Прочность и деформативность железобетонных балок, усиленных углепластиком на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат наук Григорьева, Яна Евгеньевна

• Григорьева, Яна Евгеньевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Григорьева, Яна Евгеньевна

Оглавление

Введение

Глава 1 Актуальность вопроса исследования. Задачи работы

1.1 Международный опыт исследования прочности и жесткости изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных полимерами, армированными различными типами волокон

1.2 Исследования трещинообразования изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных композиционными материалами

1.3 Нормативные документы по усилению железобетонных конструкций композиционными материалами на основе различного типа волокон

1.4 Анализ методик расчета прочности и деформативности элементов конструкций, усиленных внешним армированием композиционными материалами

1.5 Выводы. Задачи экспериментального исследования

Глава 2 Экспериментальное исследование прочности и трещиностойкости железобетонных балок, усиленных

45

углепластиком, под нагрузкой

2.1 Расчетные предпосылки экспериментального исследования

2.2 Программа проведения эксперимента

2.3 Описание опытных образцов. Механические свойства бетона и арматуры

2.4 Физико - механические свойства материалов системы усиления

2.5 Технология усиления железобетонных конструкций элементами внешнего армирования из углепластика

2.6 Методика проведения эксперимента

2.7 Выводы

Глава 3 Анализ результатов экспериментальных исследований

3.1 Результаты испытаний образцов

3.1.1 Результаты испытаний эталонных образцов

3.1.2 Результаты испытаний усиленных образцов

3.1.2.1 Оценка влияния увеличения площади углепластика на несущую способность образцов по результатам эксперимента

3.1.2.2 Исследование деформирования и разрушения изгибаемых железобетонных элементов

3.2 Оценка прочности усиленных образцов

3.2.1 Расчетная оценка прочности усиленных образцов согласно Руководству по усилению железобетонных конструкций композитными материалами

3.2.2 Определение относительной высоты сжатой зоны усиленных образцов

3.2.3 Деформации экспериментальных образцов

3.3 Оценка прочности усиленных образцов по результатам полученных экспериментальных данных

3.4 Численное исследование поведения изгибаемых железобетонных элементов при помощи программного комплекса ANSYS

3.5 Выводы

Глава 4 Оценка деформативности усиленных образцов, получивших значительные повреждения до усиления

4.1 Оценка деформаций усиленных образцов

4.2 Определение кривизны оси при изгибе и жесткости железобетонных элементов на участке с трещинами

4.3 Прогибы усиленных образцов

4.4 Выводы

Заключение

Список литературы

Приложение А Свидетельство о поверке

Приложение Б Задача для численного моделирования экспериментальных образцов, усиленных углепластиком на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, с использованием программного комплекса ANS YS

Приложение В Справка о внедрении результатов диссертационного исследования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прочность и деформативность железобетонных балок, усиленных углепластиком на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности»

Введение

Актуальность темы исследования обусловлена значительными объемами работ по восстановлению и усилению железобетонных конструкций зданий и сооружений, находящихся в стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, имеющих трещины и сверхнормативные прогибы. В связи с этим возникает проблема надежного проектирования усиления конструкций с использованием композиционных материалов на основе волокон, материалов с эффективными механическими свойствами.

Системы усиления внешним армированием из углепластиков наиболее конкурентоспособные для обеспечения надежности и долговечности поврежденных конструкций зданий и сооружений. На сегодняшний день это самый «бережный» метод усиления, не требующий значительных трудозатрат, дающий возможность не только в разы увеличить прочность конструкций, но и избежать коррозии элементов конструкций.

Композиционные материалы, армированные волокнами, - новые материалы в строительстве. В конце XX века строители обратили на них внимание ввиду уникальных свойств, вследствие чего системы усиления на основе волокон получили широкое распространение во всем мире и оказались наиболее продуктивными для обеспечения надежности конструкций, находящихся на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности.

Применение углепластиков позволяет не только повысить прочность таких конструкций, но и увеличить жесткость, тем самым продлить срок эксплуатации.

Важно отметить, что с проблемой повышения прочности проектировщики нередко сталкиваются и при новом строительстве.

В нашей стране объем исследований в этой области незначительный. Изучены лишь отдельные факторы.

Имеется обширный опыт применения данной технологии усиления зарубежом, но в России отсутствуют нормативные документы, которыми

проектировщики могут пользоваться при расчетах усиления вышеуказанных конструкций.

На сегодняшний день отсутствуют инженерные методы расчета железобетонных конструкций, усиленных углепластиками, под нагрузкой с учетом стадии их работы.

Является актуальной задача накопления экспериментальных данных, необходимых для уточнения расчетной схемы и дальнейшего совершенствования методики расчета изгибаемых железобетонных элементов, усиленных внешним армированием из углепластиков.

Цель диссертационной работы:

Обосновать повышение прочности и жесткости изгибаемых железобетонных балок, усиленных внешним армированием из углепластика на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, в том числе и за границей переармирования.

Достижение поставленной цели предопределило задачи исследования:

- изучить и проанализировать мировой опыт исследования прочности и деформативности усиленных углепластиком железобетонных балок;

- исследовать влияние внешнего армирования из углепластика на рост прочности и жесткости экспериментальных образцов;

- выявить формы трещинообразования и разрушения экспериментальных образцов после усиления элементами внешнего армирования из углепластика;

- предложить инженерную методику расчета для изгибаемых железобетонных балок, усиленных внешним армированием из углепластика.

Актуальность диссертационной работы обусловлена возможностью расширить область применения внешнего армирования из углепластиков в качестве материалов для усиления конструкций, находящихся на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, имеющих значительные деформации, прогибы и трещины.

На защиту выносятся:

1) Методика эксперимента, позволяющая реально оценить вклад внешнего армирования в работу изгибаемых железобетонных балок, находящихся на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, при усилении углепластиком;

2) Результаты экспериментальных исследований прочности железобетонных балок, усиленных углепластиком на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности;

3) Результаты экспериментальных исследований деформативности и трещиностойкости железобетонных балок, находящихся на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, усиленных углепластиком;

4) Расчетная схема для анализа прочности и жесткости изгибаемых железобетонных элементов на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, при усилении углепластиком. Предложенная расчетная схема отражает действительную работу усиленных внешним армированием из углепластика изгибаемых железобетонных элементов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) Получены экспериментальные данные о прочности и жесткости поврежденных изгибаемых железобетонных балок, усиленных углепластиками, за границей переамирования;

2) Предложена инженерная методика расчета изгибаемых конструкций, предварительно доведенных до стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, с внешним армированием из углепластика, в рамках которого рассматривается дальнейшая работа конструкции «в» и «за» пределами переармирования;

3) Использована расчетная схема внецентренного сжатия для анализа прочности и жесткости изгибаемого элемента, усиливаемого на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности;

4) Доказана возможность восстановления прочности и жесткости (после усиления) изгибаемых железобетонных элементов практически до первоначальных значений, которые были утрачены в результате нагружения;

5) В расчетной схеме железобетонных балок, усиленных углепластиком, впервые отражено разгружающее действие элемента внешнего армирования (за счет «вантового» эффекта), обусловленное геометрическим фактором - наличием начальной кривизны;

6) Доказан эффект сдерживания роста имеющихся трещин и отсутствия новых трещин в результате усиления изгибаемых железобетонных балок элементами внешнего армирования из углепластика.

Практическое значение работы.

- получены экспериментальные данные о прочности и жесткости железобетонных балок, усиленных внешним армированием из углепластика на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности;

усиление изгибаемых железобетонных элементов углепластиком позволило в несколько раз повысить прочность и жесткость образцов, в том числе за границей переармирования;

- по результатам экспериментальных исследований даны предложения по методике расчета изгибаемых железобетонных балок, усиленных внешним армированием из углепластика;

полученные результаты экспериментального исследования свидетельствует о разгружающей способности углепластикового армирования за счет возникновения «вантового» эффекта;

- предложена методика оценки прочности и жесткости железобетонных балок, находящихся в стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, усиленных внешним армированием из углепластика, что существенным образом расширяет сферу применения углепластика в качестве материала для усиления предаварийных и аварийных конструкций; подтверждает возможность восстановления их несущей способности;

- полученные результаты позволяют наиболее полно реализовать высокие механические свойства элементов внешнего армирования из углепластика, что приводит к более экономичному их использованию.

Обоснованность и достоверность представленных результатов основывается на использовании известных допущений теории железобетона и подтверждается экспериментальными данными исследований образцов с варьируемыми характеристиками, а также сопоставлением результатов с аналогичными данными зарубежных авторов.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной научной конференции «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании» (г. Москва, 2011 г.), на заседаниях кафедры «Испытание сооружений» 11 апреля и 4 сентября 2012 года, на Заседании научно-технического совета ИСА МГСУ по отделению №1 «Строительство и архитектура» 12 марта 2013 года, изложены в 10 опубликованных статьях.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 5 статей опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в сборнике трудов международной научной конференции.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Работа изложена на 150 страницах печатного текста, содержит 15 таблиц, 53 рисунка, список литературы из 85 наименований и 3 приложения.

Диссертационная работа выполнена в 2009-2012 гг. в Секторе испытаний кафедры «Испытание сооружений» Института Строительства и Архитектуры ФГБОУ ВПО «Московского Государственного Строительного Университета» под руководством профессора, кандидата технических наук Кунина Ю.С.

Глава 1 Актуальность вопроса исследования. Задачи работы

В настоящей главе проведен анализ теоретических и экспериментальных работ отечественных и зарубежных ученых, посвященных внешнему армированию конструкций композиционными материалами на основе различных типов волокон.

Необходимость ремонта, восстановления и усиления различных типов конструкций, в том числе железобетонных, возникает не только в результате реконструкции и технического перевооружения объектов, увеличения нагрузок, но и по причине физического износа, вызванного нарушением условий эксплуатации, некачественного изготовления или монтажа конструкций, коррозии материалов, воздействия агрессивных сред. В совокупности это приводит к снижению несущей способности элементов конструкций, их надежности и долговечности.

Дефекты, возникшие в процессе эксплуатации зданий, а также снижение характеристик материалов, связанное с их старением, и изменившиеся экономические условия требуют особого подхода к модернизации зданий или их реконструкции [1].

Для оценки технического состояния строительных конструкций, в зависимости от количества дефектов и степени их повреждения, согласно [2] принята классификация категорий технического состояния, представленная в Таблице 1.

Конструкция исчерпала свою несущую способность, если малое приращение внешней нагрузки способно вызвать непрекращающийся рост деформаций и последующее разрушение [3].

Таблица 1 - Категории технического состояния строительных конструкций

Наименование Характеристика категории

категории

Исправное состояние отсутствие дефектов и повреждений, влияющих на снижение несущей способности и эксплуатационной пригодности

Работоспособное состояние некоторые из численно оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта, норм и стандартов, но имеющиеся нарушения требований, например, по деформативности, а в железобетоне и по трещиностойкости, в данных конкретных условиях эксплуатации не приводят к нарушению работоспособности, и несущая способность конструкций, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений, обеспечивается

Ограниченно работоспособное состояние имеются дефекты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения и функционирование конструкции возможно при контроле ее состояния, продолжительности и условий эксплуатации

Недопустимое состояние снижение несущей способности и эксплуатационных характеристик, при котором существует опасность для пребывания людей и сохранности оборудования (необходимо проведение страховочных мероприятий и усиление конструкций)

Аварийное состояние повреждения и деформации, свидетельствующие об исчерпании несущей способности и опасность обрушения (необходимо проведение срочных противоаварийных мероприятий)

Действующие нормативные документы не отражают всех особенностей напряженно - деформированного состояния при эксплуатации сооружений и, следовательно, не позволяют достаточно строго оценить безопасность конструктивных систем. Безопасность следует рассматривать, как некую способность объектов сохранять устойчивость и функционировать, выполняя свое назначение, не переходя в опасное состояние, характеризуемое определенным уровнем риска, не превышающим предельно допустимого значения [4].

Профессор А.Г. Тамразян [4; 5] отмечает, что метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям может быть существенно усовершенствован за счет более широкого использования методов теории риска.

Изгибаемые железобетонные конструкции, в зависимости от вида повреждений и необходимости повышения прочности различных сечений по длине элемента, подвергаются усилению в разных зонах: растянутой, сжатой, опорной.

Профессор Б.С. Расторгуев и другие в работах [6; 7], посвященных расчетам изгибаемых железобетонных элементов с косвенным сетчатым армированием сжатой зоны, отмечают, что сетчатая арматура сжатой зоны повышает жесткость и трещиностойкость изгибаемых элементов вследствие уменьшения поперечных деформаций. Они объясняют уменьшение ширины раскрытия трещин с сокращением шага сеток косвенной арматуры снижением деформаций продольной растянутой арматуры. Однако данный способ повышения несущей способности изгибаемых элементов применим только при новом строительстве и не подходит при усилении поврежденных конструкций.

Профессор Б.В. Гусев в своей работе [8] подчеркивает, что выбор способов ремонта и усиления железобетонных конструкций зависит от вида и состояния конструкции, действующих нагрузок и эксплуатационной среды, предполагаемого срока эксплуатации конструкции, сроков проведения ремонтных работ и их стоимости.

Вопросам деформирования и разрушения конструкций в различных состояниях посвящены работы В.И. Колчунова [9], Н.В. Клюевой [10], Г.А. Гениева [11].

Увеличение несущей способности и трещиностойкости изгибаемых железобетонных элементов традиционно обеспечивается устройством железобетонных обойм, рубашек, наращиванием, объединяемых для надежности сцепления с основной конструкцией с помощью полимерных составов; усилением конструкций внешней листовой арматурой или дополнительной продольной арматурой, омоноличенной полимерраствором в специально выполненных пазах и другими методами [12].

Каждый метод усиления имеет свои сильные и слабые стороны.

А.И. Татаренков [13] подчеркивает, что при усилении конструкций железобетонными обоймами и наращиванием возможно появление усадочных трещин, пронизывающих все сечение дополнительного бетона, что не учитывают известные методы расчета усиления железобетонных конструкций.

Главные недостатки традиционного метода усиления стальными пластинами - трудоёмкость; «травматичность» для усиливаемой конструкции -необходимость в перфорировании, необходимость создавать в усиливаемой конструкции усилия обратного знака и большой интенсивности по отношению к усилиям от нагрузки, что может привести к местным разрушениям и начальным трещинам; большой собственный вес; увеличение габаритов сечений.

Благодаря ряду преимуществ, таких как: малый собственный вес и толщина, высокая способность к линейно - упругому деформированию, стойкость к коррозии, легкость установки,- композиционные материалы находят все большее применение в строительстве. Также успех полимеров, армированных волокнами, связан с обеспечением сохранности связи между композитами и основным материалом конструкции в течение всего срока службы конструкции.

Композиционные материалы довольно дорогостоящие по сравнению с материалами для традиционных методов усиления, но в ряде случаев они не имеют альтернативы не только по показателям прочности и сопротивления усталости, но и при усилении конструкций без остановки производственного процесса или при восстановлении уникальных объектов. Несмотря на сравнительно высокую стоимость, композиционные материалы при сравнении стоимости системы усиления сопоставимы или даже превосходят традиционные строительные материалы, как по стоимости, так и по таким показателям, как: скорость монтажа, собственный вес, сохранение габаритов усиленной конструкции.

Однако, как отмечает C.B. Клюев [14], с развитием технологии изготовления, производство таких композитов в России становится более дешевым. Увеличение срока эксплуатации материалов приводит к снижению стоимости обслуживания и ремонта зданий и сооружений.

A.JI. Мочалов [15] отмечает, что основная сфера применения элементов внешнего армирования из углепластика - усиление железобетонных конструкций. Благодаря этому методу можно повысить жесткость и сейсмостойкость железобетонных каркасов высотных зданий.

В настоящее время по ряду очевидных причин экспериментальным исследованиям железобетонных изгибаемых конструкций, усиленных внешним армированием из углепластиков, посвящено незначительное количество работ, рассмотрены не все вопросы.

Вопросам внешнего армирования внецентренно - сжатых элементов конструкций посвящены работы A.B. Грановского [16], A.A. Шилина [17].

1.1 Международный опыт исследования прочности и жесткости изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных полимерами, армированными различными типами волокон

Анализ прочности и жесткости нормальных сечений при изгибе, как известно, основан на задании границы переармирования.

Интенсивность увеличения прочности сечения при возрастании количества продольной арматуры за границей переармирования, как отмечает A.C. Залесов [18], снижается по сравнению с тем, как это происходит до границы переармирования при усилении традиционными методами.

Первые полномасштабные отечественные исследования, посвященные границе переармирования при изгибе, были проведены в 1955-1960 гг. при подготовке проекта новых Норм под руководством А.А.Гвоздева, К.Э. Таля, Е.А.Чистякова.

Впервые было высказано предположение о соотношении статического момента сжатого бетона (St,) к статическому моменту всего сечения (So) при изгибе и внецентренном сжатии: St/So =0,8. В статье [19] проф. A.A. Гвоздев отмечает, что с принятым соотношением согласились не все специалисты, имелись предложения как в пользу повышения предложенного отношения, так и в пользу уменьшения. В статье также, со ссылкой на американские источники, говорилось о значении Sb/So =0,6.

Дальнейшие рассуждения строились на утверждении, что для переармированных сечений с ростом прочности бетона не происходит смещения границы переармирования в сторону увеличения, что подтверждалось отечественными и зарубежными опытами, напротив, с ростом прочности бетона наблюдалось её снижение.

Влияние предела текучести арматуры на границу переармирования, по данным НИИЖБ, не выявлено.

Влияние повышения процента армирования и снижения прочности бетона на границу переармирования не исследовалось, поскольку переармирование считалось экономически нецелесообразным и даже опасным с точки зрения преждевременного разрушения сжатой зоны элемента конструкции.

Современные условия строительства зачастую ставят во главу угла уменьшение габаритных размеров сечения, а не расход рабочей арматуры.

Объяснение рассмотренного явления связано со снижением пластических свойств бетона с ростом его прочности. При высоких уровнях напряжений в высокопрочных бетонах неизбежно происходит переход за границу необратимых микротрещин по О.Я.Бергу [20], что и приводит к преждевременному разрушению бетона сжатой зоны.

Принятые в экспериментах соотношения прочности бетона и арматуры, очевидно, соответствовали уровню развития строительной технологии того времени.

Аналогичный эффект может быть получен при изгибе на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности.

Ключевую роль в работе нормального сечения элемента конструкции с бетоном, находящимся на стадии интенсивного трещинообразования, может сыграть высокопрочная арматура с ярко выраженными упругими свойствами и с протяженной диаграммой, такая как углепластиковая.

В нашей стране последние 12 лет активно изучаются методы усиления конструкций внешним армированием из композиционных материалов такими учеными как: Ю.Г. Хаютин, В.Л. Чернявский, Е.З. Аксельрод - методы усиления железобетонных конструкций с использованием полимерных

композиционных материалов, 2001 - 2003 гг. [21; 22; 23]; В.А. Клевцов, Н.В. Фаткуллин - метод расчёта прочности железобетонных балок, усиленных внешней арматурой из полимерных композиционных материалов, 2006г. [24];

Шилин A.A., В.А. Пшеничный, Д.В. Картузов - внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами, 2007 г. [25]; Грановский A.B., А. Н. Костенко - влияние систем усиления на основе угле- и стекловокон на несущую способность внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных колонн, 2011 г. [26]; A.B. Панков - прочность и деформативность железобетонных балок, усиленных комбинированной системой с различными конструктивными параметрами, 2011 г. [27].

Результаты экспериментальных работ российских и зарубежных ученых подтвердили надежную совместную работу системы усиления из углепластиков и материала поврежденной конструкции.

Авторы [28] отмечают необходимость дальнейшего изучения вопросов совместной работы бетона и материалов системы усиления в каждом конкретном случае, при разных способах усиления и подчеркивают, что композиционные материалы весьма привлекательны для проектировщиков благодаря разнообразию форм и вариантов ориентации холстов.

В работе И.Г. Овчинникова, Ш.Н. Валиева [29] приведены результаты экспериментальных исследований изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных композиционными материалами. Было испытано четыре группы образцов с варьированием форм и количества слоев систем усиления. Установлено увеличение несущей способности в 1,5 - 2 раза.

A.A. Быков, A.B. Калугин, A.A. Балакирев [30] получили увеличение прочности в 2,5 раза и увеличение жесткости в 3,7 раза при наклейке волокна в 1 и 2 слоя.

В работе [22] исследовано усиление изгибаемых железобетонных балок размером 10x10x40 см. Установлена зависимость увеличения несущей способности балки при изменении количества слоев ткани. Приклеиваемые на поверхность железобетонных конструкций углехолсты дополняют существующую внутреннюю арматуру, снижая в ней напряжения до приемлемого

уровня. Одновременно повышается жесткость конструкций и их трещиностойкость.

G. Tumialan в своей работе [31] пришел к выводу, что при усилении балок определенным количеством полимеров, армированных волокнами, поведение их остается неизменным.

В работе D.I.Kachlakev [32] были описаны испытания образцов без усиления, балок (длиной 5,49 м) с угле - и стекловолокном и обоими видами волокон в различном положении, которые были испытаны на трехточечный изгиб и сдвиг.

Е.А. Ritchie и другие [28] изучали увеличение жесткости железобетонных балок, усиленных различными типами волокон. Они испытали 16 балок. В качестве материала усиления были использованы композиционные материалы на основе стекло-, углеродного и арамидного волокон и двухкомпонентый клей. В результате было установлено увеличение жесткости от 17 до 99 процентов и увеличение прочности от 40 до 97 процентов.

Для оценки работы усиленных конструкций были выполнены экспериментальные исследования систем усиления с различными типами волокон: варьировалось количество слоев в системе, их ориентация и угол наклона. Большое внимание уделено подготовке поверхности и выбору клея. Кроме того, должны быть учтены коэффициенты надежности в зависимости от вида используемого композиционного материала и технологии его нанесения [29].

Т.Н. Almusallam и Y.A. Al-Salloum [33] подчеркивают, что успех системы усиления зависит главным образом от вида клея и способа подготовки поверхности.

Имеющие первостепенное значение факторы: подготовка поверхности и проверка качества бетона (Bizindavyi and Neale 1999; Chajes et al. 1996). He должно быть слабого защитного слоя и отдельных частиц на поверхности бетона

(Triantafillou et al. 1992). Нет главного метода очистки. Механическое шлифование, пескоструйная обработка возможно совместно со смачиванием поверхности и с обеспыливанием для удаления мелких частиц - обычно подразумевают как подготовку поверхности. Слабые кислоты на поверхности композиционного волокна нейтрализуют перед наклейкой его на бетон (Saadatmanesh and Ehsani 1991).

Цель подготовки поверхности - ее выравнивание и обеспечение качественного сцепления. Из-за негладкости редко возможно получить хорошую сплошную толщину клеевого состава, как рекомендуют производители (максимальная толщина обычно Змм). Множество технологий было изобретено для достижения оптимальной толщины клея в системе (Fanning and Kelly 2001; Swamy and Mukhopadhyaya 1999; Rahimi and Hutchinson 2001), но наиболее общепризнанная связана с методом применения ручного ролика. Хотя она не точно определяет «сплошную толщину клеевого компонента», рабочая поверхность ткани может быть гарантированно защищена от избытка клея за переделами системы [34].

В работе [35] сделаны выводы, что уменьшение толщины клеевого слоя может увеличить межповерхностный сдвиг и нормальные напряжения и повлиять на максимальные значения напряжений; увеличение толщины холста может увеличить напряжения на границе раздела, но не влияет на предельное значение (Teng et al. 2002; Muklopadhyaya и Swamy 2001; Rahimi и Hutchinson 2001).

Аналогично, увеличение количества слоев может увеличить напряжение (Shahawy et al. 1996).

В работе M.R. Ehsani и H.Saadatmanesh [36] сделан вывод, что выбор подходящего клея очень важен для успешной работы системы усиления. Клей должен иметь достаточную плотность и прочность для переноса изгибающей силы от композиционного листового материала к бетону. Также поставлены задачи для последующих изучений: должны проводиться исследования с

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Григорьева, Яна Евгеньевна, 2013 год

Список литературы

1. Кодыш, Э.Н. Совершенствование метода расчета каркасов реконструируемых зданий / Э.Н.Кодыш, Н.Н.Трекин, Н.Г.Келасьев // Промышленное и гражданское строительство. - 2006. - №2. - С. 16-18.

2. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений» - М., 2004.

3. СП 52-117-2008 «Железобетонные пространственные конструкции покрытий и перекрытий. Часть I. Методы расчета и конструирование». - М., 2008.

4. Тамразян, А.Г. Основные принципы оценки риска при проектировании зданий и сооружений / А.Г. Тамразян // Вестник МГСУ. - 2011. -№2.-С. 21 -27.

5. Тамразян, А.Г. Снижение рисков в строительстве при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера / Тамразян А. Г. — М.: АСВ, 2012, — 304 с.

6. Расторгуев, Б.С. Расчет изгибаемых железобетонных элементов с косвенным сетчатым армированием сжатой зоны/ Б.С.Расторгуев// Промышленное и гражданское строительство .-2010.-№12.-С.58-60.

7. Сулеман, В.Д. Деформативность и трещиностойкость изгибаемых элементов с косвенным армированием/ В.Д. Сулеман// Промышленное и гражданское строительство .-2009.-№9.-С.57-58.

8. Гусев, Б.В. Новые решения в создании конструкций, их ремонтопригодность и эффективные материалы / Б.В.Гусев // Материалы конференции «Строительство и эксплуатация транспортных сооружений в районах развития опасных геологических процессов». - 2003. - С. 7-10.

9. Колчунов, В.И. Экспериментальные исследования деформативности и трещиностойкости железобетонных конструкций составного сечения / В.И. Колчунов, Е.А. Скобелева, Н.В. Клюева, С.И. Горностаев // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2008. - №1. - С.54-60.

10. Клюева, H.B. Деформирование и разрушение железобетонных балочных систем при деформационных воздействиях в запредельных состояниях / Н.В. Клюева, С.Н. Истомин // Строительство - формирование среды жизнедеятельности: Материалы шестой традиционной (Первой международной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов (21 - 22 мая 2003 г.) Кн. 1 / Московский государственный строительный университет. - М.: МГСУ, 2003. - С. 40-45.

11. Гениев, Г. А. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях / Г.А. Гениев, В.И. Колчунов, Н.В. Клюева, А.И. Никулин. - М.: Изд - во Ассоциации строительных вузов, 2004. -216 с.

12. Бедов, А. И. Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений / А.И. Бедов, В.Ф. Сапрыкин. - М.: АСВ, 1995.-192 с.

13. Татаренков, А.И. Прочность и деформативность изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных под нагрузкой: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.01 / Татаренков Андрей Иванович. - Курск, 2005. - 176 с.

14. Клюев,С.В. Внешнее армирование изгибаемых фибробетонных изделий углеволокном/С.В.Клюев, Ю.В.Гурьянов // Инженрно-строительный журнал.-2013.-№1.-С.21-26.

15. Мочалов, A.JI. Внешнее армирование из углеродного волокна для повышения жесткости и сейсмостойкости железобетонных каркасов высотных зданий / A.JI. Мочалов // Предотвращение аварий зданий и сооружений. Сборник научных трудов выпуск 9. -М. - 2010. - С. 660 - 664.

16. Грановский, A.B. Усиление железобетонных колонн каркасных зданий в сейсмоопасных районах с использованием элементов внешнего армирования из углеволокна / A.B. Грановский, А.Н. Костенко, A.JI. Мочалов // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2007. - №2. - С. 36-38.

17. Шилин, A.A. Усиление железобетонных конструкций композиционными материалами / A.A. Шилин, В.А. Пшеничный, Д.В. Картузов. -М.: Стройиздат, 2004. - 144 с.

18. Залесов, A.C. Практический метод расчета железобетонных конструкций по деформациям / A.C. Залесов, В.В. Фигаровский. - М.: Стройиздат, 1976. - 101 с.

19. Гвоздев, A.A. Предельное армирование изгибаемых элементов, граница между первым и вторым случаями внецентренного сжатия и расчет по второму случаю. Расчет и конструирование элементов железобетонных конструкций. Материалы по обоснованию и разъяснению новых положений норм проектирования бетонных и железобетонных конструкций СНиП II-B. 1-62 / A.A. Гвоздев. - Москва: Стройиздат, 1964.

20. Берг, О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона / О .Я. Берг. - М.: Госстройиздат, 1962. - 95 с.

21. Чернявский, B.JI. Усиление железобетонных и кирпичных конструкций композиционными материалами / B.JI Чернявский, П.П. Осьмак // Реконструкция житла, выпуск 11. - 2009. - С. 134-142.

22. Хаютин, Ю.Г. Применение углепластиков для усиления строительных конструкций / Ю.Г. Хаютин, B.JI. Чернявский, Е.З. Аксельрод // Бетон и железобетон. - 2002. - № 6,- С. 17-20.

23. Чернявский, B.JI. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами / B.JI. Чернявский, Е.З. Аксельрод // Жилищное строительство. - 2003. - № 3. - С. 15-16.

24. Клевцов, В.А. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых элементов, усиленных внешней арматурой из полимерных композиционных материалов / В.А. Клевцов, Н.В. Фаткуллин // Вестник РААСН. - 2006. - № 10. -С. 134-138.

25. Шилин, A.A. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами / A.A. Шилин, В.А. Пшеничный, Д.В. Картузов. -М.: Стройиздат, 2007. - 184 е.: ил.

26. Костенко, А.Н. Прочность и деформативность центрально и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных колонн, усиленных угле- и стекловолокном: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.01 / Костенко Анна Николаевна. -М., 2010.-244 с.

27. Панков, А.В. Прочность и деформативность железобетонных балок, усиленных комбинированной системой с различными конструктивными параметрами: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.01 / Панков Александр Викторович. -Пенза, 2011.- 169 с.

28. Ritchie, Е.А. External reinforcement of concrete beams using fiber reinforced plastics / E.A Ritchie, D.A. Thomas, L.W. Lu, G.M. Connelly // ACI Structural Journal. - 1991. - V.88, № 4. - P. 490 - 499.

29. Овчинников, И.Г. Вопросы усиления железобетонных конструкций композитами: 1. Экспериментальные исследования особенностей усиления композитами изгибаемых железобетонных конструкций [Электронный ресурс] / И.Г. Овчинников, Ш.Н. Валиев, И.И. Овчинников, B.C. Зиновьев, А.Д Умиров // Интернет - журнал «Науковедение». - 2012. - №4. - Режим доступа: http://naukovedenie.ru/ PDF/7tvn412.pdf.

30. Быков, А.А. Чистый изгиб железобетонных балок, армированных углеродным холстом / А.А. Быков, А.В. Калугин, А.А Балакирев // ПГС. - 2011. -№7,-4.2.-С. 22-25.

31. Tumialan G. Concrete cover delamination in RC beams strengthened with FRP sheets / G. Tumialan, P. Serra, A. Nanni, A. Belarbi // 4th International Symposium on FRP for Reinforcement of Concrete Structures. - Baltimore. - 1999. - P. 725-735.

32. Kachlakev, D.I. Testing of full-size reinforced concrete beams strengthened with FRP: Experimental results and design methods verification / Damian I. Kachlakev, David D. McCurry // Final Report SPR 387.11. - Oregon State University. - June 2000. -36 p.

33. Almusallam, Т.Н. Use of glass FRP sheets as external flexure reinforcement in RC beams / Tarek H. Almusallam, Yousef A. A1 - Salloum // Department of Civil Engineering. - King Saud University. - july 2003. - 15 p.

34. Sayed-Ahmed, E.Y. Bond strength of FRP laminates to concrete: State-of-the-art review / E.Y. Sayed-Ahmed, R. Bakay, N.G. // Shrive Electronic Journal of Structural Engineering. -2009. - № 9. - P. 45-61.

35. Teng, J. G. FRP strengthened RC structures / J.G. Teng, S.T. Smith, L. Lam // Jolm Wiley and Sons. - West Sussex, UK. - 2002. - 245 p.

36. Ehsani, R. Fiber composite plates for strengthening bridge beams / R. Ehsani & Hamid Saadatmanesh // Composite Structures. - 1990. - №15. - P. 343-355.

37. Ата Эль Карим Шоеаб Солимаи. Рациональное использование стеклопластика для усиления элементов бетонных и железобетонных конструкций: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.01 / Ата Эль Карим Шоеаб Солиман. -Белгород., 2005. - 159 е.: ил.

38. Nguyen, V.H. Investigation of stress concentration in cut-off zones of beam strengthened by surface mounted FRPs / V.H. Nguyen, M. Guadagnini, K. Pilakoutas, V.N. Le // Asia-Pacific Conference on FRP in Structures, S.T. Smith (ed). International Institute for FRP in Construction. - 2007. - P. 805-810.

39. Дьячкова, A.A. Расчет усиления железобетонных плит углеродными композиционными материалами / А.А. Дьячкова, В.Д. Кузнецов // Инженерно-строительный журнал. - 2009. - №3 (5). - С. 25-28.

40. Kamel, A.S. Bond model for FRP sheets bonded to concrete / Ayman S. Kamel, Alaa E. Elwi, Roger J.J. Cheng // Emirates Journal for Engineering Research. -2004. - №9(2). - P. 77-82.

41. Avril, S. Mechanical behavior of cracked beams strength with composites; application of a full-field measurement method / S. Avril, A. Vautrin, P. Hamelin // France. -2002. -9 p.

42. Malek, A.M. Analytical study of reinforced concrete beams strengthened with web-bonded fiber reinforced plastic plates or fabrics / Amir M. Malek, Hamid Saadatmanesh // ACI Structural Journal. - May 1999. -title no. 95 - S31. - 10 p.

43. Norris, T. Shear and flexural strengthening of RC beams with carbon fiber sheets / Tom Norris, Hamid Saadatmanesh, Mohammad R. Ehsani // Journal of structural engineering, -july 1997. - P. 903-911.

44. Pong, S. Experimental and analytical study of corroded CFRP shear and flexural reinforcement [Электронный ресурс]. - Toronto. - 2001. -Режим доступа: https ://docviewer.yandex.ru/print.xml?sk=yO 13e3fl 3067

d2e5971cb2cd5730b30e5&id=91bka4r52jubv6joll4dq0pntt9gg30gldxn0dtiv35tq Ibyupl86zf72t7 c2w8awj8qmx0tnnppnw2q2n04cyf0894qlgalyp88bb89.

45. Duthinh, D. Strengthening of reinforced concrete beams with carbon FRP / Dat Duthinh, Monica Starnes // Composites in Constructions. - Lissee. - 2001. - P. 493498.

46. Chajes, M.J. Bond and force transfer of composite material plates bonded to concrete / MJ. Chajes, W.W. Finch, T.F. Januszka // ACI Structural Journal. - 1999. -V. 93, №2. - P. 295-303.

47. Horiguchi, T. Effect of test methods and quality of concrete on bond strength of CFRP sheet / T. Horiguchi, N. Saeki // Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures Conference. - Japan, 2001. - V. 1. - P. 265-270.

48. Volnyy, V.A. Bond length of CFRP composites attached to precast concrete walls / V.A . Volnyy, C.P. Pantelides // Journal of Composites for Construction ASCE. - 1999. - V. 3, № 4. - P. 168-176.

49. Бокарева, С.А. Нелинейный анализ железобетонных изгибаемых конструкций, усиленных композитными материалами / С.А. Бокарева, Д.Н. Смердова // Вестник ТГАСУ. - 2010. - № 2. - С. 113-125.

50. Thomas, J. Strengthening Structures with Fiber-Reinforced Polymers (FRP). Concrete Repair IV: Structural repairs and strengthening techniques / J. Thomas // World of concrete conference, 2012. - Las Vegas, USA. - P. 40 - 52.

51. ACI 440.2R-08 Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. ACI Committee 440, technical committee document. - 2008. - P. 76.

52. Externally bonded FRP reinforcement for RC structures // Bulletin No. 14. FIB. - Lausanne, Switzerland. - 2001.

53. CNR-DT. 200/2004 Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP. Systems for Strengthening Existing Structures. - Rome. - 2004. - P. 144.

54. Рекомендации по проектированию и конструированию бетонных сооружений, армированных композитными материалами. - Токио, Япония. - 1997.

55. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. - М. - 2006. - 49 с.

56. Третьякова, А.Н. Определение несущей способности железобетонных изгибаемых элементов, усиленных композиционными материалами / А. Н. Третьякова, А. А. Балакирев, А. А. Быков [и др.] // Промышленное и гражданское строительство. - 2011. - № 7(2). - С. 18-21.

57. СТО 13613997-001-2011 Стандарт организации. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Зика Россия. -2011. -55 с.

58. Алмазов, В. О. Проектирование железобетонных конструкций по Еврокодам / В.О. Алмазов. - М.: АСВ, 2007. - 217 с.

59. Алмазов, В.О. Гармонизация российских строительных норм / В.О. Алмазов // Вестник МГСУ. - М. - 2011. - № 2. - С. 84 - 88.

60. Ахмад, М. Сопоставление опытной и теоретической прочности железобетонных балок, усиленных композитными материалами, с использованием разных методов расчета / М. Ахмад, П.П. Польской, Д Р. Маилян, A.M. Блягоз // Новые технологии, МГТУ, выпуск 4. - Майкоп. - 2012. - С. 101 -110.

61. Болгов, А.Н. Особенности методики расчета колонн, усиленных композитными материалами / А.Н. Болгов, С.И. Иванов, Д.В Кузеванов // Бетон и железобетон. - 2012. - № 1. - С. 14 -16.

62. Радайкин, O.B. Совершенствование методики расчёта жёсткости изгибаемых элементов из обычного железобетона с применением теорий силового сопротивления: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.01 / Радайкин Олег Валерьевич. -Казань, 2012. - 180 с.

63. Попов, В.М. Оценка напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композиционными материалами. УДК 624.014. Предотвращение аварий зданий и сооружений / В.М. Попов. -М,- 2011.-9 с.

64. Дорофеев, B.C. Расчет прогибов неразрезных железобетонных балок. [Электронный ресурс] / B.C. Дорофеев, В.М. Карпюк, E.H. Крантовская. - 2010. -Режим доступа: http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/Rmkbs/2010 20/30.pdf.

65. EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings. - Brussels. - 2004.

66. Сидоров, B.H. Численные и аналитические методы расчета строительных конструкций / В.Н. Сидоров, А.Б. Золотов, П.А. Акимов, M.JI. Мозгалева. - М.: Изд-во АСВ,2009. - 336 с.

67. Быков, A.A. Влияние поверхностного усиления изгибаемых элементов железобетонных элементов углеродным холстом на их прочность и жесткость / A.A. Быков, А.Н. Третьякова, А.А.Балакириев // Промышленное и гражданское строительство. - 2011. - №7 (ч.2). - С. 30 - 31.

68. Лазовский, Д.Н. Усиление железобетонных конструкций. Пособие П 1-98 к СНиП 2.03.01 - 84* / Д.Н. Лазовский, Т.М. Пецольд // Минск: ГП «Стройтехнорм». - С. 198.

69. Кунин, Ю.С. Модель внешнего армирования железобетонных изгибаемых конструкций / Ю.С. Кунин, А.Л. Мочалов, Я.Е. Григорьева // Предотвращение аварий зданий и сооружений. Сборник научных трудов выпуск 9.-М. -2010.-С. 590-593.

70. Мустафин, И.И. Обеспечение совместной работы железобетонной обоймы с усиляемым внецентренно-нагруженным элементом / И.И. Мустафин, Р.Ф. Фардиев // Известия КазГАСУ. - 2008. - № 1 (9). - С. 96-99.

71. Пецольд Т.М. Железобетонные конструкции. Основы теории, расчета и конструкирования / Т.М. Пецольд // Минск: БГТУ. -2003. - 380 с.

72. Рабинович И.М. Курс строительной механики стержневых систем. Часть 2. Статически неопределимые системы / И.М. Рабинович // М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1954.

- 547 с.

73. ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1982. -29 с.

74. ГОСТ 6727-80 Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1980. - 7 с.

75. ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1990. - 34 с.

76. ГОСТ 18105-86 Бетоны. Правила контроля прочности. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1986. - 25 с.

77. Технологическая карта Б1каШгар 230, 81каСагЬоОиг 330 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ьир://ш\¥\¥.11ус1го-montage .ruУpages/SikaWrap%20 System.pdf.

78. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. - М., 2004.

79. ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. - М., 1994. - 33 с.

80. СНиП 52 -01 -2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. - М., 2004.

81. Кодыш, Э.Н. Расчет железобетонных конструкций из тяжелого бетона по прочности, трещиностойкости и деформациям: монография / Э.Н. Кодыш, И.К. Никитин, Н.Н. Трекин. - М.: Издательство Ассоциация строительных вузов, 2010.

- 352 с.

82. Дубинский С.И., Белостоцкий A.M. Верификация программных комплексов для решения наукоемких задач строительного профиля. Опыт и перспективы / Международный форум строительной индустрии «Строительный сезон». Конгресс «Строительная наука, техника и технологии: перспективы и пути развития». Труды. 1-3 ноября 2010 года. МВЦ Крокус Экспо. М.: МГСУ, 2010. - С. 296-300.

83. Литвинов, Р.Г. К вопросу о величине ц/а в предварительно напряженных стеклопластикобетонных изгибаемых элементах / Р.Г.Литвинов // Материалы первой всесоюзной научно-технической конференции 28-31 октября. -Минск, 1963. - С. 100-110.

84. Васильев, Б.Ф. Расчет железобетонных конструкций по прочности, деформациям, образованию и раскрытию трещин / Б.Ф. Васильев, И.Л. Богаткин, A.C. Залесов, Л.Л. Паныпин // Издательство литературы по строительству. - М., Стройиздат. - 1965. - 416 с.

85. Григорьева, Я.Е. Снижение вредного влияния на экологию путем перехода от металлических обойм к применению углеволокна при усилении железобетонных колонн / Я.Е. Григорьева // Сборник трудов Международной научной конференции «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании». - М.: МГСУ, 2011. - т. 2. - С. 32-35.