Быков А.А.

УДК 624.012.454

БЫКОВ АНТОН АЛЕКСЕЕВИЧ, аспирант,

ViolentHarpy@yandex.ru

ТРЕТЬЯКОВА АНТОНИДА НИКОЛАЕВНА, аспирант,

tretyakova-antonida@rambler.ru

КАЛУГИН АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ, канд. экон. наук, доцент,

kafedrask@mail.ru

Пермский политехнический университет,

614990, г. Пермь, пр. Комсомольский, 29

РАСЧЕТ  ДЕФОРМАЦИЙ  ОТСЛОЕНИЯ  КОМПОЗИТА  ДЛЯ  УСИЛЕННЫХ  ИЗГИБАЕМЫХ  ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ  ЭЛЕМЕНТОВ

В работе перечислены основные варианты отказа железобетонных изгибаемых элементов, усиленных композиционными материалами в растянутой зоне. Проведен анализ существующих зарубежных и отечественных подходов к определению деформаций отслоения композита для усиленных изгибаемых элементов. Выполнен обзор опубликованных экспериментальных данных, соответствующих разрушению элемента из-за отслоения композита вследствие раскрытия трещин в растянутой зоне. По результатам обзора составлена база экспериментальных данных. Сравнение результатов расчетов, выполненных по разным методикам, с экспериментальными данными, накопленными в базе, позволило осуществить верификацию и дать оценку надежности существующих подходов. Было установлено, что все существующие отечественные подходы не обеспечивают требуемую надежность вычисления деформации отслоения композита. В качестве наиболее надежных определены подходы, изложенные в японских и итальянских нормах проектирования.

Ключевые слова: усиление композиционными материалами; предельные деформации; отслоение из-за раскрытия трещин; база экспериментальных данных; отказ; расчет; изгибаемый элемент.

Библиографический список

  1. ACI 440.2R–08. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening of Concrete Structures. Michigan: American Concrete Institute. ACI Committee 440. – 2008. – 76 p.
  2. CNR-DT 200/2004. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Existing Structures – Materials, RC and PC structures, masonry structures. Italian National Research Council. Rome, Italy. – 2004. – 144 p.
  3. Fib Bulletin 14. Externally bonded FRP reinforcement for RC structures. – 2001. – 130 p.
  4. TR55. Design Guidance for Strengthening Concrete Structures Using Fibre Composite Materials. The Concrete Society, UK. – 2000. – 72 p.
  5. JSCE. Recommendation for Upgrading of Concrete Structures with use of Continuous Fiber Sheets. Concrete Engineering Series 41. Japan Society of Civil Engineers. Tokyo, Japan. – 2001. – 88 p.
  6. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. ГУП «НИИЖБ». – М. : ООО «Интераква», 2006. – 48 с.
  7. СТО 34.01.01–2011. Усиление пролётных строений мостов материалами на основе высокопрочных углеродных волокон. Управление автомобильных дорог администрации Волгоградской области. – Волгоград, 2011. – 49 с.
  8. Рекомендации по расчету усиления железобетонных конструкций системой внешнего армирования из полимерных композитов FibARM. – М. : ГУП «НИИЖБ», 2012. – 29 с.
  9. СТО 13613997-001–2011. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами фирмы Sika. – М. : ОАО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ», 2011. – 62 с.
  10. СТО 70386662-101–2012. Применение системы внешнего армирования Mbrace для усиления главных балок железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов. – М. : ООО «БАСФ Строительные системы», 2012. – 63 с.
  11. Шевцов, Д.А. Пособие по усилению железобетонных конструкций на изгиб полимерными композитными материалами компании Файф Ко. ЛЛС (к СП 52-101–2003) / Д.А. Шевцов, С.А. Батурин. – М. : ОАО «ЦПП», 2012. – 90 с.
  12. Свод Правил Усиление железобетонных конструкций композиционными материалами. – М. : ОАО «НИЦ «Строительство», НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, ЗАО «Триада-Холдинг», ЗАО «ХК Композит», ЗАО «БАСФ-Строительные системы», ОАО «РОСНАНО», ООО «ЭмСи Баухеми» – Электрон. дан. (1 файл), 2012. – Условия доступа : http://www.cstroy.ru/files/ntdoc/spusilzbk.pdf. – Загл. с экрана.
  13. ACI 318–05. Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. American Concrete Institute. – 432 р.
  14. EN 1992-1-1 Eurocode 2. Design of concrete structures – part 1-1: general rules and rules for buildings. – 2004. – 225 p.
  15. СП 52-101–2003. Свод правил по проектированию и строительству. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры / Госстрой России. – М. : ГУП «НИИЖБ», ФГУП ЦПП, 2004. – 78 с.
  16. ACI 440.2R–02. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. Michigan: American Concrete Institute. ACI Committee 440. – 2002. – 45 p.
  17. Shear Database for Reinforced Concrete Members without Shear Reinforcement / K.H. Reineck, D.A. Kuchma, K.S. Kim, S. Marx // ACI Structural Journal. – V. 100. – №. 2. – March-April 2003. –Р. 240–249.
  18. Databank of Concentric Punching Shear Tests of Two-way Concrete Slabs without Shear Reinforcement at Interior Supports / C.E. Ospina, G. Birkle, Widianto // Proceedings of the ASCE 2012 Structures Congress. Chicago. IL. Manuscript № 642.

______________________________

ANTON A. BYKOV, Research Assistant,

ViolentHarpy@yandex.ru

ANTONIDA N. TRETYAKOVA, Research Assistant,

tretyakova-antonida@rambler.ru

ALEKSANDR V. KALUGIN, PhD, A/Professor,

kafedrask@mail.ru

Perm National Research Polytechnic University,

29, Komsomol'skii Ave., 614990, Perm, Russia

DELAMINATION  BUCKLING  ANALYSIS  FOR  REINFORCED  CONCRETE  FLEXURAL  ELEMENTS

The paper presents methods of phasing concrete flexural elements reinforced with composite materials in a tension region. Approaches existing in Russia and abroad to evaluation of delamination buckling of composites were analyzed for reinforced concrete flexural elements. The paper reviews published experimental findings relating to composite delamination due to crack opening in a tension region. As a result of this review the paper presents the experimental data system. A comparison of theoretical and experimental results allowed verification and evaluation of reliability of approaches existed. It is shown that national approaches do not provide the appropriate analysis of a composite delamination buckling. Thus, Japanese and Italian design specifications are suggested as more reliable analytic approaches.

Keywords: fiber reinforced polymer strengthening; deformation limit; cracking-induced delamination; experimental data system; failure; calculation; flexural element.

References

  1. ACI 440.2R–08. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening of Concrete Structures. Michigan: American Concrete Institute, ACI Committee 440. 2008. 76 p.
  2. CNR-DT 200/2004. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Existing Structures – Materials, RC and PC structures, masonry structures, Italian National Research Council, Rome, Italy, 2004. 144 p.
  3. Fib Bulletin 14. Externally bonded FRP reinforcement for RC structures; 2001. 130 p.
  4. TR55. Design Guidance for Strengthening Concrete Structures Using Fibre Composite Materials, The Concrete Society, UK, 2000. 72 p.
  5. Recommendation for Upgrading of Concrete Structures with Use of Continuous Fiber Sheets, Concrete Engineering Series 41, Japan Society of Civil Engineers, Tokyo, Japan, 2001. 88 p.
  6. Rukovodstvo po usileniyu zhelezobetonnykh konstruktsii kompozitnymi materialami[Fiber Reinforced Polymer strengthening manual]. Moscow: Interakva Publ., 2006. 48 p. (rus)
  7. Corporate Standard 34.01.01–2011. Usilenie proletnykh stroenii mostov materialami na osnove vysokoprochnykh uglerodnykh volokon [Bridge spans reinforced with carbon fibers]. Upravlenie avtomobil'nykh dorog administratsii volgogradskoi oblasti. Volgograd, 2011. 49 p. (rus)
  8. Rekomendatsii po raschetu usileniya zhelezobetonnykh konstruktsii sistemoi vneshnego armirovaniya iz polimernykh kompozitov FibARM [Recommendations on reinforcement of concrete structures with FibARM composites]. Moscow NIIZhB Publ., 2012. 29 p. (rus)
  9. Corporate Standard 13613997-001–2011. Usilenie zhelezobetonnykh konstruktsii kompozitnymi materialami firmy Sika [Reinforcement of concrete structures with Sika composites]. Moscow: OAO TsNIIPROMZDANII Publ, 2011. 62 p. (rus)
  10. Corporate Standard 70386662-101–2012. Primenenie sistemy vneshnego armirovaniya Mbrace dlya usileniya glavnykh balok zhelezobetonnykh proletnykh stroenii zheleznodorozhnykh mostov [Outer reinforcement system Mbrace for base beams of reinforced concrete bridge spans]. Moscow : BASF Construction Chemicals Publ., 2012. 63 p. (rus)
  11. ShevtsovD.A., BaturinS.A. PosobiepousileniyuzhelezobetonnykhkonstruktsiinaizgibpolimernymikompozitnymimaterialamikompaniiFaifKo. LLS (k SP 52-101–2003) [Manual on reinforcement of concrete structures with Fyfe Co. LLC composites]. Moscow: TsPP Publ., 2012. 90 p. (rus)
  12. SNiP 'Usilenie zhelezobetonnykh konstruktsii kompozitsionnymi materialami’ [Reinforcement of concrete structures with composites]. Moscow: OAO Stroitel'stvo Publ., NIIZhB Publ., ZAO Triada-Kholding Publ., ZAO KhK Kompozit Publ., BASF Construction Chemicals Publ., OAO ROSNANO Publ, OOO EmSi Baukhemi Publ. 2012. Available at: http://www.cstroy.ru/files/ntdoc/spusilzbk.pdf.
  13. ACI 318–05. Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. American Concrete Institute, 432 р.
  14. EN 1992-1-1 Eurocode 2. Design of concrete structures – part 1-1: general rules and rules for buildings; 2004. 225 p.
  15. SNiP 52-101–2003. Svod pravil po proektirovaniyu i stroitel'stvu. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii bez predvaritel'nogo napryazheniya armatury [Concrete and reinforced concrete structures without pre-stressed reinforcement]. Rosstroy. Moscow.: NIIZhB Publ., TsPP Publ., 2004. 78 p. (rus)
  16. ACI 440.2R–02. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. Michigan: American Concrete Institute, ACI Committee 440. 2002. 45 p.
  17. K.H. Reineck, D.A. Kuchma, K.S. Kim, S. Marx. Shear Database for Reinforced Concrete Members without Shear Reinforcement. – ACI Structural Journal, V. 100, No. 2, March-April 2003. Рр. 240–249.
  18. C.E. Ospina, G. Birkle, Widianto. Databank of Concentric Punching Shear Tests of Two-way Concrete Slabs without Shear Reinforcement at Interior Supports. Proceedings of the ASCE 2012 Structures Congress, Chicago, IL, Manuscript N 642.

Статья | (381 Кб)