Применение композитных материалов при усилении деревянных зданий и объектов культурного наследия | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 13 марта, печатный экземпляр отправим 17 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №6 (348) февраль 2021 г.

Дата публикации: 05.02.2021

Статья просмотрена: < 10 раз

Библиографическое описание:

Овчинников, Д. Э. Применение композитных материалов при усилении деревянных зданий и объектов культурного наследия / Д. Э. Овчинников. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 6 (348). — С. 61-63. — URL: https://moluch.ru/archive/348/78432/ (дата обращения: 01.03.2021).



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.

Усадьба Петра Михайловича Попова

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).

Усиление деревянных балок композитами

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:

  1. 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.
  2. СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. М.: Стандартинформ, 2015. — 56 с
Основные термины (генерируются автоматически): конструкция, усиление, здание, культурное наследие, метод усиления, современный метод усиления, элемент.


Ключевые слова

реконструкция, прочность, усиление, дерево
Задать вопрос