Композитные материалы в строительстве мостов

Обновлено: 01.05.2024

Обновленные требования по применению полимерных композитов в строительстве мостов вступили в действие

Минстрой России актуализировал свод правил СП 46.13330.2012 «СНиП 3.06.04–91 Мосты и трубы» (СП 46), регламентирующий выполнение и приемку работ при сооружении новых, реконструкции и капитальном ремонте существующих постоянных мостов и труб под насыпями железных дорог, линиями метрополитена и трамвая, автомобильными дорогами на улицах и дорогах городов, поселков и сельских населенных пунктов. Изменение №2 к СП 46 вступило в действие 3 сентября 2021 года.

«Развитие строительной отрасли в России требует более широкого использования эффективных и современных материалов, в том числе – полимерных композитов, применение которых в мостовых сооружениях особенно актуально для районов Севера и горной местности. Внесение изменения в СП 46 необходимо для централизованного обобщения и нормирования требований к полимерно-композитным мостам и водопропускным трубам, обеспечивающим эксплуатационную надёжность конструкций, а также для взаимной увязки с действующими национальными стандартами», - отметил заместитель Министра строительства и ЖКХ РФ Сергей Музыченко.

Основным преимуществом применения композитных материалов в мостостроении по сравнению со стальными мостовыми конструкциями являются: устойчивость к коррозии и агрессивным средам, сейсмостойкость, малая масса, позволяющая снизить затраты на транспортировку, монтаж и строительство опорных элементов, снижение эксплуатационных расходов при длительности эксплуатации не менее 100 лет. При разработке изменений к своду правил учитывался опыт строительства и эксплуатации полимерно-композитных мостов в России и за рубежом.

Изменение №2 к СП 46.13330.2012 «СНиП 3.06.04–91 Мосты и трубы» позволяет на государственном уровне осуществить единый подход к проектированию композитных мостов, создает условия для прохождения Государственной экспертизы проектов, устанавливает единые критерии качества в области композитного мостостроения, которые обеспечат надёжность и будут способствовать динамичному совершенствованию отечественных норм путём накопления, анализа и возможности сравнения технической информации по эксплуатируемым сооружениям. Разработка проекта Изменение №2 к СП 46.13330.2012 «СНиП 3.06.04–91 Мосты и трубы» организована ФАУ «ФЦС» и выполнена АО ЦНИИТС.

Композитные материалы в строительстве мостов

КОНСТРУКЦИИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ ДЛЯ ПЕШЕХОДНЫХ МОСТОВ И ПУТЕПРОВОДОВ

Polymer composites constructions for foot-bridges. Specifications

МКС 83.120
93.040
ОКП 22 9690

Дата введения 2015-07-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов" совместно с "Научно-проектным институтом "Исследование мостов и других инженерных сооружений" (ЗАО "Институт "ИМИДИС") и Научно-производственным предприятием "АпАТэК - Прикладные перспективные технологии" (ООО НПП "АпАТэК")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 5 декабря 2014 г. N 46-2014)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2014 г. N 2043-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33119-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 01 июля 2015 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение

Настоящий стандарт, национальные стандарты* государств - участников Содружества независимых Государств, рекомендации Центра исследований и нормирования в гражданском строительстве Европейского Союза "Aanbeveling 96**. Vezelversterkte kunststoffen in civiele draagconstructies" используют одинаковые базовые принципы и подходы для обеспечения безопасности и надежности эксплуатации пешеходных мостов из полимерных композитных конструктивных материалов путем назначения оптимальных требований к расчетам конструкций, физико-механическим свойствам материалов и приемке моста в эксплуатацию.

** Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Технические требования включают в себя требования к физико-механическим свойствам полимерных композитных конструктивных элементов и методам контроля свойств материала, а также требования к особенностям расчета и конструирования таких элементов при проектировании пешеходных мостов и путепроводов.

Настоящий стандарт следует использовать при разработке проектной документации на строительство, ремонт и реконструкцию пешеходных мостов и путепроводов с применением полимерных композитных конструктивных материалов, заказчиками строительства, строительными организациями, организациями, осуществляющими контроль и приемку работ, а также организациями, проводящими испытания, мониторинг и эксплуатацию пешеходных мостов.

Внесенные в настоящий стандарт изменения по отношению к рекомендациям обусловлены существенными климатическими различиями территорий Западной Европы и континентальной Евразии.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на полимерные композитные конструкции для пешеходных мостов и путепроводов (далее - конструкции).

Настоящий стандарт устанавливает технические требования к следующим конструкциям: пролетным строениям, сходам, настилам, водоотводным лоткам, перилам и конструкциям светопрозрачных галерей, изготовленным пултрузией, инфузией, вакуумной инфузией и др.

Настоящий стандарт не распространяется на опоры пролетных строений, изготовляемых из полимерных композитов или с применением полимерных композитов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 9.719-94 Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные. Методы испытаний на старение при воздействии влажного тепла, водяного и соляного тумана

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.030-83 Система стандартов безопасности труда. Переработка пластических масс. Требования безопасности

ГОСТ 12.4.004-74 Респираторы фильтрующие противогазовые РПГ-67. Технические условия

ГОСТ 12.4.011-89 Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация

ГОСТ 12.4.021-75 Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляционные. Общие требования

ГОСТ 12.4.121-83 Система стандартов безопасности труда. Противогазы промышленные фильтрующие. Технические условия

ГОСТ 17.1.3.13-86 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения

ГОСТ 17.2.3.01-86 Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов

ГОСТ 17.2.3.02-2014 Правила установления допустимых выбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями

ГОСТ 17.4.3.04-85* Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения

* Действует только на территории Российской Федерации.

ГОСТ 25.601-80 Расчеты и 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 25.602-80 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах

ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия

ГОСТ 4647-80 (СТ СЭВ 1491-79) Пластмассы. Метод определения ударной вязкости по Шарпи

ГОСТ 4650-2014 (ISO 62:2008) Пластмассы. Методы определения водопоглощения

ГОСТ 4651-2014 (ISO 604:2002) Пластмассы. Метод испытания на сжатие

ГОСТ 5582-75 Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 5949-75 Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия

ГОСТ 6943.5-79 Материалы текстильные стеклянные. Метод определения разрывного напряжения элементарной нити

ГОСТ 6943.10-79 Материалы текстильные стеклянные. Метод определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве

ГОСТ 7350-77 Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия

ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости

ГОСТ 9466-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия

ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости

ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 13015-2012 Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения

ГОСТ 13087-81 Бетоны. Методы определения истираемости

ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования

ГОСТ 15139-69 Пластмассы. Методы определения плотности (объемной массы)

ГОСТ 15846-2002 Продукция, отправляемая в районы Крайнего Севера и приравненные к ним местности. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение

ГОСТ 16782-92 (ИСО 974-80) Пластмассы. Метод определения температуры хрупкости при ударе

ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности

ГОСТ 18197-82 Пластмассы. Метод определения ползучести при растяжении

ГОСТ 18329-73 Смолы и пластификаторы жидкие. Методы определения плотности

Композитные материалы в строительстве мостов

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕШЕХОДНЫЕ МОСТЫ И ПУТЕПРОВОДЫ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

Pedestrian bridges and overbridges from polymer composites. Specifications

Дата введения 2014-01-01

1 РАЗРАБОТАН Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов" совместно с филиалом Открытого акционерного общества "Научно-исследовательский институт транспортного строительства" (ОАО "ЦНИИС") "Научно-исследовательский центр "Мосты" (НИЦ "Мосты")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 063 "Стеклопластики, стекловолокно и изделия из них"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 июня 2012 г. N 135-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Разработка настоящего стандарта вызвана необходимостью регламентировать требования к несущим конструкциям и другим конструктивным элементам пешеходных мостов и путепроводов (временных и постоянных) из полимерных композитов, изготавливаемых по технологии вакуумной инфузии.

В настоящее время в мировой практике полимерные композиты активно используются при производстве несущих конструкций и других конструктивных элементов различного назначения в гражданском и промышленном строительстве, в том числе несущих конструкций мостовых сооружений, причем как пешеходных, так и автомобильных.

Настоящие несущие конструкции изготавливаются полностью из полимерных композитов или из традиционных материалов, таких как бетон и/или сталь в сочетании с конструкциями и/или изделиями из полимерных композитов. Наиболее перспективными, с точки зрения эффективности, надежности и долговечности являются цельнокомпозитные многослойные несущие конструкции, изготавливаемые по технологии вакуумной инфузии.

В Российской Федерации применение полимерных композитов при строительстве мостовых сооружений ограничено производством несущих конструкций из отдельных элементов, произведенных по технологии пултрузии и в общем объеме строительства крайне незначительно. Это обусловлено как малым опытом изготовления и эксплуатации конструкций из полимерных композитов, так и отсутствием в полном объеме норм проектирования и требований к расчетам и материалам, позволяющих широко использовать полимерные композиты при строительстве, ремонте и реконструкции мостов и путепроводов.

В Европейском Союзе разработаны Центром исследований и нормирования в гражданском строительстве (Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving - CUR), изданы в 2003 году и применяются в настоящее время в Королевстве Нидерланды "Рекомендации 96. Применение пластмасс армированных волокном в несущих конструкциях зданий и сооружений" ("Aanbeveling 96. Vezelversterkte kunststoffen in civiele draagconstructies"). В настоящих рекомендациях регламентируются требования по проектированию конструкций гражданских инженерных сооружений из полимерных композитов, требования к применяемым материалам и методам их испытаний и учитывается множество факторов, оказывающих влияние на конечные свойства, как полимерных композитов, так и конструкций из них.

Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений "Рекомендаций 96. Применение пластмасс армированных волокном в несущих конструкциях зданий и сооружений" и требований действующих нормативных документов Российской Федерации в области мостостроения, а также опыте изготовления, эксплуатации и мониторинга состояния конструкций мостовых сооружений из полимерных композитов в Европейском Союзе, в первую очередь в Королевстве Нидерланды.

В разработке настоящего стандарта принимали участие: кандидаты техн. наук Ю.В.Новак, Ю.М.Егорушкин, И.А.Бегун, А.В.Тропилло (Филиал ОАО "ЦНИИС" Научно-исследовательский центр "Мосты"), А.С.Бейвель (Закрытое акционерное общество "ИМИДИС"), С.Ю.Ветохин, А.В.Гералтовский (Объединение юридических лиц "Союз производителей композитов"), C.Л.Панфилов, В.П.Полиновский (ООО "УК "Рускомпозит").

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на несущие конструкции, изготавливаемые по технологии вакуумной инфузии и другие конструктивные элементы пешеходных мостов и путепроводов (временных и постоянных) из полимерных композитов.

Настоящий стандарт устанавливает технические требования, предъявляемые к несущим конструкциям из полимерных композитов, изготавливаемым по технологии вакуумной инфузии и другим конструктивным элементам пешеходных мостов и путепроводов (временных и постоянных) из полимерных композитов, требования к полимерным композитам, применяемым при изготовлении конструктивных элементов, требования к методам контроля при определении показателей и характеристик конструктивных элементов и полимерных композитов, а также общие требования к расчетам конструктивных элементов и полимерных композитов при проектировании пешеходных мостов и путепроводов.

Настоящий стандарт рекомендуется для использования проектными организациями при разработке проектной документации на строительство, ремонт и реконструкцию пешеходных мостов и путепроводов с применением конструкций из полимерных композитов, изготавливаемых по технологии вакуумной инфузии, заказчиками строительства, ремонта и реконструкции пешеходных мостов и путепроводов, строительными организациями, организациями, осуществляющими контроль и приемку работ, а также организациями, проводящими испытания, мониторинг и эксплуатацию пешеходных мостов и путепроводов.

Настоящий стандарт не распространяется на несущие конструкции пешеходных мостов и путепроводов (временных и постоянных), изготавливаемые из композитных полимерных пултрузионных конструкционных профилей, настилы мостового полотна и надземные части опор пешеходных мостов и путепроводов, изготавливаемые из полимерных композитов или с применением полимерных композитов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 50443-92 Препреги и премиксы. Термины и определения

ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования

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

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.009-76 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 17.2.3.02-78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями

ГОСТ 4650-80 Пластмассы. Метод определения водопоглощения

ГОСТ 4651-82 Пластмассы. Метод испытания на сжатие

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

ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования

ГОСТ 10060.2-95 Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании

ГОСТ 11262-80 Пластмассы. Метод испытания на растяжение

ГОСТ 13015-2003 Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения

ГОСТ 13087-81 Бетоны. Методы определения истираемости

ГОСТ 15139-69 Пластмассы. Методы определения плотности (объемной массы)

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

ГОСТ 23630.2-79 Пластмассы. Метод определения теплопроводности

ГОСТ 24452-80 Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона

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

ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования

ГОСТ 30247.1-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 54559, ГОСТ Р 50443, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 Термины и определения

3.1.1 пешеходный мост: Искусственное сооружение над различными препятствиями для пропуска пешеходов.

3.1.2 пешеходный путепровод: Разновидность пешеходного моста над железными или автомобильными дорогами.

3.1.3 конструктивные элементы пешеходного моста (путепровода) (конструктивные элементы): Отдельные конструктивные элементы, являющиеся составными частями пешеходного моста и предназначенные для его сооружения.

Примечание - К конструктивным элементам относятся пролетные строения, надземные части опор, настилы мостового полотна, лестничные марши, лестничные площадки, перила.

3.1.4 несущие конструкции пешеходного моста (путепровода) (несущие конструкции): Конструктивные элементы пешеходного моста, воспринимающие постоянные и временные нагрузки и обеспечивающие его несущую способность.

Примечание - К несущим конструкциям относятся пролетные строения, надземные части опор, лестничные марши, лестничные площадки.

3.1.5 пролетное строение пешеходного моста (путепровода) (пролетное строение) (ПС): Несущая конструкция пешеходного моста, перекрывающая все пространство или его часть между двумя или несколькими опорами, воспринимающая нагрузку от элементов обустройства моста и пешеходов и передающая ее на опоры.

Примечание - Под пролетным строением в настоящем стандарте понимается единая конструкция из полимерного композита. Мостовое полотно является составной частью настоящей конструкции.

3.1.6 лестничный сход пешеходного моста (путепровода) (лестничный сход): Часть пешеходного моста, состоящая из отдельных конструктивных элементов и предназначенная для схода и подъема пешеходов.

Примечание - Лестничный сход состоит из лестничных маршей, лестничных площадок, пандусов и перил.

3.1.7 лестничный марш: Несущая конструкция пешеходного моста, являющаяся частью лестничного схода и представляющая собой непрерывную последовательность ступеней между лестничными площадками.

3.1.8 лестничная площадка: Несущая конструкция пешеходного моста, являющаяся частью лестничного схода и представляющая собой горизонтальную площадку для соединения пролетного строения и лестничного схода или соединения соседних лестничных маршей.

3.1.9 пандус для маломобильных групп населения (пандус): Несущая конструкция пешеходного моста, являющаяся частью лестничного схода и представляющая собой наклонную поверхность для схода и подъема маломобильных групп населения.

3.1.10 перила пешеходного моста (путепровода) (перила): Конструктивные элементы пешеходного моста, расположенные с внешней стороны пролетного строения, лестничного марша или лестничной площадки моста и предназначенные для защиты от случайного падения.

3.1.11 строительный подъем: Выгиб пролетного строения по форме, противоположный прогибу от постоянной и определенной части временной нагрузки.

3.1.12 трехслойная конструкция: конструкция, состоящая из верхнего и нижнего профилей (плоского или криволинейного) из многослойного полимерного композита (ламината) и системы поперечных и продольных дискретных стенок, соединяющих профили в единую конструкцию.

Примечание - Поперечные стенки также изготавливаются из многослойного полимерного композита. Пространство между стенками не заполняется или заполняется деталями из вспененной пластмассы и/или иных материалов.

3.1.13 нормативное значение сопротивления полимерного композита: Значение сопротивления для данного вида напряженного состояния конструктивного элемента из полимерного композита, полученное по результатам испытаний с учетом статистических показателей.

Вступили в действие обновленные требования по применению полимерных композитов в строительстве мостов

Минстрой России актуализировал свод правил СП 46.13330.2012 «СНиП 3.06.04–91 Мосты и трубы» (СП 46), регламентирующий выполнение и приемку работ при сооружении новых, а также реконструкции и капитальном ремонте постоянных мостов и труб под насыпями железных дорог, линиями метрополитена и трамвая, автомобильными дорогами на улицах и дорогах городов, поселков и сельских населенных пунктов. Изменение №2 к СП 46 вступило в действие 3 сентября 2021 года.

Изменение №2 к СП 46.13330.2012 «СНиП 3.06.04–91 Мосты и трубы» позволяет на государственном уровне осуществить единый подход к проектированию композитных мостов, создает условия для прохождения государственной экспертизы проектов, устанавливает единые критерии качества в области композитного мостостроения, которые обеспечат надежность и будут способствовать динамичному совершенствованию отечественных норм путем накопления, анализа и возможности сравнения технической информации по эксплуатируемым сооружениям. Разработка проекта Изменение №2 к СП 46.13330.2012 «СНиП 3.06.04–91 Мосты и трубы» организована ФАУ «ФЦС» и выполнена АО ЦНИИТС.

Обновленные требования по применению полимерных композитов в строительстве мостов вступили в действие

Реконструкция мостов с использованием композитных материалов с целью повышения грузоподъемности

Ключевые слова: грузоподъемность, железобетонный мост, усиление, композитные материалы

Железобетонные мосты повсеместно возводятся при строительстве развязок автомагистралей. В ближайшие годы с ростом транспортной сети их количество будет только увеличиваться. Одновременно с увеличением числа автодорожных мостов стремительно растет интенсивность транспортных потоков, что, несомненно, приводит к увеличению нагрузки на искусственные сооружения.

На автомобильных дорогах России эксплуатируется большое количество железобетонных мостов, построенных в разные года и запроектированных под разные нормативные нагрузки: Н-13, НГ-60; Н-18, НК-80; Н-30, НК-80; А8, НГ-60; А11, НК-80. Они в свою очередь не были рассчитаны на такую перспективу роста интенсивности движения и увеличения транспортных нагрузок. Приблизительно четверть мостов на автомобильных дорогах общего пользования находится в неудовлетворительном состоянии и не соответствует современным требованиям по грузоподъемности, потому что на сегодняшний день нормативными нагрузками при проектировании мостов являются А14 и Н14.

В мостовых конструкциях возникают различные дефекты и повреждения, связанные как с агрессивным воздействием окружающей среды, так и с физическим износом сооружения, ограничивающим срок службы. Кроме физического износа, происходит моральное отставание мостов от постоянно возрастающих требований в связи с увеличением нормативных нагрузок и скоростей движения. В результате физического и морального износа грузоподъемность мостов снижается. Восстановить ее можно за счет строительства новых или реконструкции существующих мостов.

Строительство новых мостов требует большого вложения денежных инвестиций, поэтому чаще всего для восстановления несущей способности моста требуется заменить, добавить или усилить отдельные балки. Это можно сделать при реконструкции моста. Она позволяет возобновить или повысить пропускную способность мостов и их грузоподъемность в максимально короткие сроки при минимальных затратах.

Основные достоинства реконструкции мостов перед строительством новых: максимальное использование существующих конструкций, частичное или полное сохранение движения автомобильного транспорта по мосту в период реконструкции, экономия строительных материалов и минимальная трудоемкость работ.

Можно выделить несколько основных способов увеличения несущей способности пролетных строений мостов:

− увеличение сечения определенных элементов железобетонного пролетного строения;

− установка высокопрочных преднапряженных элементов в виде стержней, канатов и т. д.;

− наклейка листовой и стержневой арматуры в зонах ослабления;

− усиление балок шпренгелями;

− усиление балок с использованием композитных материалов.

Рис.1. Классический метод усиления

Представленные возможные варианты усиления с использованием стальных арматурных и профильных элементов имеют ряд недостатков:

− увеличение собственного веса конструкции;

− имеются затруднения с сопряжением существующих и вновь устанавливаемых элементов для их совместной работы, необходимость вскрытия существующих арматурных стержней для приварки к ним новых;

− стальные элементы усиления подвержены коррозии, поэтому нуждаются в дополнительных работах по антикоррозийной защите и систематических ремонтах антикоррозийного покрытия.

Действенным способом увеличения несущей способности железобетонных пролетных строений считается использование современной технологии усиления композитными материалами.

Рис. 2. Усиление с помощью композитных материалов

В зависимости от типа волокон композитные материалы подразделяют на основе углеродных волокон, арамидных волокон и стекловолокон. В композиционных материалах на основе стекловолокон используются кварцевые стекла. Преимущество всех типов стекловолокон — их сравнительно невысокая стоимость. Арамидные волокна аналогичны нейлону. По сравнению со стеклянными обладают более высокой прочностью и упругостью. Они более пластичны при действии растягивающих нагрузок, но при сжатии остаются упругими до разрушения. Арамидные волокна обладают хорошей выносливостью и жесткостью, а также низкими электро- и теплопроводностью. Наибольшее применение для ремонта и усиления строительных конструкций получили композитные материалы на основе углеродных волокон, обладающие высокой прочностью на растяжение и сжатие и близким к стали модулем упругости, а также стойкостью к различным агрессивным средам. Аналогичные материалы на основе арамидных волокон имеют недостаточную прочность на сжатие, а стеклопластики — относительно низкий модуль упругости. Модуль упругости композиционных материалов имеет важное значение при усилении строительных конструкций.

Для ремонта и усиления железобетонных пролетных строений применяются композитные материалы, подразделяющиеся на две основные группы:

− Холсты (рис. 4). Они поставляются в рулонах и применяются при так называемом «мокром» способе. Наклеиваются послойно на поверхность усиливаемой конструкции с помощью специальных эпоксидных смол. Композит формируется при отверждении смолы в естественных условиях.

− Ламинаты (рис. 3). Производятся в заводских условиях путем пропитки тканей полимерными составами с последующим формированием пакета из необходимого количества слоев ткани и протяжкой через систему валиков с прессованием и термообработкой до полного отверждения смолы. В результате получаются жесткие композиционные ленты.

Таким образом выходя из выше изложенного можно сделать вывод, что системы с использованием композитных материалов по сравнению традиционными материалами и методами усиления имеют следующие преимущества:

За композитными мостами будущее?

В Европе с каждым годом увеличивается количество мостов, которые строятся с применением конструкций из композитных материалов. Так, в Голландии, на данный момент сооружено уже более 40 таких мостов. В США имеется уже более 300 мостов, в конструкцию которых включены различные композитные элементы.

Традиционные материалы — камень, железобетон и металл — постепенно заменяют другими, более долговечными и надежными — полимерами и композитами.

Если обратиться к статистике, то в России порядка 20% путепроводов, эстакад и мостовых сооружений находятся в неудовлетворительном состоянии. Срок их службы, заявленный как пятьдесят лет, сокращается из-за воздействия химических реагентов, перепадов температур и высокой интенсивности эксплуатации.

Композитные мосты — начало пути

Пешеходный мост в Косино стал вторым, он расположен за пределами г. Москвы на восточном направлении. Проект моста на платформе с цельнокомпозиционными пролетными строениями разработан в 2004 году. Мост выполнен по разрезной трехпролетной схеме (два пролёта по 17 м) с двумя сходами шириной 4 м и одним сходом шириной 5 м. Ширина пролетных строений 5 м. Пролетное строение — ферменная балка высотою 1,6 м с проходом сверху.

При выборе конструктивной схемы пролетных строений рассматривались варианты систем балочной, вантовой и решетчатой фермы. Выбор системы определился на основе традиционных критериев с учетом физико-механических характеристик композитных профилей. При проектировании были выполнены расчеты с применением плоских и пространственных расчетных схем: на прочность (элементов и соединений), устойчивость, колебания и живучесть при повреждении отдельных элементов главных ферм, включая верхний пояс. Проект пролетных строений выпущен в соответствии с временными техническими условиями НИИ Мостов, утвержденными Департаментом пути и сооружений МПС РФ.

Параллельно с разработкой проекта НИИ Мостов были выполнены испытания фрагментов пролетных строений, а после сборки пролетных строений — также натурныестатические и динамические испытания наиболее длинного пролёта. Монтаж трех пролетных строений выполнен с двух стоянок краном грузоподъемностью 90 т за время 4,5 часа.

Мосты есть, а нормативы?

По словам главного специалиста профильного института Александра Бейвеля , первые в России пешеходные мосты из стеклопластиковых материалов были запроектированы на основе существующих нормативных документов для стальных, железобетонных и деревянных мостов:
— Стандарт для проектирования мостовых конструкций СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы.
— СНиП 3.06.07-86Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний.
— МГСМ 5.02-99Система нормативных документов в строительстве. Московские городские строительные нормы. Проектирование городских мостовых сооружений.
— ТУ на стеклопластики «АпАТэК».

Для применения в мостовых конструкциях стеклопластиков были проведены работы по получению в 2004 году сертификатов Госстроя России соответствия на материалы СППС (№ ТС-07-0833-03) и собственно на типовые элементы мостовых конструкций из СППС (№ ТС-07-0873-04). В 2005г. для проектирования мобильного моста со сходами из композитных материалов на основании предыдущего опыта конструирования и расчётов Центральным научно-исследовательским институтом строительства (ОАО ЦНИИС, г. Москва), были разработаны Временные технические условия (ВТУ) “Конструкция пешеходных мостов из композиционных материалов" № 5772-001-01388383-2005. ВТУ являлись основным нормативным документом в Москве и Московской области для создания мостов и переходов из композитных материалов. На основе этих ВТУ по заказу правительства г. Москвы был спроектирован мобильный мост и последующие объекты в 2005—2007гг.

Затем Министерством регионального развития РФ были приняты СП35.13330.2011 «Мосты и трубы». Актуализированная редакция СНиП2.05.03-84 и СП46.13330.2012 «Мосты и трубы». Актуализированная редакция СНиП3.06.04-91, но это общие правила.

К сожалению, на сегодняшний день не существует единого национального стандарта. Хорошо, что совсем недавно появился стандарт «Межрегионального объединения дорожников «СОЮЗДОРСТРОЙ» «Автомобильные дороги Сооружение пешеходных мостов из полимерных композитных материалов».

Легко строить, легко мыть

Однако вернемся к мостам: только в 2008 году в Гессене был смонтирован первый в Европе мост из композитных материалов длиной 27 метров и шириной 5 метров. В России, как мы уже говорили, первый мост был построен в 2004 году. Испанцы также оценили преимущества углепластиковых мостов. Первый мост был построен в Мадриде в 2011 году через реку Манзанарес. Его длина 44 метра и ширина 3,5 метра. Установка конструкции заняла 120 минут, на ее сооружение ушло 12 тонн углепластика. Следующий мост уже длиной 200 метров был сооружен в городе Куэнко. В нашей же стране за период с 2004 года по настоящее время построено порядка40 пешеходных мостов с применением композитных материалов.

Необходимо отметить, что композитные мосты находят широкое применение не только в столичном регионе и олимпийском Сочи. Так, с осени прошлого года начато их строительство в Татарстане и Красноярском крае.

Композитные мосты обладают следующими преимуществами:
— не гнутся и не деформируются под воздействием высоких температур;
— не требуют ухода, окраски, моются с помощью воды;
— не подвергаются коррозии;
— обладают высокой огнестойкостью;
— за счет небольшого удельного веса материала композитные конструкции оказывают меньшее давление на опоры и снижают их капитальную стоимость;
— монтаж прост, установка большинства типовых конструкций занимает несколько часов;
— обладают высокой акустической прочностью и устойчивостью к землетрясениям;
— возможность поставки в виде отдельно собранных, легко транспортируемых, заменяемых и наращиваемых модульных конструкций;
— легковесность и возможность использования ручной сборки в труднодоступных для техники местах.

Несмотря на то, что стоимость строительства стеклопластикового моста оказывается на 10% выше стального моста, стоимость эксплуатации первого существенно ниже (практически в 10 раз).

Читайте также: