ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Проектирование и конструирование строительных систем. Строительная механика. Основания и фундаменты, подземные сооружения

Влияние анизотропии упругих свойств стеклопластиковой арматуры на прочность сжатых бетонных элементов

  • Плюснин М.Г. - Костромская государственная сельскохозяйственная академия (Костромская ГСХА)
  • Цыбакин С.В. - Костромская государственная сельскохозяйственная академия (Костромская ГСХА)
DOI: 10.22227/1997-0935.2019.6.669-679
Страницы: 669-679
Введение. Несмотря на растущий интерес к применению стеклопластиковой арматуры (СПА) в различных бетонных конструкциях, ее использование в сжатой зоне бетона исследовано недостаточно. Применение СПА в сжатых бетонных элементах ограничено сочетанием низкого значения ее модуля упругости и малых предельных деформаций бетона при сжатии. Ряд исследователей предлагают для решения этой проблемы увеличивать предельные деформации бетона за счет поперечного армирования. Однако, в отличие от стальной арматуры, упругие свойства композитной арматуры зависят от направления напряжений, что обусловлено существенным отличием модулей упругости стекловолокна и связующего. Следовательно, напряженно-деформированное состояние (НДС) сжатых бетонных элементов с продольной СПА и часто расположенной поперечной арматурой будет отличаться от НДС аналогичных железобетонных элементов. Материалы и методы. Для оценки влияния анизотропии упругих свойств СПА на ее работу при сжатии в условиях сдерживания поперечных деформаций бетона были проведены физический эксперимент и численное моделирование в ПК ЛИРА-САПР. Физическая нелинейность материалов в модели не учитывалась. Результаты. Выполнена оценка влияния анизотропии упругих свойств СПА на прочность сжатых бетонных элементов при продольном армировании. Эксперимент показал, что расположение продольной СПА в сжатой зоне бетона в отсутствии поперечного армирования привело к снижению средней прочности испытанных образцов на 9,2 %, а характер разрушения образцов с СПА отличался от характера разрушения контрольных образцов. В результате численного моделирования выявлено, что причиной снижения прочности служит анизотропия упругих свойств СПА, которая оказывает влияние на НДС бетона при сжатии. Выводы. Анализ результатов эксперимента и численного моделирования показал, что причиной снижения прочности является низкий модуль упругости СПА при сжатии в поперечном направлении по сравнению с аналогичной характеристикой бетона. Степень снижения прочности также будет зависеть от соотношения модуля упругости бетона и модуля упругости СПА при сжатии в продольном направлении.
  • композитная арматура;
  • прочность на сжатие;
  • модуль упругости;
Литература
  1. Староверов В.Д., Бароев Р.В., Цурупа А.А., Кришталевич А.К. Композитная арматура: проблемы применения // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 3 (50). С. 171–178.
  2. Николаев В.Н., Степанова В.Ф. Применение композитной полимерной арматуры для опор контактной сети с анкерным креплением на фундаментах // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 7. С. 79–84.
  3. Лапшинов А.Е. Исследование работы СПА и БПА на сжатие // Вестник МГСУ. 2014. № 1. С. 52–57. DOI: 10.22227/1997-0935.2014.1.52-57
  4. Лапшинов А.Е. Перспективы применения неметаллической композитной арматуры в качестве рабочей ненапрягаемой в сжатых элементах // Вестник МГСУ. 2015. № 10. С. 96–105. DOI: 10.22227/1997-0935.2015.10.96-105
  5. Лапшинов А.Е., Тамразян А.Г. К влиянию поперечного армирования на прочность и деформативность сжатых бетонных элементов, армированных композитной полимерной арматурой // Строительство и реконструкция. 2018. № 4 (78). С. 20–30.
  6. Борисова Т.А., Зиннуров Т.А., Куклин А.Н. Исследование влияния температурного воздействия на работу стеклопластиковой арматуры в бетонных конструкциях // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. № 2 (44). С. 136–144.
  7. Баталова Н.А. Применение стеклопластиковой арматуры в строительстве, преимущества и недостатки в сравнении со стальной // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2016. № 5 (27). С. 23–26.
  8. Римшин В.И., Меркулов С.И. О нормировании характеристик стержневой неметаллической композитной арматуры // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 5. С. 22–26.
  9. Плевков В.С., Балдин И.В., Кудяков К.Л., Невский А.В. Прочность и деформативность арматуры композитной полимерной при статическом и кратковременном динамическом растяжении и сжатии // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 5 (58). С. 91–101.
  10. Бенин А.В., Семенов С.Г. Особенности испытаний композитной полимерной арматуры // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 9. С. 42–46.
  11. Сапунова А.А., Плюснин М.Г. Оценка минимального процента армирования изгибаемого бетонного элемента прямоугольного сечения при использовании композитной арматуры // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе : сб ст. 68-й Междунар. науч.-практ. конф. в 3-х т. 2017. С. 42–46.
  12. Olczyk N., Błyszko J., Techman M., Zielinski A. Stress analysis of slabs reinforced with GFRP rebar // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 471 (3). P. 032056. DOI: 10.1088/1757-899X/471/3/032056
  13. Kosior-Kazberuk M., Wasilczyk R. Influence of static long-term loads and cyclic freezing/thawing on the behaviour of concrete beams reinforced with BFRP and HFRP bars // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 174. P. 04013. DOI: 10.1051/matecconf/201817404013
  14. Shahad AbdulAdheem Jabbar, Saad B.H. Farid. Replacement of steel rebars by GFRP rebars in the concrete structures // Karbala International Journal of Modern Science. 2018. Vol. 4. Issue 2. Pp. 216–227. DOI: 10.1016/j.kijoms.2018.02.002
  15. Ahmed El Refai, Farid Abed, Abdullah Al-Rahmani. Structural performance and serviceability of concrete beams reinforced with hybrid (GFRP and steel) bars // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 96. Pp. 518–529. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.063
  16. Benmokrane B., Chaallal O., Masmoudi R. Glass fibre reinforced plastic (GFRP) rebars for concrete structures // Construction and Building Materials. 1995. Vol. 9. Issue 6. 1995. Pp. 353–364. DOI: 10.1016/0950-0618(95)00048-8
  17. AlAjarmeh O.S., Manalo A.C., Benmokrane B., Karunasena W., Mendis P., Nguyen K.T.Q. Compressive behavior of axially loaded circular hollow concrete columns reinforced with GFRP bars and spirals // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 194. Pp. 12–23. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.016
  18. Karim H., Sheikh M.N., Hadi M.N.S. Axial load-axial deformation behaviour of circular concrete columns reinforced with GFRP bars and helices // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 112. Pp. 1147–1157. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.02.219
  19. Khorramian K., Sadeghian P. Experimental and analytical behavior of short concrete columns reinforced with GFRP bars under eccentric loading // Engineering Structures. 2017. Vol. 151. Pp. 761–773. DOI: 10.1016/j.engstruct.2017.08.064
  20.  Hadhood A., Mohamed H.M., Ghrib F., Benmokrane B. Efficiency of glass-fiber reinforced-polymer (GFRP) discrete hoops and bars in concrete columns under combined axial and flexural loads // Composites Part B: Engineering. 2017. Vol. 114. Pp. 223–236. DOI: 10.1016/j.compositesb.2017.01.063
СКАЧАТЬ (RUS)