Наука и безопасность
www.pamag.ru

Свидетельство:
О регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений".

Номер: №ФС77-35253

Выдано: Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций

Дата: от 16.02.2009 г.

Форма распространения: электронное периодическое издание

Язык: русский

Учредитель: ООО "ВЕЛД"

Свидетельство о регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений"

Обрушения

   

электронный журнал



09.01.2016 Лерикский район, Азербайджан
Обрушение более ста электрических столбов
07.01.2016 г.Полтава, Украина
Обрушение спортивного комплекса на улице Комарова
02.01.2016 г.Мадрид, Испания
Обрушение фасада здания в пригороде Мадрида

Все обрушения


На правах рекламы



Компания ВЕЛД
 





СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ СРЕДСТВА МАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ №ФС77-35253 выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 16.02.2009 г.
Форма распространения: электронное периодическое издание
Язык: русский
Учредитель: ООО "ВЕЛД"


Электронный журнал

Предотвращение аварий зданий и сооружений

Оценка напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композиционными материалами
Автор: В.М. Попов
Предприятие: ФГОУ ВПО "Костромская государственная сельскохозяйственная академия", пос. Караваево, Костромская область
Дата публикации: 2009-04-01
Версия для печати <<Назад

Попов Владимир Мирович
Попов Владимир Мирович

Применение внешнего армирования композиционными материалами на основе углеродных, арамидных и стеклянных волокон (фиброармированные пластики, далее ФАП), несмотря на высокую стоимость, получает все большее распространение для усиления строительных конструкций. Этому способствуют их высокие прочностные и деформативные характеристики, малый вес, стойкость в агрессивных средах, легкость транспортировки, простота технологии усиления конструкций и возможность проведения работ без остановки производства.

Расчет изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных ФАП, по нормальным сечениям приведен в [1; 4].

Рассмотрим методику расчета на основе условий равновесия усилий в предельном состоянии, как в соответствии с положением норм [2], так и [3].

Для железобетонного изгибаемого элемента прямоугольного сечения с двойным армированием стальной арматурой и арматурой ФАП в растянутой зоне несущая способность относительно центра тяжести сечения сжатой зоны бетона:

Уравнение равновесия продольных усилий


где Mu - несущая способность изгибаемого элемента;
σs, σf - напряжения в стальной и ФАП арматуре;
Rs, Rsc - расчетное сопротивление стальной арматуры растяжению и сжатию;
Rf - расчетное сопротивление растяжению арматуры ФАП;
A's, As, Af - площади поперечного сечения стальной сжатой, растянутой и арматуры ФАП;
b, h - ширина и высота сечения изгибаемого элемента;
h0=h-a - рабочая высота сечения;
a - расстояние от центра тяжести сечения растянутой арматуры до растянутой грани элемента;
a' - расстояние от центра тяжести сечения сжатой арматуры до сжатой грани элемента;
x - расчетная высота сжатой зоны бетона.

Относительная высота сжатой зоны бетона

Относительная (от h) высота сжатой зоны бетона .

Расчет по СНиП 2.03.01-84* [2].

Напряжения в стальной растянутой арматуре по [2] равны

Обозначим:

где - предельная деформация бетона при центральном сжатии;

- характеристика деформативных свойств тяжелого бетона.

Тогда напряжения в стальной арматуре равны:

Аналогично напряжения в арматуре ФАП:

или

Подставив выражения для напряжений в растянутой стальной арматуре и арматуре ФАП в уравнение равновесия продольных усилий, получим:




Умножим левую и правую части уравнения на ξ


Решая последнее уравнение относительно ξ, получим:

Расчет по своду правил [3].

Напряжения в растянутой арматуре (стальной и ФАП) определятся по формулам:

Обозначим:

Тогда:




Рассмотрим изгибаемый железобетонный элемент прямоугольного сечения с размерами: b=300 мм, h=700 мм, h0=650 мм. Армирование одиночное. Кроме стальной растянутой арматуры класса А400 с расчетным сопротивлением Rs=355 МПа, применена арматура из углепластика холодного отверждения с нормативной прочностью Rf=1400 МПа, Ef=120000 МПа. Расчетная толщина монослоя tf=0,175 мм. Площадь сечения внешней арматуры Af=bf ·tf=52,5 мм. Расчетное сопротивление углеткани [3] Rfu=1033 МПа. На данном примере сопоставим результаты расчетов при различных классах бетона и процентах армирования по приведенным выше методикам и по деформационной модели с помощью автоматизированной программы "Siga-6", разработанной автором.

Некоторые результаты расчетов, приведенные на рис. 1, 2 и в табл. 1, 2, показали хорошую сходимость результатов расчета несущей способности по всем методикам.

Места "перелома" кривых на графиках рис. 1 соответствуют достижению напряжения предела текучести стальной арматуры.

Из графиков на рис. 3 и 5 следует, что при небольших процентах армирования (до 1,5% при классе бетона В30) напряжения в углепластиковой арматуре достигают расчетного сопротивления, однако в бетоне сжатой зоны краевые фибровые деформации меньше расчетных значений, равных 3,5‰ и возникает опасность разрыва арматуры ФАП. При больших процентах армирования прочность арматуры ФАП не может быть реализована в полном объеме (рис.5).

Рис. 1. Зависимость несущей способности изгибаемого железобетонного элемента
от процента армирования при различных классах бетона на осевое сжатие:
ДМ - по деформационной модели; СП - свод правил [3];
СНиП - нормам проектирования [2]

Рис. 2. Зависимость несущей способности изгибаемого железобетонного элемента
от класса бетона на осевое сжатие при различных процентах армирования:
ДМ - по деформационной модели; СП - свод правил [3];
СНиП - нормам проектирования [2]

Рис. 3. Зависимость несущей способности изгибаемого железобетонного элемента
от деформации крайней сжатой фибры бетона при различных процентах
армирования. Расчет выполнен по деформационной модели
для класса бетона на осевое сжатие В30

Рис. 4. Зависимость напряжений в стальной арматуре от деформации крайней
сжатой фибры бетона при различных процентах армирования. Расчет выполнен
по деформационной модели для класса бетона на осевое сжатие В30

Рис. 5. Зависимость напряжений в углепластиковой арматуре от деформации
крайней сжатой фибры бетона при различных процентах армирования. Расчет
выполнен по деформационной модели для класса бетона на осевое сжатие В30

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Библиографический список

  1. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. - М., 2006.
  2. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Госстрой СССР, 1991.
  3. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. - М., 2004.
  4. Шилин А.А. и др. Усиление железобетонных конструкций композиционными материалами / А.А. Шилин, В.А. Пшеничный, Д.В. Картузов. - М.: ОАО "Издательство "Стройиздат", 2004.
<<Назад