Учёные СПбГАСУ предложили использовать стеклопластик для строительства мостов

В строительство, в том числе транспортное, интенсивно внедряются инновационные композитные материалы.

Доцент кафедры автомобильных дорог, мостов и тоннелей Александр Квитко и ассистент этой же кафедры Виктор Шендрик исследуют возможность применения стеклопластика в мостовых сооружениях.

– Композитные материалы состоят из компонентов, объединённых в одну взаимосвязанную структуру. При этом характеристики композита могут быть выше аналогичных характеристик отдельных его компонентов. Автомобильные дороги, мосты, путепроводы, тоннели остро нуждаются в увеличении прочности и долговечности. Это сложные сооружения, от состояния которых зависит безопасность людей и экономики в целом. Внедрение в их конструктив перспективных композитных материалов из стеклопластика – одно из очевидных направлений развития отрасли и повышения эффективности эксплуатации данных сооружений, – уверен Александр Квитко.

– В состав стеклопластика входят стеклянные волокна и застывшая искусственная смола. Изделия из стеклопластика могут обладать большей прочностью, чем бетон, а по стойкости к агрессивным факторам окружающей среды значительно превосходят железобетон и металл. Мы испытали винтовые сваи, изготовленные из стеклопластиковой оболочки кольцевого сечения, на воздействие вертикального сжатия. Максимально достигнутая на винтовую композитную сваю нагрузка составила 11 тонн, при этом конструкция сохранила целостность, – рассказал Виктор Шендрик.

В лаборатории № 40 СПбГАСУ учёные испытывали стеклопластиковые конструкции на изгиб, на центральное сжатие, на вертикальное сжатие. Чтобы выяснить, как поведёт себя свая в грунте под действием вертикальной нагрузки, на испытательном полигоне провели эксперимент с полой стеклопластиковой сваей и сваей, залитой цементно-песчаным раствором.

Авторы пришли к выводу, что винтовые композитные сваи технологически эффективнее применяемых ныне металлических с точки зрения срока службы. Композитные оболочки хорошо работают в условиях нагрузок, которым подвергаются действующие мостовые сооружения, а применение внешней композитной оболочки значительно повышает несущую способность внутренней железобетонной стойки. Получаемая таким образом гибридная стойка хорошо подходит для повышения прочности, долговечности и надёжности мостовых конструкций.

Чтобы усовершенствовать стоечные опоры мостовых сооружений, авторы разработали конструкции железобетонных стоек с внешними стеклопластиковыми оболочками. По результатам опытов установлено, что гибридная конструкция со стеклопластиковой оболочкой в 1,6–2,2 раза прочнее, чем железобетонная стойка, массово применяемая в мостовых сооружениях в настоящее время.

Исследование показало, что железобетонные стойки со стеклопластиковыми оболочками более перспективны для мостовых опор с точки зрения прочности и долговечности. Они отлично подходят для применения в строящихся мостовых сооружениях и более перспективны, чем современные конструкции опор. В дальнейшем планируется внедрение данных конструкций при возведении мостового сооружения, что позволит производить мониторинг работы стеклопластика в конструкциях в течение многих лет.

По результатам исследования опубликованы научные статьи в отечественном журнале ВАК и в журнале зарубежной базы данных Web of Science (Structural evaluation of reinforced concrete column with composite GFRP shell — a structural element of bridge pier // Russian Journal of Building Construction and Architecture). По теме исследования в мае 2022 г. состоится защита кандидатской диссертации Виктора Шендрика в Воронежском государственном техническом университете. Желаем нашим учёным дальнейших успехов!