Орлович Роман Болеславович – доктор технических наук, профессор, научный консультант
г. Санкт-Петербург
Orlovich Roman B. – Сhief Еngineer of the company, doctor of Technical Sciences, Professor, Scientific consultant
Saint-Petersburg
Зимин Сергей Сергеевич – кандидат технических наук, доцент Высшей школа промышленно-гражданского и дорожного строительства Инженерно-строительного института СПбПУ
г. Санкт-Петербург
Zimin Sergey S. – candidate of technical sciences, assistant professor of the Higher School Industrial, Civil and Highway Engineering of the Civil Engineering Institute
Saint-Petersburg
Деркач Валерий Николаевич – доктор технических наук, директор
г. Брест
Derkach Valery N. – doctor of Technical Sciences, Director
Brest
Рассматриваются каменные своды исторических зданий, которые из-за снижения несущей способности требуют ремонтно-восстановительных работ. Дается анализ механизмов разрушения цилиндрических сводов в зависимости от соотношения их высоты к пролету. Анализируются преимущества усиления сводов с помощью армирования композитными материалами. Дается описание технологии поверхностного армирования каменных конструкций с помощью композитных материалов на полимерцементной матрице FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix). Приводится методика экспериментальных исследований моделей армированных и не армированных сводов. На основе эксперимента показано, что эффективность армирования сводов предопределяется особенностями их напряженно-деформированного состояния и механизмов разрушения. В частности, эффективность армирования возрастает с увеличением отношения высоты сводов к его пролету. Данные результаты обоснованы тем, что в высоких сводах доминирующее значение имеет соотношение изгибающих моментов и продольных сил, а в случае пологих сводов в их сечениях доминируют продольные и поперечные силы, а разрушение происходит в виде скалывания по наклонным сечениям. Также эффективность армирования возрастает при их несимметричном нагружении относительно середины пролета. По результатам исследования построены графики зависимости максимальных вертикальных перемещений сводов, показывающих существенное влияние армирования на увеличение их жесткости. Кроме этого подчеркивается, что к настоящему моменту существует необходимость в устойчивой теории прочности сложных каменных конструкций – криволинейных, сводчатых и других, находящихся в сложном напряженном состоянии. Ее появление может существенно упростить и унифицировать расчеты, производимые при обследовании каменных зданий, составлении проектов их реставрации и реконструкции, решить проблемы прочности кладки современных фасадных систем.
The stone vaults of historical buildings are considered, which, due to a decrease in bearing capacity, require repair and restoration work. An analysis is given of the mechanisms of destruction of cylindrical vaults depending on the ratio of their height to the span. The advantages of strengthening the vaults with the help of reinforcement with composite materials are analyzed. A description is given of the technology of surface reinforcement of stone structures using composite materials on a polymer cement matrix FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix). The technique of experimental studies of models of reinforced and non-reinforced vaults is given. On the basis of the experiment, it is shown that the effectiveness of the reinforcement of the vaults is determined by the features of their stress-strain state and failure mechanisms. In particular, the effectiveness of reinforcement increases with an increase in the ratio of the height of the vaults to its span. These results are substantiated by the fact that in high arches the ratio of bending moments and longitudinal forces is dominant, and in the case of flat arches, longitudinal and transverse forces dominate in their sections, and destruction occurs in the form of shearing along inclined sections. Also, the effectiveness of reinforcement increases with their asymmetric loading relative to the middle of the span. According to the results of the study, graphs of the dependence of the maximum vertical displacements of the vaults were constructed, showing a significant effect of reinforcement on increasing their rigidity. In addition, it is emphasized that by now there is a need for a stable theory of the strength of complex stone structures - curvilinear, vaulted and others that are in a complex stress state. Its appearance can significantly simplify and unify the calculations made when examining stone buildings, drawing up projects for their restoration and reconstruction, and solve the problems of the strength of the masonry of modern facade systems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.