Робота нормальних перерізів згинальних залізобетонних елементів, підсилених композитними матеріалами за дії малоциклового навантаження

Abstract

В дисертації досліджено несучу здатність нормальних перерізів, деформативність і тріщиностійкість згинальних залізобетонних елементів, підсилених композитними матеріалами в розтягненій зоні за дії одноразового та малоциклового навантаження. Встановлено збільшення граничного експлуатаційного навантаження підсилених балок до 75 % у порівнянні з непідсиленими. В результаті дії малоциклових навантажень несуча здатність підсилених зразків зростає до 7,5 %. Підсилення дослідних зразків дозволяє повністю використати ресурс стисненої зони бетону балок, про що свідчить їх одночасне руйнування по стисненій та розтягненій зоні перерізу. Удосконалено методику розрахунку несучої здатності нормальних перерізів згинальних залізобетонних елементів, підсилених композитними матеріалами, за дії на них одноразових та малоциклових навантажень. Статистично підтверджено задовільну збіжність між теоретичними даними, отриманими за запропонованою методикою, й експериментальними дослідженнями автора. Розроблено рекомендації щодо практичного (інженерного) застосування запропонованої методики.В диссертации исследованы несущая способность нормальных сечений, деформативность и трещиностойкость изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитными материалами в растянутой зоне при действии однократной и малоцикловой нагрузки. Усиление опытных образцов позволяет полностью использовать ресурс сжатой зоны бетона балок, о чем свидетельствует их одновременное разрушение по сжатой и растянутой зоне сечения. Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложена цель и задачи исследований, связь работы с научными программами, научная новизна, практическая ценность работы, представлена ее общая характеристика. В первом разделе выполнен анализ отечественных и зарубежных исследований, в которых изучали работу усиленных в растянутой зоне изгибаемых железобетонных элементов. Особое внимание уделено усилению изгибающих железобетонных элементов композитными материалами на основе углепластиков (CFRP). Несмотря на их значительную себестоимость, интерес среди ученых и строителей к ним только растет. Это прежде всего связано с легкостью монтажа и практически полным отсутствием затрат в ходе эксплуатации таких конструкций. Второй раздел содержит программу и методику экспериментальных исследований нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитными материалами в растянутой зоне. Для достижения поставленной цели и реализации задач было изготовлено 12 опытных балок. Разработана программа и методика экспериментальных исследований обеспечила получение новых данных о работе изгибаемых железобетонных элементов до и после их усиления композитными материалами в растянутой зоне при действии однократной и малоцикловой нагрузок. В третьем разделе приведены результаты экспериментальных исследований несущей способности нормальных сечений, деформативности и трещиностойкости железобетонных балок до и после усиления, установлен эффект усиления. Проведенные исследования показали, что усиленные образцы при действии малоцикловой нагрузки работают аналогично тем, что испытывались без усиления. Подтверждено заключение, предложенное Э.М. Бабичем и Н.И. Ильчук, что при пятом повторении цикла с одинаковым режимом загрузки происходит полная стабилизация деформаций всех элементов конструкции, а соответственно прогибов и ширины раскрытия трещин. Малоцикловые нагрузки, в частности высоких уровней, способствуют увеличению несущей способности изгибаемых железобетонных элементов, усиленных в растянутой зоне, по сравнению с однократными загрузками. В отдельных опытных образцах этот прирост достигал 7,5 %. В четвертом разделе приведен расчет несущей способности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитами. В разделе приводится методика учета в расчетах площади поперечного сечения элемента усиления для изгибающих железобетонных конструкций, усиленных композитной лентой и полотном, основные положения и гипотезы расчета согласно действующих норм проектирования, расчет несущей способности при воздействии однократной и малоцикловой нагрузки, расчет необходимой площади усиления. Сравнительные расчеты показали удовлетворительное сходство экспериментальных и теоретических данных, полученных по методике расчета, предложенной в диссертационной работе. Пятый раздел содержит блок-схемы для определения площади поперечного сечения внешней композитной арматуры и определения внутренних усилий в нормальных сечениях усиленных изгибаемых железобетонных элементов. Кроме того, здесь приведены примеры расчета реальных конструкций. The dissertation studies bearing capacity of normal cross-sections, regidity and crack resistance of bending reinforced concrete elements, strengthened with the composite materials in the stretched zone at a single action and small cycled load. Enlarging of the bordering limit of exploitation load of the strengthened beams has been determined up to 75 % in comparison with the unstrengthened ones. As the result of action of the small cycled loads bearing capacity of the strenthened samples increases up to 7,5 %. Strengthening of the experimental samples allows full usage of the resource of compressed zone of concrete beams affirming their simultaneous destruction on compressed and stretched zone of cross-section. There has been improved the method of calculating of the bearing capacity of normal cross-section of bending reinforced concrete elements, strengthened by the composite materials under the influence of single and small cycled loads on them. There has been statistically acknowledged the satisfactory convergence between the theoretical data obtained by the offered methodology and the experimental research of the author. There have been developed the recommendations on practical (engineering) application of the offered methodology.