В статье представлены некоторые варианты реконструкции и дальнейшей эксплуатации деревянных зданий и объектов культурного наследия с применением композитных материалов.
Ключевые слова: дерево, усиление, прочность, реконструкция.
The article presents some options for the reconstruction and further operation of wooden buildings and objects of cultural heritage using composite materials.
Keywords: wood, reinforcement, strength, reconstruction.
В статье рассмотрены области применения и преимущества композитов. В результате составлен перечень рекомендаций по профилактике и дальнейшей реконструкции здания усадьбы Петра Михайловича Попова (рис.1) при помощи углеродных лент.
Рис. 1Усадьба Петра Михайловича Попова
В Рязани и Рязанской области находится большое количество зданий дореволюционной постройки. Большинство этих зданий имеет деревянную балочную систему в качестве перекрытия, которая достаточно редко кем-либо заменяется. В некоторых таких здания работают люди, в некоторых даже проживают, поэтому вопрос постоянных проверок и профилактик усиления несущих элементов в таких зданиях всегда является актуальным.
Износ таких балочных систем является следствием особенностей всех деревянных конструкций и всего лишь делом времени. Древесина с трудом переносит перепады температур, повышенную или пониженную влажность в помещениях, уязвима к воздействию насекомых и грибков. Защитное покрытие деревянных элементов является важным аспектом эксплуатации, как первичное, так и последующие (профилактические), но как правило, в трудно доступных местах стыков это покрытие редко обновляется. Так появляются уязвимые места в деревянных конструкциях, значимость которых усугубляются под действием эксплуатационных факторов: тяжесть собственного веса, переменная нагрузка на балки, предел которой может попасть на то самое уязвимое место, что может привести к первичному разрушению (растрескиванию)
Нередко случается так, что необходимо переоборудовать имеющуюся планировку, сделать жилую зону из нежилой, и, следовательно, увеличить постоянную и временную нагрузки. В этом случае, казалось бы, уже неизбежно необходимо увеличивать сечение несущих деревянных конструкций. Но это не совсем так.
Перед усилением прежде всего необходимо произвести инженерно-техническое обследование рассматриваемого здания, произвести осмотр ответственных несущих деревянных конструкций и выявить наиболее пострадавшие элементы, составить акт на предмет наличия разрывов, растрескиваний, деформаций изогнутых элементов. Также необходимо составить карту деформаций, которая в дальнейшем поможет наиболее эффективно спроектировать усиление.
При незначительных повреждениях деревянных элементов грибками следует произвести удаление грибковых налетов до здоровых слоев, тщательно обработать очаг антисептиками с последующим усилением конструкции. Если же древесина в значительной степени поражена бактерией, на лицо явное снижение эксплуатационных качеств, слои легко отходят от основы, то следует удалить не только разрушенные слои древесины, но и прилегающие к ней слои на расстоянии 0.5м, здоровые на вид. [1, с. 109]
Количество методов усиления деревянных конструкций существенно снижается, когда речь заходит о реставрации объектах культурного наследия, применимо к ним невозможно себе представить использование дополнительных деревянных или металлических накладок в уязвимых местах, шпренгельных прокладок или прутковых протезов. Зато этом случае подойдет внешнее армирование полимерными композитными материалами, обеспечится максимально возможная сохранность действующих конструкций и существенно увеличится их несущая способность.
Усиление композитным обертыванием — современный метод усиления строительных конструкций, при котором требуемые показатели жесткости обеспечиваются за счет приклеивания к несущим элементам в один или несколько слоев углеродных лент с использованием эпоксидных компаундов (рис. 2).
Рис. 2. Усиление деревянных балок композитами
Помимо относительно простого монтажа такого усиления, в сравнении с вышеупомянутыми традиционными методами усиления, в числе достоинств следует отметить существенное увеличение прочностных характеристик несущих конструкций при малой плотности и весе самого каркаса усиления. Еще одним очевидным преимуществом является биохимическая устойчивость, которую приобретают прежде поврежденные и уязвимые части деревянных элементов.
Но обратная сторона этого вопроса заключается в отсутствии требуемой нормативной базы, которая необходима для расчетной части производимого усиления. Более того, в имеющихся источниках это усиление рассматривается преимущественно по отношению к железобетонным конструкциям [2, с. 56], множество факторов эксплуатации до и после усиления таких конструкций не учитываются. Следует более детально исследовать данный метод усиления, произвести все необходимые испытания, расчеты, обновить или дополнить имеющиеся нормативы, чтобы более осознанно подходить к методике усиления
Возвращаясь к возможным вариантам решения вопроса реконструкции деревянных исторически значимых зданий, следует затронуть аспект эстетического вида результата усиления несущих элементов. Именно поэтому традиционные способы усиления с увеличением сечения элементов уходят на второй план, их применение негативно сказывается на внешнем виде ценных деревянных объектов, уменьшает внутреннее пространство, и в целом менее эффективно в сравнении с более современным методом усиления композитными материалами
Литература:
- Погорельцев, А. А. Высокомодульные материалы, используемые в массивных клеедощатых конструкциях / А. А. Погорельцев, С. Б. Турковский, В. О. Стоянов // Современные строительные конструкции из металла и древесины: сб. научных трудов. — Одесса. — 2015. — с. 106–109.
- СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. М.: Стандартинформ, 2015. — 56 с
