Composite materials for strengthening of reinforced concrete structures – a review

Abstract

У статті досліджено застосування композитних матеріалів для підсилення та відновлення будівельних конструкцій. Композитними називають матеріали, котрі складаються з двох чи більше компонентів чи фаз. Серед найвживаніших у будівництві на нині є ламінати, полотна, сітки, арматурні стержні та канати, виготовлені з високоміцних волокон різного походження. Основними компонентами будь-якого композиту є високоміцні волокна, котрі сприймають навантаження, і стабілізувальна матриця призначена для передавання зусиль на волокна. У композитах застосовують такі види високоміцних волокон: скловолокна, вуглецеві волокна, органічні волокна, силіконо-вуглецеві, алюмінієво-силіконові волокна та інші. Матрицею можуть бути: полімери, метали, скло, кераміка, цементний розчин, вуглець у різних фазах. Для вирішення проблем підсилення будівельних конструкцій найчастіше користуються композитними матеріалами з полімерною Fiber Reinforced Polymer чи цементною Fiber Reinforced Cement матрицями, а також стержнями неметалевої арматури, тому надалі зосередимо свою увагу саме на них. Історично першими виникли та набули поширення FRP композити, тому уже опубліковано дуже багато досліджень цих матеріалів. Проте, зважаючи на низку недоліків полімерів як стабілізувальної матриці, дослідники почали розробляти та досліджувати нові неорганічні матриці на основі цементних в’яжучих. Так з’явились FRC композити. Бетонні конструкції армовані неметалевою композитною арматурою поки що не застосовують у будівництві відповідальних споруд через недостатню роботу таких конструкцій.Деформування та руйнування конструкцій, армованих композитною арматурою, відрізняється від деформування та руйнування залізобетонних конструкцій унаслідок відмінних фізико-механічних характеристик металевої та неметалевої арматури.This study reviews the current state of research and limitations on the fatigue strength of web-flange connections in steel runway beams for overhead cranes. It evaluates key factors influencing fatigue strength, including stress-strain behavior, notch classifications, and various web-flange configurations (welded, rolled, combined). The research stresses the need for accurate fatigue life assessments, particularly for both new and older structures built with simplified standards. Key findings show the impact of notch classifications and stress interactions due to bending, tensile, and compressive forces. The study aims to improve calculation methods, offering recommendations for refining fatigue verification techniques, and assesses connection configurations' effectiveness in achieving desired fatigue life. The practical implications point to increased steel crane runway beams' durability through better fatigue life prediction and localized stress analysis.