Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
  • Усиление растянутых элементов полимерами на основе высокопрочного волокна
  • УДК 624.014.2
    Александр Иванович ДАНИЛОВ, кандидат технических наук, доцент, e-mail: daniloval@mgsu.ru
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», 129337 Москва, Ярославское ш., 26
    Иван Александрович КАЛУГИН, инженер-конструктор, e-mail: kalugin_93@bk.ru
    ПАО РКК «Энергия», 141070 Московская обл., г. Королев, ул. Ленина, 4А
    Аннотация. Рассмотрена конструкция усиления растянутого элемента, не имеющего локальных механических повреждений в пределах длины участка усиления, наклеенными симметрично лентами полимера на основе высокопрочного волокна. Проанализирована эффективность применения полимерных материалов на основе высокопрочного волокна с применением клеевых соединений. Исследовано влияние на поведение соединения таких факторов, как модуль упругости растяжения волокон полимера, сдвиговая жесткость клея, соотношение жесткостей усиления (полимера) и растянутого усиливаемого элемента и ряда других факторов с помощью аналитического подхода и метода конечных элементов. Проведено сравнение соответствующих численных результатов расчета усиления стальной полосы лентами из углепластика. Полученные результаты показали, что эффективность усиления наиболее существенно проявляется в экстремальных ситуациях, когда при отсутствии усиления в элементе могут развиваться напряжения, близкие к пределу прочности стали. Для предварительной оценки влияния различных параметров на работу клеевого соединения более эффективно применение аналитического подхода.
    Ключевые слова: клеевое соединение, адгезионный слой, сдвиговая прочность, модуль сдвига, аналитическое решение, численный эксперимент.
  • ЛИТЕРАТУРА
    1. Овчинников И. И., Овчинников И. Г., Чесноков Г. В., Татиев Д. А., Покулаев Д. В. Усиление металлических конструкций фиброармированными пластиками // Интернет-журнал "Науковедение". 2014. Вып. 3. Май - Июнь.
    2. Туснин А. Р., Щуров Е. О. Экспериментальные исследования клеевого соединения элементов из стали и углепластиковых композиционных материалов // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 7. С. 69-73.
    3. Туснин А. Р., Щуров Е. О. Экспериментальные исследования стальных элементов, усиленных углепластиковыми композиционными материалами // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 9. С. 25-29.
    4. Данилов А. И. Концепция управления процессом разрушения строительного объекта // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 8. С. 74-77.
    5. Tavakkolizadeh, Saadatmanesh H. Fatigue strength of steel girders strengthened with carbon fiber reinforced polymer patch [Усталостная прочность стальных балок с усилением лентой из углепластика]. Journal of Structural Engineering, ASCE, 2003, no. 129, pp. 186-196.
    6. El-Tawil S., Ekiz E., Goel S., Chao S.-H. Retraining local and global buckling behavior of steel plastic hinges using CFRP [Обеспечение местной и общей устойчивости с помощью CFRP при образовании пластических шарниров в стальных элементах]. Journal of Constructional Steel Research, 2011, no. 67, pp. 261-269.
    7. Tsouvalis N. G., Mirisiotis L. S., Dimou D. N. Experimental and numerical study of the fatigue behaviour of composite patch reinforced cracked steel plates [Экспериментальное и численное исследование усталостной прочности усиленных композитами стальных пластин с трещинами]. International Journal of Fatigue, 2009, no. 31, pp. 1613-1627.
    8. Shaat A., Schnerch D., Fam A., Rizkalla S. Retrofit of steel structures using fiber reinforced polymers (FRP): state-of-the-art [Восстановление стальных конструкций с помощью армированных волокном полимеров (FRP)]. Centre for Integration of Composites into Infrastructure, 2003.
    9. Nguyen T.-C., Bai Y., Zhao X.-L., Al-Mahaidi R. Mechanical characterization of steel/CFRP double strap joints at elevated temperatures [Механические свойства двойных соединений сталь - лента из CFRP при повышенных температурах]. Composite Structures, 2011, no. 93, pp. 1604-1612.
    10. Bocciarelli M., Colombi P., Fava G., Poggi C. Fatigue performance of tensile steel members strengthened with CFRP plates [Усталостная прочность усиленных пластинами из CFRP растянутых стальных элементов]. Composite Structures, 2009, no. 87, pp. 334-343.
    11. Liu H., Al-Mahaidi R. and Zhao X. Experimental study of fatigue crack growth behavior in adhesively reinforced steel structures [Экспериментальные исследования развития усталостных трещин в усиленных с применением клеевых соединений стальных конструкциях]. Compos. Struct., 2009, vol. 90, pp. 12-20.
    12. Harries K. A., Peck A. J., and Abraham E. J. Enhancing stability of structural steel sections using FRP [Повышение устойчивости стальных элементов с помощью FRP (армированных волокном полимеров)]. Thin-Walled Structure, 2009, vol. 47, pp. 1092-1101.
    13. Patnaik A. K., Bauer C. L. Strengthening of steel beams with carbon FRP laminates [Усиление стальных балок с использованием углеродных FRP-ламинатов]. Proceeding of the 4th Advanced Composites for Bridges and structures conference, Calgary, Canada, 2004.
    14. Colombi P., Bassetti A., Nussbaumer A. Analysis of cracked steel members reinforced by prestressed composite patch [Анализ поведения поврежденных трещинами стальных элементов с усилением предварительно напряженными композитными накладками]. Fatigue Fract Eng Mater Struct, 2003, vol. 26, no. 1, pp. 59-67.
    15. Tдljsten B., Hansen C. S., Schmidt J. W. Strengthening of old metallic structures in fatigue with prestressed and non-prestressed CFRP laminates [Предотвращение усталостного разрушения при износе металлических конструкций путем их усиления ламинатами из углепластика с применением и без применения предварительного напряжения]. Construction and Building Materials, 2009, no. 23(4), pp. 1665-1677.
    16. Ghafoori E., Motavalli M., Botsis J., Herwig A., Galli M. Fatigue strengthening of damaged metallic beams using prestressed unbonded and bonded CFRP plates [Усиление металлических балок с усталостными повреждениями CFRP-пластинами с применением и без применения клеевых соединений]. International Journal of Fatigue, 2012, no. 44, pp. 303-315.
    17. Ghafoori E., Schumacher A., Motavalli M. Fatigue behavior of notched steel beams reinforced with bonded CFRP plates: determination of prestressing level for crack arrest [Усталостная прочность стальных балок с локальными дефектами, усиленных путем оклеивания CFRP-пластинами: определение необходимого уровня предварительного напряжения для блокирования трещины]. Engineering Structures, 2012, no. 45, pp. 270-283.
  • Для цитирования: Данилов А. И., Калугин И. А. Усиление растянутых элементов полимерами на основе высокопрочного волокна // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 12. С. 25-31.

НАЗАД