CC BY
53
Б/2011 ВЕСТНИК
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНЕГО АРМИРОВАНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК УГЛЕВОЛОКНОМ НА ПРОЧНОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ
EXPERIMENTAL RESEARCH OF INFLUENCE OF EXTERNAL REINFORCING OF BENT REINFORCED CONCRETE BEAMS WITH FRP COMPOSITES ON DURABILITY AND RIGIDITY OF
DESIGNS
Я.Е. Григорьева
Y.Y. Grigoryeva
ФГБОУ ВПО МГСУ
В статье описаны экспериментальные исследования железобетонных балок в условиях чистого изгиба с учетом внешнего армирования с углеродным холстом. Дано описание образцов, испытательной установки и измерительного оборудования.
In article experimental research of reinforced concrete beams operation under the conditions of pure bending with due regard for external reinforcement with FRP composites are described. The description of samples, the test unit and measuring equipment is given.
Применение композиционных материалов является перспективным направлением усиления железобетонных конструкций.
Композиционными называют материалы, состоящие из двух или более компонентов или фаз. Непрерывная фаза называется матрицей, а второй компонент- наполнителем, или армирующей фазой [5].
Волокна воспринимают силовое воздействие, а матрица - перераспределяет нагрузку между ними и предохраняет от агрессивного воздействия окружающей среды [1]. Наиболее распространенные материалы для производства волокна : углерод, ара-мид, стекло. Форма и размеры наполнителя определяют поведение композиционного материала под нагрузкой.
В испытательном центре Института Строительства и Архитектуры Московского Государственного Строительного Университета проведены натурные испытания с целью оценки влияния внешнего армирования углеволокном на прочность и жесткость изгибаемых железобетонных балок.
В качестве образцов были использованы заводские перемычки типа 9ПБ 13-37п.
Для более достоверного анализа результатов испытаний были определены прочностные характеристики балок ультразвуковым методом.
Перед испытаниями поверхность образцов тщательно подготовили: шлифовальной машиной сгладили углы и неровности, обеспылили промышленным пылесосом, произвели разметку.
В данном эксперименте варьировалось количество слоев волокна, их ширина. Перед наклейкой волокно раскроили согласно требуемым размерам (1290 х50, 1290x100, 640x150, 640х 250).
Для усиления использовались холсты с подходящими характеристиками двух разновидностей (толщиной 0,131 мм и 0,293 мм). В качестве связующего применен универсальный двухкомпонентный эпоксидный клей, изготовленный по ТУ 2252-00353507644-2002.
Клей был нанесен на железобетонную балку и холст. Для избежания появления неровностей и пузырьков поверхность прокатывали резиновым валиком от центра к торцам.
В данном эксперименте для исключения возникновения наклонных трещин также были наклеены поперечные бандажи симметрично относительно центра балки.
Работа выполнялась с использованием испытательных установок Form test (максимальная нагрузка пресса 10 т) и Instron ( максимальная нагрузка пресса- 100 т).
Схема нагружения образцов соответствовала четырехточечному методу испытания на изгиб.
Испытания были проведены в соответствиями с рекомендациями ГОСТ [2] для 24 образцов.
Для измерения вертикального перемещения сечения балки в середине пролета был установлен индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм. Нагружающая система была устроена так, что в середине пролета балки формировался чистый изгиб.
Рисунок 1- Испытательный стенд
Рисунок 2- Индикатор часового типа для измерения прогиба балки.
8/2011 М..ВЕ,СТНИК
Рисунок 3- Появление первых трещин в железобетонной балке
Рисунок 4- Разрушение балки и волокна под нагрузкой
Рисунок 5- Разрыв волокна при разрушении балки
По результатам эксперимента впоследствии будет предложена методика расчета конструкций, усиленных внешним армированием углеволокном.
ВЕСТНИК 8/2011
По сравнению с балками в исходном состоянии прочность и жесткость конструкции были повышены более чем в 2 раза.
В связи с расширением номенклатуры отечественных углеродных тканей и эпоксидных компаундов, отвечающих особенностям строительного производства, и увеличением исследований по возможности их применения, данная технология имеет все шансы занять ведущее место на российском рынке и потеснить традиционные методы усиления строительных конструкций.
Результаты эксперимента доказывают перспективность усиления железобетона углеволокном.
Литература:
1. Быков А.А., Калугин А.В., Балакирев А.А. Чистый изгиб железобетонных балок, армированных углеродным холстом//УДК 691.328.1
2. ГОСТ 8829-94. Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещино-стойкости.
3. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами
4. Чернявский В.Л. Усиление железобетонных и кирпичных конструкций композитными материалами// УДК 30.19.53/67.11.33/67.13.51
5. Шилин А.А. и др. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами..М., «Стройиздат», 2007
The literature:
1. Bikov A.A, Kalygin A.V.,Balakirev A.A. Pure bend of the ferro-concrete beams reinforced with carbon fiber.
2. GOST 8829-94. Products building ferro-concrete and concrete factory manufacturing. Weighting test methods. Rules of an estimation of durability, rigidity and crack resistance.
3. Guide on strengthening of concrete constructions with composite materials
4. Chernyavsky V.L. Strengthening of concrete and brick constructions with composite materials
5. Shilin A.A. and others. External bonding of concrete structures with composite materials.M. Stroiizdat", 2007
Ключевые слова: волокно, композиционные материалы, усиление, несущая способность, внешнее армирование, экспериментальное исследование.
Keywords: fiber, Fiber Reinforced Polymers, strengthening, bearing capacity, external bonding, experimental investigation.
Тел. 89033627549 [email protected]
Рецензент: Павлова Г. А., директор энергетического управления ООО «ВЕЛД», к.т.н.
