Комплексное композитное усиление изгибаемых и сжатых железобетонных конструкций

Выполнены комплексные экспериментально-теоретические исследования по прочности, деформативности и ширине раскрытия нормальных и наклонных трещин испытано 125 образцов, в том числе – 22 балки на действие момента, 72 испытания – при действии поперечных сил и 31 стойка гибкостью λ_h=10 и 20, загруженных при трех эксцентриситетах приложения нагрузки. Согласно программы исследований, работа представлена в виде трех разделов. Изгибаемые элементы при разрушении по моменту имеет сечение 12,5х250h мм. Балки были выполнены из бетона проектного класса В30 и загружались в третях и пролетах. Рабочая арматура была представлена классом А500 и А600. В качестве композитных материалов использовались стекло и углеткани, и углеламинаты. Исследовались влияние вида и класса стальной и композитной арматуры, их процентное соотношение и наличие или отсутствие анкерующих композитных хомутов, установленных на торцах элементов усиления. При испытании балок на действие поперечных сил использовались образцы с аналогичным сечением из бетона класса В30 и арматурой классаА500. Балки длиной 2000мм загружались двумя сосредоточенными силами при трех значениях пролета среза α=1,5h_0; α=2,0h_0 и 2,5h_0 варьировались варианты поперечного армирования, выполненные в виде U-образных и двухсторонних хомутов и наличие или отсутствие начальных наклонных трещин с раскрытием 0,4-0,9мм. При испытании сжатых элементов использовались стойки из бетона В30-35 сечением 250х12,5h длиной 1200 и 2400мм, с арматурой класса А500. Гибкость опытных образцов составляла λ_h=10 и 20. Варьировались шаг поперечных хомутов – 100; 140 и 115мм их ширина – 250 и 620мм, расположенные по центру длины стоек, а так же эксцентриситет приложения нагрузки равной е_0=0; е_0=2,0см; е_0=4,0см продольная арматура была выполнена из А500. Установлено, что каждый из перечисленных варьируемых факторов, влияет на несущую способность исследуемых элементов, т.к. наличие внешней композитной арматуры резко меняет напряженно-деформированное состояние усиленных конструкций. Впервые доказано, что расчетно-конструктивная концепция усиленных элементов не в полной мере соответствует требованиям надежности усиленных элементов. Доказано, что наличие приопорных анкерующих хомутов позволяет повысить несущую способность и надежность конструкций по двум группам предельных состояний. Установлена возможность усиления железобетонных конструкций выходящих за ограничение норм. По состоянию размеров, их гибкости и эксцентриситета приложения нагрузки. По результатам экспериментальных исследований разработаны новые виды усиления и даны предложения, по совершенствованию нормативной базы РФ по усилению конструкций композитными материалами. Предложена новая концепция конструктивных требований, которые совместно с улучшением расчетного аппара позволяют резко улучшить несущую способность и надежность усиленных конструкций.