Научная статья на тему 'Напряженно-деформированное состояние сталефибробетона при сжатии с учетом разгрузки из области неупругих деформаций'

Напряженно-деформированное состояние сталефибробетона при сжатии с учетом разгрузки из области неупругих деформаций Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
сталефибробетон / стальное волокно / модуль упругости / предельная деформация / прочность на сжатие / steel fiber-reinforced concrete / steel fiber / modulus of elasticity / ultimate strain / compressive strength

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Агапов Владимир Павлович, Маркович Алексей Семенович, Дхар Прашанта, Голишевская Дарья Александровна

Исследованы физико-механические характеристики сталефибробетона при сжатии, в том числе модуль упругости, коэффициент Пуассона, значения предельных деформаций при сжатии, величина прочности с различным процентом дисперсного армирования. Разработана и проведена программа экспериментальных исследований, которая включала в себя изготовление образцов-кубов, размером 100×100×100 мм, а также испытание на сжатие при статическом нагружении с учетом разгрузки из области неупругих деформаций. В качестве дисперсного армирования было выбрано два вида стальной фибры: анкерного и волнового профиля. Объемное содержание стального волокна в образцах кубах составляло 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 %. Получены прочностные и деформационные характеристики сталефибробетона при сжатии. На основе экспериментальных данных построены действительные диаграммы деформирования сталефибробетона с учетом типа армирующих волокон и процентного содержания армирующего волокна. На основе полученных диаграмм предложен закон деформирования сталефибробетона, который можно описать полиномиальной функцией четвертой степени с постоянными коэффициентами, определяющими вид кривой «напряжение — деформация». Приведенные результаты исследования могут быть использованы при разработке методики физически нелинейных расчетов сталефибробетонных элементов с процентом дисперсного армирования от 0,5 до 2,0 %.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Агапов Владимир Павлович, Маркович Алексей Семенович, Дхар Прашанта, Голишевская Дарья Александровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Stress-Strain State of Steel Fiber-Reinforced Concrete under Compression Taking into Account Unloading from Inelastic Region

The purpose of the study is to examine the physical and mechanical characteristics of steel fiber-reinforced concrete under compression, including: modulus of elasticity, Poisson ratio, values of ultimate strains under compression, values of compressive strength with different percentages of dispersed reinforcement. An experimental investigation program, which included the production of cube samples measuring 100×100×100 mm, as well as a compression test under static loading, taking into account unloading from the region of inelastic deformations, was developed and carried out. Two types of steel fiber were chosen as dispersed reinforcement: hooked end and wave shape. The volume content of steel fiber in the cube samples was 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 %. As a result of the investigation, the strength and deformation characteristics of steel fiber reinforced concrete under compression were obtained. Based on the experimental data, actual strain diagrams of steel fiber reinforced concrete were constructed, taking into account the type of reinforcing fibers and the percentage of reinforcing fiber. Based on the obtained diagrams, a law of deformation of steel fiber reinforced concrete is proposed, which can be described by a polynomial function of the fourth order with constant coefficients that determine the shape of the stress-strain curve. The presented research results can be used in developing a methodology for physically nonlinear analysis of steel fiber reinforced concrete elements with a percentage of dispersed reinforcement from 0.5 to 2.0 %.

Текст научной работы на тему «Напряженно-деформированное состояние сталефибробетона при сжатии с учетом разгрузки из области неупругих деформаций»

2024. 20(2). 170-181 Строительная механика инженерных конструкций и сооружений Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings

ISSN 1815-5235 (Print), 2587-8700 (Online)

http://journals.rudn.ru/structural-mechanics

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ EXPERIMENTAL RESEARCHES

DOI: 10.22363/1815-5235-2024-20-2-170-181 УДК 69.04

EDN: HHPHBS Научная статья / Research article

Напряженно-деформированное состояние сталефибробетона при сжатии с учетом разгрузки из области неупругих деформаций

В.П. Агапов1 , A.C. Маркович12 , П. Дхар1 , Д.А. Голишевская1 и

1 Российский университет дружбы народов, Москва, Россия

2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Москва, Россия И miloserdova-da@rudn.ru

История статьи

Поступила в редакцию: 30 ноября 2023 г. Доработана: 25 февраля 2024 г. Принята к публикации: 14 марта 2024 г.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Нераздельное соавторство.

Аннотация. Исследованы физико-механические характеристики сталефибробетона при сжатии, в том числе модуль упругости, коэффициент Пуассона, значения предельных деформаций при сжатии, величина прочности с различным процентом дисперсного армирования. Разработана и проведена программа экспериментальных исследований, которая включала в себя изготовление образцов-кубов, размером 100^100x100 мм, а также испытание на сжатие при статическом нагружении с учетом разгрузки из области неупругих деформаций. В качестве дисперсного армирования было выбрано два вида стальной фибры: анкерного и волнового профиля. Объемное содержание стального волокна в образцах кубах составляло 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 %. Получены прочностные и деформационные характеристики стале-фибробетона при сжатии. На основе экспериментальных данных построены действительные диаграммы деформирования сталефибробе-тона с учетом типа армирующих волокон и процентного содержания армирующего волокна. На основе полученных диаграмм предложен закон деформирования сталефибробетона, который можно описать полиномиальной функцией четвертой степени с постоянными коэффициентами, определяющими вид кривой «напряжение — деформация». Приведенные результаты исследования могут быть использо-

Агапов Владимир Павлович, доктор технических наук, профессор департамента строительства инженерной академии, Российский университет дружбы народов, Москва, Российская Федерация; eLIBRARY SPIN-код: 2422-0104; ORCID: 0000-0002-1749-5797; E-mail: agapovpb@mail.ru Маркович Алексей Семенович, кандидат технических наук, доцент департамента строительства инженерной академии, Российский университет дружбы народов, Москва, Россия; eLIBRARY SPIN-код: 9203-1434; ORCID: 0000-0003-3967-2114; E-mail: markovich-as@rudn.ru Дхар Прашанта, кандидат технических наук, старший преподаватель департамента строительства инженерной академии, Российский университет дружбы народов, Москва, Россия; eLIBRARY SPIN-код: 5670-7662; ORCID: 0000-0002-7888-5350; E-mail: dkhar-p@rudn.ru Голишевская Дарья Александровна, ассистент департамента строительства инженерной академии, Российский университет дружбы народов, Москва, Россия; eLIBRARY SPIN-код: 1276-6516; ORCID: 0000-0003-0835-528X; E-mail: miloserdova-da@rudn.ru

© Агапов В.П., Маркович А.С., Дхар П., Голишевская Д.А., 2024

Ф© I ' ls work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License КЗЕЕЯ https://creativecommons.Org/licenses/by-nc/4.0/legalcode

ваны при разработке методики физически нелинейных расчетов ста-лефибробетонных элементов с процентом дисперсного армирования от 0,5 до 2,0 %.

Ключевые слова: сталефибробетон, стальное волокно, модуль упругости, предельная деформация, прочность на сжатие

Для цитирования

Агапов В.П., Маркович А. С., Дхар П., Голишевская Д.А. Напряженно-деформированное состояние сталефибробетона при сжатии с учетом разгрузки из области неупругих деформаций // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2024. Т. 20. № 2. С. 170-181. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2024-20-2-170-181

Stress-Strain State of Steel Fiber-Reinforced Concrete

under Compression Taking into Account Unloading from Inelastic Region

Vladimir P. Agapov1 , Alexey S. Markovich1'2 , Prashanta Dkhar1 , Darya A. Golishevskaia1 H

'RUDN University, Moscow, Russia

2National Research Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russia S miloserdova-da@rudn.ru

Abstract. The purpose of the study is to examine the physical and mechanical characteristics of steel fiber-reinforced concrete under compression, including: modulus of elasticity, Poisson ratio, values of ultimate strains under compression, values of compressive strength with different percentages of dispersed reinforcement. An experimental investigation program, which included the production of cube samples measuring 100*100x100 mm, as well as a compression test under static loading, taking into account unloading from the region of inelastic deformations, was developed and carried out. Two types of steel fiber were chosen as dispersed reinforcement: hooked end and wave shape. The volume content of steel fiber in the cube samples was 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 %. As a result of the investigation, the strength and deformation characteristics of steel fiber reinforced concrete under compression were obtained. Based on the experimental data, actual strain diagrams of steel fiber reinforced concrete were constructed, taking into account the type of reinforcing fibers and the percentage of reinforcing fiber. Based on the obtained diagrams, a law of deformation of steel fiber reinforced concrete is proposed, which can be described by a polynomial function of the fourth order with constant coefficients that determine the shape of the stress-strain curve. The presented research results can be used in developing a methodology for physically nonlinear analysis of steel fiber reinforced concrete elements with a percentage of dispersed reinforcement from 0.5 to 2.0 %.

Keywords: steel fiber-reinforced concrete, steel fiber, modulus of elasticity, ultimate strain, compressive strength

For citation

Agapov V.P., Markovich A.S., Dkhar P., Golishevskaia D.A. Stress-strain state of steel fiber-reinforced concrete under compression taking into account unloading from inelastic region. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2024;20(2):170-181. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2024-20-2-170-181

Vladimir P. Agapov, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Civil Engineering, Engineering Academy, RUDN University, Moscow, Russian Federation; eLIBRARY SPIN-code: 2422-0104; ORCID: 0000-0002-1749-5797; E-mail: agapovpb@mail.ru

Alexey S. Markovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Civil Engineering, Academy of Engineering, RUDN University, Moscow, Russia; eLIBRARY SPIN-code: 9203-1434; ORCID: 0000-0003-3967-2114; E-mail: markovich-as@rudn.ru

Prashanta Dkhar, Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer of the Department of Civil Engineering, Academy of Engineering, RUDN University, Moscow, Russia; eLIBRARY SPIN-code: 5670-7662; ORCID: 0000-0002-7888-5350; E-mail: dkhar-p@rudn.ru

Darya A. Golishevskaia, Assistant of the Department of Civil Engineering, Academy of Engineering, RUDN University, Moscow, Russia; eLIBRARY SPIN-code: 1276-6516; ORCID: 0000-0003-0835-528X; miloserdova-da@rudn.ru

Article history

Received: November 30, 2023 Revised: February 25, 2024 Accepted: March 14, 2024

Conflicts of interest

The authors declare that there is no conflict of interest.

Authors' contribution

Undivided co-authorship.

1. Введение

Дисперсно-армированный бетон представляет собой сложный композиционный материал. Для увеличения физико-механических характеристик бетонов используются различные волокна (стальные, базальтовые, стеклянные, углеродные, полипропиленовые и т.д.) [1-3]. Следует отметить, что существенный практический интерес для эффективного использования в строительной области представляет исследование свойств образцов, полученных на основе стального волокна, что отражено в [3-6].

В [6-9] установлено, что рабочий диапазон объемного содержания стального волокна в дисперсно-армированном бетоне принимается не более 2,5... 3,0 %. Более высокий процент армирования не всегда является обоснованным и может привести к снижению прочности [7].

В работах зарубежных и отечественных исследователей отмечено, что добавление стальных волокон в состав бетона значительно увеличивает его прочностные показатели. Прочность стале-фибробетона на сжатие повышается на 10.15 % относительно обычного бетона такого же класса при содержании стального волокна до 2,5 % [10-18]. Однако, проведя анализ существующих работ [4-21], можно отметить, что в настоящее время физико-механические характеристики сталефибробе-тона ещё недостаточно подкреплены экспериментальными данными, в частности, имеется недостаток исследований напряженно-деформированного состояния сталефибробетона с учетом его разгрузки из области неупругих деформаций.

В статье особое внимание уделено экспериментальному исследованию сталефибробетона на сжатие с учетом разгрузки из области неупругих деформаций с рациональным содержанием фибрового волокна в пределах от 0,5 до 2 %.

2. Метод

Для исследования прочностных и деформативных характеристик сталефибробетона при сжатии были проведены эксперименты, выполненные авторами в лаборатории строительных конструкций и материалов департамента строительства инженерной академии РУДН. Объектом исследования являлись образцы-кубы размером 100x100x100 мм. Для эксперимента было изготовлено 4 партии образцов с применением стального волокна анкерного типа (диаметр 0,3 мм и длина 30 мм) и 4 партии — с применением стального волокна волнового типа (диаметр 0,3 мм и длина 22 мм). Количество стального волокна в образцах увеличивалось от 0,5 до 2 % по объему. Все образцы имели одинаковый состав бетонной матрицы: Ц:П:Щ=1:1,2:1,6 при В:Ц=0,45 и расходе пластифицирующей добавки 1,5 % от массы цемента. Количество образцов-кубов в одной партии составило 6 шт. Итого было изготовлено 48 дисперсно-армированных образцов-кубов.

Получение действительных диаграмм деформирования при стандартных испытаниях с применением индикаторов часового типа сопровождается рядом технических трудностей и сложностей регистрации деформаций во времени одновременно в несколько точек. Таким образом, данные, полученные при таком типе измерения, могут иметь серьезные погрешности [22-23]. В нашем случае применялась методика, согласно которой в процессе испытаний в реальном времени синхронно с нагрузкой регистрировались продольные и поперечные деформации образца. Испытание образцов производилось на испытательной установке Matest по Межгосударственному стандарту ГОСТ 10180-20121. Для измерения деформаций на смежные грани контрольных образцов-кубов были наклеены по 7 тензорезисторов BX 120-5 АА так, чтобы направление их базы совпадало с направлением измеряемой деформации (рис. 1). Тензорезисторы были подключены к 32-канальной тензомет-рической станции ZETLAB по полной мостовой схеме (рис. 2).

1 ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М.: Стандартинформ, 2018. 32 с. URL: http://www.nppskmost.ru/files/gost-10180-2012.pdf (дата обращения: 15.07.2023).

Рис. 1. Схема расположения тензорезисторов на гранях образцов-кубов И с т о ч н и к : выполнено В.П. Агаповым, А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской Figure 1. Arrangement of strain gauges on the faces of sample cubes S o u r c e : compiled by V.P. Agapov, A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia

Рис. 2. Подключение тензорезисторов к многоканальной тензометрической станции: 1 — тензометрическая станция Zetlab ZET 017-T32; 2 — гидравлический пресс Matest; 3 — образец-куб с тензорезисторами BX 120-5AA; 4 — персональный компьютер И с т о ч н и к : фото А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской Figure 2. Connecting strain gauges to a multichannel strain gauge station: 1 — Zetlab ZET 017-T32 strain gauge station; 2 — Matest hydraulic press; 3 — sample cube with BX 120-5AA strain gauges; 4 — personal computer S o u r c e : photo by A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia

Для построения диаграммы деформирования с учетом разгрузки из области неупругих деформаций и определения остаточных деформаций сталефибробетона образцы нагружались до заданного уровня напряжений, составляющих 60 % от разрушающих. После этого производилась полная разгрузка.

3. Результаты и обсуждение

Характер разрушения образцов представлен на рис. 3. В ходе экспериментов были определены следующие физико-механические характеристики сталефибробетона: прочность на сжатие, начальный модуль упругости, предельная деформация и коэффициент Пуассона. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Рис. 3. Разрушенные образцы-кубы И с т о ч н и к : фото А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской Figure 3. Destroyed sample cubes S o u r c e : photo by A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia

Таблица 1

Результаты испытаний по определению прочности на сжатие сталефибробетонных образцов-кубов

Тип стального волокна Количество стального Кубиковая прочность на сжатие Ль, МПа Призменная прочность на сжатие Ль', МПа Предельная деформация Начальный модуль упругости Еь, МПах10"3

волокна ц ,% £ufbc

Бетон без фибры 0 55,00 39,5 0,00200 39,00

0,5 59,65 42,37 0,00172 44,98

Фибра проволочная 1,0 62,13 43,98 0,00160 49,41

анкерная 0,3/30 1,5 64,33 45,40 0,00156 49,88

2,0 66,55 46,81 0,00154 51,71

0,5 57,75 41,13 0,00194 41,81

Фибра проволочная 1,0 59,21 42,09 0,00191 43,43

волновая 0,3/22 1,5 60,47 42,91 0,00186 45,32

2,0 62,20 44,03 0,00182 48,16

Источник : составлено В.П. Агаповым, А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской

Table 1

The results of compression tests of steel fiber-reinforced concrete

Type of steel fiber Content of steel fiber ц , % Cube compressive strength Ль, МРа Prism compressive strength Ль', МРа Ultimate strain £ufbc Tangent modulus of elasticity Efb, МРах10"3

Concrete without fiber 0 55.00 39.5 0.00200 39.00

0.5 59.65 42.37 0.00172 44.98

Hooked end wire fiber 0.3/30 1.0 62.13 43.98 0.00160 49.41

1.5 64.33 45.40 0.00156 49.88

2.0 66.55 46.81 0.00154 51.71

0.5 57.75 41.13 0.00194 41.81

Wave wire fiber 0.3/22 1.0 59.21 42.09 0.00191 43.43

1.5 60.47 42.91 0.00186 45.32

2.0 62.20 44.03 0.00182 48.16

S o u r c e: made by V.P. Agapov, A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia

Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о том, что при увеличении дисперсного армирования прочность сталефибробетона при сжатии растет с увеличением объемного содержания стального волокна. Увеличение процента армирования до 2 % позволяет повысить прочность сталефибробетона на сжатие на 21 % при использовании анкерной фибры и на 13 % при использовании волновой. Предельная деформация образцов при сжатии уменьшается с увеличением объемного содержания стального волокна: так, при 2 % армировании предельная деформация уменьшается на 23 % для анкерной фибры и на 9 % для волновой. По полученным результатам установлено, что начальный модуль упругости сталефибробетона увеличивается на 33% при использовании анкерной фибры и на 23,5 % при применении волновой при максимальном проценте армирования в 2 %. Полученные данные согласуются с результатами работ других исследователей [5; 7; 10-18; 23].

На рис. 4 и 5 представлены осредненные диаграммы деформирования образцов из сталефибробетона с ветвями нагрузки и разгрузки, отражающими действительный характер работы материала с учетом типа армирующих волокон и процентного содержания армирующего волокна.

Рис. 4. Диаграмма деформирования дисперсно-армированного бетона с ветвью нагрузки и разгрузки образцов-кубов с фиброй проволочной анкерной:

а — ц/ = 0,5 %; б — ц/ = 1 %; в — ц/=1,5 %; г — ц/ = 2 % И с т о ч н и к: выполнено В.П. Агаповым, А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской

Figure 4. Diagram of deformation of fiber-reinforced concrete with a branch of loading and unloading of sample cubes with hooked end wire fiber: а — ц/ = 0.5 %; б — ц/ = 1%; в — ц/=1.5 %; г— ц/ = 2 % S o u r c e: compiled by V.P. Agapov, A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia

Рис. 5. Диаграмма деформирования дисперсно-армированного бетона с ветвью нагрузки и разгрузки образцов-кубов с фиброй проволочной волновой:

а — ц = 0,5 %; б — ц = 1 %; в — ц/=1,5 %; г — ц/ = 2 % И с т о ч н и к: выполнено В.П. Агаповым, А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской Figure 5. Diagram of deformation of fiber-reinforced concrete with a branch of loading and unloading of sample cubes with wave wire fiber а — ц/ = 0.5 %; б — ц/ = 1 %; в — ц/=1.5 %; г — ц/ =2 % S o u r c e: compiled by V.P. Agapov, A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia

На представленных выше диаграммах (см. рис. 4, 5) ветвь ОА соответствует первоначальному нагружению до нагрузки, составляющей 60 % от разрушающей (350 кН). Ветвь ОА' соответствует разгрузке образца-куба. Отрезок ОО' указывает на остаточные деформации. Ветвь О-А-О' описывает собой неполную петлю гистерезиса. Точка В, находящаяся на вершине диаграммы, соответствует разрушающей нагрузке и предельной деформации вийю. Кривая ВС характеризует ниспадающую ветвь диаграммы.

Анализируя полученные диаграммы деформирования (см. рис. 4, 5), можно отметить, что вершина диаграммы смещается вверх и влево, а угол касательной к наклону кривой в начале координат увеличивается с увеличением процентного содержания волокна в составе бетона.

На основании обработки полученных экспериментальных данных получена аналитическая зависимость между напряжениями и деформациями сталефибробетона при сжатии, которая аппроксимируется полиномиальной функцией четвертой степени [25]:

айЬ =а18йЬ +а2в2 +а3вI +а4в4 , 0)

где айЬ — нормальные напряжения сжатия; вйЬ — продольные деформации; а1, а2, а3, а4 — постоянные коэффициенты, которые зависят от процентного содержания стального волокна и типа профиля.

Коэффициенты а1, а2, а3, а4, определяющие вид диаграммы деформирования, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Коэффициенты аппроксимирующей функции о-£ дисперсно-армированного бетона на сжатие в зависимости от типа профиля и количества стального волокна

Тип стального волокна Постоянные коэффициенты уравнения, х106 Количество стального волокна ц/, %

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,5 1,0 1,5 2,0

а1 0,0794 0,0855 0,0833 0,0860

Фибра проволочная а2 -37,1 -37,8 -29,1 -29,1

анкерная 0,3/30 аз 9590 7630 2280 1860

04 -1810000 -1400000 -625000 -671000

а1 0,0742 0,0775 0,0809 0,0862

Фибра проволочная 02 -33,4 -36,1 -38,6 -42,6

волновая 0,3/22 аз 7030 8110 8840 10000

а4 -83100 -1010000 -1130000 -1260000

Источник: составлено В.П. Агаповым, А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской

Table 2

c-£ approximation function coefficients of fiber-reinforced concrete under compression, depending on the shape and the content of steel fiber

Type of steel fiber Constant function coefficients, x106 Content of steel fiber ц/, %

0.5 1.0 1.5 2.0

а1 0.0794 0.0855 0.0833 0.0860

Hooked end wire fiber 0.3/30 а2 -37.1 -37.8 -29.1 -29.1

аз 9590 7630 2280 1860

а4 -1810000 -1400000 -625000 -671000

а1 0.0742 0.0775 0.0809 0.0862

Wave wire fiber 0.3/22 а2 -33.4 -36.1 -38.6 -42.6

аз 7030 8110 8840 10000

а4 -83100 -1010000 -1130000 -1260000

S o u r c e: made by V.P. Agapov, A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia

Значения остаточных деформаций сталефибробетона с различным процентом содержания анкерной и волной фибры, представлены в табл. 3. Значения коэффициента Пуассона испытуемых образцов приведены в табл. 4.

Таблица 3

Относительные остаточные деформации сталефибробетона на сжатие

Тип стального волокна

Относительная остаточная деформация дисперсно-армированного бетона zPi/b х103

Количество стального волокна ц/, %

0,5 1,0 1,5 2,0

Фибра проволочная анкерная 0,3/30 0,190 0,150 0,143 0,138

Фибра проволочная волновая 0,3/22 0,236 0,193 0,186 0,175

Источник: составлено В.П. Агаповым, А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской Relative residual deformation of fiber-reinforced concrete under compression

Table 3

Type of steel fiber

Relative residual deformation of fiber-reinforced concrete £pm xl03

Content of steel fiber ц/, %

0.5 1.0 1.5 2.0

Hooked end wire fiber 0.3/30 0.190 0.150 0.143 0.138

Wave wire fiber 0.3/22 0.236 0.193 0.186 0.175

S o u r c e: made by V.P. Agapov, A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia Значения коэффициента поперечной деформации (v) на шагах нагружения

Таблица 4

Ofb / ^fb 0,24 0,44 0,61 0,74 0,84 0,92 0,97 1,00

Фибра проволочная анкерная 0,3/30 0,26 0,26 0,28 0,33 0,37 0,48 0,51 0,70

Фибра проволочная волновая 0,3/22 0,24 0,24 0,26 0,29 0,34 0,45 0,62 0,68

И с т о ч н и к: составлено В.П. Агаповым, А.С. Марковичем, Д.А. Голишевской Table 4 Values of the coefficient of transverse deformation (v) at loading steps

Ofb / ^fb 0.24 0.44 0.61 0.74 0.84 0.92 0.97 1.00

Hooked end wire fiber 0.3/30 0.26 0.26 0.28 0.33 0.37 0.48 0.51 0.70

Wave wire fiber 0.3/22 0.24 0.24 0.26 0.29 0.34 0.45 0.62 0.68

S o u r c e: made by V.P. Agapov, A.S. Markovich, D.A. Golishevskaia

4. Заключение

1. На основании проведенных исследований можно сделать вывод о характере сдерживания стальными волокнами продольных и поперечных деформаций бетона. Явно выражен эффект перераспределения усилий в материале, а именно: с увеличением деформаций стальные волокна снимают часть нагрузки с бетонной матрицы, тем самым повышается верхняя граница трещинообра-зования.

2. Проведенные опыты показали, что использование анкерной фибры в качестве дисперсного армирования бетона оказывается более эффективным, чем волновой.

3. На основании полученных действительных диаграмм деформирования образцов на сжатие предложена зависимость между напряжениями и деформациями в виде полиномиальной функции четвертой степени с постоянными коэффициентами, определяющими вид диаграммы в зависимости от типа армирующих волокон и их процентного содержания.

Список литературы

1. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции: монография. М.: Издательство АСВ, 2011. 642 с. EDN: QNPRVR

2. Маркович А. С., Милосердова Д.А. Свойства дисперсных волокон для эффективного армирования бетонов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2022. Т. 18. № 2. C. 182-192. https://doi.org/10. 22363/1815-5235-2022-18-2-182-192

3. Пухаренко Ю.В., Аубакирова И.У., Скобликов В.А., Летенко Д.Г., Никитин В.А., Чарыков Н.А. Применение наносистем при получении сталефибробетона // Вестник гражданских инженеров. 2011. № 3 (28). С. 77-81. EDN: OPHUOT

4. Клюев А.В. Сталефибробетон для сборно-монолитного строительства // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2011. № 2. С. 60-63. EDN: NYATIP

5. Талантова К.В., Михеев Н.М. Исследование влияния свойств стальных фибр на эксплуатационные характеристики сталефибробетонных конструкций // Ползуновский вестник. 2011. № 1. С. 194-198. EDN: OCSKFP

6. ГороховМ.С. Трещиностойкость фибробетона со стальной анкерной фиброй // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2014. № 5 (27). С. 47-53. EDN: SWLTOF

7. Маркович А. С., Милосердова Д.А. Свойства дисперсных волокон для эффективного армирования бетонов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2022. Т. 18. № 2. C. 182-192. https://doi.org/10. 22363/1815-5235-2022-18-2-182-192

8. Хегай А.О., Кирилин Н.М., Хегай Т.С., Хегай О.Н. Экспериментальные исследования деформативных свойств сталефибробетона повышенных классов // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 6 (83). С. 77-82. https:// doi.org/10.23968/1999-5571-2020-17-6-77-82

9. Карпенко Н.И., Моисеенко Г.А. Свойства высокопрочного сталефибробетона с минимальным эффективным содержанием фибры при нагружениях различной длительности // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2022. Т. 18. № 6. С. 503-514. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-6-503-514

10. Yoo D.-Y., Banthia N. Impact resistance of fiber-reinforced concrete - A review // Cement and Concrete Composites. 2019. Vol. 104. No. 2019. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103389

11. Yusu/M.S., Isak A.B., Mohamud G.A., Warsame A.H., Osman Y.I., Ibrahim A.H., Elmi, L.A.A. Effect of Steel Fiber on Concrete's Compressive Strength // Open Journal of Civil Engineering. 2023. Vol. 13. P. 192-197. https://doi.org/ 10.4236/ojce.2023.131014

12. Zhao M., Li C., Li J., Yue L. Experimental Study on the Performance of Steel-Fiber-Reinforced Concrete for Remote-Pumping Construction // Materials. 2023. Vol. 16. No. 10. https://doi.org/10.3390/ma16103666

13. DingX., Zhao M., Zhou S., Fu Y., Li C. Statistical Analysis and Preliminary Study on the Mix Proportion Design of Self-Compacting Steel Fiber Reinforced Concrete // Materials. 2019. Vol. 12. No. 4. https://doi.org/10.3390/ma12040637

14. Mohtasham Moein M., Saradar A., Rahmati K., Hatami Shirkouh A., Sadrinejad I., Aramali V., Karakouzian M. Investigation of Impact Resistance of High-Strength Portland Cement Concrete Containing Steel Fibers // Materials. 2022. Vol. 15. No. 20. https://doi.org/10.3390/ma15207157

15. More F.M.D.S., Subramanian S.S. Impact of Fibres on the Mechanical and Durable Behaviour of Fibre-Reinforced Concrete // Buildings. 2022. Vol. 12. No. 9. https://doi.org/10.3390/buildings12091436

16. Alrawashdeh A., Eren O. Mechanical and physical characterisation of steel fibre reinforced self-compacting concrete: Different aspect ratios and volume fractions of fibres // Results in Engineering. 2022. Vol. 13. P. 100335. https:// doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100335

17. Khan M., Cao M., Xie C., Ali M. Effectiveness of hybrid steel-basalt fiber reinforced concrete under compression // Case Studies in Construction Materials. 2022. Vol. 16. P. e00941. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e00941

18. Hrabova K., Lanik J., Lehner P. Statistical and Practical Evaluation of the Mechanical and Fracture Properties of Steel Fibre Reinforced Concrete // Buildings. 2022. Vol. 1. No. 8. P. 1082. https://doi.org/10.3390/buildings12081082

19. Moiseenko G.A. Method for construction of isochron diagrams of high-strength steel fiber concrete and its matrix // Строительство и реконструкция. 2020. № 5 (91). С. 32-45. http://doi.org/10.33979/2073-7416-2020-90-4-32-45

20. Klyuev S.V., KlyuevA.V., AbakarovA.D., Shorstova E.S., Ga/arova N.G. The effect of particulate reinforcement on strength and deformation characteristics of fine-grained concrete // Magazine of Civil Engineering. 2017. No. 7. P. 6675. https://doi.org/10.18720/MCE.75.6

21. Лесовик Р.В., Клюев А.В., Клюев С.В. Мелкозернистый сталефибробетон на основе техногенного песка для получения сборных элементов конструкций // Технологии бетонов. 2014. Т. 2. № 14. С. 44-45. EDN: SZTHMX

22. Сидоров В.Н., Акимов П.А., Хегай А.О. Экспериментальные исследования высокопрочного фибробетона и прикладные вопросы численного расчета строительных конструкций // Вестник МГСУ. 2010. № 4-2. С. 427-435.

23. Степанов М.В., Моисеенко Г.А. Диаграммы деформирования мелкозернистого высокопрочного бетона и сталефибробетона при сжатии // Строительство и реконструкция. 2019. № 3 (83). С. 11-21. http://doi.org/10.33979/ 2073-7416-2019-83-3-11-21

24. Тамов М.М., СалибМ.И.Ф., Абуизеих Ю.К.И., Софьяников О.Д. Подбор составов и исследование прочностных характеристик самоуплотняющегося сверхвысокопрочного сталефибробетона // Известия высших учебных заведений // Строительство. 2022. № 4 (760). С. 25-39. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2022-760-4-25-39

25. Hu L., Li S., Zhu J., YangX. Mathematical Model of Constitutive Relation and Failure Criteria of Plastic Concrete under True Triaxial Compressive Stress // Materials. 2021. Vol. 14 (1). P. 102. https://doi.org/10.3390/ma14010102

References

1. Rabinovich F.N. Composites based on dispersed reinforced concrete. Questions of theory and design, technology, constructions: monograph. Moscow: ASV Publ.; 2011. (In Russ.) EDN: QNPRVR

2. Markovich A.S., Miloserdova D.A. Properties of dispersed fibers for efficient concrete reinforcement. Structural Mechanics o/ Engineering Constructions and Buildings. 2022;18(2):182-192. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-2-182-192

3. Pukharenko Yu.V., Aubakirova I.U., Skoblikov V.A., Letenko D.G., Nikitin V.A., Charykov N.A. Application of nanosystems in the steel fibrous concrete production. Bulletin o/ civil engineers. 2011;3(28):77-81. (In Russ.) EDN: OPHUOT

4. Kluev A.V. Steel fiber reinforced concrete for prefabricated monolithic construction. Bulletin o/BSTU named a/ter V.G. Shukhov. 2011;(2):60-63. (In Russ.) EDN: NYATIP

5. Talantova K.V., Mikheev N.M. A kinetic study of the alcoholic fermentation reaction using a pine nut shell as a packing element. Polzunovskij vestnik. 2011;(1):194-198. (In Russ.) EDN: OCSKFP

6. Gorokhov M.S. Crack resistance of fiber-reinforced concrete with steel anchor fiber. Bulletin o/ the State University o/Marine and River Fleet named a/ter Admiral S. O. Makarov. 2014;5(27):47-53. (In Russ.) EDN: SWLTOF

7. Markovich A.S., Miloserdova D.A. Properties of dispersed fibers for efficient concrete reinforcement. Structural Mechanics o/ Engineering Constructions and Buildings. 2022;18(2):182-192. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-2-182-192

8. Khegai A.O., Kirilin N.M., Khegai T.S., Khegai O.N. Experimental investigation of stress-strain properties of steel fiber reinforced concrete of the higher classes. Bulletin o/ civil engineers. 2020;6(83):77-82. (In Russ.) https://doi.org/ 10.23968/1999-5571-2020-17-6-77-82

9. Karpenko N.I., Moiseenko G.A. Investigation of the properties of high-strength steel fiber concrete with a minimum effective fiber content under loads of various durations. Structural Mechanics o/Engineering Constructions and Buildings. 2022;18(6):503-514. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-6-503-514

10. Yoo D.-Y., Banthia N. Impact resistance of fiber-reinforced concrete — A review. Cement and Concrete Composites. 2019;104:2019. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103389

11. Yusuf M.S., Isak A.B., Mohamud G.A., Warsame A.H., Osman Y.I., Ibrahim A.H., Elmi L.A.A. Effect of Steel Fiber on Concrete's Compressive Strength. Open Journal o/Civil Engineering. 2023;13:192-197. https://doi.org/10.4236/ ojce.2023.131014

12. Zhao M., Li C., Li J., Yue L. Experimental Study on the Performance of Steel-Fiber-Reinforced Concrete for Remote-Pumping Construction. Materials. 2023;16(10):3666. https://doi.org/10.3390/ma16103666

13. Ding X., Zhao M., Zhou S., Fu Y., Li C. Statistical Analysis and Preliminary Study on the Mix Proportion Design of Self-Compacting Steel Fiber Reinforced Concrete. Materials. 2019;12(4):637. https://doi.org/10.3390/ma12040637

14. Mohtasham Moein M., Saradar A., Rahmati K., Hatami Shirkouh A., Sadrinejad I., Aramali V., Karakouzian M. Investigation of Impact Resistance of High-Strength Portland Cement Concrete Containing Steel Fibers. Materials. 2022; 15(20):7157. https://doi.org/10.3390/ma15207157

15. More F.M.D.S., Subramanian S.S. Impact of Fibres on the Mechanical and Durable Behaviour of Fibre-Reinforced Concrete. Buildings. 2022;12(9):1436. https://doi.org/10.3390/buildings12091436

16. Alrawashdeh A., Eren O. Mechanical and physical characterisation of steel fibre reinforced self-compacting concrete: Different aspect ratios and volume fractions of fibres. Results in Engineering. 2022;13:100335. https://doi.org/ 10.1016/j.rineng.2022.100335

17. Khan M., Cao M., Xie C., Ali M. Effectiveness of hybrid steel-basalt fiber reinforced concrete under compression. Case Studies in Construction Materials. 2022;16:e00941. https://doi.org/10.1016/jxscm.2022.e00941

18. Hrabova K., Lanik J., Lehner P. Statistical and Practical Evaluation of the Mechanical and Fracture Properties of Steel Fibre Reinforced Concrete. Buildings. 2022;12(8):1082. https://doi.org/10.3390/buildings12081082

19. Moiseenko G.A. Method for construction of isochron diagrams of high-strength steel fiber concrete and its matrix. Building and Reconstruction. 2020;(5):32-45. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2020-90-4-32-45

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

20. Klyuev S.V., Klyuev A.V., Abakarov A.D., Shorstova E.S., Gafarova N.G. The effect of particulate reinforcement on strength and deformation characteristics of fine-grained concrete. Magazine of Civil Engineering. 2017;7:66-75. https://doi.org/10.18720/MCE.75.6

21. Lesovik R.V., Klyuev A.V., Klyuev S.V. Finegrained steel fiber concrete based on the sand of a technogenic to obtain prefabricated structures. Concrete Technologies. 2014;4(2):44-45. (In Russ.) EDN: SZTHMX

22. Sidorov V.N., Akimov P.A., Hegai A.O. Experimental researches of high-strength fibro-concrete and applied problems of structural analysis. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2010;4(2):427-435. (In Russ.)

23. Stepanov M.V., Moiseenko G.A. Deformation diagrams of fine-grained high-strength concrete and high-strength steel-fibro concrete under compression. Building and reconstruction. 2019;3(83):11-21. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/ 2073-7416-2019-83-3-11-21

24. Tamov M.M., Salib M.I.F., Abuizeh Y.Q.Y., Sofianikov O.D. Mix design and study of strength properties of self-compacting ultra high-performance fiber-reinforced concrete. News of higher educational institutions. Construction. 2022;4(760):25-39. (In Russ.) https://doi.org/10.32683/0536-1052-2022-760-4-25-39

25. Hu L., Li S., Zhu J., Yang X. Mathematical Model of Constitutive Relation and Failure Criteria of Plastic Concrete under True Triaxial Compressive Stress. Materials. 2021;14(1):102. https://doi.org/10.3390/ma14010102

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.