Дослідження впливу неметалевої арматури на характеристики властивостей цементобетонних зразків балок

Заголовок (англійською): 
Study of non-metallic reinforcement influence on the characteristics of cement concrete beam samples properties
Автор(и): 
Гамеляк І.П.
Кулак В.В.
Цибульський В.М.
Харченко А.М.
Автор(и) (англ): 
Gameliak I.P.
Kulak V.V.
Tsybulskyi V.N.
Kharchenko A.N.
Ключові слова (укр): 
полімерна арматура, цементобетон, армування, модуль пружності
Ключові слова (англ): 
fiberglass reinforcement, cement concrete, reinforcement, modulus of elasticity
Анотація (укр): 
В статті наведенні результати дослідження міцнісних характеристик балок, армованих немателевими стержнями. Було виконано випробування зразків бетону, армованого композитною та металевою арматурою різного діаметру. За результатами дослідження визначено міцність на розтяг при згинанні та модуль пружності балок з композитною арматурою. Побудовано графіки залежності прогинів балки від навантаження за результатами випробування бетонних зразків армованих металевою та полімерною арматурою. Виконано порівняльний аналіз роботи металевої та полімерної арматури в бетоні на прикладі стержня діаметром 8 мм, який вказав на вищі міцнісні характеристики композитного армування. В свою чергу, міцність на розтяг при згинанні зразків з композитним та сталевим армуванням відповідно діаметром 8 мм та 10 мм має збіжні значення. Це дає можливість на практиці використовувати композитну арматуру меншим поперечним перерізом. Відповідну роботу армованих бетонних зразків було змодельовано в програмному комплексі Ліра-САПР. Результати моделювання показали, що приведений прогин балок армованих композитними стержнями при навантаженні 30 кН, 40 кН має відхилення в середньому -22 %. При цьому приведений прогин зразків армованих металевими стержнями має вищу збіжність з експериментальним значеннями та похибку в межах 10%. Таким чином моделювання роботи балок з композитним армувнням в програмних комплексах потребує уточнення, або введення додаткових коефіцієнтів при розрахунках. Результати випробовування зразків балок та аналіз властивостей неметалевої арматури дозволяють підготувати пропозиції щодо використання нового виду армування та інженерного розрахунку цементобетонних конструкцій армованих склопластиковими стержнями.
Анотація (англ): 
The article presents the results of a study of beams strength characteristics reinforced with non-metal rods. Concrete samples reinforced with composite and metal reinforcement of different diameters were tested. Based on the results of the study, the bending tensile strength and elasticity modulus of beams with composite reinforcement were determined. Graphs of the dependence of the beam deflections on the load based on the test results of concrete samples reinforced with metal and fiberglass reinforcement were constructed. A comparative analysis of metal and fiberglass reinforcement work in concrete was carried out on the example of a rod with a diameter of 8 mm, which indicated the higher strength characteristics of composite reinforcement. The results of testing beam samples and analysis of the properties of non-metallic reinforcement allow us to prepare proposals for the use of reinforcement new type and engineering calculation of cement-concrete structures reinforced with fiberglass rods.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2022, номер 109
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2022, number 109
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Дата публікації: 
25 December 2022
Номер збірника: 
Університет автора: 
National Transport University, Kyiv
References: 
  1. ACI 440.1R_06. Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars: Reported by ACI Committee 440. Supersedes ACI 440.1R_03 ; became effective February 10, 2006. American Concrete Institute, 2006. 44 p.
  2. Hameliak I.P., Tymoshenko O.V., Kulak V.V. Porivniannia vlastyvostei metalevoi ta skloplastykovoi  armatury dlia dorozhnoho budivnytstva (Comparison of the properties of metal and fiberglass reinforcement for road construction) // Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoho instytutu stalevykh konstruktsii imeni V.M. Shymanovskoho, Vypusk 25-26, 2020 r., S 81-91.
  3. Zima, B., Krajewski, M. The vibration-based assessment of the influence of elevated temperature on the condition of concrete beams with pultruded GFRP reinforcement. Composite Structures. Volume 282, 15 February 2022, Рр.1-12. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.115040
  4. Kaszubska, M., Kotynia, R., Barros, J. Influence of longitudinal GFRP reinforcement ratio on shear capacity of concrete beams without stirrups. International Conference on Analytical Models and New Concepts in Concrete and Masonry Structures AMCM’2017. Procedia Engineering 193 ( 2017 ). Рр. 361 – 368. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.06.225
  5. Gooranorimi, O., Bradberry, T., Dauer, E., Myers, J., Nanni. A. FRP Reinforcement for Concrete: Performance Assessment and New Construction Volume I: Sierrita De La Cruz Creek Bridge. 2016. URL: https://www.researchgate.net/publication/310843748_FRP_ Reinforcement_for_Concrete_Performance_Assessment_and_New_Construction_Volume_I_Sierrita_De_La_Cruz_Creek_Bridge
  6. Gameliak, I., Dmytrychenko, A., Tsybulskyi, V., & Kharchenko, A. (2022). Determining the effect of reinforcing a cement-concrete coating of bridges on the stressed-strained state of structures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7(115), 21–31. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251189
  7. Gameliak, I., Dmytrychenko, A., Tsybulskyi, V., Kharchenko, A., & Hustieliev O. (2022). Research of strength and condition of cement-concrete pavement on bridges by non-destructive methods. Strength of Materials and Theory of Structures,  No. 108 (2022), 243-254. DOI: https://doi.org/10.32347/2410-2547.2022.108.243-254
  8. Hameliak I.P., Koval T.I. Udoskonalennia metodyky vyprobuvan na vtomu betonykh pereriziv elementiv armovanykh nemetalevoiu kompozytnoiu bazaltoplastykovoiu armaturoiu (Improvement of the method of fatigue tests of concrete sections of elements reinforced with non-metallic composite basalt plastic reinforcement). ‑ Avtomobilni dorohy i dorozhnie budivnytstvo. Vyp. 99, 2017. P.184-201.
  9. Hameliak I.P., Koval T.I. Matematychna model vtomnoi mitsnosti nemetalevoi sterzhnevoi armatury (Mathematical model of fatigue strength of non-metallic rod reinforcement). ‑ ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering. Poltava: PNTU, 2017. T. 1 (43). P. 162-168. Rezhym dostupu: http://journals.nupp.edu.ua/ znp/article/view/120.
  10. DSTU 9065:2021 Armatura kompozytna dlia armuvannia betonnykh konstruktsii (Composite reinforcement for reinforcing concrete structures).
  11. DSTU B V.2.7-217:2009 Metody vyznachennia pryzmovoi mitsnosti, modulia pruzhnosti i koefitsiienta Puassona (Methods of determining prism strength, modulus of elasticity and Poisson's ratio).
  12. Fesyk S. P. Spravochnyk po soprotyvlenyiu materyalov (Handbook of strength of materials). ‑ Kyev «Budivelnyk» 1982, 308 c.
  13. Mozghovyi V. V., Piskunov V. H., Onyshchenko A. M. Utochnena metodyka vyznachennia moduliv pruzhnosti dorozhno-budivelnykh materialiv (The methodology for determining the modulus of elasticity of road construction materials has been refined) // Budivelni materialy, vyroby ta sanitarna tekhnika. – 2009. – № 33. – S. 137–142.
  14. DBN V.2.2-24:2009 Proektuvannia vysotnykh zhytlovykh i hromadskykh budynkiv (Design of high-rise residential and public buildings).