Виявлення закономірностей зміни несучої здатності, тріщиностійкості та деформативності бетонних балок з BFRP

Автор(и)

  • Vasyl Karpiuk Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0002-4088-6489
  • Alina Tselikova Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0002-1394-3986
  • Artur Khudobych Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0002-5336-599X
  • Irina Karpiuk Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0003-3437-5882
  • Anatoly Kostyuk Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0002-5642-2443

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209378

Ключові слова:

базальтопластікова і сталева арматура, несуча здатність, статичне і малоциклове навантаження

Анотація

Наведено експериментальні дані міцності, деформативності та тріщиностійкості залізобетонних і базальтобетонних балок 2000х200х100мм. Поздовжня арматура залізобетонних балок – 2Ø14А500С, а базальтобетонних – 2Ø14BFRP (АКБ800). Поперечна арамтура залізобетонних балок представляла собою 2Ø3,4,5ВрI, базальтобетонних – 2Ø4,6,8BFRP (АКБ800). Балки були виготовлені з важкого бетону класів С16/20, С30/35 і С40/50. Дослідні зразки випробовували за чотирьохточковою схемою як вільно обперті балки, завантажені двома зосередженими силами. Навантаження в серіях дослідів було ступенево зростаючим статичним і малоцикловим повторним високих рівнів 0,50; 0,65; і 0,80Fult. Відстань від опор до зосереджених сил (проліт зрізу), a/h0, змінювали в межах 1, 2, 3. Дослідні зразки були виготовлені та випробувані відповідно до теорії планування експерименту за Д-оптимальним планом Бокса В4. Виконано порівняльний аналіз основних параметрів працездатності залізобетонних і базальтобетонних балок за дії зазначеного навантаження.

Необхідність даних досліджень зумовлена незадовільною збіжністю дослідних і розрахункових значень несучої здатності похилих перерізів базальтобетонних балок, визначених за існуючими нормативними методиками.

Виконаними дослідженнями встановлений вплив конструктивних чинників та характеру навантаження на основі параметрів працездатності балкових базальтобетонних елементів у вигляді експериментально-статистичних залежностей.

Ці результати ляжуть в основу фізичної моделі опору похилих перерізів вказаних конструкцій зовнішньому навантаженню. Представлені результати суттєво доповнять існуючий банк даних про роботу балкових базальтобетонних конструкцій і будуть використані при розробці аналітичного методу розрахунку їхньої міцності, деформативності та тріщиностійкості

Біографії авторів

Vasyl Karpiuk, Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029

Доктор технічних наук, професор

Кафедра залізобетонних конструкцій та транспортних споруд

Alina Tselikova, Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029

Асистент

Кафедра машинобудування

Artur Khudobych, Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029

Аспірант

Кафедра залізобетонних конструкцій та транспортних споруд

Irina Karpiuk, Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра основ і фундаментів

Anatoly Kostyuk, Одеська державна академія будівництва та архітектури вул. Дідріхсона, 4, м. Одеса, Україна, 65029

Кандидат технічних наук, професор

Кафедра залізобетонних конструкцій та транспортних споруд

Посилання

  1. Frolov, N. P. (1980). Stekloplastikovaya armatura i stekloplastbetonnye konstruktsii. Moscow: Stroyinzdat, 104. Available at: https://nano-sk.ru/kniga-stekloplastikovaya-armatura-i-stekloplastbetonnye-konstrukcii-n-p-frolov-m-strojizdat-1980/
  2. Dolan, C. W., Hamilton, H. R., Bakis, C. E., Nanni, A. (2000). Design Recommendations for Concrete Struktures Prestressed with FRP Tendons. Final Report. University of Wyoming. Available at: https://pdfs.semanticscholar.org/7e4a/66cb48f647c5a911762f8149997ecf531d70.pdf
  3. Kuzevanov, D. V. (2012). Nauchno-tekhnicheskiy otchet «Konstruktsii s kompozitnoy nemetallicheskoy armaturoy. Obzor i analiz zarubezhnyh i otechestvennyh normativnyh dokumentov». Moscow. Available at: http://fordewind.org/wiki/lib/exe/fetch.php?media=img:nka2012.pdf
  4. Brik, V. B. (2003). Advanced Concept Concrete Using Basalt Fiber/BF Composite Rebar Reinforcement. Final Report for Highway-IDEA Project 86. Washington: Transportation Research Board. Available at: https://basalt.today/images/Advanced.cocept.concrete.basalt.fiber_.basalttoday.pdf
  5. Fico, R., Prota, A., Manfredi, G. (2008). Assessment of Eurocode-like design equations for the shear capacity of FRP RC members. Composites Part B: Engineering, 39 (5), 792–806. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2007.10.007
  6. Kompozitnaya armatura proizvodstva TG «Ekipazh». Available at: https://docplayer.ru/33569383-Kompozitnaya-armatura-proizvodstva-tg-ekipazh-dokladchik-generalnyy-direktor-oreshkin-dmitriy-aleksandrovich.html
  7. DSTU-N B V.2.6-185:2012. Nastanova z proektuvannia ta vyhotovlennia betonnykh konstruktsiy z nemetalevoiu kompozytnoiu armaturoiu na osnovi bazalto – i sklorovinhu (2012). Kyiv: Ministerstvo rehionalnoho rozvytku, budivnytstva ta zhytlovo – komunalnoho hospodarstva Ukrainy, 28. Available at: https://dbn.co.ua/load/normativy/dstu/dstu_n_b_v_2_6_185/5-1-0-1173
  8. Rahmonov, A. D. (2015). Prochnost', Zhestkost' i treschinostoykost' nerazreznyh betonnyh balok s kombinirovannym armirovaniem. Kazan', 160. Available at: https://www.dissforall.com/_catalog/t8/_science/49/740361.html
  9. SNiP 52-01-2003. Concrete and won concrete construction. Design requirements. Svod pravil: SP 63.13330.2012. Moscow. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200095246
  10. Koval, P. M., Hrymak, О. Y., Stoyanovich, S. V. (2018). Taking into account the action of low-cycle loads when calculating concrete beams reinforced by basalt-plastic reinforcement. Bridges and Tunnels: Theory, Research, Practice, 13, 37–45. doi: https://doi.org/10.15802/bttrp2018/151432
  11. Elavenil, S., Saravanan, S., Reddy, R. (2017). Investigation of structural members with basalt rebar reinforcement as an effective alternative of standard steel rebar. Journal of Industrial pollution Control, 33, 1422–1429. Available at: http://www.icontrolpollution.com/articles/investigation-of-structural-members-with-basalt-rebar-reinforcement-as-an-effective-alternative-of-standard-steel-rebar-.pdf
  12. Serbescu, A., Guadagnini, M., Pilakoutas, K. (2015). Mechanical Characterization of Basalt FRP Rebars and Long-Term Strength Predictive Model. Journal of Composites for Construction, 19 (2), 04014037. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)cc.1943-5614.0000497
  13. Vincent, P., Ahmed, E., Benmokrane, B. (2013). Characterization of Basalt Fiber-Reinforced Polymer (BFRP) reinforcing bars for concrete structures. Annual Conference of the Canadian Society for Civil Engineering 2013. Montreal, 4489–4498. Available at: http://www.proceedings.com/25328.html
  14. Li, L., Lu, J., Fang, S., Liu, F., Li, S. (2018). Flexural study of concrete beams with basalt fibre polymer bars. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings, 171 (7), 505–516. doi: https://doi.org/10.1680/jstbu.16.00204
  15. Atutis, M., Valivonis, J., Atutis, E. (2018). Experimental study of concrete beams prestressed with basalt fiber reinforced polymers. Part I: Flexural behavior and serviceability. Composite Structures, 183, 114–123. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.01.081
  16. Thorhallsson, E., Zhelyazov, T., Gunnarsson, A., Shape Bjornsson, J. T. (2015). Concrete beams reinforced with prestressed basalt bars. Concrete – innovation and Design: fib Symposium Proceedings. Copenhagen, 277–278.
  17. Zhu, H., Wu, G., Zhang, L., Zhang, J., Hui, D. (2014). Experimental study on the fire resistance of RC beams strengthened with near-surface-mounted high-Tg BFRP bars. Composites Part B: Engineering, 60, 680–687. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.01.011
  18. Hofmann, S., Graubner, C.-A., Proske, T. (2018). Load-bearing performance of concrete beams with basalt fibre reinforced polymer (BFRP) rebars. Proceedings of the 12th fib International PhD Symposium in Civil Engineering. Prague, 419–426. Available at: https://www.fib-international.org/publications/fib-proceedings/proceedings-of-the-12th-i-fib-i-international-phd-symposium-in-civil-engineering-pdf-detail.html
  19. Monaldo, E., Nerilli, F., Vairo, G. (2019). Basalt-based fiber-reinforced materials and structural applications in civil engineering. Composite Structures, 214, 246–263. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.02.002
  20. Karpiuk, V. M., Syomina, Y. A., Antonova, D. V. (2019). Calculation Models of the Bearing Capacity of Span Reinforced Concrete Structure Support Zones. Materials Science Forum, 968, 209–226. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.968.209
  21. Karpiuk, V., Somina, Y., Maistrenko, O. (2019). Engineering Method of Calculation of Beam Structures Inclined Sections Based on the Fatigue Fracture Model. Lecture Notes in Civil Engineering, 135–144. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-27011-7_17
  22. Karpiuk, V. M., Somina, Yu. A., Kostiuk, A. I., Maistrenko, O. F. (2018). Osoblyvosti napruzheno-deformovanoho stanu irozrakhunku zilizobetonnykh konstruktsiy za diyi tsyklichnoho navantazhennia vysokykh rivniv. Odessa: ODABA, 233. Available at: http://mx.ogasa.org.ua/handle/123456789/7485
  23. Voznesenskiy, V. A. (1981). Statisticheskie metody planirovaniya eksperimenta v tekhniko-ekonomicheskih issledovaniyah. Moscow: Finansy i statistika, 263. Available at: https://www.twirpx.com/file/788920/
  24. Zalesov, A. S., Klimov, Yu. A. (1989). Prochnost' zhelezobetonnyh konstruktsiy pri deystvii poperechnyh sil. Kyiv: Budіvel'nik, 107. Available at: http://books.totalarch.com/strength_of_reinforced_concrete_structures_under_the_action_of_transverse_forces
  25. Tomlinson, D., Fam, A. (2015). Performance of Concrete Beams Reinforced with Basalt FRP for Flexure and Shear. Journal of Composites for Construction, 19 (2), 04014036. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)cc.1943-5614.0000491
  26. Urbanski, M., Lapko, A., Garbacz, A. (2013). Investigation on Concrete Beams Reinforced with Basalt Rebars as an Effective Alternative of Conventional R/C Structures. Procedia Engineering, 57, 1183–1191. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.04.149
  27. Lapko, A., Urbański, M. (2015). Experimental and theoretical analysis of deflections of concrete beams reinforced with basalt rebar. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15 (1), 223–230. doi: https://doi.org/10.1016/j.acme.2014.03.008
  28. Banibayat, P., Patnaik, A. (2015). Creep Rupture Performance of Basalt Fiber-Reinforced Polymer Bars. Journal of Aerospace Engineering, 28 (3), 04014074. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)as.1943-5525.0000391
  29. Zhang, L., Sun, Y., Xiong, W. (2014). Experimental study on the flexural deflections of concrete beam reinforced with Basalt FRP bars. Materials and Structures, 48 (10), 3279–3293. doi: https://doi.org/10.1617/s11527-014-0398-0

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Karpiuk, V., Tselikova, A., Khudobych, A., Karpiuk, I., & Kostyuk, A. (2020). Виявлення закономірностей зміни несучої здатності, тріщиностійкості та деформативності бетонних балок з BFRP. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (106), 42–53. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209378

Номер

Том 4 № 7 (106) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Vasyl Karpiuk, Alina Tselikova, Artur Khudobych, Irina Karpiuk, Anatoly Kostyuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.