Моделирование совместной работы арматуры с бетоном на примере композитной арматуры

Цель статьи – рассмотреть особенности моделирования совместной работы арматуры с бетоном на примере композитной арматуры. В процессе исследования рассматривались стеклокомпозитная и базальтокомпозитная арматуры периодического профиля вида «А». Изучаемые образцы композитной арматуры представляют собой силовой стержень с анкерным слоем, который равномерно расположен на поверхности и под углом к его продольной оси. Анкерный слой изготовлен из термореактивной смолы и непрерывно армирующего наполнителя. Арматура типа «А» формируется путем вдавливания армирующего жгута в силовой стержень, при этом на поверхности образуются выступы. В результате проведенных экспериментов с бетонными кубами с размером ребер 15 см и призм с поперечным сечением 15×15 см, высотой 60 см, было установлено, что усредненные показатели максимальной прочности сцепления рассматриваемых образцов арматуры сопоставимы и соответствуют установленным стандартам. В то же время использование базальтокомпозитов имеет незначительное влияние на сцепление арматуры с бетоном. Существенной для данного показателя оказывается конфигурация наружного профиля стержня. Помимо этого, отмечена равномерность работы системы «арматура – бетон». Благодаря используемому в ходе эксперимента профилю арматуры было достигнуто равномерное и стабильное поведение стержня в бетоне. Доказательством этого являются диаграммы напряжения-смещения, построенные по результатам проведенных испытаний на выдергивание стержней арматуры из бетонных кубов. Полученные параметры сцепления с бетоном композитной стеклои базальтопластиковой арматуры позволяют использовать для расчета анкеровки этой арматуры в бетоне общие зависимости.

1. Мухамедиев Т. А. Изменения в своде правил по проектированию конструкций из бетона с полимерной композитной арматурой // Вестник НИЦ «Строительство». 2021. № 3 (30). С. 51–55. https://doi.org/10.37538/2226-9696-2021-3(30)-51-55.

2. Николюкин А. Н., Ярцев В. П., Коломникова И. И. Численное моделирование композитной арматуры для задачи сцепления с бетоном // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2019. № 5. С. 56–65. https://doi.org/10.34031/article_5ce292ca089623.21062637.

3. Абрамов И. В., Турыгин Ю. В., Лекомцев П. В., Романов А. В., Бучкин А. В., Саидова З. С. Некоторые результаты испытаний приспособлений анкерного типа для натяжения композитной арматуры // Строительные материалы. 2019. № 1-2. С. 64–69. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-64-69.

4. Римшин В. И., Меркулов С. И. Элементы теории развития бетонных конструкций с неметаллической композитной арматурой // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 5. С. 38–42.

5. Римшин И. В., Кустикова Ю. О. Феноменологические исследования величины сцепления базальтопластиковой арматуры с бетоном // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технологии. 2011. № 1. С. 27–31.

6. Хозин В. Г., Пискунов А. А., Гиздатуллин А. Р., Куклин А. Н. Сцепление полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном // Известия КГАСУ. 2013. № 1 (23). С. 214–220.

7. Кашеварова Г. Г., Марросян А. С., Травуш В. И. Расчетно-экспериментальное исследование процесса разрушения связей сцепления при вдавливании стержня жесткой арматуры в бетон // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2016. № 3. С. 62–75. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2016.3.04.

8. Javadian A., Wielopolski M., Smith I. F. C., Hebel D. E. Bond-behavior study of newly developed bamboo-composite reinforcement in concrete // Construction and building materials. 2016. Vol. 122. p. 110-117. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.084.

9. Yang Wei, Si Chen, Junfeng Jiang, Mengqian Zhou, Kang Zhao. Experimental investigation of bamboo-concrete composite beams with threaded reinforcement connections // Journal of sandwich structures and materials. 2022. Vol. 24. Iss. 1. p. 601-626. https://doi.org/10.1177/10996362211023529.

10. Khayrnasov K. Reinforcement of reinforced concrete structures with composite materials // IOP conference series: Materials science and engineering. 2021. Vol. 1030. Iss. 1. р. 34-45. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1030/1/012070.

11. Квасников А. А. Методика расчета взаимодействия бетона и арматуры железобетонных конструкций в программном комплексе ABAQUS // Строительная механика и расчет сооружений. 2019. № 1 (282). С. 65–70.

12. Коковцева А. В., Семенов А. С., Семенов С. Г. Моделирование процесса выдергивания стеклопластиковой арматуры из бетонного блока // XIII неделя науки СПБГПУ: сб. трудов конф. c междунар. участием (Санкт-Петербург, 02–07 декабря 2013 г.). Санкт-Петербург, 2013. С. 182–184.

13. Ерышев В. А., Бондаренко А. С., Царев В. С. Влияние усадки бетона на деформирование железобетонных конструкций // Вектор науки ТГУ. 2011. № 4. С. 52–55.

14. Гиздатуллин А. Р., Хусаинов Р. Р., Хозин В. Г., Красиникова Н. М. Прочность и деформативность бетонных конструкций, армированных полимеркомпозитными стержнями // Инженерно-строительный журнал. 2016. № 2 (62). С. 32–41. https://doi.org/10.5862/MCE.62.4.