ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ DIC ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ГНУЧКИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ПЛИТ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2026-16-29-39Ключові слова:
залізобетонна плита, метод DIC, цифрова кореляція зображень, напружено-деформований стан, експериментальні дослідження, прогини, деформації, тріщиноутворення.Анотація
Стаття присвячена застосуванню методу цифрової кореляції зображень (Digital Image Correlation, DIC) для експериментального визначення напружено-деформованого стану залізобетонних плит. Оцінка несучої здатності та деформативності залізобетонних конструкцій є важливим завданням при проєктуванні та експлуатації будівель і споруд, особливо при необхідності підсилення існуючих конструкцій. Традиційні методи вимірювання деформацій за допомогою тензодатчиків та прогиномірів забезпечують точкові виміри, що не дозволяє отримати повну картину розподілу деформацій по всій поверхні елемента.
Метою досліджень було експериментальне визначення напружено-деформованого стану залізобетонних плит методом DIC для оцінки їх поведінки перед підсиленням. Виготовлено контрольний зразок залізобетонної плити розмірами 2000×590×50 мм з бетону класу C32/40 та армуванням 6Ø8 A500C (коефіцієнт армування ρ = 1.65%). У плиті влаштовано сім отворів діаметром 110 мм для майбутнього підсилення залізобетонними балками із включенням у сумісну роботу. На торцеву поверхню плити нанесено спекл-патерн (випадковий візерунок чорних точок на білому фоні) для забезпечення можливості відстеження деформацій методом DIC.
Випробування проводились на гідравлічному пресі UTEST за схемою чотириточкового симетричного згину на робочому прольоті 1900 мм. Для реєстрації деформацій використовувалась стереоскопічна система DIC з двох цифрових дзеркальних камер (роздільна здатність 24 Мп) та програмне забезпечення Vic-3D. Дані з системи DIC синхронізувались з показниками навантаження від преса.
За результатами досліджень отримано повні діаграми навантаження-прогин та навантаження-деформації. Зафіксовано характерні точки: тріщиноутворення при навантаженні 2.4 кН та прогині 14 мм; досягнення межі текучості арматури (ε = 2.5‰) при навантаженні 8.6 кН та прогині 66 мм; максимальне навантаження 9.81 кН при прогині 114 мм. Максимальні деформації розтягнутої арматури склали 9.85‰, що приблизно в 4 рази перевищує межу текучості. Метод DIC забезпечив візуалізацію полів деформацій та точну фіксацію процесів тріщиноутворення.
Результати досліджень підтвердили високу ефективність методу DIC для комплексної оцінки напружено-деформованого стану залізобетонних плит. Отримані дані слугуватимуть базою для порівняння з результатами випробувань підсилених плит та верифікації числових моделей.
Посилання
[1] M. Yussof, D. Silalahi, P. Chen, Y. Cheng, and H. Aoude, "A Digital Image Correlation Technique for Laboratory Structural Tests and Applications: A Systematic Literature Review", Sensors, vol. 23, no. 23, p. 9362, 2023. https://doi.org/10.3390/s23239362.
[2] W. Kaufmann, A. Beck, and D. Karagiannis, Digital Image Correlation for Concrete Structures and Bridge Design, Zurich: ETH Zurich, 2023.
[3] M. A. Sutton, J. J. Orteu, and H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements, Boston: Springer, 2009.
[4] B. Gencturk, K. Hossain, A. Kapadia, E. Labib, and Y-L. Mo, "Use of Digital Image Correlation Technique in Full-scale Testing of Prestressed Concrete Structures", Measurement, vol. 47, pp. 505–515, 2014.
[5] T. M. Fayyad and J. M. Lees, "Application of Digital Image Correlation to Reinforced Concrete Fracture", Procedia Materials Science, vol. 3, pp. 1585–1590, 2014.
[6] V. Adam, M. Herbrand, D. Kueres, and J. Hegger, "One-way flexural shear tests on wide reinforced concrete slab segments", Structural Concrete, vol. 24, pp. 2479–2498, 2023.
[7] Ya. Blikharskyi, "Zalyshkovyi resurs zalizobetonnykh konstruktsii z poshkodzhenniamy termichno-zmitsnenoi armatury". dis. d-ra tekhn. nauk, Natsionalnyi universytet «Lvivska politekhnika». Lviv, 2021.
[8] S. Choi and S. P. Shah, "Measurement of deformations on concrete subjected to compression using image correlation", Experimental Mechanics, vol. 37, no. 3, pp. 307–313, 1997.
[9] J. F. Destrebecq, E. Toussaint, and E. Ferrier, "Analysis of cracks and deformations in a full scale reinforced concrete beam using DIC", Experimental Mechanics, vol. 51, pp. 879–890, 2011.
[10] B. Pan, K. Qian, H. Xie, and A. Asundi, "Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review", Measurement Science and Technology, vol. 20, p. 062001, 2009.
[11] D. Corr, M. Accardi, L. Graham-Brady, and S. Shah, "Digital image correlation analysis of interfacial debonding properties", Engineering Fracture Mechanics, vol. 74, pp. 109–121, 2007.
[12] O. Vytak, T. Bobalo, "Napruzhennia zalizobetonnykh plyt, pidsilenykh vvedenniam dodatkovykh zalizobetonnykh balok", Journal of Theory and Building Practice, vol. 7, no. 1, pp. 45–52, 2025.
[13] DBN V.2.6-98:2009. Konstruktsii budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstruktsii. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, 2011.
[14] N. Gehri, J. Mata-Falcón, and W. Kaufmann, "Automated crack detection based on digital image correlation", Construction and Building Materials, vol. 256, p. 119383, 2020. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119383.
[15] W. Zhang, X. Liu, Y. Huang, and M. Tong, "Reliability-based analysis of flexural strength of concrete beams reinforced with hybrid BFRP and steel rebars", Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 22, p. 171, 2022. https://doi.org/10.1007/s43452-022-00493-7.
[16] A. Skar, M. Pahn, S. M. Strand et al., "Digital Image Correlation in Structural Health Monitoring", Sensors, vol. 23, p. 5022, 2023.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
