Experience in Strengthening Prefabricated Reinforced Concrete Floor Systems During the Rehabilitation of Industrial Buildings

Valentyn Marchenko; Dmytro Fedorov

doi:10.26906/znp.2025.65.4180

Автор(и)

Валентин Марченко ТОВ «НТП «АЛЬМАГРУП»
Дмитро Федоров ТОВ «НТП «АЛЬМАГРУП»

DOI:

https://doi.org/10.26906/znp.2025.65.4180

Ключові слова:

санація будівель, несуча здатність, залізобетонна система перекриття, збільшення жорсткості перекриття, хімічний анкер, метод скінченних елементів, технічний стан, інструментальне обстеження

Анотація

У статті представлено практичний досвід комбінованого підсилення збірних залізобетонних балок і багатопустотних панелей перекриття під час санації виробничої будівлі Чорноморського олійно-жирового комбінату. Описано вихідний технічний стан конструкцій, результати інструментального обстеження. Зокрема, існуюча конструкція, що складається з великопрогонових балок (до 12 м) та багатопустотних плит перекриття (прогоном 9 м), зазнала фізичного зносу, мала надмірні прогини. Проведено обґрунтування необхідності підсилення у зв’язку зі збільшенням розрахункових навантажень: до 10 кПа (експлуатаційне) і до 12 кПа (граничне). Запропоновано конструктивно-технологічну систему, що поєднує зовнішнє жорстке сталеве армування у вигляді ферми-обойми, нарощування перерізу армованим набетонуванням та забезпечення сумісної роботи плит і балок шляхом монолітного з’єднання. Детально описано конструкцію монтажних пластин і кріплення ферми до балок за допомогою хімічних анкерів з результатами CBFEM-розрахунків у ПК IDEA StatiCa, що підтверджують запас несучої здатності і жорсткості та прийнятну передачу зусиль на бетон. Наведено технологію нарощування плити зверху, включно з розміщенням арматурних каркасів у бороздах пустотних панелей і порядком бетонування захваток. Проаналізовано переваги комбінованого підходу щодо підвищення жорсткості та несучої здатності, а також обмеження локальних впливів на існуючі перерізи. Результати впровадження підтверджують ефективність запропонованого рішення для відновлення і підвищення експлуатаційних характеристик великопролітних залізобетонних конструкцій промислових будівель.

Посилання

1. Klymenko, Ye. V. (2010). Technical condition of buildings and structures [Monograph]. Odesa State Academy of Civil Engineering and Architecture.

2. Zolotova, N. M., Skliarov, V. O., Suprun, O. Yu., & Vykhrov, D. M. (2019). Advantages of using chemical anchors based on acrylic compositions for fastening technological equipment. Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport, (183), 87–95. DOI: https://doi.org/10.18664/1994-7852.183.2019.169785

3. Romanenko, D. B., & Dushyn, V. V. (2024). Analysis of the performance of the contact joint between concretes of different classes in bent reinforced concrete elements. Bulletin of the National University of Water and Environmental Engineering. Series: Technical Sciences, 1(45), 250–258. https://doi.org/10.31713/budres.v0i45.27 DOI: https://doi.org/10.31713/budres.v0i45.27

4. Semko, O., & Hasenko, A. V. (2021). Self-stressed steel-reinforced concrete floor slab stress–strain state numerical analysis taking into account the concreting stages. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1141(1), Article 012043. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1141/1/012043 DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1141/1/012043

5. Kitov, Y. P., Verevicheva, M. A., Vatulia, G. L., & Deryzemlia, S. V. (2018). Design solutions of optimal systems under action of dead and live mobile load. Strength of Materials and Theory of Structures, 100, 124–139.

6. Azizov, T., Melnik, O., & Myza, O. (2019). Strength and deformation of combined beams with side reinforced plates. Materials Science Forum, 968, 234–239. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.968.234 DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.968.234

7. Semko, O. V., & Hasenko, A. V. (2022). Classification of self-stressed steel–concrete composite structures. In Proceedings of the 3rd International Conference on Building Innovations (ICBI 2022) (Lecture Notes in Civil Engineering, Vol. 181, pp. 367–374). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85043-2_34 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-85043-2_34

8. Aidarov, S., Tošić, N., & de la Fuente, A. (2022). A limit state design approach for hybrid reinforced concrete column-supported flat slabs. Structural Concrete, 23, 3444–3464. https://doi.org/10.1002/suco.202100785 DOI: https://doi.org/10.1002/suco.202100785

9. Galinska, T., Ovsii, D., & Ovsii, M. (2018). The combining technique of calculating the sections of reinforced concrete bending elements normal to its longitudinal axis, based on the deformation model. International Journal of Engineering and Technology (UAE), 7(3), 123–127. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i3.2.14387 DOI: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i3.2.14387

10. Wang, W., Zhang, X.-D., Zhou, X.-L., Wu, L., & Zhu, H.-J. (2021). Study on shear behavior of multi-bolt connectors for prefabricated steel–concrete composite beams. Frontiers in Materials, 8, Article 625425. https://doi.org/10.3389/fmats.2021.625425 DOI: https://doi.org/10.3389/fmats.2021.625425

11. Pavlikov, A., & Harkava, O. (2020). Structural deformability of concrete. In Concrete Structures for Resilient Society: Proceedings of the fib Symposium 2020 (pp. 519–525).

12. Karpiuk, I., Danilenko, D., Karpiuk, V., Danilenko, A., & Lyashenko, T. (2021). Bearing capacity of damaged reinforced concrete beams strengthened with metal casing. Acta Polytechnica, 61(6), 703–721. https://doi.org/10.14311/AP.2021.61.0703 DOI: https://doi.org/10.14311/AP.2021.61.0703

13. Cihan, M. T., Aydın, Z., & Kam, S. (2025). Tensile performance of inclined adhesive anchors in steel fiber-reinforced concrete. Structural Concrete. 26(5): 5936–5949. https://doi.org/10.1002/suco.202401103 DOI: https://doi.org/10.1002/suco.202401103

14. Zhou, D., & Yang, G. (2024). Chemical anchor bolts on concrete structures under combined tensile and shear loadings. Structures, 69. 107580. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2024.107580 DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2024.107580

15. Ngo, V. T., Lam, T. Q. K., Do, T. M. D., & Nguyen, T. C. (2019). Nano concrete aggregation with steel fibers: A problem to enhance the tensile strength of concrete. E3S Web of Conferences, 135, Article 03001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913503001 DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913503001