ДОСЛІДЖЕННЯ ДЕФОРМАЦІЙНИХ І МІЦНІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЕТОННИХ КОЛОН ПРИ КОМПОЗИТНОМУ ПОСИЛЕННІ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2025-11-68-76Ключові слова:
склопластикова обойма, бетонні зразки, несуча здатність, бічний тиск, деформаційні характеристики, коефіцієнт посилення, корозійна стійкість.Анотація
У статті представлені результати експериментальних досліджень несучої здатності бетонних зразків, посилених склопластиковою обоймою, при дії осьового навантаження. Бетонні зразки-циліндри були армовані стрічковою склопластиковою арматурою (ЛСПА) з використанням розробленої технології намотування та пошарового обклеювання полімерним сполучним.
Основну увагу приділено вивченню впливу бокового тиску, що створюється склопластиковою обоймою, на міцність та деформаційні характеристики бетону. Експерименти показали, що застосування склопластикової обойми значно підвищує руйнівне навантаження. Для бетону класу С16/20 руйнівне навантаження збільшилося зі 100 кН (без обойми) до 980 кН (з обоймою товщиною 4 мм), що у 9,8 рази вище. Аналогічне зростання міцності спостерігалося для бетонів інших класів (С25/30, С32/40, С50), при цьому для бетону класу С50 руйнівне навантаження зросло в 5,2 рази.
Встановлено, що інтенсивність наростання міцності залежить від класу бетону, проте при високих рівнях бічного тиску (понад 80 МПа) коефіцієнт посилення (a) стає практично однаковим для всіх класів бетону (a ≈ 1,85). Це свідчить про схожість поведінки бетону в склопластиковій обоймі з його поведінкою в сталевих обоймах, але з перевагою у вигляді високої стійкості корозійної склопластику.
Також досліджено деформаційні характеристики зразків. Показано, що склопластикова обойма не тільки підвищує міцність, але й покращує деформаційні властивості бетону, роблячи його більш стійким до поздовжніх та поперечних деформацій.
Отримані результати підтверджують, що склопластбетон може розглядатися як перспективний матеріал для будівництва високонавантажених споруд. Розроблена технологія посилення бетону склопластиковою обоймою відкриває нові можливості для створення легких, міцних та довговічних конструкцій з низькою металоємністю та високою корозійною стійкістю.
Посилання
[1] E. Cosenza, G. Manfredi, A. Nanni, Composites in Construction: A Reality. Proceedings, International Workshop. Capri: Italy. 2015.
[2] E. Nigro, G. Cefarelli, A. Bilotta, G. Manfredi, E. Cosenza, "Fire resistance of concrete slabs reinforced with FRP bars, experimental results and numerical simulations on the thermal field". Composites Part B: Engineering, 42 (6), 1751–1763, 2011. doi:https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.02.026.
[3] F. Schmidt-Döhl, F.S. Rostásy, "A model for the calculation of combined chemical reactions and transport processes and its application to the corrosion of mineral-building materials", Cem. Concr. Res., 29, 1039–1045, 2016. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00087-3.
[4] J.G Teng, J.F Chen, "Behaviour and strength of FRP-strengthened RC structures: a state-of-the-art review", Proceedings of the Institution of Civil Engineers ‒ Structures and Buildings, 2013. DOI:10.1680/stbu.2013.156.1.51.
[5] H. Fukuyama, Y. Matsuzaki, K. Nakano, Y. Asato, "Structural performance of beam ‒2elements with PVA-ECC. High Performance Fiber Reinforced Cement Composites 3 (HPFRCC 3)", RILEM Publications S.A.R.L., Cachan, 531–542, 2011.
[6] Shui Liu, Xin Wang, Yulin Zhou, Yahia M. S.Ali, Jian Ding, Zhishen Wu. "Experimental and Numerical Study of Concrete Columns Reinforced with BFRP and Steel Bars under Eccentric Loading", Journal of Composites for Construction, 29 (2), 2025. https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/JCCOF2.CCENG-4849.
[7] Ruitian Xu, Zongping Chena, Fan Ning, "Axial compression mechanism and numerical analysis of CFRP-PVC tube and I-shaped steel composite confined concrete column", Construction and Building Materials, 461, 2025. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061825000789.
[8] Duc Q. Tran, Suman Neupane, P. Chris, "Pantelides Seismic Analysis of Precast and Post-Tensioned Column-to-Footing Connections with Steel–GFRP Bars and GFRP Spirals", Journal of Composites for Construction, 29 (2), 2025. https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/JCCOF2.CCENG-5031.
[9] Chen Chena, Hai Fanga, Yun Mook Limb, Honglei Xiec, Jiye Chend, Ji Woon Park, "Experimental and numerical studies on compressive behavior of winding FRP grid spiral stirrups confined circular concrete columns", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 191, 2025. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359835X2500003X.
[10] M. Habibpour, J. Asgari Marnani, A. Arabzade, A. Ghasemi, "Experimental and numerical investigation of RC column strengthening by FRPs with different numbers of layer and elongation under eccentric loading", Structural Engineering and Mechanics, 93, 135-145, 2025. https://www.technopress.org/content/?page=article&journal=sem&volume=93&num=2&ordernum=5.
[11] M. Tavakol, H. Haji Kazemi, "Comparative assessment of concrete columns reinforced with hybrid steel-GFRP, GFRP, and steel bars under cyclic lateral loading", Structures, 71, 2025. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S235201242402188X.
[12] O. Alajarmeha, A. Manaloa, B. Benmokraneb, W. Ferdousa, A. Mohammeda, R. Abousninaa, M. Elchalakanic, A. Edood. "Behavior of circular concrete columns reinforced with hollow composite sections and GFRP bars", Marine Structures, 72, 2020. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0951833920300794.
[13] G.B. Maranan, A.C. Manalo, B. Benmokrane, W. Karunasena, P. Mendis, "Behavior of concentrically loaded geopolymer-concrete circular columns reinforced longi¬tudinally and transversely with GFRP bars", Engineering Structures, 117, 422-436, 2018. Available at: http://dx.doi.org/10.1018/j.engstruct.2018.03.036
[14] L.V. Trykoz, S.M. Kamchatnaya, O.M. Pustovoitova, A.O. Atynian, "The Investigation of Prestressed Pressure Pipes Reinforced with Fiberglass", Plastic International Journal of Engineering Research in Africa, 36, pp. 1-11, 2018.
[15] L.V. Trykoz, S.M. Kamchatnaya, O.M. Pustovoitova, A.O. Atynian, "Reinforcement of composite pipelines for multipurpose transportation", IX International Scientific Conference Vi International Symposium of young researchers. Transport problems Silesia university of technology faculty of transport, 69-81, 2018.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
