Визначення впливу армування цементобетонного покриття мостів на напружено-деформований стан конструкцій

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251189

Ключові слова:

цементобетонне покриття, дорожній одяг, шаруваті конструкції, композитні матеріали, напружено-деформований стан

Анотація

Виконано дослідження цементобетонного покриття на мостах з використанням FRP-арматури. Це дозволило розробити оптимальні конструкції шляхом підбору висоти розміщення арматури в шарах дорожнього одягу для забезпечення міцностних характеристик.

Розроблено інженерний метод розрахунку жорсткого дорожнього одягу з композитною арматурою, який дозволяє врахувати його роботу як у спільному пакеті конструкції з плитою, так і окремо – при його відшаруванні від плити прогонової будови мосту. В основу дослідження були покладені методи визначення зусиль, розрахункові залежності теорії згину шаруватих конструкцій та залежності теорії пружності для оцінки міцності матеріалів дорожнього одягу. За рахунок врахування деформацій зсуву при проектуванні плит встановлено, що прогини за розробленим методом у 1,4 рази більші ніж за класичним підходом.

Виконано апробацію методу за рахунок числового експерименту, який підтвердив необхідність використання композитного армування у верхніх шарах дорожнього покриття на мостах, що підвищує його довговічність в 1,2 рази. Отримані результати числового експерименту вказують, що еквівалентні напруження в нижніх шарах дорожнього одягу з вільним переміщенням складали 2,91 МПа, а при роботі у спільному пакеті з плитою – мали від’ємне значення (–0,2 МПа).

Застосування розробленого методу розрахунку на практиці дозволяє визначити уточнені нормальні напруження в шарах дорожнього одягу з урахуванням особливостей роботи конструкції. Завдяки цьому відкриваються додаткові можливості для розрахунку дорожнього одягу мостів, що запроектовані з використанням найбільш розповсюджених в мостовій галузі типів прогонових будов

Біографії авторів

Ігор Павлович Гамеляк, Національний транспортний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра аеропортів

Андрій Миколайович Дмитриченко, Національний транспортний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра транспортного права та логістики

Віталій Миколайович Цибульський, Національний транспортний університет

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра опору матеріалів і машинознавства

Анна Миколаївна Харченко, Національний транспортний університет

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра транспортного будівництва та управління майном

Посилання

  1. Hameliak, I. P., Tsybulskyi, V. M., Kharchenko, A. M. (2021). Rozvytok metodiv otsinky napruzheno-deformovanoho stanu armovanoho zhorstkoho dorozhnoho odiahu. Technical sciences: the analysis of trends and development prospects, 98–100. doi: https://doi.org/10.30525/978-9934-26-109-1-23
  2. 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
  3. Prachasaree, W., Limkatanyu, S., Kaewjuea, W., GangaRao, H. V. S. (2019). Simplified Buckling-Strength Determination of Pultruded FRP Structural Beams. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 24 (2), 04018036. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)sc.1943-5576.0000405
  4. Sun, R., Perera, R., Gu, J., Wang, Y. (2021). A Simplified Approach for Evaluating the Flexural Response of Concrete Beams Reinforced With FRP Bars. Frontiers in Materials, 8. doi: https://doi.org/10.3389/fmats.2021.765058
  5. Chen, A., Davalos, J. F. (2014). Design Equations and Example for FRP Deck–Steel Girder Bridge System. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 19 (2), 04014003. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)sc.1943-5576.0000173
  6. Mohamed, K., Benmokrane, B., Nazair, C., Loranger, M.-A. (2021). Development and Validation of a Testing Procedure for Determining Tensile Strength of Bent GFRP Reinforcing Bars. Journal of Composites for Construction, 25 (2), 04020087. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)cc.1943-5614.0001102
  7. Ng, P. L., Barros, J. A. O., Kaklauskas, G., Lam, J. Y. K. (2020). Deformation analysis of fibre-reinforced polymer reinforced concrete beams by tension-stiffening approach. Composite Structures, 234, 111664. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111664
  8. Al-Rubaye, M., Manalo, A., Alajarmeh, O., Ferdous, W., Lokuge, W., Benmokrane, B., Edoo, A. (2020). Flexural behaviour of concrete slabs reinforced with GFRP bars and hollow composite reinforcing systems. Composite Structures, 236, 111836. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111836
  9. Holden, K. M., Pantelides, C. P., Reaveley, L. D. (2014). Bridge Constructed with GFRP-Reinforced Precast Concrete Deck Panels: Case Study. Journal of Bridge Engineering, 19 (5), 05014001. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)be.1943-5592.0000589
  10. Yost, J. R., Steffen, R. E. (2014). Strength and Ductility Trends for Concrete Members Strengthened in Flexure with Carbon Fiber-Reinforced Polymer Reinforcement. Journal of Composites for Construction, 18 (6), 04014015. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)cc.1943-5614.0000460
  11. Wu, G., Wang, X., Wu, Z., Dong, Z., Zhang, G. (2014). Durability of basalt fibers and composites in corrosive environments. Journal of Composite Materials, 49 (7), 873–887. doi: https://doi.org/10.1177/0021998314526628
  12. Valovoi, O. I., Yeromenko, O. Yu., Valovoi, M. O. (2017). Kharakterystyky mitsnosti ta zhorstkosti balok armovanykh bazaltovoiu armaturoiu. Visnyk Kryvorizkoho natsionalnoho universytetu, 44, 142–146.
  13. Karpiuk, V., Tselikova, A., Khudobych, A., Karpiuk, I., Kostyuk, A. (2020). Study of strength, deformability property and crack resistance of beams with BFRP. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (106)), 42–53. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209378
  14. Piskunov, V. G., Verizhenko, V. E., Prisyazhnyuk, V. K., Sipetov, V. S., Karpilovskiy, V. S. (1987). Raschet neodnorodnykh obolochek i plastin metodom konechnykh elementov. Kyiv: Vischa shkola, 200.
  15. Gucunski, N., Maher, A., Basily, B., La, H., Lim, R., Parvardeh H., Kee, S.-H. (2013). Robotic platform rabit for condition assessment of concrete bridge decks using multiple nde technologies. HDKBR INFO Magazin, 3 (4), 5–12. Available at: https://hrcak.srce.hr/148772
  16. Gheitasi, A., Harris, D. K. (2014). Effect of Deck Deterioration on Overall System Behavior, Resilience and Remaining Life of Composite Steel Girder Bridges. Structures Congress 2014. doi: https://doi.org/10.1061/9780784413357.056
  17. Gamelіak, I. P., Koval, T. I. (2017). Improvement of methods for fatigue of the concrete element sections, reinforced non-metallic composite basalt rebar. Avtomobilni dorohy i dorozhnie budivnytstvo, 99, 184–201. Available at: http://publications.ntu.edu.ua/avtodorogi_i_stroitelstvo/99/184-201.pdf
  18. Sonnenschein, R., Gajdosova, K., Holly, I. (2016). FRP Composites and their Using in the Construction of Bridges. Procedia Engineering, 161, 477–482. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.665
  19. Mingchao, W., Zuoguang, Z., Yubin, L., Min, L., Zhijie, S. (2008). Chemical Durability and Mechanical Properties of Alkali-proof Basalt Fiber and its Reinforced Epoxy Composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 27 (4), 393–407. doi: https://doi.org/10.1177/0731684407084119
  20. Gooranorimi, O., Bradberry, T., Dauer, E., Myers, J., Nanni, A. (2016). FRP Reinforcement for Concrete: Performance Assessment and New Construction Volume I: Sierrita De La Cruz Creek Bridge. RE-CAST: Research on Concrete Applications For Sustainable Transportation. Available at: https://www.researchgate.net/publication/310843748_FRP_Reinforcement_for_Concrete_Performance_Assessment_and_New_Construction_Volume_I_Sierrita_De_La_Cruz_Creek_Bridge
  21. HBN V.2.3-37641918-577:2016. Avtomobilni dorohy. Dorozhniy odiah zhorstkyi. Proektuvannia.
  22. Varvak, P. M., Buzun, I. M., Gorodetskiy, A. S. et. al. (1981). Metod konechnykh elementov. Kyiv: Vischa shkola, 176.
  23. Kanin, A. P., Hrynevytskyi, B. V., Tsybulskyi, V. M. (2018). Improvement of non-classical calculation model of strength of composite beam-plate structure of road bridges. Automobile roads and road construction, 104, 82–85. Available at: http://publications.ntu.edu.ua/avtodorogi_i_stroitelstvo/104/82.pdf
  24. Vekua, I. N. (1955). Ob odnom metode rascheta prizmaticheskikh obolochek. Tr. Tbilis. mat. in-ta, 21, 191–195.
  25. TU U V.2.7-25.2-21191464-024:2011. Armatura kompozytna «Ekibar» dlia armuvannia konstruktsiy z betonu. Tekhnichni umovy.
  26. Tsybulskyi, V. M. (2021). Udoskonalennia metodu rozrakhunku zhorstkoho dorozhnoho odiahu mostiv z kompozytnoiu armaturoiu. Kyiv: Natsionalnyi transportnyi un-t, 22. Available at: http://diser.ntu.edu.ua/Tsybulskyi_aref.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-28

Як цитувати

Гамеляк, І. П., Дмитриченко, А. М., Цибульський, В. М., & Харченко, А. М. (2022). Визначення впливу армування цементобетонного покриття мостів на напружено-деформований стан конструкцій. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7(115), 21–31. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251189

Номер

Том 1 № 7(115) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Igor Gameliak, Andrew Dmytrychenko, Vitalii Tsybulskyi, Anna Kharchenko

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.