Моделирование напряженно-деформированного состояния усиленной композитной арматурой бетонной балки
https://doi.org/10.21285/2227-2917-2023-4-645-654
EDN: PATXSL
Аннотация
Исследование направлено на изучение особенностей моделирования напряженно-деформированного состояния бетонной балки, усиленной двумя типами волокнистых композитов. Необходимость усиления существующих железобетонных конструкций может быть вызвана реконструкцией или техническим перевооружением, что часто влечет за собой увеличение нагрузки на несущие конструкции зданий и сооружений, а также при ликвидации последствий факторов, приведших к снижению несущей способности или выходу из строя несущих конструкций. В работе для исследования применимости модели производился анализ результатов, полученных в ходе испытаний на изгиб и осевое сжатие опытных образцов железобетонных балок таврового сечения со сварной каркасной арматурой, находившихся в эксплуатации, и результатов численного исследования в программном комплексе «ЛИРА». Напряженно-деформированное состояние опытных образцов было произведено в нелинейной постановке методом конечных элементов. Проведенный анализ и теоретические исследования показали, что применимость моделей, разработанных на основе ограниченной базы данных испытаний, неясна, особенно в отношении широкого диапазона коэффициентов сжатия, в то время как результаты моделирования работы железобетонных балок показали достаточную точность для использования при проектировании усиления путем применения внешнего композитного армирования.
Ключевые слова
Об авторах
А. В. Ластовка
Сибирский федеральный университет
Россия
Россия
Ластовка Анатолий Васильевич, к.т.н., доцент, доцент кафедры строительных конструкций и управляемых систем
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
С. В. Деордиев
Сибирский федеральный университет
Россия
Россия
Деордиев Сергей Владимирович, к.т.н., доцент, заведующий кафедрой строительных конструкций и управляемых систем
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Author ID: 144121
А. К. Мурзинцев
АО «Россети Янтарь»
Россия
Россия
Мурзинцев Арсений Константинович, ведущий инженер
236022, г. Калининград, ул. Театральная, 34
Список литературы
1. Мухамедиев Т.А., Майоров С.А. Учет работы сжатой композитной полимерной арматуры при расчете прочности сжатых элементов по деформационной модели // Бетон и железобетон. 2022. № 4-5 (612-613). С. 66–71. https://doi.org/10.31659/0005-9889-2022-612-613-4-5-66-71. EDN: DYBLFC.
2. Парфенов А.А., Сивакова О.А., Гусарь О.А., Балакирева В.В. Работа и разрушение бетона в условиях высокой и низкой температуры // Строительные материалы. 2019. №. 3. С. 64–66. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-768-3-64-66. EDN: ZIKFHV.
3. Сулейманова Л.А. Поведение бетона под нагрузкой, механизм его разрушения и оценка этого процесса // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. №. 1. С. 68–75. EDN: VCQCWL.
4. Кузнецова И.С., Степанова В.Ф., Бучкин А.В., Миюсов С.П. Исследования поведения бетонных плит с арматурой композитной полимерной при пожаре // Бетон и железобетон. 2021. № 5-6 (607-608). С. 32–37. EDN: RMCNYR.
5. Имомназаров Т.С., Аль Сабри Сахар А.М., Дирие М.Х. Применение композитной арматуры // Системные технологии. 2018. №. 2 (27). С. 24–29. EDN: XTFJZR.
6. Гиль А.И., Бадалова Е.Н., Лазовский Е.Д. Стеклопластиковая и углепластиковая арматура в строительстве: преимущества, недостатки, перспективы применения // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2015. № 16. С. 48–53. EDN: VURVNH.
7. Михеев В.В. Исследование влияния длины сцепления ФАП с бетоном на несущую способность железобетонных изгибаемых элементов, усиленных внешним армированием на примере железобетонной балки // Молодой учёный. 2022. № 21 (416) С. 28–33.
8. Леонова А.Н., Шевчук Е.А., Губская К.В. Основные виды композитной арматуры. Её преимущества и недостатки // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник). 2020. №. 2. С. 334–338. EDN: PPTIYN.
9. Комарова Н.Д. Композиционные материалы в строительстве // Университетская наука. 2018. № 2 (6). С. 13.
10. Etman E.E., Mahmoud M.H., Hassan A., Mowafy M.H. Flexural behaviour of concrete beams reinforced with steel-FRP composite bars // Structures. 2023. Vol. 50. P. 1147–1163. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2023.02.098.
11. Кисляков К.А., Попугаев А.И. Основные проблемы внедрения композитной арматуры // Фотинские чтения. 2017. № 1 (7). С. 64–68. EDN: YJBUUP.
12. Аксенов М.А., Леонова А.Н. Перспективные методы усиления строительных конструкций композитными материалами на углеродной основе // Высокие интеллектуальные технологии в науке и образовании: материалы I Международной научно-практической конференции. 2017. Т. 1. (г. СанктПетербург, 22 марта 2017 г.). Санкт-Петербург: Информационный издательский учебно-научный центр «Стратегия будущего», 2017. С. 74–80. EDN: YOJJDZ.
13. Бокарев С.А., Смердов Д.Н. Нелинейный анализ железобетонных изгибаемых конструкций, усиленных композитными материалами // Вестник Томского государственного архитектурностроительного университета. 2010. №. 2. С. 113–125. EDN: MNGZUN.
14. Бокарев С.А., Смердов Д.Н., Неровных А.А. Методика расчета по прочности сечений эксплуатируемых железобетонных пролетных строений, усиленных композитными материалами // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2010. № 10 (622). С. 63–74. EDN: OZIDQX.
15. Волик А.Р., Новицкий Я.Я. Экспериментальные исследования железобетонных балок с внешним армированием растянутой грани композитными тканями // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. 2022. Т. 12. №. 1. С. 117–125. EDN: UPPKRI.
16. Смоляго Г.А., Обернихина Я.Л. Прочность и деформативность изгибаемых железобетонных элементов, усиленных углепластиком // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. ВГ Шухова. 2022. №. 4. С. 25–38. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-7-4-25-38. EDN: MIRHHG.
17. Волик А.Р., Сазон С.А., Чурило К.Ю. Особенности испытаний на растяжение композитной арматуры // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. 2020. Т. 10. №. 1. С. 110–118. EDN: UJZDBY.
18. Шушунин Д.Н., Комаров М.В., Логинова С.А. Перспектива модификации полимерного связующего композитной арматуры углеродными нанотрубками // Молодые ученые – развитию Национальной технологической инициативы (Поиск). 2020. № 1. С. 748–750. EDN: KNLEKX.
19. Weina Zhao, Te Ma, Hongwei Song, Wu Yuan, Ruixing Wang, Zhe Wang, et al. Effects of tangential supersonic airflow on the laser ablation of laminated CFRP // Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 14. P. 1985–1997. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.07.101.
20. Меркулов С.И., Акимов Э.К. Прочность наклонных сечений балок с композитной стержневой арматурой // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения: материалы Международных академических чтений (г. Курск, 18 ноября 2020 г.). Курск: Университетская книга, 2020. С. 180–185. EDN: FQXHSY.
21. Белуцкий И.Ю., Сим А.Д. Эффективность и исследования в области усиления пролетных строений мостов предварительно напряженными композитными материалами // Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. 2015. № 1. С. 270–276. EDN: SZCYIF.
22. Atwater M., Phillips J., Leseman Z.C. Controlling carbon nanofiber morphology for improved composite reinforcement // International Journal of Materials and Structural Integrity. 2009. № 3. P. 179–186. https://doi.org/10.1504/IJMSI.2009.028612.
23. Рогатнев Ю.Ф., Минани Ж., Соколов О.О., Хорохордин А.М. Влияние значения процента армирования композитной арматуры на напряженно-деформированное состояние двухслойных изгибаемых бетонных элементов // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2020. № 4 (45). С. 67–75. https://doi.org/10.24866/2227-6858/2020-4-7. EDN: ZMJFRV.
24. Javadian A.A. Wielopolski M.B., Smith I.F.C., Hebel D.E. Bond-behavior study of newly developed bamboocomposite reinforcement in concrete // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 122. P. 110–117. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.084.
25. Gailitis R., Sprince A., Kozlovksis T., Pakrastins L., Volkova V. Impact of polypropylene, steel, and PVA fibre reinforcement on geopolymer composite creep and shrinkage deformations // 5th International Conference: Innovative Materials, Structures and Technologies. Journal of Physics: Conference Series (Riga, 28–30 September 2022). 2023. Vol. 2423. P. 012030. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2423/1/012030.
26. Chen B., Colmars J., Bai R., Naouar N., Boisse P. Kinematic modeling of transverse shear in textile composite reinforcements forming // International journal of mechanical sciences. 2023. Vol. 245. P. 108129. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2023.108129.
27. Мухамедиев Т.А., Майоров С.А. Расчет прочности внецентренно сжатых бетонных элементов с композитной полимерной арматурой // Вестник НИЦ «Строительство». 2022. № 33 (2). С. 150–160. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2022-2(33)-150-160. EDN: IMCDFS.
28. Степанова В.Ф., Мухамедиев Т.А., Кудяков К.Л., Бучкин А.В., Юрин Е.Ю. Экспериментальные исследования прочности сжатых бетонных элементов, армированных композитной полимерной арматурой // Вестник НИЦ «Строительство». 2022. № 33 (2). С. 173–182. https://doi.org/10.37538/2224-94942022-2(33)-173-182. EDN: IZTUTQ.
29. Бучкин А.В., Степанова В.Ф., Стрижак В.А., Юрин Е.Ю., Никишов Е.И. Неразрушающий контроль композитной полимерной арматуры // Вестник НИЦ «Строительство». 2020. № 24 (1). С. 23–35. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2020-1(24)-23-35. EDN: ZTVGJC.
30. Peixin Yang, Wu Yuan, Hongwei Song, Chenguang Huang. Reinforcement mechanisms of low-strength fragile material under in-plane shear loading by composite lattice structures // Composite structures. 2023. Vol. 306. P. 116562. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116562.
Рецензия
Для цитирования:
Ластовка А.В., Деордиев С.В., Мурзинцев А.К. Моделирование напряженно-деформированного состояния усиленной композитной арматурой бетонной балки. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2023;13(4):645-654. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2023-4-645-654. EDN: PATXSL
For citation:
Lastovka A.V., Deordiev S.V., Murzintsev A.K. Stress-strain modelling for a composite reinforced concrete beam. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost. 2023;13(4):645-654. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2917-2023-4-645-654. EDN: PATXSL
Просмотров:
156
Послать статью по эл. почте 