CC BY
13
12. Соломатин С.В. Учёт вязкопла-стических свойств льда для оптимизации проектных решений морских нефтегазопро-мысловых сооружений в заливе Шарапов Шар. // Гидротехническое строительство. — 2019. - № 11. - С. 16-21.
13. G. Timco. Proceedings of the 16th IAHR International Symposium on Ice, 2, Ice Strength During the Melt Season, pp. 187-193, 2002.
14. ISO/DIS19906 "Petroleum and natural gas industries - Arctic offshore structures". 2010. 466 с.
Критерии авторства
Соломатин С.В., Козлов Д.В. выполнили теоретические исследования, на основании которых провели обобщение и написали рукопись. Соломатин С.В., Козлов Д.В. имеют на статью авторское право и несут ответственность за плагиат. Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов Статья поступила в редакцию: 20.01.2021 г. Одобрена после рецензирования 16.02.2021 г. Принята к публикации 19.02.2021 г.
12. Solomatin S.V. Uchet vyazkoplas-ticheskih svoistv ljda dlya optimizatsii pro-jektnyh reshenij morskih neftegazopromyslo-vyh sooruzhenij v zalive Sharapov Shar // Gi-drotehnicheskoe stroitelstvo. - 2019. - № 11. -S. 16-21.
13., G. Timco. Proceedings of the 16th IAHR International Symposium on Ice, 2, Ice Strength During the Melt Season, pp. 187-193, 2002.
14. ISO/DIS 19906 "Petroleum and natural gas industries - Arctic offshore structures". 2010. 466 a
Authorship criteria
Solomatin S.V., Kozlov D.V. performed theoretical studies, on the basis of which they conducted a generalization and wrote the manuscript. Solomatin S.V., Kozlov D.V. have a copyright on the article and are responsible for plagiarism. Conflict of interest
The authors declare that there are no conflicts of interest The article was submitted to the editorial office 20.01.2021
Approved after review 16.02.2021 Accepted for publication 26.02.2021
Оригинальная статья
УДК 502/504:626.01:004.05
Б01: 10.26897/1997-6011-2021-1-53-62
ПРОЧНОСТЬ МАЛОАРМИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С МЕЖБЛОЧНЫМИ СТРОИТЕЛЬНЫМИ ШВАМИ, УСИЛЕННЫХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БАЗАЛЬТОКОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРОЙ
РУБИН ОЛЕГ ДМИТРИЕВИЧ1, д-р техн. наук, директор филиала
[email protected] еЫБКАЕУ8РШ-код: 2720-6627
ЛИСИЧКИН СЕРГЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧн, д-р техн. наук, главный научный сотрудник
ЗЮЗИНА ОКСАНА ВАЛЕРЬЕВНА2, аспирант
1 Филиал АО «Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт «Гидропроект» им. С.Я. Жука» — «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений»; 125080, Москва, Волоколамское ш, 2, Россия
2 «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева»; 195220, Санкт-Петербург, Гжатская, 21, Россия
Многие малоармированные железобетонные конструкции эксплуатируемых гидротехнических сооружений нуждаются в усилении. Традиционные методы усиления (железобетоном, металлоконструкциями и др.) имеют существенные недостатки. Начинает распространяться метод усиления системами внешнего армирования на основе углеродного волокна, который эффективен в тех случаях, когда имеется доступ к растянутой зоне усиливаемых конструкций. Авторами предлагается усиливать малоармированные железобетонные конструкции эксплуатируемых гидротехнических сооружений предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой, размещаемой
в заранее пробуренных отверстиях в бетоне усиливаемых конструкций. Для обоснования предлагаемых технических решений был проведен комплекс экспериментальных исследований характерных малоармированных железобетонных конструкций гидротехнических сооружений (в том числе имеющих межблочные строительные швы), усиленных предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой. Результаты проведенных экспериментальных исследований показали эффективность усиления малоармированных железобетонных конструкций эксплуатируемых гидротехнических сооружений с межблочными строительными швами посредством предварительно напряженной: продольной базальтокомпозитной арматуры и поперечной арматуры.
Ключевые слова: гидротехнические сооружения, малоармированные железобетонные конструкции, усиление конструкций, базальтокомпозитная арматура, предварительное напряжение, экспериментальные исследования
Формат цитирования: Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В. Прочность малоармированных железобетонных конструкций с межблочными строительными швами, усиленных предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой // Природообустройство. - 2021. - № 1. - С. 53-62. DOI: 10.26897/1997-6011-2021-1-53-62.
© Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В., 2021
Original article
STRENGTH OF LOW-REINFORCED CONCRETE STRUCTURES WITH THE INTERBLOCK CONSTRUCTION JOINTS REINFORCED BY PRESTRESSED BASALT-COMPOSITE BARS
RUBIN OLEG DMITRIEVICH1, doctor of technical sciences, branch director
[email protected] eLIBRARYSPIN-code: 2720-6627
LISICHKIN SERGEJ EVGENJEVICHш 1 doctor of technical sciences, ghief research officer
ZYUZINA OKSANA VALERJEVNA2, post graduate student
1 Branch of JSC "Design and Survey and Research Institute "Gidroproekt" named after S.Ya. Zhuk — "Research Institute of Power Structures"; Russia, 125080, Moscow, Volokolamsk sh., 2
2 "VNIIG named after B.E. Vedeneev"; 195220, Saint-Petersburg, Gzhatskaya, 21, Russia
Many slightly reinforced concrete structures of operating hydraulic structures need strengthening. Traditional methods of strengthening (by reinforced concrete, metal structures, etc.) have significant disadvantages. A method of strengthening by external reinforcement systems based on carbon fiber which is effective in cases where there is an access to the tension zone of the reinforced structures begins to spread. The authors propose to strengthen slightly reinforced concrete structures of the operated hydraulic structures with pre-stressed basalt composite reinforcement placed in the pre-drilled holes in the concrete of the reinforced structures. To substantiate the proposed technical solutions there was carried out a set of experimental studies of characteristic slightly reinforced concrete structures of hydraulic facilities (including those with inter-block construction joints) reinforced with pre-stressed basalt composite reinforcement. The results of experimental studies have shown the effectiveness of strengthening low-reinforced concrete structures of operating hydraulic facilities with inter block construction joints by means of pre-stressed: longitudinal basalt composite reinforcement and transverse reinforcement.
Keywords: hydraulic structures, slightly reinforced concrete structures, strengthening of structures, basalt composite reinforcement, pre-stressing, experimental research
Format of citation: Rubin O.D., Lisichkin S.E., Zyuzina O.V. Strength of low-reinforced concrete structures with the interblock construction joints reinforced by prestressed basalt-composite bars // Prirodoobustrojstvo. - 2021. - № 1. - С. 53-62. DOI: 10.26897/1997-6011-2021-1-53-62.
Введение. В настоящее время усиление малоармированных железобетонных эксплуатируемых гидротехнических сооружений (ГТС) производится ремонтом (частичной заменой) бетона; частичной заменой прокорродированной стальной арматуры; добетонкой (набетонкой) конструкции; созданием металлических обойм, шпрен-гельных систем и контрофорсов.
Вместе с тем распространяется метод усиления системами внешнего армирования на основе тканей и ламелей из углеродного волокна: Баксанская ГЭС (железобетонные конструкции здания ГЭС), Эзмин-ская ГЭС (металлические напорные водоводы), Загорская ГАЭС-2 (железобетонные конструкции здания ГАЭС-2) и др. При этом указанный метод применим только для тех конструкций, к растянутой зоне которых имеется доступ для устройства системы внешнего армирования. Вместе с тем в подпорных стенах, устоях, стенах шлюзов и других ГТС со стороны растянутой зоны имеется грунтовая засыпка практически на всю высоту этих железобетонных сооружений, что исключает эффективное применение внешнего армирования.
Для разработки технических решений по усилению длительно эксплуатируемых железобетонных конструкций ГТС стало необходимым проведение комплекса мероприятий по обоснованию применения базальтокомпозитной арматуры (АБК, сравнимой по стоимости со стальной арматурой), учитывающих: большую прочность (в 2,5-3 раза) АБК на разрыв в сравнении со стальной арматурой при равном диаметре; устойчивость АБК к щелочной среде бетона; вес (легкость) АБК, меньший в сравнении со стальной в 4-4,5 раза при равном диаметре (упрощение технологии производства строительных и ремонтных работ); а также тот факт, что АБК не корродирует в водной, влагонасыщенной и в других агрессивных средах.
Следует упомянуть, что исследования по применению композитной арматуры (без предварительно напряжения) в гидротехническом строительстве проводились под руководством профессора А.Т. Беккера [1].
Для достижения вышеуказанной цели проведены экспериментальные исследования, учитывающие характерные особенности железобетонных конструкций ГТС: невысокий класс бетона (до В35) и стальной арматуры (до А500); коэффициент
продольного рабочего армирования ^ < 0,01; наличие межблочных строительных швов; нарушение сцепления рабочей стальной арматуры с бетоном в зоне размещения строительных швов как результат проявления усадочных деформаций бетона при твердении (в период строительства), а также длительной эксплуатации конструкций ГТС при температурных и знакопеременных нагрузках; особый характер трещинообразова-ния малоармированных конструкций ГТС.
При проведении экспериментальных исследований был учтен опыт исследований железобетонных конструкций ГТС, в том числе усиленных композитными материалами [2-6].
Материалы и методы исследований. Настоящая работа является продолжением исследований [7-9]. Для исследований применялась апробированная методика физического моделирования железобетонных конструкций ГТС.
Были изготовлены железобетонные модели балочного типа Б1, Б2, Б3, Б4 и Б5 с вертикальными межблочными строительными швами.
Проектные размеры опытных балок: длина — 2000 мм; высота — 300 мм; ширина — 150 мм; класс бетона В30 В35.
Тип испытания и характеристики опытных балок представлены в таблице 1.
Все опытные балки изготавливались со стальной арматурой в два приема (блочное бетонирование) для устройства межблочных строительных швов. Модели Б2 Б5 изготовлены с каналом АБК с последующим предварительным напряжением АБК «на бетон», омоноличиванием канала и с последующим отпуском АБК «на бетон балок» после набора прочности бетона канала.
АБК в балках Б2 Б5 подвергалась предварительному напряжению на величину 0,45 • 800 = 360 МПа (принято: коэффициент 0,45 - п. 1.4.2 СП 63.13330.2012 [10]; Rf, n = 800 МПа. Предел прочности АБК при растяжении — таблица 1, п. 5.2.4 СП 295.1325800.2017 [11]) с последующим бетонированием каналов в балках.
Поперечная предварительно напряженная арматура 012 устанавливалась в балках Б1 (этап 2), Б3 (этап 3), Б4 (этап 4) и Б5 (этап 2) по длине наклонных трещин, образовавшихся из межблочных строительных швов по направлению к силе P/2.
Конструкция опытных балок представлена на рисунке 1.
Rubin O.D., Lisichkin S.E., Zyuzina O V.
Strength of low-reinforced concrete structures with the interblRck constructi on joints reinforced by prestressed basalt-composite bars
Тип испытания балок
Type of beams testing
Таблица 1 Table 1
Во всех балках установлено базовое продольное армирование в виде стальной арматуры 2012 класса А400 в растянутой зоне; коэффициент продольного армирования рs = 0,0056, также во всех балках имеется наличие двух межблочных строительных швов
All beams have a base longitudinal reinforcement in the form of a steel armature 012 of the A400 class in the stretched area, the longitudinal reinforcement factor ¡us = 0.0056, as well as in all beams there are 2 inter-block construction joints
1) Балка Б1 (Этап 1): p
Межблочный шов 2. 2 Межблочный шов
у
2) Балка Б1 (Этап 2)
Предварительно напряженная поперечная арматура 012, установленная по длине наклонных трещин, образовавшихся из межблочных строительных швов (балка 1, этап 1)
Pre-strained transverse armature 012, set along the length of sloping cracks formed from inter-block construction joints (beam 1, stage 1)
3) Балка Б2
Предварительно напряженная продольная базальтокомпозитная арматура (АБК) 1012 с омоноличенным каналом в растянутой зоне балки; коэффициент продольного армирования = 0,0033 Pre-stressed longitudinal basalt composite armature (АБК) 1012 with a monolithic channel in the stretched beam area, longitudinal reinforcement ratio ¡if = 0.0033
4) Балка Б3 (Этап 1)
Межблочный шов -► 2 Межблочный шов <-
1
Наличие канала 032 в растянутой зоне балки для последующей установки 1012 АБК
Availability of channel 032 in the stretched beam area for the further setting 1012 АБК
5) Балка Б3 (Этап 2)
Межблочный шов - 2 Межблочный шов •*-
1 M
1
Предварительно напряженная АБК 1012 с омоноличенным каналом в растянутой зоне балки, = 0,0033 (балка 3, этап 1)
Pre-stressed АБК 1012 with a monolithic channel in the stretched beam area, Uf = 0.0033 (beam 3, stage 1)
6) Балка Б3 (Этап 3)
Предварительно напряженная поперечная арматура 012, установленная по длине наклонных трещин, образовавшихся из межблочных строительных швов (балка 3, этап 2) Prestressed transverse reinforcement 012, installed along the length of the inclined cracks formed from the interblock construction joints (beam 3, stage 2)
Рубин О.Д., Лисичкин C.E., Зюзина O.B.
Прочность малоармированныхжелезоДетонных конструкций с межблочными строительными швами, усиленных предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой
Окончание табл. 1
7) Балка Б4 (Этап 1)
Межблочный шов -►> 2 1 i 2 Межблочный шов ■4-
1
Наличие канала 032 в сжатой зоне балки для последующей установки 1012АБК
Availability of channel 032 in the compressed beam area for the further setting 1012АБК
8) Б4 (Этап 2)
Предварительно напряженная АБК 1012 с неомоноличенным каналом 032 в сжатой зоне балки (балка 4, этап 1)
Pre-stressed АБК 1012 with a non-monolithic channel 032 in the compressed beam area (beam 4, stage 1)
9) Балка Б4 (Этап 3)
Предварительно напряженная АБК 1012 с омоноличенным каналом в сжатой зоне балки (балка 4, этап 2)
Forspwndt ABK1012 med en homolichet kanal i den komprimerede beamone af strälen (sträle 4, trin 2)
10) Балка Б4 (Этап 4)
Предварительно напряженная поперечная арматура 012, установленная по длине наклонных трещин, образовавшихся из межблочных строительных швов (балка 4, этап 3) tv№rgaende /огв^гктщ 012, пЬаЫ-егеЬ \angs Jmngden а£ de вкга revner dannet £Га ПегЫосккопв^ыШопв^ег (Ь]&1ке 4, Ып 3)
11) Балка Б5 (Этап 1)
Предварительно напряженная АБК 1012 с омоноличенным каналом в сжатой зоне балки
Pre-stressed АБК 1012 with a monolithic can-nel in the compressed beam area
12) Балка Б5 (Этап 2)
Предварительно напряженная поперечная арматура 012, установленная по длине наклонных трещин, образовавшихся из межблочных строительных
швов (балка 5, этап 1) Pre-stressed transverse reinforcement 012, set along the length of sloping cracks formed from inter block construction joints (beam 5, stage 1)
Необходимо отметить, что: 1) при испытаниях опытные балки опирались на подвижную (катковую) и неподвижную (ножевую) опоры, расположенные на расстоянии 150 мм от торцов;
2) нагрузка прикладывалась вертикально ступенями посредством гидравлического домкрата и передавалась через горизонтальную траверсу в двух точках на расстоянии 310-330 мм от центра балки, при этом
Rubin O.D., Lisichkin S.E., Zyuzina O V.
Strength of low-reinforced concrete structures wOh the interblwck constructi on joints reinforced by prestressed basalt-composite bars
расстояние между силами (зона «чистого изгиба») составило 620-660 мм, а расстояние между силами и опорами («пролет среза») -500-540 мм (рис. 1).
Опытные балки оснащались контрольно-измерительной аппаратурой (КИА) для измерения ширины раскрытия трещин и межблочных строительных швов, прогибов, деформаций бетона, стальной арматуры и АБК. Для этого использовались индикаторы часового типа и тензорезисторы с базой 10-50 мм.
Результаты и обсуждение. В процессе экспериментальных исследований получены перечисленные ниже основные результаты.
В опытных балках зафиксирован следующий характер трещинообразования: после раскрытия вертикальных межблочных швов при нагрузках, представленных в таблице 2, произошло образование (выклинивание) наклонных трещин по направлению к приложенным силам Р/2 (на расстоянии Хш = 0,24 • - 0,34 • от сжатой грани балок).
Рис. 1. Конструкция опытных балок Fig. 1. Structure of tested beams
Под действием нагрузки, близкой к разрушающей, образовались трещины вдоль продольной рабочей арматуры по направлению «от межблочного шва к опоре» (нарушение
сцепления арматуры с бетоном в растянутой зоне балок). На участке между силами в зоне «чистого изгиба» образовалась система вертикальных нормальных трещин (рис. 2).
Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В.
Прочность малоармированныхжеиезобетонных конструкций с межблочными строительными швами, усиленных предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой
Из анализа результатов испытания балок Б1 - Б5 (табл. 2, рис. 3) следует, что:
1. Сила, соответствующая разрушению не усиленных предварительно напряженной АБК балок Б1 (Этап 1), Б3 (Этап 1) и Б4 (Этап 1), имеющих рабочее продольное армирование в виде стальной арматуры 2012 класса А400 в растянутой зоне балок, при наличии двух межблочных строительных швов, изменяется в сторону уменьшения: Р = 57,2 кН; 52,0 кН и 41,6 кН соответственно. При этом в балке Б3 (Этап 1) канал 032 расположен в растянутой зоне, а в балке Б4 (Этап 1) -в сжатой зоне. Все три вышеуказанные балки разрушились хрупко по наклонной трещине, образовавшейся (выклинившейся) из межблочного строительного шва от совместного действия изгибающего момента и поперечной силы.
2. Дальнейшие испытания балки Б1 (Этап 2), усиленной предварительно напряженной до 50 МПа поперечной арматурой диаметром 12 мм и установленной по длине наклонных трещин, показали увеличение силы, соответствующей разрушению балки, до Р = 62,4 кН, то есть в 62,4/57,2 = 1,09 раза.
Таким образом, была полностью восстановлена прочность разрушенной балки Б1 (Этап 1).
3. С целью получения максимальных значений разрушающей силы были проведены испытания балок Б2 и Б5 (Этап 1), отличающихся тем, что в балке Б2 предварительно напряженная АБК с омоноличен-ным каналом располагалась в растянутой зоне, а в балке Б5 (Этап 1) - в сжатой зоне. Нехрупкое разрушение балок произошло при Р = 104,0 кН - Б2 и при Р = 83,2 кН -Б5 (Этап 1) соответственно.
Снижение разрушающей силы Р в 104,0/83,2 = 1,25 раза объясняется перенапряжением сжатой зоны бетона в балке Б5 (Этап 1) от совместного действия предварительного напряжения АБК и сжатия при действии изгибающего момента. Следует отметить, что сила Р, соответствующая разрушению балок Б2 и Б5 (Этап 1) со стальной и предварительно напряженной АБК, значительно превышает силу Р для балок только со стальной арматурой: Б1 (Этап 1), Б3 (Этап 1) и Б4 (Этап 1) - в 1,45 - 2,5 раза.
Таблица 2
Результаты экспериментальных исследований балок
Table 2
Results of experimental investigations of beams
№№ п.п. it-s Опытные значения силы P (кН) Test values of force P (кН) 1—1 M g S m M g S m m со В M g 3 m SQ M В pq g ¡S m Sq eo ^ M В pq g ¡S m Sq pq g 3 О Sq Tf В pq g ¡5 m SQ eo ^ ^ В pq g 3 О Sq ^ В pq g S m Sq w В pq g 3 m Sq « В & pq g 3 m Sq
Сила P, соответствующая образованию наклон-
ных трещин из межблочных
1 строительных швов Force P corresponding to the formation of sloping cracks from interblock construction joints 46,8 46,8* 67,6 44,2 44,2* 44,2* 39,0 39,0* 39,0* 39,0* 40,3 40,3*
Сила P, соответ-
2 ствующая разрушению балки Force P corresponding to the beam destruction 57,2 62,4 104,0 52,0 67,6 72,8 41,6 46,8 55,12 83,2 83,2 104,0
3 Характер разрушения балки v О u Й ~ v о JS a G • ~ ^ Js v О JS a G • ~ ^ Js v О u Й ~ v О JS a G • ~ ^ Js О çb G -IS v О ш Й « й ^ И a v О JS S'C а Л * § О G G -IS v о JS G -IS ^ Js v о JS G -IS ^ Js
Character of beam destruction S Л * § ® g И ^ S Л * § ® g И ^ S t * § И ^ a "9 * S И < as о ta A ~ * S ® И < s л * § И ^ S И ^
*Наклонные трещины образовались из межблочных строительных швов при испытании балок Б1, Б3, Б4 и Б5 на этапе 1.
*Sloping cracks were formed from interblock construction joints at testing beams Б1, Б3, Б4 and Б5 at the stage 1.
Rubin O.D., Lisichkin S.E., Zyuzina O V.
Strength of low-reinforced concrete structures with the interblRck constructi on joints reinforced by prestressed basalt-composite bars
Б1 (Этап 1) Б1 (Этап 2) Б2 БЗ (Этап 1) БЗ (Этап 2) БЗ (Этап 3) Б4 (Этап 1) Б4 (Этап 2) Б4 (Этап 3) Б4 (Этап 4) Б5 (Этап 1) Б5 (Этап 2)
57,2 46,8" 52,0 '44,2' 41,6 "39,0"
104,0 67,6 83,2 "40,3"
67,6 44,2 46,8 "39,0" 55,12 '39,0
62,4 '46,8 72,8 '44,2 83,2 39,0 104,0 40,3"
Рис. 3. Диаграмма изменения сил Р (кН), соответствующих образованию наклонных трещин из межблочных швов и разрушению балок Fig. 3. Chart of forces P (kN) changes, corresponding to the formation of sloping cracks from the interblock joints and the destruction of beams
4. Дальнейшее испытание балки Б5 продолжено на Этапе 2: была установлена предварительно напряженная поперечная арматура 012, которая обеспечила повышение Р до 104,0 кН
5. Испытания балки Б3, проведенные последовательно в три этапа:
этап 1 - рабочее продольное армирование - стальная арматура 2012 класса А400 в растянутой зоне балки, наличие канала 032 в растянутой зоне балки;
этап 2 - рабочее продольное армирование - стальная арматура 2012 класса А400 в растянутой зоне балки, предварительно напряженная АБК 1012 с омоноличенным каналом 032 в растянутой зоне балки;
этап 3 - рабочее продольное армирование - стальная арматура 2012 класса А400 в растянутой зоне балки, предварительно напряженная АБК 1012 с омоноличенным каналом в растянутой зоне балки; предварительно напряженная поперечная арматура 012, установленная по длине наклонных трещин, -показали следующее. От этапа к этапу происходило увеличение силы Р, соответствующей разрушению балки: Б3 (Этап 1) - Р = 52,0 кН; Б3 (Этап 2) -Р = 67,6 кН; Б3 (Этап 3) - Р = 72,8 кН.
Таким образом, при усилении разрушенной хрупко балки Б3 (Этап 1) предварительно напряженной АБК с омоноли-ченным каналом в растянутой зоне балки и предварительно напряженной поперечной
арматурой полностью (с запасом в 30 40%) восстановлена прочность балки Б3.
6. Испытания балки Б4, проведенные последовательно в четыре этапа:
этап 1 - рабочее продольное армирование - стальная арматура 2012 класса А400 в растянутой зоне балки, наличие канала 032 в сжатой зоне балки;
этап 2 - рабочее продольное армирование - стальная арматура 2012 класса А400 в растянутой зоне балки, предварительно напряженная АБК 1012 с неомоноличен-ным каналом в сжатой зоне балки;
этап 3 - рабочее продольное армирование - стальная арматура 2012 класса А400 в растянутой зоне балки, предварительно напряженная АБК 1012 с омоноличенным каналом в сжатой зоне балки;
этап 4 - рабочее продольное армирование - стальная арматура 2012 класса А400 в растянутой зоне балки, предварительно напряженная АБК 1012 с омоноличенным каналом в сжатой зоне балки, предварительно напряженная поперечная арматура 012, установленная по длине наклонных трещин, -показали следующее. От этапа к этапу происходило увеличение силы Р, соответствующей разрушению балки: Б4 (Этап 1) - Р = 41,6 кН; Б4 (Этап 2) - Р = 46,8 кН; Б4 (Этап 3) -Р = 55,12 кН; Б4 (Этап 4) - Р = 83,2 кН.
Таким образом, при усилении разрушенной хрупко балки Б4 (Этап 1) предварительно
Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В.
Прочность малоармированныхжеиезобетонных конструкций с межблочными строительными швами, усиленных предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой
напряженной АБК с неомоноличенным и омо-ноличенным каналом в сжатой зоне балки и предварительно напряженной поперечной арматурой полностью (с запасом в 12,5 100%) восстановлена прочность балки Б4.
Необходимо также отметить, что испытание балки Б4 на этапе 2 подтвердили возможность усиления малоармирован-ных железобетонных конструкций ГТС с межблочными строительными швами посредством применения неомоноличенной предварительно напряженной АБК с целью создания регулируемой во времени системы усиления: Р = 41,6 кН для Б4 (Этап 1) и Р = 46,8 кН для Б4 (Этап 2).
Выводы и рекомендации
1. Сравнение расчетного поперечного усилия Qb, воспринимаемого бетоном сжатой зоны в наклонном сечении, определенного по СП 41.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений» (Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87, п. 8.21), с результатами экспериментальных исследований (табл. 2, рис. 3) указывает на большую в 1,0-1,55 раза прочность усиленных балок
Библиографический список
1. Беккер А.Т., Уманский А.М. Применение базальтопластиковой арматуры в конструкциях морских гидротехнических сооружений // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева. - 2016. - № 282. - С. 61-75.
2. Рубин О.Д., Умнова Р.В. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций при действии изгибающих моментов, продольных и поперечных сил // Сборник научных трудов Гидропроекта. -1991. - Вып. 145. - С. 83-95.
3. Рубин О.Д., Захаров И.Б., Лисичкин С.Е. Оценка состояния автодорожного моста Павловской ГЭС и расчетно-экспе-риментальное обоснование мероприятий по его усилению // Энергетическое строительство. - 1994. - № 9. - С. 47-50.
4. Лисичкин С.Е., Рубин О.Д., Кам-нев Н.М. Экспериментальное обоснование узла распределителя к напорному водоводу здания ГЭС гидроузла Аль Вахда // Гидротехническое строительство. - 1998. - № 6. -С. 52-56.
5. Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Фролов К.Е. Результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций
Б2, Б5 (Этап 1), Б3 (Этап 2), Б3 (Этап 3), Б4 (Этап 4), Б5 (Этап 2).
2. Проведенный комплекс экспериментальных исследований указывает на эффективность усиления малоармиро-ванных железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с межблочными строительными швами, находящихся в стадии длительной эксплуатации посредством применения предварительно напряженной продольной базальтокомпозитной арматуры и поперечной арматуры.
3. Необходимо отметить, что размещение предварительно напряженной базаль-токомпозитной арматуры в сжатой зоне конструкций требует контроля с точки зрения возможного перенапряжения бетона сжатой зоны, что проверяется проведением комплекса соответствующих расчетов.
4. Дальнейшие исследования могут быть направлены на проведение экспериментов с моделями подпорных стен, усиленных двухрядной предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой, параллельной тыловой грани малоармиро-ванных конструкций с межблочными строительными швами.
References
1. Bekker А.^, Umansky А.М. Prime-nenie balzatoplastikovoj armatury v kon-struktsiyah morskih gidrotehnicheskih so-oruzhenij // Izvestiya Vserossijskogo nauch-no-issledovatelskogo instituta idrotehniki im. B.E. Vedeneeva. - 2016. - № 282. - S. 61-75.
2. Rubin O^., Umnova R.V. Experimen-talnye issledovaniya zhelezobetonnyh kon-struktsij pri dejstvii izgibayushchih momentov, prodolnyh i poperechnyh sil // Sb. nauchnyh tru-dov Gidroproyekta. - 1991. - Vyp. 145. - S. 83-95.
3. Rubin O^., Zaharov I.B., Lisich-kin S.E. Otsenka sostoyaniya avtodorozhno-go mosta Pavlovskoj GES i raschetno-ekspe-rimentalnoe obosnovanie meropriyatij po ego usileniyu // Energeticheskoe stroitelstvo. -1994. - № 9. - S. 47-50.
4. Lisichkin S.E., Rubin O^., Kam-nev ^М. Experimentalnoe obosnovanie uzla raspredelitelya k napornomu vodovodu zdaniya GES gidrouzla Al Vahda // Gidro-tehnicheskoe stroitelstvo. - 1998. - № 6. -S. 52-56.
5. Rubin OÄ, Lisichkin S.E. Fro-lov К.Е. Rezultaty experimentalnyh issle-dovanij zhelezobetonnyh konstruktsij GTS, imeyushchih mezhblochnye stroitelnye shvy,
Rubin O.D., Lisichkin S.E., Zyuzina O V.
Strength of low-reinforced concrete structures with the interblRck constructi on joints reinforced by prestressed basalt-composite bars
ГТС, имеющих межблочные строительные швы, усиленных внешним армированием из углеродного волокна // Вестник МГСУ. — 2018. - Т. 13. - Вып. 9. - С. 1067-1079.
6. Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Фролов К.Е. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с блочными швами, усиленных системой внешнего армирования // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2018. - № 3. - С. 198-204.
7. Экспериментальные исследования потерь предварительного напряжения базаль-токомпозитной арматуры в составе бетонного элемента / Е.Н. Беллендир, О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин и др. // Гидротехническое строительство. - 2020. - № 7. - С. 2-6.
8. Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзи-на О.В. Влияние базальтокомпозитной предварительно напряженной арматуры на работу малоармированных, железобетонных конструкций с межблочными строительными швами // Природообустройство. - 2020. -№ 5. - С. 50-58.
9. Зюзина О.В. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, усиленных предварительно напряженной поперечной арматурой // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2020. -№ 6. - С. 504-512.
10. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. - М.: 2012. - 161 с. -URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293801 /4293801835.pdf.
11. СП 295.1325800.2017. Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования. - М.: Стандартинформ, 2017. -55 с. - URL: http://docs-api.cntd.ru/document/456096924.
Критерии авторства:
Рубин О .Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В. выполнили экспериментальные теоретические исследования, на основании которых провели обобщение и написали рукопись. Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В. имеют на статью авторское право и несут ответственность за плагиат. Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов Статья поступила в редакцию: 14.01.2021 г. Одобрена после рецензирования 20.01.2021 г. Принята к публикации 26.01.2021 г.
usilennyh vneshnim armirovaniem iz ugle-rodnogo volokna // Vestnik MGSU. - 2018. -t. 13. - Vyp. 9. - S. 10G7-1079.
G. Rubin O.5., Lisichkin S.E. Fro-lov К.Е. Experimentalnyh issledovanij zhe-lezobetonnyh konstruktsij gidrotehnicheskih sooruzhenij s blochnymi shvami, usilennyh sistemoj vneshnego armirovaniya // Stroitel-naya mehanika inzhenernyh konstruktsij i so-oruzhenij. - 2018. - № 3. - S. 198-204
7. Experimentalnye issledovanija poter predvaritelnogo napryazheniya bazaltokom-pozitnoj armatury v sostave betonnogo elementa / Bellendir E.N., Rubin O^., Lisichkin S.E. i dr.. // Gidrotehnicheskoe stroitel-stvo. - 2020. - № 7. - S. 2-G.
8. Rubin O.5., Lisichkin S.E., Lisichkin S.E., Zyuzina О^. Vliyanie bazalto-kompozitnoj predvaritelno napryazhennoj armatury na rabotu maloarmirovannyh, zhe-lezobetonnyh konstruktsij s mezhblochnymi stroitelnymi shvami // Prirodoobustrojstvo. -2020. - № д. - S. д0-д8.
9. Zyuzina О.^ Experimentalnye issledovanija zhelezobetonnyh konstruktsij gidroteh-nicheskih sooruzhenij, usilennyh prdvaritelno napryazhennoj poperechnoj armaturoj / Stro-itelnoj mehanika inzhenernyh sooruzhenij. -2020. - № G. - S. д04-д12.
10. SP G3.13330.2012. Betonnye i zhe-lezobetonnye konstruktsii. Osnovnye po-lozheniya. Aktualizatsiya redaktsiya SNiP д2-01-200З. - M. 2012. - 1G1 s. https:// files.stroyinf.ru/Data2/1/4293801/4293801835. pdf
11. SP 29д.132д800.2017. ^stra^su betonnye, armirovannye polimernoj kompozit-noj armaturoj. Pravila proektirovanija. - M.: Standartinform. - 2017. - дд s. http://docs-api. cntd.ru/document/456096924
Criteria of authorship:
Rubin O.D., Lisichkin S. E,, Zyuzina O.V. carried out experimental theoretical studies, on the basis of which they generalized and wrote the manuscript. Rubin O.D., Lisichkin S.E., Zyuzina O.V. have a copyright on the article and are responsible for plagiarism. Conflict of interests
The authors state that there are no conflicts of interests The article was submitted to the editorial office 14.01.2020
Approved after reviewing 20.01.2021 Accepted for publication 26.01.2021
Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В.
Прочность малоармированных железобетонных конструкций с межблочными строительными швами, усиленных предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой
