CC BY
37
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2016, № 10
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА
УДК 624.072.2.012.45
П. М. КОВАЛЬ ^ О. Я. ГРИМАК 2
'* Кафедра архiтектурних конструкцш, Национальна академш образотворчого мистецтва i архггектури, вул. Вознесенський узвiз, 20, Ки1в, Укра!на, 04053, тел. +038 (044) 272 19 70, ел. пошта koval_pm@meta.ua, (ЖСГО 0000-0002-0040-5900
2 Кафедра «Автомобшьш дороги та мости», Нацюнальний ушверситет «Л^вська полггехнжа», вул. Степана Бандери, 12, Львш, Укра1на, 79000, тел. + 038 (032) 258 21 11, ел. пошта grymak5oleg@gmail.com, ОЯСГО 0000-0002-0515-1663
ВПЛИВ МАЛОЦИКЛОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ НА РОБОТУ БЕТОННИХ БАЛОК, АРМОВАНИХ БАЗАЛЬТОПЛАСТИКОВОЮ АРМАТУРОЮ
Мета. Встановлення впливу малоциклових навантажень на змiну напружено-деформованого стану бе-тонних балок, що згинаються, армованих базальтопластиковою арматурою. Методика. Для досягнення поставлено! мети було дослщжено 48 бетонних i базальтофiбробетонних балок, армованих базальтопластиковою арматурою, на дш одноразових i малоциклових навантажень за схемою чистого згину на силовому сте-ндь Результати. Отримано експериментальнi данi про напружено-деформований стан бетонних та базаль-тофiбробетонних балок, армованих базальтопластиковою арматурою, при ди одноразових та малоциклових навантажень. Виконано порiвняльний аналiз отриманих результата експериментальних дослвджень. Вста-новлено, що малоцикловi навантаження не зменшують несну здатнiсть бетонних балочних елеменпв, що згинаються, армованих базальтопластиковою арматурою, але вони викликають збiльшення прогишв i рiст ширини розкриття трщин. Наукова новизна. Вперше отримано експериментальш данi щодо напружено-деформованого стану, трщиностшкосп i прогинiв балочних елеменпв, що згинаються при ди малоциклових навантажень. Практична значимкть. Отриманi експериментальш результати дають можливiсть розробити рекомендацп з розрахунку прогинiв i ширини розкриття трщин бетонних балок, що згинаються, армованих базальтопластиковою арматурою при ди малоциклових навантажень. В перспективi щ результати будуть використанi при комплексному обгрунтуванш можливостi використання бетонних елеменпв, армованих базальтопластиковою арматурою, в конструкщях транспортних споруд, як1 розраховуються на витривалють.
Ключовi слова: малоцикловi навантаження; бетоннi балки; базальтопластикова арматура; базальтофiбро-бетон
Вступ
Бiльшiсть транспортних споруд збудоваш та споруджуються в даний час i3 залiзобетону. Так в Укра1ш залiзобетоннi мости становлять 95,7 % вщ загально! кiлькостi залiзничних, ав-тодорожнiх i мiських моста [2]. Але затзобе-тоннi мости мають суттeвi проблеми в експлуа-таци. Так в державному стандарт Укра1ни [1] встановленi такi проектш термiни служби мос-тiв залежно вiд конструкцiй: 70 рокiв для збiр-них, 80 - для збiрно- монолiтних та 100 - для монол^них. Але реальнi термши служби зат-зобетонних конструкцiй моспв в Укрш'ш не перевищують 40-50 роюв [3]. Як свiдчить ана-лiз зарубiжноl шформаци, аналогiчнi проблеми е i в iнших крашах. Так в роботi [12] вказуеть-ся, що середнiй життевий цикл залiзобетонних
моспв Япони, встановлений мшютерством ф1-нанс1в, становить 60 роюв. Основною причиною невщповщност фактичних термшв моспв 1з затзобетонними конструкщями проектним термшам служби е короз1я арматури, яка ви-кликае втрату несучо! здатносп споруди [2,3].
Вщомо, що сталева арматура при ди зовш-шнього середовища кородуе, втрачаючи части-ну свого перер1зу. В затзобетонних елементах вщ корози вона захищена бетоном, який ство-рюе лужне середовище. Конструкци моспв експлуатуються в складних умовах, вони за-знають ди агресивного середовища, тому в !х затзобетонних елементах проходить карбош-защя { хлоризащя бетону, який втрачае при цьому захисш функцн, розкриваються трщини, вщбуваються виколи { пошкодження захисного
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
шару бетону. В результат цих процесiв сталева арматура, яку не захищае бетон, починае коро-дувати i технiчний стан споруди суттево погiр-шуеться.
Пiдвищити довговiчнiсть транспортних спо-руд дозволяе використання неметалево! арма-тури для армування !х бетонних конструкцiй. В Укра!ш тд керiвництвом професора Клiмова Ю. А. було проведено комплекс експе-риментальних дослiджень неметалево! композитно! арматури на основi базальто- i склоровь нгу та бетонних балок, армованих такою арматурою. В результат дослiджень [6] визначенi фiзико-механiчнi характеристики тако! армату-ри, вивчено зчеплення неметалево! арматури з бетоном, особливостi роботи бетонних елемен-тiв, що згинаються, армованих неметалевою арматурою, при ди одноразових навантажень. Базуючись на цих дослщженнях була розроб-лена Настанова з проектування та виготовлення бетонних конструкцш з неметалевою композитною арматурою на основi базальто- i склоро-вiнгу [5].
Але сфера застосування цього стандарту не поширюеться на конструкци, що розрахову-ються на витривалють. Вiдомо, що в транспортних спорудах е конструкци, яю не розрахову-ються на витривалють згщно вимог дiючих норм на проектування, а е конструкци, яю треба розраховувати на витривалють. Тому в да-ний час е можливють проектувати ряд бетонних конструкцш транспортних споруд, армованих неметалевою арматурою, зпдно вимог На-станов [5]. Для того, щоб проектувати бетонш конструкци транспортних споруд, армоваш неметалевою арматурою, яю працюють на витривалють, необхщно провести дослщження роботи таких елеменпв на циктчш навантаження та розробити вiдповiднi норми з розрахунку.
Дiапазон використання композитного армування бетону досить великий. Цшавим е вико-ристання для армування системи, яка склада-еться з оргашчних високомiцних волокон у ви-гщщ сiтки i стабiлiзовано! неорганiчно! матри-цi, призначено! для з'еднання ще! сiтки з бетоном. Застосування такого армування, як показали дослщження [4], суттево збшьшило мщнють, жорсткiсть i трiщиностiйкiсть балок.
Варто вiдмiтити що за кордоном запроекто-вано i збудовано рiзнi споруди, в тому чи^ мости, якi мають несучi конструкцi! iз бетону, армованого неметалевою арматурою [8,11], во-
ни усшшно експлуатуються ряд роюв. Науковцi рiзних кра!н працюють над проблемою викори-стання неметалево! арматури для армування бетонних конструкцш. За результатами !х дос-лiджень та експериментального бущвництва були прийнятi нормативнi документи з проектування конструкцш з неметалевою композитною арматурою в США [7], Канадi [9,10], Япо-ни [14], Свропейському Союзi [13].
Мета дослщження
Встановлення впливу малоциклового наван-таження на змiну напружено-деформованого стану бетонних балок, що згинаються, армова-них базальтопластиковою арматурою.
Методика дослщження
Дослщними зразками були балки перерiзом 100x200 мм i довжиною 2100 мм (рис. 1), як виготовлялися iз бетону класу В40. Каркаси балок складаються з одного стержня робочо! арматури дiаметру 4; 6; 8; 10; 12 та 13 мм база-льтопластиково! арматури АНПБ (див. рис. 1). В крайшх третинах прогону було забезпечено поперечне армування арматурою 0 6 мм класу А-1 довжиною 180мм. Крок поперечних стерж-шв становив 100мм, загальна кшькють стерж-нiв поперечно! арматури - 16 шт. Верхне армування виконане стержнями 0 6мм класу А-1 довжиною 730 мм в крайшх третинах прогону. Коефщент армування поперечного перерiзу конструкци (р,Ло) становить 0,00073; 0,00158; 0,00286; 0,00446; 0,00649; 0,0077.
Рис.1 Конструкщя базальтобетонних балок:
1 - 10(4; 6; 8; 10; 12; 13) АНПБ; 2 - 206А-1; 3 - 1606А-1
Всього було дослщжено 48 балок, з них: 12 - базальтобетонних балок марки Б на статичш навантаження; 12 - базальтобетонних балок марки Б на малоцикловi навантаженя; 12 - ба-зальтофiбробетонних балок марки Бф на стати© П. М. Коваль, О. Я. Гримак, 2016
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2016, № 10
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
чш навантаження; 12 - базальтофiбробетонних ня зразки було розбито на шдсерп -балок марки Бф на малоцикловi навантаження. 1(одноразовi навантаження) i 2 (малоцикловi Дослiднi балки були розбит на 6 серш (I, II, III, навантаження). Даш про склад експеримента-IV, V, VI) в залежност вiд коефщенту арму- льних дослiджень наведено у табл. 1. вання (pftot). В залежностi вiд виду навантажен-
Таблиця 1
Програма експериментальних дослiджень бетонних балок, армованих базальтопластиковою арматурою
Робоча арматура Коефщент армування Одноразов1 навантаження Малоциклов1 навантаження
Сер1я Маркування зразюв Кшьюсть балок Маркування зразкш Кшьюсть балок
I-Б1 2 I-Б1 М 2
I 104АНПБ I-Б2 I-Б2 М
0,00073 ЬБф1 2 I-Бф1 М 2
I-Бф2 I-Бф2 М
П-Б1 2 П-Б1 М 2
II 106АНПБ П-Б2 П-Б2 М
0,00158 II-Бф 1 2 II-Бф 1 М 2
П-Бф2 П-Бф2 М
III-Б1 2 III-Б1 М 2
III 108АНПБ Ш-Б2 Ш-Б2 М
0,00286 Ш-Бф1 2 Ш-Бф1 М 2
Ш-Бф2 Ш-Бф2 М
IV-Б1 2 IV-Б1 М 2
IV 1010АНПБ IV-Б2 IV-Б2 М
0,00446 IV-Бф1 2 IV-Бф1 М 2
ГУ-Бф2 IV-Бф2 М
V-Б1 2 V^1 М 2
V 1012АНПБ V-Б2 V-Б2 М
0,00649 V-Бф1 2 V-Бф1 М 2
V-Бф2 V^2 М
VT-B1 2 'УТ-Б1М 2
VI 1013АНПБ М
0,0077 'УТ-Бф1 2 'УТ-Бф1 М 2
'УТ-Бф2 'УТ-Бф2 М
Випробування здшснювали на силовому стендi (рис. 2) двома зосередженими силами, розташованими в третинах прогону за схемою чистого згину. Фiбровi деформацiï бетону по
висот балки в середиш прогону замiряли iнди-каторами з щною подiлки 0,001 мм на базi 200 мм та тензорезисторами на базi 50 мм у комплект з вимiрювальним приладом АВД 4М.
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
Прогини балок i осадки опор вимiрювали про-гиномiрами Аютова ПА06. Ширину розкриття трiщини визначали за допомогою мiкроскопа МПБ-2 i з цiною подiлки 0,05 мм.
Рис. 2. Дослвдження напружено-деформованого стану конструкцш, що згинаються, армованих композитною арматурою
Базою для оцшки роботи дослщних зразюв балок на малоциклов! навантаження були даш, отримаш при випробуваннях аналопчних балок, випробуваних на одноразов! навантаження.
Для випробування на малоциклов! навантаження базою випробувань було прийнято число N=10 циктв (рис. 3). На балках-близнюках при одноразовому статичному завантаженш були визначеш значення руйшвного навантаження Рсг. Базовим р1внем навантаження, до якого до-водилися зразки,прийнято 0,6Рсг.
Рис. 3. Схема малоциклових навантажень
Для того, щоб моделювати довантаження конструкцii до вищого рiвня, пiсля перших шести циктв з максимальним рiвнем навантаження 0,6Pcr, на сьомому i восьмому цикл рiвень навантаження був доведений до 0,75Pcr.
Дев'ятий цикл був проведений з максимальним рiвнем навантаження 0,6Pcr, десятий - зно-ву до 0,75Pcr. Пiсля бази випробувань балки були доведет до руйнування одноразовим при-кладенням зусилля з фшсащею руйнiвного навантаження. Piвнi навантажень були призначенi
зпдно параметрiв циклiв роботи автодорожнiх моспв, якi в середньому становлять ntoP=0,6...0,8. Послiдовнiсть рiвнiв навантаження по циклах також визначена на основi спо-стережень руху великовантажних навантажень по автодорожшх мостах.
Результати дослщжень
За результатами випробувань балок на ма-лоцикловi навантаження були побудоваш гра-фiки збiльшення ширини розкриття трщин та графiки збiльшення прогишв балок по циклам завантаження. Приклади таких графiкiв для балок близнююв серii III приведенi на рис. 4. а)
40 30 20 10 0
f, Г nm
■ СП /1/1
БМ /1/2
\0 \0 v^O \0 \0 \0 \0 \0 NO \0
о^ о^ о^ о^ о^ о^ о^ о^ о^ о^ 0000001Л1Л01Л
Н 1МГО Ю N
оо
^ с1
Рис. 4. Графши: збiльшення максимально! ширини розкриття трщини (а) та графши збшьшення прогинiв (б) балок серй' III при малоциклових навантаженнях
Отримано експериментальш дан! щодо руй-н!вних навантажень, моментов утворення тр!-щин, трщин i прогин!в, а також визначено характер руйнування для бетонних балок i3 р!з-ним коефщентом армування базальтопласти-ковою арматурою (табл. 2).
Варто вщмтоити що вс! балки витримали базу випробувань N, шсля чого були доведен! руйнування !з ф!ксац!ею руйн!вного зусилля.
МОСТИ ТА ТУНЕЛ!: ТЕОР!Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
Результати експериментальних дослщжень базальтобетонних
малоциклових навантажень
Таблиця 2 згинаних елеменпв на дiю
Серш Маркування зразюв Руйшвне навантаження Mu , кНм Момент утворення трщин Mcr, кНм Прогин f при Mu, мм Характер руйнування
I I-Б1 М 2,67 2,67 0,89 Розрив арматури розтягнутоï' зони
I-Б2 М 2,83 2,83 0,74
II П-Б1 М 3,83 3,17 1,78 Розрив арматури розтягнутоï' зони
П-Б2 М 5 3 1,71
III III-Б1 М 9,3 2,67 36,93 Розрив арматури розтягнуто! зони та роздр1б. бетону стиснуто! зони
Ш-Б2 М 9,3 2,67 37,83
IV IV-Б1 М 12 3,33 39,42 Розрив арматури розтягнуто1 зони роздр1б. бетону стиснуто1 зони
IV-Б2 М 12 3 40,55
V V^1 М 11,3 3 35,63 Роздр1бнення бетону стиснуто1 зони
V-Б2 М 12 2,87 36,87
VI У!-Б1 М 14,67 3,33 36,38 Роздр1бнення бетону стиснуто1 зони
^-Б2 М 12,67 3,33 38,24
При прикладанш малоциклових навантажень iз рiвнем навантаження 0,6Pcr спочатку спостер^алось збiльшення прогинiв i зростала ширина розкриття трщин, але далi деформаци стабiлiзувались i рiст прогинiв i ширини розкриття трщин призупинявся. При збшьшенш рiвня циклiчних навантажень до 0,75Pcr знову збiльшувались прогини i зростала ширина розкриття трщин, що i вщображаеться на вщпов> дних графiках (див. рис. 4).
Важливим е те, що прикладання циклiчних навантажень iз рiвнем навантаження 0,6Pcr i 0,75Pcr, яке вщповщае реальним рiвням малоциклових навантажень на автодорожш мости, не призвело до руйнування балок вiд малоцик-ловоï втоми. Руйнiвнi навантаження для балок, що були випробуванш малоцикловими наван-таженнями, за своею величиною були близью до руйшвних навантажень для балок, випробу-ваних одноразовими навантаженнями.
Наукова новизна
Вперше отримано експериментальнi данi щодо напружено-деформованого стану, трщи-ностiйкостi i прогишв балочних елементiв, що згинаються при ди малоциклових навантажень.
Практична значимкть
Отриманi експериментальнi результати да-ють можливiсть розробити рекомендацiï з роз-рахунку прогинiв i ширини розкриття трщин бетонних балок, що згинаються, армованих ба-зальтопластиковою арматурою при ди малоциклових навантажень. В перспективi цi результати будуть використаш при комплексному об-rрунтуваннi можливост використання бетонних елементiв, армованих базальтопластиковою арматурою, в конструкщях транспортних споруд, яю розраховуються на витривалють.
Висновки
В результатi дослщжень встановлено, що малоцикловi навантаження рiвнiв 0,6 Pcr i
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОPIЯ, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ШАКТИКА_
0.75.cr не зменшують несучу здатшсть бетон-них балочних елементiв, що згинаються, армо-ваних базальтопластиковою арматурою. Але таю малоцикловi навантаження викликають збiльшення прогишв i рiст ширини розкриття трщин, що необхщно врахувати при розрахун-ку бетонних балок, армованих базальтопласти-ковою арматурою.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. ДСТУ-Н Б. В.2.3-23:2009. Споруди транспорту. Настанова з оцiнювання i прогнозування техш-чного стану автодорожнiх мостiв [Текст]. - На замшу ВБН В.3.1-218-174-2002 Мости та труби. Оцiнка техшчного стану автодорожнiх мостiв, що експлуатуються ; надано чинностi 2009-1111. - Кив : Мiнрегiонбуд Украши, 2009. - 49 с.
2. Коваль, П. М. Характеристика техшчного стану юнуючих моспв Украши [Текст] / П. М. Коваль // Дороги i мости. - 2003. - С. 15-22.
3. Лантух-Лященко, А. И. Стратегия управления ресурсом железобетонных автодорожных мостов [Текст] / А. И. Лантух-Лещенко // Мости та тунелг теорiя, дослщження, практика. - 2012. -Вип. 3. - С. 95-100.
4. Мельник, I. В. Експериментальш дослщження залiзобетонних балок з поздовжньою арматурою класу А 500С, пщсилених композитною системою RUREDIL X MESH GOLD [Текст] / I. В. Мельник, Р. З. Добрянський, Р. I. Канафо-цький, Н. Б. Давидовський // Вiсник Дшпропет-ровського нацiонального унiверситету залiзни-чного транспорту iм. акад. В. Лазаряна. - Д., 2011. - Вип. 39. - С. 104-109.
5. ДСТУ-Н Б В.2.6-185:2012. Настанова з проекту-вання та виготовлення бетонних конструкцш з неметалевою композитною арматурою на осно-вi базальто- i склоровшгу [Текст]. - Надано чинносп 2014-04-01. - Кшв : М^егюнбуд Украши, 2012.
6. Солдатченко, О. С. Мщшсть, жорстк1сть та трщиностшшсть згинальних конструкцiй зi склопластиковою i базальтопластиковою ком-
П. Н. КОВАЛЬ1*, О. Я. ГРЫМАК2
no3HTHoro apMaTyporo [TeKCT] : guc. K-Ta TexH. HayK : 05.23.01 / Co^gaTneHKO O^eKcaHgp Cepri-HOBHH ; Km'BCbKHH нaцiон&тbннн ymBepcmeT 6ygiвннцтвa i apxrreKTypn. - Khib, 2012. -196 c. - Ei6rnorp.: c. 142-160.
7. ACI 440.1R-06 Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars: ACI 440.1R-06 - ACI Committee 440, American Concrete Institute, 2006. - 44 p.
8. Adel ElSafti,Brahim Benmokrahe, Sami Rizkalla.Degradation Assessment of Internal Continuous Fiber Reinforcement in Concrete Environment: Materials Reseach Report - University of Nort Florida. - UNF Projekt Contract No. BDK 82 № 977 - 05. - 2013. - 398 p.
9. CAN/CSA-S806-02, "Design and Construction of Building Components with Fibre Reinforced Polymers", Canadian Standards Association, Toronto, Ontario, Canada, (May 2002).
10. CAN/CSA-S6-06 "Canadian Highway Bridge Design Code" Canadian Standards Association, Toronto, Ontario, Canada, (December 2006)
11. Gscheider, Alfred. Anwendungsbeispiele furdas vAnftragschwei - Ben nach dem Ellira - Verfahren. "SchwiBtechnik" (Oster) №10. - 2012. -P. 113-115.
12. Matsumoto, T. Survival analysis on bridges for modeling bridge replacement and evaluating bridge performance [Text] / T. Matsumoto. S. S. Beng // Proceeding Japan-Taiwan international workshop on urban regeneration. Maintenance and green material. - 2005. - P. 23-36.
13. Purpose and justification for new design standards regarding the use of fibre-reinforced polymer composites in civil engineering, support to the implementation, harmonization and further development of the Eurocodes, EUR 22864 EN - 2007.
14. Recommendation for Design and Construction of Concrete Structures Using Continuous Fiber Reinforced Materials, Concrete Engineering Series 23, ed. by A. Machida, Research Committee on Continuous Fiber Reinforcing Materials, Tokyo, Japan, 1997.
1 Кафедра архитектурных конструкций, Национальная академия строительства и архитектуры,
ул. Вознесенський спуск, 20, Киев, Украина, 04053, тел. +038 (044) 272 19 70, эл. почта koval_pm@meta.ua, (ЖСГО 0000-0002-0040-5900
2 Кафедра «Автомобильные дороги и мосты», Национальный университет «Львовская политехника», Степана Бандеры, 12, Львов, Украина, 79000, тел. + 038 (032) 258 21 11, эл. почта grymak5oleg@gmail.com, ОЯСГО 0000-0002-0515-1663
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
ВЛИЯНИЕ МАЛОЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА РАБОТУ БЕТОННЫХ БАЛОК, АРМИРОВАНЫХ БАЗАЛЬТОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРОЙ
Цель. Определение влияния малоциклических нагрузок на изменение напряженно-деформированного состояния изгибаемых бетонных балок, армированных базальтопластиковой арматурой. Методика. Для достижения поставленной цели было исследованы 48 бетонных и базальтофибробетонных балок, армированных базальтопластиковой арматурой, на воздействие одноразовых и малоциклических нагрузок по схеме чистого изгиба на силовом стенде. Результаты. Получены экспериментальные данные о напряженно-деформированное состояние бетонных и базальтофибробетонных балок, армированных базальтопластико-вой арматурой, при воздействии одноразовых и малоциклических нагрузок. Выполнено сравнительный анализ полученных результатов экспериментальных исследований. Установлено, что малоциклические нагрузки не уменьшают несущую способность изгибаемых бетонных балочных элементов, армированных базальтопластиковой арматурой, но они вызывают увеличение прогибов и рост ширины раскрытия трещин. Научная новизна. Впервые получены экспериментальные данные о напряженно-деформированном состоянии, трещиностойкости и прогибах при воздействии малоциклических нагрузок. Практическая значимость. Полученные экспериментальные результаты дают возможность разработать рекомендации по расчету прогибов и ширины раскрытия трещин изгибаемых бетонных балок, армированных базальтопластиковой арматурой при воздействии малоциклических нагрузок. В перспективе эти результаты будут использованы при комплексном обосновании возможности использования бетонных элементов, армированных базальтопластиковой арматурой, в конструкциях транспортных сооружений, работающих на выносливость.
Ключевые слова: малоциклические нагрузки, бетонные балки, базальтопластиковая арматура, базальто-фибробетон
P. M. KOVAL1*, О. YA. HRYMAK2
1 Department of architectural constructions, National Academy of Fine Arts and Architecture, 20 Voznesenskyi Uzviz st., Kyiv, Ukraine, 04053, tel. +038 (044) 272 19 70, e-mail koval_pm@meta.ua, ORCID 0000-0002-0040-5900 2. Department of Roads and Bridges, National University "Lviv Polytechnic", 12 Stepan Bandera St., Lviv, Ukraine, 79000, tel. + 038 (032) 258 21 11, e-mail grymak5oleg@gmail.com, ORCID 0000-0002-0515-1663
IMPACT OF LOW-LOADING CICLES ON CONCRETE BEAMS, STRENGHED BY BASALT-PLASTIC BARS
Purpose. Investigation of influence of low-loading cycles on change of stress-strain state of bended concrete beams, strengthened by basalt-plastic bars. Methodology. The effect of one-off and low-loading cycles of pure bending force on the stand research of 48 concrete and basalt-fiber concrete beams strengthened by basalt-plastic bars has been investigated to achieve this aim. Findings. The experimental data on the mode of deformation of ordinary concrete as same as basalt-fiber concrete beams strengthened by basalt-plastic bars under the action of on-off and low-loading cycles were obtained. Comparative analysis of the experimental results were conducted. It was found that low-loading cycles do not reduce the carrying ability of bended concrete beams strengthened by basalt-plastic bars, but they increase deflections width and crack tip opening displacement. Originality. For the first time experimental data for concrete beams' strengthened by basalt-plastic bars deformation mode, crack resistance and deflection under the action of low loading cycles was obtained. Practical value. The experimental results make it possible to develop the guidance on the calculation of width deflections and crack tip opening displacement of bended concrete beams strengthened by basalt-plastic bars under action of low-loading cycles. In the future these results will be used in complex substantiation of the possibility of using concrete elements, reinforced with basalt-plastic bars in the construction of transport facilities, which are calculated on endurance.
Keywords: low-loading cycles, concrete beams, basalt-plastic bars, basalt-fiber concrete
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
REFERENCES
1. DSTU-N B.V.2.3-23-2013. Sporudy transportu. Nastanova z otsinyuvannya i prognozuvannya tehnichnogo stanu avtodorozhnih mostiv [State Standard B.V.2.3-23-2013. Transport constructions. Guidance evaluation and forecasting technical condition of road bridges]. Kyjiv, Minrehionbud Ukrayiny Publ., 2013. 49 p.
2. Kovalj P. M. Kharakterystyka tekhnichnogho stanu isnujuchykh mostiv Ukrajiny [Description of the technical state of the existing bridge Ukraine]. Doroghy i mosty - Road and bridge, 2003, pp. 15-22.
3. Lantukh-Lyashchenko, A. I. Strategiya upravleniya resursom zhelezobetonnykh avtodorozhnykh mostov [Resource management strategy of concrete highway bridges]. Mosty ta tuneli: teorija, doslidzhennja, praktyka - Bridges and tunnels: theory, research, practice, 2012, Issue 3, pp. 95-100.
4. Meljnyk I. V., Dobijansjkyj R. Z., Kanafocjkyj R. I., Davydovsjkyj N. B. Eksperymentaljni doslidzhennja zalizobetonnykh balok z pozdovzhnjoju armaturoju klasu A 500S, pidsylenykh kompozytnoju systemoju RUREDIL X MESH GOLD [Experimental study of reinforced concrete beams with longitudinal reinforcement Class A 500C reinforced composite system RUREDIL X MESH GOLD]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universitetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2011, issue 39, pp. 104-109.
5. DSTU-N B V.2.6-185:2012. Nastanova z proektuvannja ta vyghotovlennja betonnykh konstrukcij z nemetalevoju kompozytnoju armaturoju na osnovi bazaljto- i sklorovinghu [Guidelines for the design and manufacture of concrete structures with non-metallic composite reinforcement based bazalto- and roving]. Kyjiv, Minrehionbud Ukrayiny Publ., 2012.
6. Soldatchenko O. S. Micnistj, zhorstkistj ta trishhynostijkistj zghynaljnykh konstrukcij zi skloplastykovoju i bazaljtoplastykovoju kompozytnoju armaturoju [The strength, hardness and fracture toughness bending designs with fiberglass and composite reinforcement bazaltoplastykovoyu]. Kyjiv, 2012. - 196 p.
7. ACI 440.1R-06 Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars: ACI 440.1R-06 - ACI Committee 440, American Concrete Institute, 2006. 44 p.
8. Adel ElSafti,BrahimBenmokrahe, Sami Rizkalla.Degradation Assessment of Internal Continuous Fiber Reinforcement in Concrete Environment: Materials Reseach Report. University of Nort Florida. UNF Projekt Contract No. BDK 82 № 977. 05, 2013. 398 p.
9. CAN/CSA-S806-02, "Design and Construction of Building Components with Fibre Reinforced Polymers", Canadian Standards Association, Toronto, Ontario, Canada, (May 2002)
10. CAN/CSA-S6-06 "Canadian Highway Bridge Design Code" Canadian Standards Association, Toronto, Ontario, Canada, (December 2006)
11. Gscheider Alfred. Anwendungsbeispiele furdas vAnftragschwei - Ben nach dem Ellira - Verfahren. "SchwiBtechnik" (Oster) № 10, 2012, pp. 113-115.
12. Matsumoto T., Beng S. S. Survival analysis on bridges for modeling bridge replacement and evaluating bridge performance. Proceeding Japan-Taiwan international workshop on urban regeneration. Maintenance and green material, 2005, pp. 23-36.
13. Purpose and justification for new design standards regarding the use of fibre-reinforced polymer composites in civil engineering, support to the implementation, harmonization and further development of the Eurocodes, EUR 22864 EN, 2007.
14. Recommendation for Design and Construction of Concrete Structures Using Continuous Fiber Reinforced Materials, Concrete Engineering Series 23, ed. by A. Machida, Research Committee on Continuous Fiber Reinforcing Materials, Tokyo, Japan, 1997.
Стаття рекомендована до публтацп д.т.н, проф. Б. Г. Демчиною (Украгна), д.т.н., проф.
Д. О. Банников (Украгна).
Надшшла до редколеги 25.11.2016.
Прийнята до друку 26.12.2016.
