» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Октябрь, 2026 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №10 (115) 2026

Автор: Мухамметгелдиев Керимберди, преподаватель
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Повышение несущей способности железобетонных защитных сооружений гражданской обороны с применением углеродных композитных материалов

Статья просмотрена: 32 раз
Дата публикации: 22.09.2026
скачать

УДК 624.012.45 : 69.059.25 : 614.8

ПОВЫШЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Сапардурдыев Довлет Италмазович

старший преподаватель

Туркменский государственный архитектурно-строительный институт,

факультет гражданской обороны

Туркменистан, г. Ашгабат

 

Аннотация. В статье рассматривается проблема восстановления несущей способности изношенных железобетонных конструкций защитных сооружений гражданской обороны (ЗС ГО). Традиционные методы усиления утяжеляют конструкции и сокращают полезный объем убежищ. В качестве альтернативы обосновано применение систем внешнего армирования на основе углепластика (CFRP). Проведенный сравнительный анализ со строительной сталью показал, что углеродные композиты кратно повышают устойчивость перекрытий к динамическим нагрузкам без потери внутреннего пространства. Сделан вывод о высокой эффективности композитных материалов при модернизации объектов ГО благодаря их коррозионной стойкости и снижению трудоемкости монтажных работ.

Ключевые слова: гражданская оборона, защитные сооружения, железобетонные конструкции, реконструкция зданий, углеродные композитные материалы, система внешнего армирования, несущая способность, углепластик.

 

IMPROVING THE LOAD-BEARING CAPACITY OF REINFORCED CONCRETE CIVIL DEFENSE PROTECTIVE STRUCTURES USING CARBON COMPOSITE MATERIALS

Sapardurdyyev Dovlet Italmazovich

Turkmen State Architecture and Construction Institute

Turkmenistan, Ashgabat

 

Abstract. The article addresses the problem of restoring the load-bearing capacity of worn-out reinforced concrete structures in civil defense shelters. Traditional strengthening methods increase structural weight and reduce the usable volume of shelters. Alternatively, the use of externally bonded reinforcement systems based on carbon fiber reinforced polymers (CFRP) is justified. A comparative analysis with structural steel shows that carbon composites significantly increase the dynamic load resistance of floor slabs without losing internal space. The study concludes the high efficiency of composite materials in modernizing civil defense facilities due to their corrosion resistance and reduced installation labor intensity.

Keywords: civil defense, protective structures, reinforced concrete structures, building reconstruction, carbon composite materials, externally bonded reinforcement, load-bearing capacity, CFRP.

 

Значительная часть фонда защитных сооружений гражданской обороны (ЗС ГО), возведенных во второй половине XX века [5], подверглась закономерному физическому износу. Карбонизация бетона и коррозия арматуры критически снижают способность убежищ выдерживать проектные динамические нагрузки (в том числе воздействие ударной волны) [4]. При этом традиционные методы восстановления несущей способности (стальные обоймы, наращивание сечений) обладают существенными недостатками: они утяжеляют конструкции, сокращают полезный объем сооружения и отличаются высокой трудоемкостью монтажа в замкнутых пространствах.

В связи с этим особую актуальность приобретает внедрение систем внешнего армирования на основе полимерных композиционных материалов, в частности — углепластиков (CFRP) [3, 8]. Углеродные ленты и ламели в 5–10 раз превосходят строительную сталь по пределу прочности на растяжение, обладая при этом в 4–5 раз меньшей плотностью [6].

Целью данного исследования является оценка инженерной эффективности применения углеродных композитов для усиления несущих железобетонных элементов ЗС ГО и сравнительный анализ данного метода с традиционными технологиями.

Материалы и методы исследования

В качестве объекта исследования рассматривались изгибаемые железобетонные элементы (плиты покрытия и перекрытия) типичного встроенного защитного сооружения ГО.

Методологической базой для проведения сравнительного анализа послужили принципы расчета конструкций согласно СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования» [1] и строительным нормам, регламентирующим проектирование инженерно-технических мероприятий гражданской обороны [2].

Для оценки эффективности системы внешнего армирования были выбраны углеродные ламели, фиксируемые к поверхности бетона с помощью двухкомпонентного эпоксидного адгезива. В качестве референсного (традиционного) метода усиления рассматривалось устройство стальных элементов усиления с использованием проката из стали класса С245 и стержневой арматуры класса А400. Расчет несущей способности нормальных сечений изгибаемых элементов производился на основе деформационной модели, исходя из гипотезы плоских сечений и условия обеспечения идеальной адгезии композитного материала с бетоном [3].

Результаты исследования

Главным требованием при реконструкции ЗС ГО является повышение устойчивости конструкций к кратковременным динамическим нагрузкам без снижения эксплуатационных характеристик убежища.

Анализ физико-механических характеристик применяемых материалов (см. Таблицу 1) демонстрирует подавляющее преимущество углепластиков в прочностных показателях при минимальном удельном весе.

Таблица 1 ₋ Сравнительные физико-механические характеристики материалов

 

Применение традиционной металлической обоймы влечет за собой увеличение постоянной нагрузки на фундамент до 15-20% [5]. Усиление углеродными ламелями, благодаря их высокой прочности на разрыв, позволяет компенсировать дефицит рабочей арматуры без добавления паразитной массы.

Важным инженерным результатом расчетов является подтверждение работы углепластика в упругой стадии вплоть до разрушения. В условиях импульсного (взрывного) нагружения, характерного для сценариев применения ГО, композитная лента эффективно воспринимает пиковые растягивающие напряжения, предотвращая обрушение перекрытия [4, 7].

Заключение

Проведенный анализ подтверждает высокую инженерно-техническую целесообразность применения систем внешнего армирования на основе полимерных композиционных материалов при реконструкции ЗС ГО.

Во-первых, благодаря сверхмалой толщине усиления (в пределах 5 мм) полностью сохраняются полезный внутренний объем убежища и проектные габариты путей эвакуации. Во-вторых, выдающиеся прочностные характеристики углепластика обеспечивают надежную работу плит перекрытий в условиях кратковременных динамических и импульсных нагрузок [7]. В-третьих, исключение тяжелых грузоподъемных механизмов и сварочных процессов кратно снижает трудоемкость и сроки ввода объекта в эксплуатацию.

Таким образом, внедрение углеродных композитных материалов представляет собой приоритетный вектор модернизации практических подходов в сфере инженерной защиты населения и обновления фонда объектов гражданской обороны [5].

Список литературы:

1. СП 164.1325800.2014. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования. – М.: Минстрой России, 2014.
2. СП 88.13330.2022. Защитные сооружения гражданской обороны. Актуализированная редакция СНиП II-11-77*. – М.: Минстрой России, 2022.
3. Шилин А. А., Пшеничный В. А., Картузов Д. В. Внешнее армирование железобетонных конструкций композитными материалами. – М.: Стройиздат, 2007. – 181 с.
4. Зимин С. С., Кочнев А. А. Оценка несущей способности железобетонных плит перекрытий при импульсных нагрузках // Инженерно-строительный журнал. – 2019. – № 4. – С. 45–56.
5. Хазов П. А., Малинин В. Г. Реконструкция и техническая эксплуатация защитных сооружений гражданской обороны: современные вызовы и пути решения // Технологии гражданской безопасности. – 2021. – Т. 18, № 2. – С. 34–39.
6. ГОСТ 31938-2012. Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия. – М.: Стандартинформ, 2014.
7. Смирнов В. И., Морозов В. И. Использование углепластиков для повышения сейсмостойкости и взрывоустойчивости зданий и сооружений // Строительная механика и расчет сооружений. – 2020. – № 1. – С. 22–28.
8. Teng J. G., Chen J. F., Smith S. T., Lam L. FRP-strengthened RC structures. – Frontiers in Physics, 2002. – 266 p.



Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: