ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    

 



Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 











 


Архив выпусков

Выпуск 3 (55), 2019


Экспериментальные исследования несущей способности изгибаемых железобетонных элементов, усиленных преднапряженными полимерными композиционными материалами


Смердов Д. Н., Ящук М. О.


Смердов Д. Н., канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории «Мосты», Сибирский государственный университет путей сообщения, Россия, г. Новосибирск, e-mail: dnsmerdov@mail.ru

Ящук М. О., ассистент кафедры изыскания, проектирования и строительства железных дорог, Ростовский государственный университет путей сообщения, Россия, г. Ростов-на-Дону, e-mail: maxum1986@gmail.com

 
 
Постановка задачи. Выполнить экспериментальные исследования усиления железобетонных изгибаемых элементов преднапряженными композиционными материалами. 
Результаты. Разработана программа лабораторных исследований. Создана технология усиления железобетонных образцов с применением преднапряжения полимерных композиционных материалов. Показаны результаты экспериментальных исследований несущей способности лабораторных железобетонных образцов, усиленных преднапряженными композиционными материалами: создана новая технология усиления с применением запатентованного авторами устройства и описаны принципиально новые схемы разрушения образцов. Проанализировано влияние разной степени натяжения пластины (12 кН в сравнении с 6 кН), установлена разница по несущей способности в 31 % и по трещиностойкости железобетонных образцов 17 %. 
Выводы. Проведенный анализ экспериментального исследования позволяет сделать выводы, что усиление преднапряженными композиционными материалами (пластинами) позволяет увеличить прочность исследуемых образцов до 70 %, а также повышает трещиностойкость на 80 %. 
 
Ключевые слова: разрушение образцов, мостовые сооружения, преднапряженные полимерные композиционные материалы, усиление, железобетонные балки, повышение и восстановление несущей способности, пролетные строения.


DOI: 10.25987/VSTU.2019.55.3.008

 

Библиографический список

1. Белуцкий, И. Ю. Эффективность и исследования в области усиления пролетных строений мостов предварительно напряженными композитными материалами / И. Ю. Белуцкий, А. Д. Сим // Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. — 2015. — № 1. — С. 270—276. 
2. Белый, А. А. Настоящее и будущее композитных материалов в мостостроении / А. А. Белый, Э. С. Карапетов, Е. С. Цыганкова, С. Валентин // Путевой навигатор. — 2017. — № 33 (59). — С. 71—77. 
3. Бокарев, С. А. Полимерные композиционные материалы в транспортном строительстве / С. А. Бокарев, Д. Н. Смердов // Транспорт Урала. — 2016. — № 1 (48). — С. 24—30. 
4. Бокарев, С. А. Усиление железобетонных пролетных строений мостов преднапряженными полимерными композиционными материалами / С. А. Бокарев, М. О. Ящук // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. — 2016. — № 1 (61). — С. 98—107. 
5. Бокарев, С. А. Экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитными материалами / С. А. Бокарев, Д. Н. Смердов // Известия вузов. Строительство. — 2010. — № 2 (614). — С. 112—124. 
6. Маилян, Д. Р. Вопросы исследования изгибаемых железобетонных элементов, усиленных различными видами композитных материалов / Д. Р. Маилян, А. Михуб, П. П. Польской // Инженерный вестник Дона. — 2013. — № 2 (25). — С. 99. 
7. Маяцкая, И. А. Применение углепластиковых ламелей при усилении строительных конструкций / И. А. Маяцкая, П. П. Польской, С. В. Георгиев, А. Е. Федченко // Строительство и техногенная безопасность. — 2018. — № 12 (64). — С. 33—38. 
8. Михуб, А. Сопоставление опытной и теоретической прочности железобетонных балок, усиленных композитными материалами, с использованием разных методов расчета / А. Михуб, П. П. Польской, Д. Ф. Маилян, А. М. Блягоз // Новые технологии. — 2012. — № 4. — С. 101—110. 
9. Неволин, Д. Г. Методика расчета изгибаемых бетонных элементов, армированных полимерными композиционными материала / Д. Г. Неволин, А. О. Клементьев, Д. Н. Смердов, М. Н. Смердов // Транспорт Урала. — 2015. — № 3 (46). — С. 98—101. 
10. Неровных, А. А. Расчет выносливости железобетонных пролетных строений, усиленных композиционными материалами / А. А. Неровных, Т. К. Лягуша // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. — 2014. — № 30. — С. 22—29. 
11. Овчинников, И. И. Анализ экспериментальных исследований по усилению железобетонных конструкций полимерными композитными материалами. Ч. 1. Отечественные эксперименты при статическом нагружении / И. И. Овчинников, И. Г. Овчинников, Г. В. Чесноков, Е. С. Михалдыкин // Интернет-журнал «Науковедение». — 2016. — № 3 (34). — URL: https://naukovedenie.ru/PDF/24TVN316.pdf. 
12. Овчинников, И. И. Проблемы применения полимерных композиционных материалов в транспортном строительстве / И. И. Овчинников, И. Г. Овчинников, Б. Б. Мандрик-Котов, Е. С. Михалдыкин // Интернет-журнал «Науковедение». — 2016. — № 6 (37). — URL: https://naukovedenie.ru/PDF/89TVN616.pdf. 
13. Плевков, В. С. К определению расчетных напряжений в стальной и углекомпозитной арматуре нормальных сечений железобетонных элементов / В. С. Плевков, И. В. Балдин, А. В. Невский // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. — 2017. — № 1 (60). — С. 96—113. 
14. Польской, П. П. О программе исследования наклонных сечений балок с трещинами, усиленных углепластиком / П. П. Польской, Д. Ф. Маилян, А. А. Шилов, З. А. Меретуков // Новые технологии. — 2015. — № 4. — С. 35—39. 
15. Селиванова, Е. О. Экспериментальные исследования ползучести в композиционных материалах, усиливающих изгибаемые железобетонные элементы / Е. О. Селиванова, Д. Н. Смердов // Академический вестник «УРАЛНИИПРОЕКТ РААСН». — 2017. — № 2 (33). — С. 95—99. 
16. Слепец, В. А. Определение прогибов в железобетонных элементах, усиленных полимерными композиционными материалами на основе углеродного волокна / В. А. Слепец // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. — 2016. — № 5 (58). — С. 110—120. 
17. Слепец, В. А. Экспериментальные исследования динамических параметров балочных железобетонных пролетных строений автодорожных мостов, усиленных полимерными композиционными материалами на основе углеродного волокна / В. А. Слепец, И. В. Чаплин // Научное обозрение. — 2017. — № 2. — С. 20—29. 
18. Смердов, Д. Н. К вопросу долговечности изгибаемых железобетонных элементов, усиленных полимерными композиционными материалами / Д. Н. Смердов, М. Н. Смердов, Е. О. Селиванова // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. — 2015. — № 1. — С. 490—493. 
19. Смердов, Д. Н. Методика проведения экспериментальных исследований изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитными материалами / Д. Н. Смердов, А. А. Неровных // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. — 2009. — № 21. — С. 146—155. 
20. Хрюкин, А. А. Оценка напряженно-деформированного состояния пролетных строений моста, усиленного композитными материалами / А. А. Хрюкин, М. В. Смолина // Наука и образование. — 2016. — № 4 (84). — С. 100—105. 
21. Ящук, М. О. Особенности работы устройств для усиления конструкций железобетонных мостов с применением полимерных композиционных материалов // Тр. междунар. науч.-практ. конф. «Транспорт: наука, образование, производство — 2016». — 2017. — № 3. — С. 142—145. 
22. Ящук, М. О. Программа лабораторных исследований железобетонных балок, усиленных преднапряженными полимерными композиционными материалами // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. — 2017. — № 3. — С. 158—170. 
23. Harmanci, Y. E. Behaviour of Prestressed CFRP Anchorages during and after Freeze-Thaw Cycle Exposure/ Y. E. Harmanci, J. Michels, E. Chatzi // Polymers. — 2018. — Vol. 10 (6). — P. 565. 
24. Harmanci, Y. E. Calculation technique for externally unbonded CFRP strips in structural concrete retrofitting / Y. E. Harmanci, J. Michels, C. Czaderski, M. Motavali // Journal of Engineering Mechanics. — 2016. — Vol. 142 (6). — P. 04016026. 
25. Harmanci, Y. E. Long-term residual anchorage resistance of gradient anchorages for prestressed CFRP strips / Y. E. Harmanci, J. Michels, C. Czaderski, R. Loser, E. Chatzi // Composites Part B: Engineering. — 2018. — Vol. 139. — P. 171—184. 
26. Sena-Crus, J. Flexural Strengthening of RC Slabs with Prestressed CFRP Strips Using Different Anchorage Systems / J. Sena-Cruz, J. Michels, Y. E. Harmanci, L. Correia // Polymers. — 2015. — Vol. 7 (10). — P. 2100—2118.

 
 

Ссылка для цитирования

Смердов, Д. Н. Экспериментальные исследования несущей способности изгибаемых железобетонных элементов, усиленных преднапряженными полимерными композиционными материалами / Д. Н. Смердов, М. О. Ящук // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2019. - № 3 (55). - С. 72-83. - DOI: 10.25987/VSTU.2019.55.3.008.

 
 
 
 

English version 

 

Experimental Studies of the Load-Carrying Capacity of Flexible Reinforced Concrete Elements Strengthened by Prestressed Polymer Composites

Smerdov D. N., Yashchuk M. O. 
 
 

Smerdov D. N., PhD in Engineering, Senior Researcher of the Bridges Laboratory, Siberian Transport University, Russia, Novosibirsk, e-mail: dnsmerdov@mail.ru

Yashchuk M. O.,  Lecturer of the Dept. of Research, Design and Construction of Railways, Rostov State Transport University, Russia, Rostov-on-Don, e-mail: maxum1986@gmail.com


 
Statement of the problem. Our current task is to perform experimental studies of reinforcement of ferroconcrete bending elements with pre-stressed composites. 
Results. A laboratory study has been developed. A technology has been designed in order to reinforce ferroconcrete samples using the pre-stressing of polymer composites. The results of experimental studies of the load-carrying capacity of the laboratory concrete samples reinforced with pre-stressed composites are shown: a new reinforcement technology has been created using the device patented by the authors and fundamentally new destruction patterns of the samples are described. The effect of a different degree of plate tension (12 kN compared to 6 kN) was analyzed, the difference in the bearing strength of 31 % and in the crack resistance of the reinforced concrete specimens of 17 % were established. 
Conclusions. The analysis of the experimental study allows us to conclude that the strengthening of pre-stressed composites (plates) enables an increase in the strength of the samples up to 70 % and in the crack resistance by 80 %. 
 
Keywords: failure of samples, bridge structures, pre-stressed polymer composites, reinforcement, reinforced concrete beams, increase and restoration of the load-carrying capacity, span structures. 


DOI: 10.25987/VSTU.2019.55.3.008

References

1. Belutskii, I. Yu. Effektivnost' i issledovaniya v oblasti usileniya proletnykh stroenii mostov predvaritel'no napryazhennymi kompozitnymi materialami / I. Yu. Belutskii, A. D. Sim // Dal'nii Vostok: problemy razvitiya arkhitekturno-stroitel'nogo kompleksa. — 2015. — № 1. — S. 270—276.
2. Belyi, A. A. Nastoyashchee i budushchee kompozitnykh materialov v mostostroenii / A. A. Belyi, E. S. Karapetov, E. S. Tsygankova, S. Valentin // Putevoi navigator. — 2017. — № 33 (59). — S. 71—77.
3. Bokarev, S. A. Polimernye kompozitsionnye materialy v transportnom stroitel'stve / S. A. Bokarev, D. N. Smerdov // Transport Urala. — 2016. — № 1 (48). — S. 24—30.
4. Bokarev, S. A. Usilenie zhelezobetonnykh proletnykh stroenii mostov prednapryazhennymi polimernymi kompozitsionnymi materialami / S. A. Bokarev, M. O. Yashchuk // Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putei soobshcheniya. — 2016. — № 1 (61). — S. 98—107.
5. Bokarev, S. A. Eksperimental'nye issledovaniya izgibaemykh zhelezobetonnykh elementov, usilennykh kompozitnymi materialami / S. A. Bokarev, D. N. Smerdov // Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. — 2010. — № 2 (614). — S. 112—124.
6. Mailyan, D. R. Voprosy issledovaniya izgibaemykh zhelezobetonnykh elementov, usilennykh razlichnymi vidami kompozitnykh materialov / D. R. Mailyan, A. Mikhub, P. P. Pol'skoi // Inzhenernyi vestnik Dona. — 2013. — № 2 (25). — S. 99.
7. Mayatskaya, I. A. Primenenie ugleplastikovykh lamelei pri usilenii stroitel'nykh konstruktsii / I. A. Mayatskaya, P. P. Pol'skoi, S. V. Georgiev, A. E. Fedchenko // Stroitel'stvo i tekhnogennaya bezopasnost'. — 2018. — № 12 (64). — S. 33—38.
8. Mikhub, A. Sopostavlenie opytnoi i teoreticheskoi prochnosti zhelezobetonnykh balok, usilennykh kompozitnymi materialami, s ispol'zovaniem raznykh metodov rascheta / A. Mikhub, P. P. Pol'skoi, D. F. Mailyan, A. M. Blyagoz // Novye tekhnologii. — 2012. — № 4. — S. 101—110.
9. Nevolin, D. G. Metodika rascheta izgibaemykh betonnykh elementov, armirovannykh polimernymi kompozitsionnymi materiala / D. G. Nevolin, A. O. Klement'ev, D. N. Smerdov, M. N. Smerdov // Transport Urala. — 2015. — № 3 (46). — S. 98—101.
10. Nerovnykh, A. A. Raschet vynoslivosti zhelezobetonnykh proletnykh stroenii, usilennykh kompozitsionnymi materialami / A. A. Nerovnykh, T. K. Lyagusha // Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta putei soobshcheniya. — 2014. — № 30. — S. 22—29.
11. Ovchinnikov, I. I. Analiz eksperimental'nykh issledovanii po usileniyu zhelezobetonnykh konstruktsii polimernymi kompozitnymi materialami. Ch. 1. Otechestvennye eksperimenty pri staticheskom nagruzhenii / I. I. Ovchinnikov, I. G. Ovchinnikov, G. V. Chesnokov, E. S. Mikhaldykin // Internet-zhurnal «Naukovedenie». — 2016. — № 3 (34). — URL: https://naukovedenie.ru/PDF/24TVN316.pdf.
12. Ovchinnikov, I. I. Problemy primeneniya polimernykh kompozitsionnykh materialov v transportnom stroitel'stve / I. I. Ovchinnikov, I. G. Ovchinnikov, B. B. Mandrik-Kotov, E. S. Mikhaldykin // Internet-zhurnal «Naukovedenie». — 2016. — № 6 (37). — URL: https://naukovedenie.ru/PDF/89TVN616.pdf.
13. Plevkov, V. S. K opredeleniyu raschetnykh napryazhenii v stal'noi i uglekompozitnoi armature normal'nykh sechenii zhelezobetonnykh elementov / V. S. Plevkov, I. V. Baldin, A. V. Nevskii // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. — 2017. — № 1 (60). — S. 96—113.
14. Pol'skoi, P. P. O programme issledovaniya naklonnykh sechenii balok s treshchinami, usilennykh ugleplastikom / P. P. Pol'skoi, D. F. Mailyan, A. A. Shilov, Z. A. Meretukov // Novye tekhnologii. — 2015. — № 4. — S. 35—39.
15. Selivanova, E. O. Eksperimental'nye issledovaniya polzuchesti v kompozitsionnykh materialakh, usilivayushchikh izgibaemye zhelezobetonnye elementy / E. O. Selivanova, D. N. Smerdov // Akademicheskii vestnik «URALNIIPROEKT RAASN». — 2017. — № 2 (33). — S. 95—99.
16. Slepets, V. A. Opredelenie progibov v zhelezobetonnykh elementakh, usilennykh polimernymi kompozitsionnymi materialami na osnove uglerodnogo volokna / V. A. Slepets // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. — 2016. — № 5 (58). — S. 110—120.
17. Slepets, V. A. Eksperimental'nye issledovaniya dinamicheskikh parametrov balochnykh zhelezobetonnykh proletnykh stroenii avtodorozhnykh mostov, usilennykh polimernymi kompozitsionnymi materialami na osnove uglerodnogo volokna / V. A. Slepets, I. V. Chaplin // Nauchnoe obozrenie. — 2017. — № 2. — S. 20—29.
18. Smerdov, D. N. K voprosu dolgovechnosti izgibaemykh zhelezobetonnykh elementov, usilennykh polimernymi kompozitsionnymi materialami / D. N. Smerdov, M. N. Smerdov, E. O. Selivanova // Modernizatsiya i nauchnye issledovaniya v transportnom komplekse. — 2015. — № 1. — S. 490—493.
19. Smerdov, D. N. Metodika provedeniya eksperimental'nykh issledovanii izgibaemykh zhelezobetonnykh elementov, usilennykh kompozitnymi materialami / D. N. Smerdov, A. A. Nerovnykh // Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta putei soobshcheniya. — 2009. — № 21. — S. 146—155.
20. Khryukin, A. A. Otsenka napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya proletnykh stroenii mosta, usilennogo kompozitnymi materialami / A. A. Khryukin, M. V. Smolina // Nauka i obrazovanie. — 2016. — № 4 (84). — S. 100—105.
21. Yashchuk, M. O. Osobennosti raboty ustroistv dlya usileniya konstruktsii zhelezobetonnykh mostov s primeneniem polimernykh kompozitsionnykh materialov // Tr. mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Transport: nauka, obrazovanie, proizvodstvo — 2016». — 2017. — № 3. — S. 142—145.
22. Yashchuk, M. O. Programma laboratornykh issledovanii zhelezobetonnykh balok, usilennykh prednapryazhennymi polimernymi kompozitsionnymi materialami // Transport. Transportnye sooruzheniya. Ekologiya. — 2017. — № 3. — S. 158—170.
23. Harmanci, Y. E. Behaviour of Prestressed CFRP Anchorages during and after Freeze-Thaw Cycle Exposure/ Y. E. Harmanci, J. Michels, E. Chatzi // Polymers. — 2018. — Vol. 10 (6). — P. 565.
24. Harmanci, Y. E. Calculation technique for externally unbonded CFRP strips in structural concrete retrofitting / Y. E. Harmanci, J. Michels, C. Czaderski, M. Motavali // Journal of Engineering Mechanics. — 2016. — Vol. 142 (6). — P. 04016026.
25. Harmanci, Y. E. Long-term residual anchorage resistance of gradient anchorages for prestressed CFRP strips / Y. E. Harmanci, J. Michels, C. Czaderski, R. Loser, E. Chatzi // Composites Part B: Engineering. — 2018. — Vol. 139. — P. 171—184.
26. Sena-Crus, J. Flexural Strengthening of RC Slabs with Prestressed CFRP Strips Using Different Anchorage Systems / J. Sena-Cruz, J. Michels, Y. E. Harmanci, L. Correia // Polymers. — 2015. — Vol. 7 (10). — P. 2100—2118. 



 
Об издателе · Диссоветы при ВГТУ · Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS