этом случае вначале выполняют восстановительные работы (инъецирование трещин, заделку сколов, бетонирование поврежденных стенок и др.) и после этого осуществляют усиление.

Усиление лентами эксплуатируемых сооружений осуществляют, как правило, снизу, проводя работы с подмостей. Для крайних плит с повреждением защитного слоя имеется возможность усиления восстановленного защитного слоя по фасаду. При усилении фасадных поверхностей рекомендуется применять ленты или холсты с двунаправленными волокнами (позиция 2 на рисунке 8б).

1- ленты, наклеиваемые снизу, 2- ленты, наклеиваемые сбоку

а) демонтированных с пролетного строения, б) в составе пролетного строения

Рисунок 8 - Схемы усиления плит:

Использование полимерных композиционных материалов при ремонте опор наиболее эффективно при усилении круглых элементов - сплошных бетонных стоек опор или оболочек. Холсты или ленты наматывают на стойку, начиная с верхних участков. При отсутствии горизонтальных трещин в стойках допускается использование однонаправленных холстов (лент).

7 Правила производства системы усиления внешним армированием композитными материалами

7.1 Подготовительные работы

Перечень работ, выполняемых в процессе усиления, приведен на схеме (рисунок 9). Работы отнесены к трем основным видам - подготовительные работы, работы по усилению и контроль качества работ.

Подготовка к наклейке предусматривает очистку и выравнивание поверхностей конструкций.

а) Очистка.

Очистку поверхности бетона в зависимости от ее состояния выполняют механическим, гидравлическим или комбинированным способом, с учетом наличия технологического оборудования.

Рисунок 9 - Технологическая схема усиления с использованием композиционных материалов

Для механической обработки поверхности используют перфораторы, металлические щетки, пескоструйные и дробеструйные установки. Для гидравлической обработки поверхности применяют водоструйные установки высокого (от 1 МПа до 5 МПа) давления. Комбинированный способ подготовки железобетонной поверхности предполагает последовательное использование технологического оборудования для механической и гидравлической обработки поверхности или использование водопескоструйной установки высокого давления воды.

Подготовка поверхности бетона заключается в очистке от затвердевшего "цементного молока", лакокрасочных покрытий, слоев старых ремонтных и грунтовочных материалов, загрязнений и высолов. Для очистки бетонной поверхности от загрязнений нефтепродуктами, жирами и другими органическими соединениями используют органические растворители (уайт-спирит, сольвент и др.), растворы моющих средств, соды. При использовании любого из способов подготовки поверхности участки слабого бетона удаляют с обязательным заглублением в "здоровый" бетон.

После удаления поврежденного бетона поверхность подвергают песко- или водоструйной обработке. Для пескоструйной обработки применяют только сухой природный песок по ГОСТ 8736. Требования к зерновому составу песка назначают с учетом применяемого технологического оборудования. Расход песка принимают из расчета от 0,02 м³ до 0,05 м³ на 1 м² подготавливаемой поверхности в зависимости от ее состояния.

Выступающую на поверхность арматуру следует очистить от продуктов коррозии. При невозможности полной очистки пескоструйным способом допускается использование преобразователей ржавчины, которые наносят на арматуру малярной кистью в два-три приема. По истечении 1-3 суток продукты взаимодействия преобразователя и ржавчины тщательно смывают водой, а обработанный участок просушивают воздухом под давлением от 1 атм до 2 атм.

б) Выравнивание поверхности

Чтобы исключить концентрацию напряжений в наклеиваемых лентах и обеспечить в них равномерное распределение растягивающих напряжений, рекомендуется проверять ровность поверхности с помощью 1-метровой рейки. Допускается максимальное отклонение 1 мм на полосе длиной 30 см.

Если данное требование не соблюдается, то выравнивают поверхность, удалив предварительно выступающие части поверхности абразивным инструментом со срезкой углов 1:5 и закруглением острых кромок (рисунок 10).

Допускаемая неровность поверхности - не более 5 мм на базе 2 м или 1 мм на базе 0,3 м. Мелкие дефекты (сколы, раковины, углубления до 5 мм) устраняются с применением полимерцементных составов либо эпоксидных составов с наполнением молотым кварцевым песком. Выравнивание значительных (более 25 см²) участков поверхности производится с использованием полимерцементных ремонтных составов путем ручной шпатлевки.

Поверхность очищают от краски, масла, жирных пятен, цементной пленки. Очистку поверхности осуществляют путем образивоструйной обработки или обработки металлическими щетками с последующей высоконапорной промывкой водой (под давлением не менее 50 атм).

В случае разрушения (отслоения) защитного слоя бетона в результате коррозии арматуры, обнаженную арматуру очищают от продуктов коррозии, обрабатывают ее грунтом (преобразователем ржавчины) и после этого восстанавливают защитный слой ремонтными составами.

1- срезка углов выступов; 2- заполнение впадин клеевым составом;

3- бетонирование ниш после удаления слабого бетона

Рисунок 10 - Схема неровностей в бетонной конструкции (разрез по стенке) до подготовки поверхности и после подготовки поверхности к наклейке

При устройстве обойм и хомутов из холстов в поперечном направлении конструкции на ее наружных углах устаивают фаски с катетом от 1 см до 2 см, либо предусматривают галтель с радиусом от 1 см до 2 см, а на внутренних углах выполняют галтель радиусом не менее 20 см (см рисунок 1).

в) Работа с трещинами

Трещины с раскрытием более 0,30 мм инъектируют низковязким эпоксидным составом, трещины с меньшим раскрытием могут быть затерты полимерцементным раствором. После подготовки поверхности на нее наносятся мелом линии разметки в соответствии с принятой проектом схемой приклеивания элементов внешнего армирования. После подготовки поверхности определяют прочность бетона на участках, где предполагается наклейка лент. Прочность бетона определяют механическими методами неразрушающего контроля в соответствии с требованиями ГОСТ 22690.

Рекомендуется, чтобы класс бетона по прочности (на сжатие) усиляемых балок пролетных строений был не менее В25. Усиление сжатых элементов (колонн) выполняют при классе бетона по прочности не менее В20. Если бетон в зоне усиления не удовлетворяет указанным требованиям, осуществляют его упрочнение (например, с помощью пропитки), либо замену. При замене защитного слоя бетона на новый необходима проверка когезионной прочности нового бетона (раствора): желательно иметь прочность не меньше расчетного сопротивления бетона растяжению (R_bt) .

7.7 После очистки и обработки поверхность бетона, в случае необходимости, покрывают грунтовкой с целью упрочнения основания и улучшения сцепления адгезива с бетоном.

7.2 Технология усиления балок пролетных строений композитными материалами

7.2.1 Раскрой холстов производится в удобных для работы условиях в соответствии с принятой проектом схемой наклейки.

Раскрой холстов осуществляется на гладком столе (верстаке), покрытом полиэтиленовой пленкой. Рекомендуется, чтобы стол был снабжен приспособлением для разматывания холстов с бобины. Для резки холстов используют ножницы или острый нож. Нарезанные холсты сматываются в рулон, снабжаются этикеткой с указанием номера, размера и количества заготовок и помещаются в полиэтиленовый мешок.

7.2.2 При приготовлении клея компоненты А и Б (эпоксидная смола и отвердитель) смешиваются в соотношениях, определяемых техническими условиями. Рекомендуемый максимальный объем разовой навески клеевой смеси - 8 л (достаточно для нанесения одного слоя на половину длины балки длиной 24 м).

7.2.3 Приготовление клея производится в чистой металлической, фарфоровой, стеклянной или полиэтиленовой емкости объемом не менее 3-х литров следующим образом. В емкость отвешивается необходимое количество компонента А, добавляется требуемое по соотношению количество компонента Б и производится тщательное перемешивание вручную деревянной или алюминиевой лопаткой, либо с помощью низкооборотной дрели с насадкой (до 500 оборотов в минуту с целью ограничения аэрации смеси). Емкость закрывают крышкой, снабжают этикеткой с указанием времени приготовления и передают к месту производства работ.

7.2.3 Перед нанесением на бетонное основание слоя клея поверхность бетона продувают сжатым воздухом, после чего на поверхность наносят праймерный слой с целью пропитки бетона и заполнения мелких неровностей. На высохшую поверхность наносят первый слой клея с помощью шпателя, кисти, валика с коротким ворсом.

На слой клея укладывают (раскатывают) холст (ленту) с одного края усиляемой конструкции до другого. В процессе укладки необходимо следить, чтобы внешняя кромка ленты была параллельна линии разметки на бетоне.

Холсты (ленты) раскатывают таким образом, чтобы в них не было складок и без излишнего натяжения. После укладки осуществляется прикатка (прижатие) холста (ленты), в процессе которой происходит его пропитка. Прикатку осуществляют с помощью шпателя или жесткого резинового валика от центра к краям строго в продольном направлении (вдоль волокон холста).

Перед укладкой второго слоя холста (при многослойной схеме внешнего армирования) на прикатанный первый слой холста наносится следующий слой клея. Укладка и прикатка второго и последующих слоев холста производится аналогичным образом. После укладки последнего слоя холста на его поверхность наносится финишный слой клея. Расход клея при приклеивании элементов внешнего армирования зависит от качества поверхности конструкции, типа состава, температуры и влажности окружающей среды и указывается в проекте производства работ.

7.2.4 По специфике производства работ можно выделить три области приклеивания холстов:

- приклеивание на горизонтальные поверхности сверху (например, для усиления плиты над ребром балки или поверхности нижней плиты внутри коробок);

- приклеивание на горизонтальные поверхности снизу;

- приклеивание на вертикальные поверхности.

При наклейке на горизонтальные поверхности сверху холст постепенно укладывается без натяжения от центра к краям, разглаживается и прикатывается валиком. Укладка осуществляется двумя рабочими. Укладка каждого последующего слоя может начинаться сразу же после завершения прикатки предыдущего слоя.

При наклейке на горизонтальные поверхности снизу ("потолочная" наклейка) холст прижимается (фиксируется) с одного конца и затем постепенно укладывается и прикатывается по всей длине (рисунок 11). При этом холст можно предварительно нарезать (заготовить) на отрезки проектной длины, либо постепенно разматывать с бобины и обрезать по месту в процессе приклеивания. Прикатка холста осуществляется от центра к краям с целью предотвращения образования складок. Как правило, приклеивание холста на потолочную поверхность осуществляется двумя рабочими.

7.2.5 В зависимости от вязкости клея (определяемой в значительной мере температурой окружающей среды), приклеивание холста производится непосредственно вслед за нанесением клея, либо после некоторой выдержки (не превышающей 20 мин), за время которой вязкость клея возрастает, обеспечивая тем самым фиксацию холста на потолочной поверхности (холст не отслаивается после прикатки). Время выдержки определяется экспериментально путем пробного приклеивания.

Рисунок 11 - Схема наклей холста на горизонтальную поверхность снизу

Продолжительность выдержки перед приклеиванием каждого последующего слоя определяется аналогичным образом. Рекомендуется, чтобы количество приклеиваемых слоев ткани не превышало шести. Если по расчетам необходимое количество слоев лент усиления превышает шести, то желательно искать альтернативные методы усиления (например, с использованием стальных профилей или пучков).

7.2.6 При выполнении внешнего армирования на вертикальных поверхностях нанесение клея на основание производится сверху вниз. Приклеивание поперечных относительно оси конструкции полос холста осуществляется путем фиксации (прижатия) холста в верхней части и постепенной укладки и разглаживания по высоте с последующей прикаткой (рисунок 12).

Приклеивание продольных полос холста на вертикальные поверхности производится путем его фиксации в крайнем (левом или правом) положении с последующей укладкой и прикаткой его по длине. Время выдержки перед приклеиванием каждого последующего слоя определяется таким же образом, как и при приклеивании на горизонтальные поверхности

Выполнение многослойных элементов внешнего армирования на вертикальных поверхностях в продольном и поперечном направлениях ("сетка") производится путем последовательного послойного приклеивания полос холста попеременно в 2-х направлениях. Операции по приклеиванию холстов могут выполняться при температуре окружающей среды в диапазоне

Рисунок 12 - Схема наклейки холста на вертикальную поверхность

От 5 °С до 35 °С; при этом следят, чтобы температура бетона основания не была ниже 5°С и выше температуры точки росы на 3 °С.

7.2.7 Клеи не наносят на замерзшие поверхности. В случаях, когда температура поверхности бетона ниже допустимого уровня, может иметь место недостаточное насыщение волокон и/или низкая степень отверждения смолы, что отрицательно скажется на работе системы внешнего армирования. Для повышения температуры основания могут быть использованы дополнительные локальные источники тепла. Клеи не наносят на мокрую поверхность. Открытую влагу удаляют, поверхность вытирают и продувают сжатым воздухом.

Полное отверждение клея в естественных условиях происходит в течение нескольких суток и в значительной мере зависит от температуры окружающей среды. Как правило, время отверждения составляет не более 24 часов при температуре выше 20 °С и не менее 36 часов при температуре от 5 °С до 20 °С.

7.2.8 Для обеспечения безопасности (пожарной, защиты от вандализма) или по эстетическим соображениям элементы внешнего армирования на заключительной стадии работ могут быть дополнены различными покрытиями, совместимыми с эпоксидным связующим (красками на эпоксидной основе, полиуретановыми покрытиями, специальными огнеупорными составами). Для лучшего сцепления этих покрытий с элементом внешнего армирования поверхность последнего после укладки финишного слоя связующего присыпается тонким слоем сухого песка крупностью от 0,5 мм до 1 мм.

Область применения технологии усиления с использованием лент и холстов ограничена по характеристикам клеевого состава, а именно: на территориях с минимальной среднесуточной температурой воздуха наиболее холодных суток (в зимний период) с обеспеченностью 0,95 не ниже минус 40°С по СНиП РК 5.03-34, а также температурах воздуха теплого периода года с обеспеченностью 0,95 не выше плюс 35°С по СНиП РК 5.03-34.

При раскрытии трещин в балках на момент обследования (при действии только постоянной нагрузки) на величину, не превышающую указанную в СП РК 3.03-112 от воздействия временной нагрузки, допускается выполнить лишь поверхностную герметизацию трещин. Эти работы, направленные на повышение долговечности железобетонных балок, рассматриваются как временные, обеспечивающие безопасную эксплуатацию конструкций на период не более 10 лет.

Поверхностная герметизация может выполняться и после вскрытия бетона вдоль трещин на глубину не более толщины защитного слоя и на ширину 15 5 мм. Вскрытый канал заполняют клеевым составом или полимерраствором. После отверждения клея поверх трещины наклеивают ленту шириной от 150 мм до 200 мм (в зависимости от очертания трещины) с двунаправленными волокнами. Глубинная герметизация предусматривает инъецирование трещин с последующей наклейкой тканевых материалов.

7.2.9 При расположении трещин на локальном участке поверхности балки допускается перекрытие этого участка холстами с однонаправленным расположением волокон. Наклейка тканевых материалов наиболее эффективна при наличии силовых трещин в зоне максимальных главных напряжений балок.

7.2.20 Наружная поверхность элемента усиления может быть покрыта краской или полимерцементным раствором.

7.2.21 Гарантийный срок эксплуатации конструкций, после их усиления композиционными материалами, составляет не менее 5 лет.

Приложение А

(информационное)

Примеры расчета

А.1 Расчет по прочности нормального сечения в l/2

Исходные данные:

- балка длиной 33 м (l_р = 32,4 м), типовой проект 3.503-12, вып.4 (перечень типовых проектов железобетонных пролетных строений приведены в приложении В [3]);

- высота балки h_б = 1,5 м;

- положение центра тяжести сжатой зоны х = 15 см. требуется усиление на долговременный период эксплуатации.

Для расчета используем формулу (10) текста настоящей рекомендации при определении требуемого сечения композиционного материала в l_р/2 и l_р/3 балки. Принято условно, что для указанных сечений фактическая/ несущая способность снижена на 2000 kH*м (=25%) в l_р/2 и 1000 kH*м (=15%) в l_р/3. Усиление осуществляется наклейкой лент шириной 25 см с прочностью на растяжение, установленной по результатам натурных испытаний. Расчетное сопротивление холста R_k =2180 МПа .

Площадь сечения лент в l_р/2 балки определяется из выражения:

При ширине ленты 25 см и толщине 0,1 мм композитный материал должен иметь в l_р/2 - 3 слоя углеродных лент. Для сечения в l_р/3, где недостающий момент составляет 1000 кН м, требуется суммарная площадь сечения лент в 2 раза меньше - то-есть 0,386 см² , что соответствует наклейке двух слоев лент. Учитывая необходимость предусматривать дополнительный участок ленты для ее анкеровки и исключения отслоения (то-есть заводить ленту за точку теоретического обрыва) длины лент усиления в композиционном материале принимают равными (см. таблицу 5 настоящих рекомендаций):

- 1^й слой ленты - на длине l_р/2 ;

- 2^й слой ленты - на длине l_р/3 ;

- 3^й слой ленты - на всю длину l_р.

А.2 Расчет усиления балки по второму предельному состоянию (по прогибам)

Исходные данные:

- балка длиной 33 м (l_р = 32,4 м), типовой проект 3.503-12, вып.4 ;

- из-за повреждений (дефектов) снижена жесткость балки

- фактический момент инерции сечения снизился с J =2,018 10⁶ см⁴ до Jф = 1,82 10⁶ см⁴, то есть на 10%;

- высота балки h_б = 1,5 м;

- положение центра тяжести сжатой зоны х=8 см;

- модули упругости композита (Е_k) и бетона (Е_б) равны соответственно 200000 МПа и 30000 МПа (Е_k / Е_б) = (20/3).

Используя формулу (19) настоящих рекомендаций получим:

При размерах ленты 300 х 0,1 мм (площадь 0,3 см²) потребуется 3 слоя лент. Должны быть применены ленты длиной:

- 1 слой - 16,3 м (l_р/2);

- 2 слой - 21,7 м (2 l_р/3) ();

- 3 слой - 32,4 м (соответствует расчетной длине пролетного строения);

А.3 Расчет по раскрытию трещин

Пример дан для усиления балки с арматурой без предварительного напряжения (см. рисунок 4 настоящей рекомендации - по типовому проекту серии 3.503-14, вып. 1, инв. N 710/1, l=15 м). В середине пролета балка усилена двумя холстами на высоту h₁ = 20 см и h₂ = 15 см.

Цель "примера" - проверить возможность усиления для пропуска транспортного средства, вызывающего усилия в балке, превышающие несущую способность на 10%.

Радиус армирования определяем по формуле 139 СП РК 3.03-112, принимая коэффициенты:

;

- n - число арматурных элементов, увеличенное на количество плоскостей лент усиления Dn (для конструкции по рисунку 4 настоящих рекомендаций Dn =6 - две плоскости снизу и по две плоскости с каждой стороны ребра);

- d - диаметр стержней армирования с эквивалентной площадью волокон (сечение одной плоскости ленты приводится к стержню диаметром 28 мм, примененных в балке).

В рассматриваемом примере эквивалентные площади определяются по плоскостям лент усиления - две боковые плоскости высотой 0,2 м; две боковые плоскости высотой 0,15 м; две нижние плоскости шириной 0,16 м (ширина стенки по низу):

Эквивалентные диаметры:

.

Количество эквивалентных диаметров - 2 на каждый диаметр.

Сумма произведений n (количество стержней) на d (диаметр стержня) равно (см. формулу 139 СП РК 3.03-112):

,

что превышает существующее значение

Радиус взаимодействия усиленной конструкции r = 6d = 6·2,8 =16,8 см. Высота балки, равная радиусу взаимодействия и высоте участка расположения арматуры балки, составляет h =50 см.

Площадь зоны взаимодействия для нормального сечения будет равна:

где (16+18) / 2 - средняя ширина стенки на участке r.

Радиус армирования (формула 139 СП РК 3.03-112) при

= 0,85:

Коэффициент раскрытия трещин

Ширина раскрытия трещин при напряжении в нижнем ряду арматуры от нормативной нагрузки и модуле упругости 210 000 МПа будет равна:

, что меньше допустимой величины

.

Требование по раскрытию трещин соответствует нормативным требованиям.

Библиография

[1] ОДН 218.0.032-2003 Временное руководство по определению грузоподъемности мостовых сооружений на автомобильных дорогах. – М.:Росавтодор, 2003.

[2] Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. – М.:НИИЖБ, 2012.

[3] ОДМ 218.3.027-2013 Рекомендации по применению тканевых композиционных материалов при ремонте железобетонных конструкций мостовых сооружений – М.:Росавтодор, 2013.

Ключевые слова: Ремонт транспортных сооружений, мостовые сооружения, усиление железобетонной конструкции, восстановление (ремонт) железобетонной конструкции, внешнее армирование (железобетонной конструкции) композитными материалами, система внешнего армирования композитными материалами

ИСПОЛНИТЕЛИ:

Президент, АО "КаздорНИИ" д.т.н., профессор		Б.Б Телтаев
Вице-президент АО "КаздорНИИ" к.т.н		Е.Е. Айтбаев
Вице-президент АО "КаздорНИИ" к.т.н		А.С. Жайсанбаев
		Б.К. Жексенбеков
д.т.н.		А.А. Шалкаров
		А.В. Кострыкина