Підвищення міцності й тріщиностійкості залізобетонних елементів, підсилених акриловим полімеррозчином, при дії короткочасних статичних і багаторазово повторних навантажень - Автореферат

Запропоновані способи підсилення акриловими композиціями дозволяють швидко і ефективно виконувати роботи з підвищення та відновлення несучої здатності будівельних конструкцій будівель та споруд, які зазнають як статичних, так і багаторазових навантажень. Отримати аналітичні залежності з визначення несучої здатності стиснутих і згинальних залізобетонних елементів підсилених акриловим полімеррозчином при дії статичних і багаторазово повторних навантажень з різними частотами. Дослідити вплив рівня навантаження, товщини підсилюючого шару, схеми підсилення і частоти багаторазово повторних навантажень на витривалість стиснутих і згинальних елементів, підсилених акриловим полімеррозчином. Експериментально визначити відносну межу витривалості залізобетонних елементів залежно від рівня навантаження, схеми підсилення і товщини шару акрилового полімеррозчину, коефіцієнта асиметрії циклу, числа і частоти багаторазово повторних навантажень. вперше отримано базове число циклів багаторазово повторного навантаження для залізобетонних елементів, підсилених акриловими композиціями, з частотою Гц, яке дорівнює циклів;Досліджено вплив товщини обойми підсилюючого шару акрилового полімеррозчину на несучу здатність, тріщиностійкість і деформативність стиснутих залізобетонних елементів під дією короткочасного статичного навантаження. Аналіз експериментальних і розрахункових даних залізобетонних елементів, виготовлених з бетону В15 з dm,ad = 3; 6 і 9 мм показує, що середня дослідна (із шести величин) несуча здатність збільшується в порівнянні з контрольними зразками відповідно на 26, 47,8 і 73,8%, а розрахункова - на 22,4, 41 і 63%. Порівняння результатів дослідів зразків підсилених обоймою з акрилового полімеррозчину товщиною 3, 6 і 9 мм, свідчить, що їх несуча здатність в середньому на 23,9...73,8% вища ніж у контрольних зразків, крім того у них значно віддаляється момент тріщиноутворення. Несучу здатність підсилених обоймою із акрилового полімеррозчину залізобетонних елементів запропоновано визначати за формулою , (2) де , міцність на осьовий стиск відповідно бетону, робочої арматури і акрилового полімеррозчину, МПА; коефіцієнт, що враховує вплив товщини обойми на бетон і робочу арматуру і змінюється у межах ; коефіцієнт, що враховує спільну роботу бетону і акрилового полімеррозчину залежно від його класу (для В15 0,26, а для В30 - 0,3); коефіцієнт армування.Отримані результати експериментально-теоретичних досліджень дозволяють рекомендувати використання акрилових полімеррозчинів для створення технологічного, відносно дешевого способу ремонту, відновлення і підвищення несучої здатності залізобетонних елементів будівель і споруд, що зазнають центрального і позацентрованого стиску, згину і більш складних видів деформацій при дії статичних і багаторазово повторних навантажень. Експериментально отримано, що збільшення товщини підсилюючого поверхневого шару акрилового полімеррозчину приводить до значного зростання міцності бетону на розтяг, віддаляє момент появи тріщин. Доведено, що із збільшенням товщини обойми із акрилового полімеррозчину несуча здатність залізобетонних елементів, що зазнають стиску і згину, посилюється. Експериментально встановлено і підтверджено теоретично, що акрилове підсилююче покриття, незалежно від схеми підсилення, підвищує несучу здатність, тріщиностійкість і знижує деформативність залізобетонних елементів, що зазнають згину як при короткочасному статичному, так і багаторазово повторних навнатаженнях. Експериментально встановлено, що незалежно від виду поперечного перерізу елементів, які зазнають згину, їх несуча здатність, тріщиностійкіть і деформативність при статичному навантаженні залежить від схем підсилення, товщини підсилюючого шару, класу бетону, виду й кількості арматури, а при динамічному ще й від частоти та рівня багаторазово повторного навантаження.

Основний зміст роботи

Отримані результати експериментально-теоретичних досліджень дозволяють рекомендувати використання акрилових полімеррозчинів для створення технологічного, відносно дешевого способу ремонту, відновлення і підвищення несучої здатності залізобетонних елементів будівель і споруд, що зазнають центрального і позацентрованого стиску, згину і більш складних видів деформацій при дії статичних і багаторазово повторних навантажень. Відмовитися від значної кількості трудомістких процесів при підсиленні й ремонті залізобетонних елементів традиційними способами.

1. Експериментально отримано, що збільшення товщини підсилюючого поверхневого шару акрилового полімеррозчину приводить до значного зростання міцності бетону на розтяг, віддаляє момент появи тріщин.

2. Встановлено, що міцність на розтяг бетонних елементів, зєднаних акриловою композицією визначається тільки міцністю бетону на розтяг, тобто Rbt.

3. Запропоновано три схеми підсилення залізобетонних елементів, які використовуються для різноманітних видів деформацій.

4. Доведено, що із збільшенням товщини обойми із акрилового полімеррозчину несуча здатність залізобетонних елементів, що зазнають стиску і згину, посилюється.

5. Експериментально встановлено і підтверджено теоретично, що акрилове підсилююче покриття, незалежно від схеми підсилення, підвищує несучу здатність, тріщиностійкість і знижує деформативність залізобетонних елементів, що зазнають згину як при короткочасному статичному, так і багаторазово повторних навнатаженнях.

6. Наведені кореляційні формули з визначення несучої здатності елементів в залежності від товщини підсилюючого шару dm,ad, а також з розвитку прогинів відповідно до схем підсилення.

7. Отримано аналітичні залежності з визначення несучої здатності центрально стиснутих і згинальних елементів залежно від схем підсилення і товщини шару акрилового полімеррозчину як при короткочасному, так і багаторазово повторних навантаженнях.

8. Експериментально встановлено, що незалежно від виду поперечного перерізу елементів, які зазнають згину, їх несуча здатність, тріщиностійкіть і деформативність при статичному навантаженні залежить від схем підсилення, товщини підсилюючого шару, класу бетону, виду й кількості арматури, а при динамічному ще й від частоти та рівня багаторазово повторного навантаження.

9. Установлено, що акриловий підсилюючий шар стиснутих і згинальних залізобетонних елементів практично працює сумісно з бетоном аж до їх руйнування.

10. Запропоновано формули з визначення відносної межі витривалості, підсилених залізобетонних елементів залежно від і .

11. Показано, що при переході від частоти 7...4,2Гц до частоти 0,1Гц при однакових значеннях ht, і dm,ad і схемі підсилення, число циклів багаторазово повторних навантажень як стиснутих, так і згинальних залізобетонних елементів знижується більш ніж на порядок. Установлено, що при низькочастотних навнатаженнях ( 0,1Гц) за базове число циклів треба приймати п = 2?105.

12. Встановлено, що із збільшенням товщини обойми до 9 мм число циклів до руйнування залізобетонних балок, при всіх інших рівних умовах, збільшується в середньому до 70% у порівнянні з балками без підсилення.

13. Показана можливість використання акрилового полімеррозчину для ремонту й відновлення несучої здатності залізобетонних елементів.

14. Здійснено дослідно-промислове впровадження результатів дисертаційної роботи на підприємствах м. Харкова.

1. Смолянинов М.Ю. Влияние акриловых покрытий на прочность и трещиностойкость железобетонных изгибаемых элементов // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. - К.: Техніка, 2002.- Вып. 43. - C. 48-52.

2. Смолянінов М.Ю. Підсилення залізобетонних елементів, що зазнають згину, акриловим полімеррозчином // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. - Рівне: Вид-во РНУВГП, 2005. - Вип. 12. - С. 432-439.

3. Смолянинов М.Ю. Несущая способность железобетонных элементов, усиленных акриловыми композициями под действием статических нагрузок // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2006. - Вип. 37. - С. 85-90.

4. Золотов М.С., Смолянинов М.Ю. Прочность и деформативность центрально сжатых, упрочненных акриловым композитом железобетонных элементов при динамических нагружениях различной частоты // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. - К.: Техніка, 2002. - Вып. 39. - C. 330-338.

5. Мельман В.А., Смолянинов М.Ю. Длительная прочность и деформативность центрально сжатых бетонных элементов, соединенных акриловым полимерраствором // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. - Рівне: Вид-во РДТУ, 2003. - Вип. 9. - С. 257-263.

6. Золотов М.С., Смолянинов М.Ю. Восстановление и усиление железобетонных конструкций покрытиями на основе акриловых полимеров // Матеріали міжнарідної конференції "Ресурс і безпека експлуатації конструкцій, будівель і споруд". - Харків: ХДТУБА, 2003.- Вип. 23. - C. 174-177.

7. Золотов М.С., Смолянинов М.Ю. Прочность на растяжение усиленных или соединенных акриловых полимеррастворбетонных элементов // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2004.- Вип. 28. - С. 178-187.

8. Золотов М.С., Мельман В.А., Смолянинов М.Ю. Виброползучесть центрально сжатых бетонных элементов соединенных акриловым клеем // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць.- Рівне: Вид-во РДТУ, 2002. - Вип. 8. - С. 116-123.

9. Шутенко Л.Н., Золотов М.С., Смолянинов М.Ю. Выносливость железобетонных изгибаемых элементов, усиленных акриловым полимерраствором при многократно повторных нагружениях // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. - Рівне: Вид-во РДТУ, 2003. - Вип. 10. - С. 281-289.

10. Шутенко Л.Н., Золотова С.М., Смолянинов М.Ю. Влияние упрочняющих полимерных покрытий на выносливость и трещиностойкость железобетонных балок под воздействием низкочастотных нагрузок // Міжвідомчий наук.-техн. зб. "Будівельні конструкції". - К.: НДІБК, 2003. - Вип. 59. - Кн. 1. - С. 87-94.

11. Шутенко Л.Н., Золотов М.С., Смолянинов М.Ю. Исследование прочности и трещиностойкости бетона на растяжение усиленного акриловым полимерраствором // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. - Рівне: Вид-во РДТУ, 2004. - Вип. 11. - С. 187-195.

12. Шутенко Л.М., Золотов М.С., Смолянінов М.Ю. Використання акрилового полімеррозчину для підсилення та відновлення залізобетонних конструкцій // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2005. - Вип. 33. - С. 137-142.

13. Смолянинов М.Ю. Влияние геометрических параметров упрочняющих покрытий на основе акриловых полимеров на выносливость железобетонных элементов под воздействием низкочастотных динамических нагрузок // Материалы VII Международной научн.-техн. интернет-конф. "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве". - Харьков, 2006. - С. 86-90.

14. Золотов М.С., Мельман В.А., Смолянинов М.Ю. Ремонт и восстановление несущей способности железобетонных изгибаемых элементов акриловыми полимеррастворами // Вестник БГТУ: Научн.-теоретический журнал. - Белгород: БГТУ, 2003. - Вып. 5, Часть 1. - С. 278-280.

15. Шутенко Л.Н., Золотов М.С., Смолянинов М.Ю. Выносливость и трещиностойкость железобетонных изгибаемых элементов, усиленных акриловым полимерраствором // Материалы международного семинара по моделированию и оптимизации композитов МОК’43. - Одесса: "Астропринт", 2004. - Вып. 43. - С. 117-118.

16. Шутенко Л.Н., Смолянинов М.Ю. Усиление железобетонных конструкций акриловыми полимеррастворами // Материалы международного семинара по моделированию и оптимизации композитов. МОК’44. - Одесса: "Астропринт", 2005.- Вып. 44. - С. 173.

17. Шутенко Л.Н., Смолянинов М.Ю. Исследование несущей способности центрально сжатых железобетонных элементов, усиленных обоймой из акрилового полимерраствора // Материалы международного семинара по моделированию и оптимизации композитов. МОК’45. - Одесса: "Астропринт", 2006. - Вып. 45. - С. 179-180.

18. Смолянинов М.Ю. Несущая способность тавровых железобетонных балок, усиленных обоймой из акрилового полимерраствора, при статическом и многократно повторном нагружениях // Материалы международного семинара по моделированию и оптимизации композитов. МОК’46. - Одесса: "Астропринт", 2007. - Вып. 46. - С. 213-214.

19. Золотов М.С., Смолянинов М.Ю. Выносливость центрально сжатых упрочненных акриловым полимерраствором железобетонных элементов при динамических нагрузках различной частоты // Тезисы докладов XXXI научн.-техн. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. - Харьков: ХГАГХ, 2002.- Часть 2.- С. 75-77.

20. Золотов М.С., Смолянинов М.Ю. Влияние толщины упрочняющего покрытия из акрилового полимерраствора на прочность и трещиностойкость бетона при растяжении // Тезисы докладов ХХХІІ научн.-техн. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХНАГХ. - Харьков: ХНАГХ, 2004. - Часть 2. - С. 60-62.

21. Золотов М.С., Мельман В.А., Смолянинов М.Ю. Деформации бетонных и железобетонных элементов при многократно повторных нагружениях, восстановленных акриловым клеем // Тезисы докладов XXXIII научн.-техн. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХНАГХ. - Харьков: ХНАГХ, 2006. - Часть 1. - С. 53-55.