Міцність, жорсткість і тріщиностійкість залізобетонних балок, підсилених зовнішньою композитною арматурою

Abstract

Thesis is devoted to development of research of strength, stiffness, cracks resistance of reinforced-concrete beams, strengthened by external composite reinforcement. Experimental data of parameters is got at the different percents of strengthening by external composite reinforcement. The complex of experimental investigations of work of reinforced concrete constructions, strengthened by external composite reinforcements. After the got results computation preconditions are formulated and design relations for estimation of the stress-strain state and determination of bending reinforced concrete elements with mixed reinforcement are developed. Calculation dependences are got for determination of necessary area of composite reinforcement, going out from strength of materials and limitation of their deformations; calculation dependences are offered for determination of deformations and cracks resistance of normal cuts of reinforced-concrete beams, strengthened by external composite reinforcement. Диссертационная работа посвящена вопросам исследования прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных балок, усиленных внешней композитной арматурой. Получено экспериментальные данные параметров прочности, жесткости и трещиностойкости при разных процентах усиления внешней композитной арматурой и предложен расчетный аппарат для их определения. Введение содержит обоснование актуальности темы, сформулирована цель и задачи исследований, приведенные основные научные результаты, показано их практическое значение в области строительства. В первом разделе изложено современное состояние вопроса и сформулированы задачи исследований. Анализ проведённых исследований показал, что результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций, усиленных внешней композитной арматурой, сильно отличаются между собой. Относительно мало работ посвящено исследованию трещиностойкости таких конструкций. Большинство разработанных методик расчета базируются, в основном, на деформационной модели. Предложены методы расчета (на базе метода предельных состояний) имеют свои особенности и могут быть усовершенствованны. Второй раздел содержит объем, содержание и методику экспериментальных исследований изгибистых железобетонных балок, усиленных внешней композитной арматурой. Для реализации поставленной цели работы были запроектированы и изготовлены 2 серии железобетонных балок (12 шт.), 36 бетонных призм и 54 бетонных куба. Методика исследования железобетонных балок в зоне „чистого изгиба” предусматривала изучение влияния прочности бетона и процента армирования внешней композитной арматурой на характеристики прочности, жесткости и трещиностойкости экспериментальных балок. Третий раздел содержит результаты проведённых экспериментальных исследований. Получены данные прочности, жесткости и трещиностойкости нормальных сечений железобетонных балок, усиленных внешней композитной арматурой. Экспериментальными исследованиями прочности показано, что методика рекомендаций fib (Externally bonded FRP reinforcement for RC structures. Technical report fib, bulletin 14) дает удовлетворительную точность расчета железобетонных балок, усиленных внешней композитной арматурой. Также результаты экспериментальных исследований были сравнены с существующими нормами проектирования железобетонных конструкций СНиП 2.03.01-84* с целью использования норм как базу для расчета усиленных железобетонных конструкций. В четвертом разделе предложена методика расчета прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных изгибаемых конструкций, усиленных внешней композитной арматурой, на основе классического метода предельных состояний с применением параметров деформационной модели. Разработаны предложения по расчету прочности нормальных сечений железобетонных балок, усиленных внешней композитной арматурой, на базе метода предельных состояний с использованием параметров деформационной модели. Получены расчетные зависимости для определения необходимой площади поперечного сечения композитной арматуры, выходя из прочности материалов нормального сечения и ограничение деформаций в композитной арматуре; предложены расчетные зависимости для определения деформаций и трещиностойкости нормальных сечений железобетонных балок, усиленных внешней композитной арматурой. Рассчитанные за разработанными предложениями теоретические значения прочности нормальных сечений железобетонных балок, усиленных внешней композитной арматурой, деформаций бетона, металлической и композитной арматуры, прогибов, момента образования и ширины раскрытия трещин обеспечивают удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными автора и других исследователей. Пятый раздел содержит технико-экономическое обоснование усиления конструкций внешней композитной арматурой. Проведенные автором исследования обосновывают оптимальное (минимальное из условий прочности) использование композитной ленты при усилении изгибаемых железобетонных элементов. Описано конструктивное решение усиления конструкций объектов с использованием результатов исследований автора: при реконструкции с усилением балок пролетного строения путепровода в с. Вистова Ивано-Франковской области и при усилении железобетонных плит перекрытия при реконструкции ванного отделения бальнеологической больницы в г. Моршин.Дисертаційна робота присвячена питанням дослідження міцності, жорсткості та тріщиностійкості залізобетонних балок, підсилених зовнішньою композитною арматурою. Отримано експериментальні дані параметрів міцності, жорсткості та тріщиностійкості при різних відсотках підсилення зовнішньою композитною арматурою. Апробовано запропонований розрахунковий апарат для розрахунку залізобетонних елементів, підсилених зовнішньою композитною арматурою з використанням елементів деформаційної моделі. Порівняння результатів досліджень та задовільна збіжність експериментальних та теоретичних величин міцності, жорсткості та тріщиностійкості підсилених балок підтвердило достовірність запропонованого розрахункового апарату.