Смердов Дмитрий Николаевич, канд. техн. наук, доцент
630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191
Dmitriy N. Smerdov, PhD, A/Professor
191, Dusi Koval'chuk St., 630049, Novosibirsk
Ящук Максим Олегович, ст. преподаватель
344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2
Maxim O. Yashchuk, Senior Lecturer
2, Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolcheniya Sq., 344038, Rostov-on-Don
Актуальность работы обусловлена наличием на сети автомобильных дорог России большого парка мостовых сооружений с железобетонными пролетными строениями, рассчитанными на устаревшие нормативные нагрузки. Эти конструкции подвержены физическому износу, накоплению дефектов и моральному старению, что снижает их несущую способность и требует эффективных методов усиления.
Цель работы – обоснование методики расчета несущей способности железобетонных главных балок мостов, усиленных предварительно напряженными полимерными композиционными материалами (ПКМ), для восстановления и повышения их эксплуатационных характеристик.
Материалы и методы исследования включают анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) усиленного элемента в три стадии: от действия постоянных нагрузок, от преднапряжения ПКМ и в предельном состоянии. Анализ основан на методе предельных состояний с использованием нелинейных деформационных моделей бетона и арматуры.
Расчетный подход верифицирован комплексными лабораторными испытаниями.
Результаты. Рассмотрены три стадии напряженно-деформированного состояния изгибаемого железобетонного элемента. Первая стадия соответствует действию усилий на главные балки от полных расчетных постоянных нагрузок, вторая стадия – действие усилий от предварительного напряжения полимерных композиционных материалов; третья стадия соответствует предельному состоянию с учетом напряженно-деформированного состояния конструкций первой и второй стадий. Показаны эпюры напряжений в разных стадиях напряженно-деформированного состояния сечения с учетом усиления балочного элемента.
The paper provides a rationale for the calculation technique of concrete beams reinforced by prestressed composite materials. Three stages of the stress-strain state of a bending reinforced concrete element are considered. The first stage includes forces affecting the main beams from full design constant loads, the second stage is the action of forces from the preliminary stress of polymer composite materials; the third stage is the ultimate state taking into account the stress-strain state of the two previous structures. Stress-strain curves are obtained for different stages, taking into account the beam reinforcement.
Purpose: Substantiation of the calculation technique for the bearing capacity of reinforced concrete beams reinforced with prestressed polymer composites for the restoration and improvement of their performance characteristics.
Design/methodology/approach: The analysis of numerical models of elements under loads and comparison of the obtained results with the laboratory experimental data. The limit-statebased analysis utilizes nonlinear deformation models of concrete and reinforcement. The calculation technique is verified by the laboratory tests.
Research findings: Theoretical and experimental studies substantiate the proposed calculation technique for reinforced concrete bridge beams reinforced with prestressed composite materials.
Practical implications: The calculation technique show a high accuracy in comparison with laboratory research.
Originality/value: Previously, there is no calculation technique for reinforced concrete beams reinforced with prestressed composite materials.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.