ivdon3@bk.ru
При осевых испытаниях железобетонные колонны, усиленные углепластиком, демонстрируют значительное улучшение характеристик за счёт поперечного ограничения деформаций: кольцевая обмотка углеволокном создаёт трёхосное сжатие, существенно повышая предельную прочность бетона на сжатие и несущую способность при осевой нагрузке. Эффективность усиления цилиндрических колонн возрастает с увеличением количества слоёв, тогда как квадратные требуют скругления углов для оптимизации ограничения. Углепластик замедляет хрупкое разрушение бетона, делает процесс разрушения более плавным, значительно повышает остаточную деформацию и несущую способность. Материал эффективно снижает распространение микротрещин, сокращает их количество и ширину, улучшая долговечность. При циклическом нагружении усиливается энергоёмкость и скорость деградации несущей способности, предотвращается отслоение защитного слоя, повышается сейсмостойкость. Технология отличается простотой монтажа, малым весом, стойкостью к коррозии и старению, низкими эксплуатационными затратами.
Эксперименты выявили зависимость эффекта усиления от количества слоёв и шага обмотки: квадратные колонны требуют скругления углов, наблюдается снижение характеристик при высоких температурах и концентрация напряжений в углах, способная вызвать локальное разрушение. Рекомендуется преимущественное применение этих методов для колонн с недостаточной несущей способностью при осевом сжатии, низкой пластичностью или повышенными сейсмическими требованиями, особенно в агрессивных средах. Цилиндрические колонны предпочтительнее квадратных. Радиус скругления ≥20 мм, 2-3 слоя углепластика обеспечивают значительное улучшение характеристик.
Ключевые слова: углепластик, усиление железобетонных колонн, несущая способность при осевом сжатии
В статье приведены результаты опытных испытаний ряда железобетонных внецентренно сжатых конструкций, усиленных композитными материалами в продольном и поперечном направлении. В ходе проведения исследования было установлено, что композитное внешнее армирование работает в железобетонных конструкциях не одинаково, а зависит от зоны расположения композитных материалов на конструкции. Это связано с разной концентрацией напряжений по длине железобетонных конструкций от действия изгибающих моментов и поперечных сил. Следствием данного неравномерного напряжённого состояния в композитных материалах является преждевременное их отслоение и занижение общей эффективности системы усиления. В данной статье представлены результаты экспериментальных данных значений относительных деформаций εf композитных материалов железобетонных усиленных стоек, гибкостью λh=10, испытанных при большом эксцентриситете приложения нагрузки (е0 = 4 см или 0,32h), выходящей за ядро сечения. В данной работе рассматриваются различные варианты композитного усиления расположенного, как в продольном, так и в поперечном направлении. Деформации фиксировались тензодатчиками с базой 2,0 см, на всех уровнях нагрузки. В результате, были зафиксированы максимальные относительные деформации композитных материалов, выявлены наиболее эффективные зоны расположения поперечных хомутов и места, где деформация вдоль волокон не развивались, следовательно, композит в системе усиления, не работал. Полученные данные дают возможность разрабатывать наиболее рациональные варианты усиления.
Ключевые слова: бетон, железобетон, композитный материал, углепластик, внешнее армирование, деформации, сжатые элементы