ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБ АРМИРОВАНИИ КОНСТРУКЦИЙ
КОМПОЗИТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ 8
1.1. Виды композитной арматуры 8
1.2. Основные характеристики, преимущества и недостатки композитной
арматуры 9
1.3 Применение композитной арматуры 11
1.4 Отличия стеклокомпозитной арматуры от стальной 17
1.5 Результаты патентного поиска 19
1.6. Выводы по главе 1 29
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ 30
2.1. Характеристика используемых материалов 30
2.1.1. Расчет состава бетонной смеси 30
2.1.2. Прочность бетона 32
2.1.3. Прочность стеклопластиковой арматуры 34
2.2Методика проведения лабораторных исследований 34
2.2.1 Изготовление опытных образцов 34
2.2.2 Методика испытания балок 37
2.3. Выводы по главе 2 39
ГЛАВА 3 ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ 39
3.1 Теоретический расчет конструкций 39
3.3.1 Характеристики балок с металлической арматурой 39
3.3.2 Расчет балок с металлической арматурой 40
3.3.3 Характеристики балок со стеклокомпозитной арматурой 42
3.3.4 Расчет балок со стеклокомпозитной арматурой 42
3.2 Обработка лабораторных испытаний 44
3.3 Характер разрушения опытных образцов 3.4 Выводы по главе 3 49
ГЛАВА 4 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ АРМИРОВАНИЯ
ИЗГИБАЕМЫХ БАЛОК СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРОЙ 50
4.1. Увеличение процента армирования балок 50
4.2. Увеличение модуля упругости стеклокомпозитной арматуры 50
4.3. Выводы по главе 4 53
ГЛАВА 5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛОЖЕННОГО
РЕШЕНИЯ 53
5.1 Расчет экономической эффективности 53
5.2. Выводы по главе 5 56
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
ПРИЛОЖЕНИЯ 63
С каждым годом увеличивается объем капитального строительства. Нет такой области народного хозяйства, успешное развитие которой не было бы связано с капитальным строительством.
Главным направлением технического прогресса в строительстве остается его индустриализация, улучшение экономических показателей и повышение качества.
Все шире внедряются новые строительные и отделочные материалы, пространственные конструкции, высокомарочные бетоны, совершенствуется технология производства сборных и монолитных железобетонных конструкций.[1]
Сегодня в области строительства достаточно большое внимание уделяется проблеме обеспечения надежности и долговечности строительных конструкций. История появления композитных материалов в строительной сфере начинается с конца девяностых годов 20 века. Полимерными композитными материалами называют пластики, армированные высокопрочными волокнами. Пластики образуются в результате твердения полимерных компонентов, которые выполняют функцию матрицы, объединяя армирующие волокна.
В последние годы в проведении усиления строительных конструкций большое распространение получили композитные материалы на основании стеклопластика, они по сравнению с другими композитами имеют более высокий модуль упругости и расчетное сопротивление растяжению.[2]
Усиление железобетонных строительных конструкций позволяет произвести увеличение несущей способности конструкции в случаях увеличения нагрузок (повышенные постоянные нагрузки, транспортные нагрузки, установка тяжелых станков в промышленных зданиях, изменение способа эксплуатации здания);
Самым передовым, на сегодняшний день, способом усиления бетонных конструкций является использование композитных материалов на основе стекло и углепластиков. Эти материалы выгодно отличаются от традиционного металла, легкостью, высокой прочностью на растяжение, технологичностью и стойкостью к агрессивным внешним средам. Строительство зданий и сооружений из железобетона составляют весомую часть. Удорожание металлических изделий, развитие экологически чистого строительства, необходимость повышения несущей способности для более плотной застройки, подталкивает к внедрению и изучению передовых материалов в сфере строительства.
Целью исследования является изучение и получение реальной картины напряжённо-деформированного состояния бетонных балок, усиленных стеклокомпозитной арматурой в сравнений с металлической.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• изучить имеющиеся наработки в области армирования композитными материалами
• изготовить опытные образцы
—выполнить сравнительный анализ опытных образцов со
стеклопластиковой и металлической арматурой
• выполнить теоретический расчет и сравнить результатами, полученными в ходе эксперимента
Научная новизна работы:
• получение реальной картины напряжённо-деформированного состояния бетонных балок усиленных стеклопластиковой и металлической арматурой
Практическая значимость работы:
• полученные в результате исследования данные позволят дать рекомендации к использованию стеклокомпозитной арматуры и наметить пути улучшения армирующего материала.
В ходе работы состояние вопроса на сегодняшний день показало, что стеклокомпозитная арматура обладает преимуществами по сравнению со стальной арматурой:
• более высокий предел прочности при растяжении
• более высокая долговечность
• меньший вес по сравнению со стальной арматурой
• антикоррозионная стойкость
• меньшая цена и простота транспортировки
Основными минусами стеклокомпозитной арматуры являются:
• низкий модуль упругости
Было проведено натурное испытание 9 балок, 5 с металлической и 4 со стеклокомпозитной арматурой. По характеру разрушения образцы разрушались по нормальному сечению с максимальным раскрытием трещин в зоне чистого изгиба. Результаты, полученные в ходе теоретического расчета, подтверждены экспериментально. Практическое значение несущей способности балки со стальной арматурой ниже теоретического на 2,98%, балки со стеклокомпозитной арматурой на 6,8%.
Исходя из полученных в ходе исследования данных, следует, что при равнопрочной замене по пределу прочности на растяжение, изгибаемые по нормальному сечению элементы теряют в несущей способности по причине низкого модуля упругости стеклокомпозитной арматуры. Увеличить несущую способность элемента можно, либо увеличив процент армирования, либо модуль упругости стеклокомпозитной арматуры.
Увеличение процента армирования стеклокомпозитной арматуры в элементе влечет удорожание на закупку арматуры в 1,8 раза, а увеличение модуля упругости требует изготовления опытных образцов арматуры и расчет затрат на производство. Так же после изготовления новых образцов стеклокомпозитной Несмотря на удорожание при армировании, СКА обладает рядом преимуществ перед металлической арматурой. Стойкостью к коррозии, радио и электро прозрачностью, что можно применить при строительстве лабораторий и различных подземных конструкций. Длительным сроком службы, порядка 70 лет, даже в морской воде.
