Вступ. Методи підсилення, які, переважно, використовуються у вітчизняній практиці для підсилення металевих конструкцій, засновані на додаванні додаткового перетину до металевих елементів шляхом їх кріплення болтами або зварюванням. Ці методи, безумовно, надійні та ефективні, але не завжди можуть застосовуватися, коли необхідно зберегти не тільки будівлю в цілому, але й її первісний внутрішній та зовнішній вигляд. Більш того, металеві елементи збільшують навантаження на конструкцію і будівлю в цілому та схильні до корозії і втоми. Нерідко трапляються випадки, коли зафіксувати елемент підсилення до основної конструкції складно, як з технологічної, так і конструктивної точки зору.
У цих ситуаціях виникає необхідність в підсиленні металевих конструкцій високоміцними матеріалами з низькою масою та високою технологічністю. Серед різних стратегій підсилення конструкцій, наклеювання високоміцних композитних вуглецевих матеріалів (FRP — Fibre-reinforced polymer) стає все більш популярним в світі, особливо це стосується залізобетонних конструкцій, хоча застосування до металевих конструкцій теж досить поширене в Европі. Але, слід зазначити, що в Україні, на жаль, цей матеріал наразі немає широкого застосування для підсилення металевих конструкцій.
Проблематика. Відновлення металевих конструкцій стає необхідним щоразу, коли присутні помилки проєктування, виготовлення або виконання будівельних робіт. Також підсилення необхідне у випадках тривалої експлуатації будівель без своєчасного технічного обслуговування та капітальних ремонтів, недостатньої міцності матеріалів конструкцій, а також зміни погодних умов та діючих нормативних документів в Україні. Отже є необхідність в підсиленні металевих конструкцій максимально ефективними методами, як з точки зору надійності будівельних конструкцій, так і з погляду рентабельності, на що впливає тривале припинення роботи підприємств та зупинка виробничого процесу для виконання робіт з реконструкції.
Мета. Дослідити сучасний метод підсилення металевих конструкцій із застосуванням високоміцних композитних вуглецевих матеріалів (СFRP), з метою збільшення згинальної спроможності металевого конструктивного елементу, зокрема перевірити надійність зчеплення металевої балки з підсилюючим шаром з композитного матеріалу ТМ «Mapei», який наклеєно з використанням клею на епоксидній основі.
Методи дослідження. Експериментальне випробування металевих балок двотаврового перерізу, підсилених зовнішнім армуванням методом наклеювання високоміцного матеріалу на основі вуглецю (СFRP) ТМ «Mapei» шляхом статичного зосередженого навантаженням посередині прогону балки.
Результати. Шляхом аналізу результатів виконаного експериментального випробування отримані дані, які свідчать, що після включення в роботу вуглецевого композитного матеріалу ТМ «Mapei» відсоткове зменшення вертикального прогину при навантаженні 75 кН склало 39,5 %, а величина допустимого навантаження, з врахуванням умови жорсткості (перевірка будівельних конструкцій встановленим умовам граничних прогинів), збільшилася на 11,8%. При проведенні випробування явищ відшарування (деламінації) композиту від основи не виявлено.
Висновки. Підсилення сталевих балок композитним матеріалом на основі вуглецю, призвело до зниження деформацій елемента і, як наслідок, до можливості збільшення несної здатності. Експериментальне випробування підтверджує теоретичні розрахунки щодо можливості збільшити несну здатність металевої балки за допомогою композитних матеріалів ТМ «Mapei». Значний ефект від підсилення металевих конструкцій композитними матеріалами може бути досягнутий при підсиленні будівельних конструкцій великопрогонових будівель та споруд, які при підсиленні традиційними методами вимагають складних конструктивних рішень, великих витрат праці, зупинки технологічного процесу виробництва для виконання робіт із підсилення, коли вага підсилюючої конструкції часто виявляється значною.
