Расчет момента трещинообразования изгибаемого бетонного элемента, армированного стеклопластиковой арматурой

Цель исследования. В данной статье рассматриваются нормируемые методы расчета момента трещинообразования в элементах из мелкозернистого бетона, армированных стеклопластиковой арматурой без предварительного напряжения.  

Методы. В бетонных элементах, армированных композитной арматурой, момент трещинообра-зования предлагается определять аналогично железобетонным конструкциям, которые используют нелинейную деформационную модель, обеспечивающую единую связь при расчете по первой и второй группе предельных состояний. Одновременно в действующих нормах разрешается применять расчет момента трещинообразования с использованием упругопластического момента сопротивления сечения.  Точное определение момента трещинообразования является важным элементом расчета по второй группе предельных состояний, особенно соответствие теоретических данных экспериментальным для бетонных элементов, армированных стеклопластиковой арматурой. Рассмотрены методы расчета: с использованием упругопластического момента и расчет по нелинейной деформационной модели (двух- и трехлинейные диаграммы состояния бетона с параметрами).  В качестве исходных данных для расчета момента трещинообразования по рассматриваемым методикам, приняты опытные данные из эксперимента. Рассмотрены четыре балки, армированные стеклопластиковой арматурой, и одна – металлической. Арматура без предварительного напряжения.  

Результаты. Проведен анализ результатов расчета момента трещинообразования по приве-денным методикам. Для сравнения с экспериментальными данными, определялась соответствующая моменту трещинообразования нагрузка на балку. Выполнен сравнительный анализ рассматриваемых методов расчета момента трещинообразования с экспериментальными данными. Расчет по трехлиней-ной диаграмме состояния бетона был наиболее близким к результатам эксперимента, а при исполь-зовании методики с двухлинейной диаграммой наблюдается запас более 20%  

Заключение. Данные методы, построенные на основе расчета железобетонных конструкций, обеспечивают разумную сходимость результатов и при использовании стеклопластиковой арматуры, но наибольшую точность к экспериментальным данным обеспечивают для стальной арматуры в пределах 9%.

момент трещинообразования, композитная арматура, бетонный элемент, упру-гопластический момент сопротивления сечения, нелинейная деформационная модель

1. Астахов Ю.В. Экспериментально-расчетная оценка взаимодействия стальной канатной и стеклопластиковой арматуры с бетоном: дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск, 2002. 139 с.

2. Беккер А.Т., Уманский А.М., Завгороднев А.В., Иванов Е.С. Study of Stress and Strain State of Flexible Concrete Elements Strengthened by Basalt-Plastic Reinforcement ANK-BM // Proceedings of the Twenty-fourth (2014) International Ocean and Polar Engineering Conference Busan, Korea, June 15-20, 2014 – p.211-214. ISBN 978-1 880653 91-3 (Set); ISSN 1098-6189 (Set).

3. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1986. 265 с.

4. Brik V.B. Advanced Concept Concrete Using Basalt Fiber/BF Composite Rebar Reinforcement, Washinton: Transportation Research Board, 2003.

5. ACI 440.1R-06 Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars. (Reported by ACI Committee 440).

6. Building Research Centre, Royal Scientific Society, Amman, Jordan. 2 - Centre for Cement and Concrete, Department of Civil and Structural Engineering, University of Sheffield, United Kingdom.

7. Calibration of flexural design of concrete members reinforced with frp bars. A Thesis, Submitted to the Graduate Faculty of the Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Civil Engineering in The Department of Civil and Environmental Engineering.

8. Моргунов М. В. Изгибаемые бетонные элементы конструкций, армированные композитной арматурой // Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций: сборник научных статей XXI научно-методической конференции ВИТУ (16 марта 2017 года)/ ВИ(ИТ) ВА МТО (ВИТУ). СПб., 2017. С.315-318.

9. Бондаренко В.М., Колчунов В.И. Расчетные модели силового сопротивления железобетона. М.: АСВ, 2004. 472 с.

10. Колчунов В.И., Яковенко И.А., Клюева Н.В. Метод физических моделей сопротивления железобетона // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 12. С. 51-55.

11. Тамразян А.Г. К теории расчета по предельным состояниям на основе реологической механики железобетона // Бетон и железобетон. 1999. №3.

12. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003:СП 63.13330.2012. Дата введения 2015-01-01.М.: ООО «Аналитик», 2012. 158 с.

13. Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования. Свод правил: СП 295.1325800.2017 / ТК 465 "Строительство". Введ. 2017-08-21. М., 2017.

14. Курочкина Е.И., Радченко А.Н., Моргунов М.В. Деформативность изгибаемых бетонных элементов, армированных композитной арматурой // Поколение будущего: взгляд молодых ученых: сборник научных статей 5-й международной научной конференции. Курск, 2016. Т.3. С. 48-53.

15. Кодыш Э.Н., Никитин И.К., Трекин Н.Н. Расчет железобетонных конструкций из тяжелого бетона по прочности, трещиностойкости и деформациям. М.: АСВ, 2010. 352 с.