Дослідження впливу зміни співвідношення вмісту сталевої та базальтопластикової арматури на показники міцності балок із гібридним армуванням

Опубліковано:
Номер: Випуск 23(2021)
Розділ: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Cторінковий інтервал статті: 167–177
Ключові слова: базальтопластикова арматура, балки з гібридним армуванням, деформативність, міцність, сталева арматура
Як цитувати статтю: Єрьоменко О. Ю., Полюга Р. І., Стоянович С. В. Дослідження впливу зміни співвідношення вмісту сталевої та базальтопластикової арматури на показники міцності балок із гібридним армуванням. Дороги і мости. 2021. Вип. 23. C. 167–177.
Як цитувати статтю (references): Alexander Eremenko, Roman Poliuga, Serhii Stoyanovich Research of the effect of changing the ratio of the content of steel and basalt-plastic reinforcement on the strength indicators of beams with hybrid reinforcement. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. 2021. Iss. 23. P. 167–177 [in Ukrainian].

Автори

Криворізький технічний університет, м. Кривий Ріг, Україна
Державне підприємство «Державний дорожній науково-дослідний інститут імені М.П. Шульгіна» (ДП «ДерждорНДІ»), м. Київ, Україна
Національна академія образотворчого мистецтва і архітектури, м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-1363-7356

Анотація

Вступ. Сучасний етап розвитку будівельної галузі пов’язаний з введенням в практику нових матеріалів, які порівняно з «традиційними» (сталь, бетон, деревина) мають певні переваги у вигляді покращених показників міцності, корозійної стійкості, тощо. До таких матеріалів відносять неметалеву композитну арматуру.

Проблематика. Основним недоліком неметалевої композитної арматури (крім вуглепластикової) є значно менший модуль пружності в порівнянні з сталевою арматурою. Це є причиною виникнення в бетонних конструкціях надмірних деформацій, що не забезпечує виконання вимог за другою групою граничних станів. Одним з шляхів зі зменшення деформацій бетонних конструкцій, без суттєвого збільшення відсотку армування перерізу, є застосування гібридного армування, коли армування виконують одночасно сталевою та композитною арматурою. На теперішній час існує дуже обмежена кількість експериментальних відомостей щодо напружено-деформованого стану конструкцій з таким армуванням.

Мета. Дослідження напружено-деформованого стану конструкцій з гібридним армуванням, встановлення його ефективності та оптимального співвідношення вмісту сталевої та композитної арматури.

Матеріали та методи. Була досліджена робота балок під навантаженням армованих базальтопластиковою арматурою, сталевою арматурою (контрольна серія) та з гібридним армуванням сталевою та базальтопластиковою арматурою одночасно. Щоб з’ясувати вплив зміни вмісту базальтопластикової арматури по відношенню до сталевої на експлуатаційні показники балок з гібридним армуванням було запроектовані і виготовлені, а потім і досліджені різні серії зразків балок з різним співвідношенням базальтопластикової та сталевої арматури.

Результати. На основі проведених досліджень було оцінено характер роботи та руйнування бетонних балок з гібридним армуванням в залежності від відсотку вмісту сталевої та базальтопластикової арматури. Були отримані та проаналізовані показники міцності бетонних балок з гібридним армуванням. Результати випробувань показали, що міцність балок з гібридним армуванням зросла порівняно з балками контрольної серії і знаходилась на рівні балок армованих базальтопластиковою арматурою. При цьому зменшилися прогини та ширина розкриття тріщин балок.

Висновки. Використання гібридного армування дозволяє збільшити несуну здатність бетонних балок в залежності від відсотку армування перерізу. Визначальними факторами міцності балок з гібридним армуванням є міцність бетону стиснутої зони та відсоток армування перерізу. Оптимальний відсоток співвідношення сталевої та базальтопластикової арматури в бетонних балках з гібридним армуванням є 60 % / 40 %.

Посилання

  1. Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars. ACI Committee 440. American Concrete Institute, 2006. ACI 440.1R-06. 44 p.
  2. FRP reinforcement in RC structures. International Federation for Structural Concrete, 2007. FIB Bulletin 40. 160 p.
  3. Пискунов В.Г., Горик А.В. Механика и технология композитов в XXI столетии. Композиты в строительстве. Бетон и железобетон в Украине. Полтава, 2002. № 4 (14). С. 24–26.
  4. Potyrała P.B. Use of Fibre Reinforced Polymer Composites in Bridge Construction. State of the Art in Hybrid and All-Composite Structures. Universitat politechnica de Catalunya. Barcelona, 2011.
  5. Степанова В.Ф., Красовская Т.М., Шахов С.В., Беленчук В.В. Композитная неметаллическая арматура для строительных конструкций. Материалы второй международной конференции: Бетон и железобетон – пути развития. Москва, 2005. Том 5. С. 476–482.
  6. Boyle H.C. and Karbhari, V.M. Investigation of bond behaviour between glass fiber composite reinforcements and concrete. Polymer-Plastics. Technology and Engineering. 1994. 33(6) 733. P. 753.
  7. Valovoi A., Koval P., Eremenko A., Valovoi M., Volkov S., Durability of beams with hybrid reinforcement from metal and basalt fiber reinforced polymer (BFRP) armature. MATEC Web of Conferences. Vol. 230. 2018. URl: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823002035 (дата звернення: 11.01.2021).
  8. Valovoi A., Eremenko A., Valovoi M., Volkov S., Research of the Deflections of Beams Reinforced with BFRP Armature and Hybrid Reinforcement Using Metal and BFRP Armature. Actual Problems of Engineering Mechanics: Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd. Switzerland, 2019. Vol. 968, p. 301–308. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.968.301 (дата звернення: 11.01.2021).
  9. Valovoi A., Eremenko A., Valovoi M., Volkov S., Crack resistance and width of crack opening of beams with hybrid reinforcement using BFRP and metal armature. Actual Problems of Engineering Mechanics: Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd. Switzerland, 2020. Vol. 864. P. 149–157. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.864.149 (дата звернення: 11.01.2021).