Бетонные балки: Железобетонные балки купить, цена онлайн.

Первый подход к определению необходимых давлений p _A заключается в использовании равновесия моментов. Момент, сгенерированный приводами M _{A должен быть равен моменту от внешней нагрузки M Q :}

Рисунок 2 . Деталь балки с одним приводом.

Диаграммы теоретических изгибающих моментов

Если пассивный момент M _q увеличивается, индуцированный активный момент должен быть соответственно увеличен на ту же величину, но с противоположным знаком. Поскольку активный изгибающий момент одного привода M _A,i действует только локально, по всей продольной оси компонента должно быть расположено более одного или, скорее, несколько приводов.Диаграмма теоретического изгибающего момента для одномерной балки с использованием простой модели распорки и связи с 10 исполнительными механизмами показана на рисунке 3.

Рисунок 3 . Однопролетная балка с 10 приводами с одинаковым гидравлическим давлением (Верх) и диаграммой теоретического изгибающего момента (Внизу) .

В частности, для строительной отрасли прогнозирование возникающих нагрузок очень сложно, а во многих случаях даже невозможно. Следовательно, желательна регулировка отдельных активных изгибающих моментов M _A,i , создаваемых исполнительными механизмами.Это можно сделать, изменив расстояние H _{A исполнительных приводов на нейтральную ось, уменьшая размер площади каждого привода A A, I или путем индивидуальной регулировки давления p A,i . Из этих параметров можно многократно изменять только регулировку гидравлического давления p A,i .Таким образом, эта концепция будет продолжена. Путем адаптации давления диаграмма изгибающего момента от приводов может быть адаптирована для противодействия изгибающему моменту, вызванному внешней нагрузкой.}

На рис. 4 показана диаграмма изгибающего момента при испытании на четырехточечный изгиб. В этом примере давление в некоторых приводах должно быть разным. Внутреннее гидравлическое давление должно быть одинаковым для всех приводов между положением приложения двух точечных нагрузок и ниже для приводов по направлению к опоре, создавая диаграмму противоположно направленного изгибающего момента (см. рис. 5).

Рисунок 4 . Однопролетная балка с двумя одинарными нагрузками и соответствующей диаграммой изгибающих моментов.

Рисунок 5 . Индуктивные моменты от 10 приводов (Верх) и диаграмма изгибающего момента как реакции на две симметричные нагрузки (Внизу) .

Другие примеры можно найти у Kelleter et al. (2019).

Диаграмма теоретической нормальной силы

До сих пор все показанные примеры (см. раздел Теоретические диаграммы изгибающих моментов) определялись статически, что часто предпочтительнее, чтобы избежать удерживающих сил. Нормальные силы, создаваемые исполнительными механизмами, локально замыкаются накоротко вдоль каждого исполнительного механизма, поскольку балка может свободно расширяться или сжиматься. Это означает, что области между приводами теоретически свободны от напряжений, а области вокруг приводов — нет (см. рис. 6).

Рисунок 6 . Диаграмма нормальных сил статически неопределимой (Верх) и статически неопределимой (Внизу) однопролетной балки.

Если удлинение балки ограничено (статически неопределимо), можно управлять не только напряжением в области приводов, но и напряжениями между приводами.Точнее, можно сжать промежутки между исполнительными механизмами за счет расширения последних (см. рис. 6). Хотя ограничений обычно избегают, для бетонных балок со встроенными исполнительными механизмами это, по-видимому, приводит к распределению, состоящему только из сжатия.

Соотношение сжимающих усилий в балке на рис. 6 между приводами (синие) и растягивающими силами (красными) вокруг приводов зависит от соотношения жесткости этих областей. В предыдущих исследованиях адаптивных ферменных конструкций проводилось различие между параллельным и последовательным срабатыванием (Weidner et al., 2019). Поскольку привод со всех сторон окружен бетоном, показанную концепцию привода можно считать параллельной (см. рис. 2). Если жесткость вокруг исполнительных механизмов равна нулю, эта концепция срабатывания будет ближе к последовательному срабатыванию. В этой статье об интегрированных приводах основное внимание уделяется уменьшению прогиба и изгибающего момента; поэтому нормальные и поперечные силы далее не обсуждаются. Параллельное и последовательное приведение в действие ферменных конструкций более подробно рассматривается Steffen et al.(2020).

Пример

Показанный аналитический подход применяется к выбранной адаптивной балке (1200 × 200 × 100 [мм ³ ]), нагруженной в установке четырехточечного изгиба (см. рис. 1, 4), с расстоянием между опорами 1000 мм (см. раздел «Экспериментальная проверка») в качестве первого упрощенного подхода к определению необходимого давления. Предполагается, что обе точечные нагрузки F равны 4 кН, что приводит к максимальному изгибающему моменту M _q , равному 1.33 кНм.

По полученной диаграмме пассивного изгибающего момента необходимое давление может быть рассчитано путем решения уравнения (4) для давления.

Предполагается, что все приводы представляют собой тонкие цилиндрические диски (см. раздел «Экспериментальная проверка») диаметром 80 мм, что дает площадь A _A из 5026,5 мм ² . Каждый привод расположен в центре верхней половины поперечного сечения (см.Рисунок 2), ведущий к внутреннему рычагу h _A 50 мм. Положение было выбрано таким образом, чтобы плечо рычага h _A было максимизировано, при этом исполнительные механизмы были равномерно окружены бетоном. Десять приводов размещены вдоль продольной оси балки с интервалом 100 мм, причем первый привод размещен на расстоянии 50 мм от первой опоры. Равноудаленное расположение было получено с помощью анализа конечных элементов (см.раздел «Численное моделирование»). Расчетные значения давления представлены в таблице 1 и далее используются для численного моделирования в разделе «Численное моделирование».

Таблица 1 . Расчетное гидравлическое давление в каждом приводе.

Численное моделирование

Пример из раздела «Аналитический подход» дополнительно подтверждается с помощью численного моделирования посредством анализа конечных элементов. Определенные гидравлические давления при необходимости корректируются. Балка была смоделирована с помощью программного обеспечения ABAQUS и состоит из твердых элементов C3D10 с приблизительным размером элемента 2 мм (см. Рисунок 7). Элемент C3D10 представляет собой тетраэдрический элемент второго порядка с 10 узлами и четырьмя точками интегрирования. Сравнение модели, в которой актуаторы были полностью смоделированы, и модели, в которой актуаторы были упрощены как полость в балке, показало, что это упрощение существенно не влияет на точность решения. Таким образом, приводы были идеализированы как полость с поверхностным давлением, приложенным к плоскости xy , которая соответствует давлению, указанному в таблице 1 (см. рисунок 7).

Рисунок 7 . Модель методом конечных элементов с нагрузками, граничными условиями и 10 приводами. Бетон в сером цвете и сталь в зеленом цвете.

Поскольку предполагается линейное упругое поведение (в лучшем случае балка вообще не прогибается), определяется линейно-упругий материал. Используется обычный бетон C35/45 с модулем упругости 34 000 Н/мм ² . Опорные плоскости и плоскости ввода нагрузки также были смоделированы в соответствии с экспериментальной установкой раздела «Экспериментальная проверка». Эти листы были изготовлены из стали с модулем упругости 210 000 Н/мм ² и соединены с восьмиузловыми кирпичными элементами C3D8R.

Симметрия балки используется для экономии времени расчета. Создается только половина луча и обеспечивается необходимыми граничными условиями (смещение — x = вращение — y = вращение — z = 0) (см. рис. 7). Одна опора ограничивает вертикальное (смещение — y = 0) и горизонтальное (смещение — z = 0) перемещение, а другая ограничивает только вертикальное перемещение.Для обеспечения возможности вращения опор их поступательные граничные условия применяются не по всей поверхности опорной плоскости, а только вдоль линии, параллельной оси х (см. рис. 7). Между стальными пластинами и бетонной балкой определяется контакт поверхности без трения с учетом слоя политетрафторэтилена, который будет помещен между стальными пластинами и сегментами цилиндра в экспериментальной установке.

Как поясняется в разделе Теоретическая диаграмма нормальных сил, силы, создаваемые приводом в поперечном сечении, действуют только локально. Во-первых, напряжения, создаваемые каждым исполнительным механизмом, затухают или выравниваются по длине балки в соответствии с принципом Сен-Венана (Мизес, 1945). Во-вторых, силы замыкаются накоротко, так как каждый актуатор окружен бетоном (параллельное срабатывание). Несколько приводов должны быть разнесены в зависимости от этого эффекта. Таким образом, для оценки расстояний между исполнительными механизмами был проведен отдельный КЭ-анализ. Имитируется балка только с одним приводом с гидравлическим давлением 53 бар (см. таблицу 1) и без внешней нагрузки (см. рисунок 8).Максимальное напряжение в продольном направлении от срабатывания возникает в зоне рядом с пускателем (5,3 Н/мм3). Поскольку поля напряжений двух соседних исполнительных механизмов перекрываются, расстояние между исполнительными механизмами определяется расстоянием, на котором максимальное напряжение, создаваемое одним исполнительным механизмом, снижается не менее чем на 50%. В данной модели максимальное напряжение уменьшается с 5,3 Н/мм ² до 2,66 Н/мм ² на расстоянии примерно 50 мм, в результате чего расстояние между приводами составляет 100 мм. Это приводит к 10 приводам для заданного пролета 1000 мм. Качество этой оценки оценивается посредством экспериментальных исследований и при необходимости модифицируется.

Рисунок 8 . Балка с одним приводом для расчета расстояния между приводами.

Моделирование с 10 приводами показывает, что отклонение, вызванное двумя внешними точечными нагрузками по 4 кН каждая, и постоянной нагрузкой на балку можно уменьшить с до _{пассивного} = 0.00815 мм до u _{адаптивный} = 0,00285 мм (см. рис. 9). В этом моделировании все приводы имеют гидравлическое давление 53 бар, так как в ходе испытаний давление не настраивалось индивидуально для каждого привода (см. раздел «Экспериментальная проверка»).

Рисунок 9 . Вертикальные смещения адаптивной балки под внешней нагрузкой с внутренним давлением 0 бар (сверху) и с 53 бар (снизу) , увеличенные в 200 раз.

Экспериментальная проверка

Результаты, полученные в результате КЭ-анализа, экспериментально подтверждены серией испытаний на четырехточечный изгиб. Балка опирается на две опорные пластины, которые, разделенные промежуточным слоем политетрафторэтилена, опираются на полуцилиндры. UTM прикладывает внешнюю нагрузку через две стальные пластины, а отклонение балки измеряется в середине пролета с помощью двух индуктивных датчиков смещения. Экспериментальная установка показана на рис. 10. Испытание проводится, сначала позволяя конструкции деформироваться под действием внешней нагрузки, а затем компенсируя отклонение гидравлическим давлением в исполнительных механизмах.Этот процесс происходит последовательно, чтобы наблюдать за поведением луча в каждом состоянии. Для простоты в этой серии испытаний давление не изменяется для каждого привода отдельно, как показано в разделе «Аналитический подход». Вместо этого одно и то же давление прикладывается к каждому приводу одновременно.

Рисунок 10 . Экспериментальная установка для испытаний на четырехточечный изгиб. Все размеры в сантиметрах.

Приводы

Приводы были специально разработаны для встраивания в бетонные балки.Поскольку техническое обслуживание невозможно, изнашиваемые детали не используются. Из-за минимальных деформаций бетона приводы также должны создавать минимальные смещения. Таким образом, чтобы полностью исключить использование изнашиваемых деталей, используются только упругие деформации исполнительных механизмов. Однако для приведения в действие балки необходимо создавать большие силы. Среди многих принципов работы привода был выбран гидравлический, поскольку он может создавать требуемые силы и в то же время быстро реагировать.Кроме того, гидравлическое давление может передаваться непосредственно на бетонную конструкцию.

Каждый привод состоит из трех слоев, двух внешних стальных листов с толщиной стенки 1 мм и внутреннего сердечника толщиной 2 мм, который придает жесткость приводу в радиальном направлении. Несмотря на гидростатическое внутреннее давление, силы могут быть приложены исключительно в осевом направлении балки при соответствующем расположении исполнительных механизмов. Приводы имеют форму диска диаметром 80 мм (см. рис. 11).Три слоя свариваются по периметру и соединяются с линией подачи гидравлического масла диаметром 4 мм. Наглядный прототип, показывающий сечение бетонной балки, изображен на рис. 12. Каждый исполнительный механизм соединен с гидравлическим силовым агрегатом через свой подводящий трубопровод (см. рис. 11). Давление в каждом исполнительном механизме можно индивидуально регулировать с помощью электромагнитных клапанов и датчика гидравлического давления, которые оба присоединены к гидравлической силовой установке (для простоты в этой серии испытаний давление в исполнительных механизмах не регулируется индивидуально).Контур управления со всеми дополнительными компонентами показан в Kelleter et al. (2019).

Рисунок 11 . Привод, используемый при экспериментальной проверке.

Рисунок 12 . Прототип только наполовину залит бетоном и имеет 10 встроенных приводов. Длина = 1200 мм.

Результаты испытаний

На рис. 13 показаны результаты испытаний с активированной балкой под четырехточечной изгибающей нагрузкой.

Рисунок 13 .Результаты испытания на четырехточечный изгиб: внешняя нагрузка (Верх) , прогибы балки в середине пролета (Середина) , гидравлическое давление внутри встроенных приводов (Низ) .

Первоначально балка нагружена 8 кН. Эта нагрузка сохраняется постоянной под контролем силы до конца испытания. После достижения максимальной внешней силы гидравлическое давление внутри встроенных приводов непрерывно увеличивается с шагом 10 бар. Как видно на нижней диаграмме на рис. 13, прогиб в середине пролета полностью компенсируется при давлении ок.47 бар. При дальнейшем увеличении давления балка может даже изгибаться вверх (положительная кривизна).

При давлении выше 50 бар первые трещины появляются на внешних торцах на верхней поверхности балки, т. е. в нормально сжатой зоне. Такое поведение при отказе совпадает с теорией. Так как сжимающие напряжения от изгибающего момента меньше (над опорами изгибающий момент практически равен нулю), давление исполнительных механизмов, не адаптированное к моментной характеристике, приводит к разрушению на этих участках.В испытанных балках отсутствует арматура в верхней части, которая сжимается в пассивном состоянии и под напряжением при отрицательном вертикальном прогибе балки, хотя в реальных балках, скорее всего, имеется арматура в зоне сжатия и растяжения, т.к. вторичное армирование.

Результаты испытаний и результаты моделирования методом конечных элементов сравниваются на рис. 14. В безнапорном состоянии смоделированный прогиб больше, чем измеренный прогиб. Это связано с тем, что актуаторы не моделируются (см. раздел Численное моделирование) и поэтому не учитывается поддерживающее действие корпуса актуатора. Между 10 и 40 бар наблюдается хорошее соответствие между численными и экспериментальными результатами. Отклонение при 50 бар связано с моделью идеального упругого материала, на которой основано моделирование. Из-за растрескивания бетона, когда балка поднимается вверх, эта модель не может точно предсказать реакцию конструкции.

Рисунок 14 . Компенсация прогиба (Верх) и деформации (Низ) в результате гидравлического давления.

Другим параметром, используемым для проверки, являются штаммы.К балке прикреплены два тензорезистора. Один на верхней поверхности и один на нижней поверхности, оба расположены в середине пролета. Рассчитанные деформации очень близки к измеренным, что подтверждает модель FEM (см. рис. 14). Оба значения деформации значительно снижаются. Деформация на верхней стороне балки уменьшается намного больше, чем деформация на нижней стороне. Это наблюдение находится в хорошем соответствии с теоретическими предсказаниями. Это связано с тем, что исполнительные механизмы не только уменьшают изгибающий момент и, следовательно, прогиб, но и индуцируют пару нормальных сил (ср.раздел «Численное моделирование»). Вверху, где привод ближе к поверхности, эффект удлинения за счет пары нормальных сил больше, чем внизу (принцип Сен-Венана).

Заключение

В этой статье было показано, что отклонение изгибаемой бетонной балки можно свести к минимуму с помощью встроенных гидравлических приводов. На основе представленного примера балки в уменьшенном масштабе концепция была получена с помощью предварительных аналитических соображений и моделирования методом конечных элементов.Результаты моделирования подтверждены экспериментально. Имеется хорошее соответствие между численными и экспериментальными результатами в области линейной упругости.

Полная компенсация прогиба компонентов, подвергающихся изгибу, позволяет использовать новый способ определения размеров. Подход интеграции актуаторов в поперечное сечение позволяет, в отличие от многих других адаптивных конструкций, реагировать на широкий диапазон загружений оптимальным образом. Преобразовывая проблему жесткости балок в проблему прочности, этот подход имеет большой потенциал экономии массы и энергии.Сколько материала и энергии будет сэкономлено, зависит от индивидуального сценария (пролет, максимальные уровни нагрузки внешних нагрузок, вероятности возникновения и т. д.). Однако в показанном примере полная компенсация прогиба является весьма многообещающей.

Следующим шагом является расчет экономии материала, которая может быть достигнута с помощью показанной концепции. Это повторяющийся процесс, поскольку уменьшение поперечного сечения означает, что приводы также должны быть уменьшены в размерах. Как следствие, результирующая сила привода ниже для данного давления.Проверенная концепция в этой статье ограничена статическими нагрузками, но разработанные приводы также могут компенсировать вибрации. Гидравлический силовой агрегат может повышать давление практически в режиме реального времени, поскольку достаточно небольших изменений объема.

Заявление о доступности данных

Оригинальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал, дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору/авторам.

Вклад авторов

WS инициировал исследовательский проект.TB и CK провели экспериментальные испытания под руководством WS, HB и LB. Аналитический подход был разработан CK. Численные исследования проводились под руководством WS by CK. Первый черновик был написан TB и CK. Все авторы активно пересмотрели, рассмотрели и одобрили окончательный вариант.

Финансирование

Работа, описанная в этом документе, была проведена в рамках Совместного исследовательского центра 1244 «Адаптивная оболочка и конструкции для искусственной среды завтрашнего дня»/проекта C02 «Интегрированные гидравлические приводы», финансируемого Немецким исследовательским фондом (DFG — Deutsche Forschungsgemeinschaft).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарны за щедрую финансовую поддержку и хотели бы выразить свою признательность за это.

Ссылки

Бергер Т., Патрик П. и Ханс Георг Р. (2013). Einsparung von Grauer energie bei hochhäusern. Beton Stahlbetonbau 108, 395–403. doi: 10.1002/best.201300019

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Блок П., ван Меле Т., Матиас Р. и Ноэль П. (2017). Beyond Bending: переосмысление компрессионных оболочек: DETAIL Special. 1-е издание . Мюнхен: Издание DETAIL.

Академия Google

DIN Немецкий институт норм (2009 г.). Еврокод 1: Einwirkungen Auf Tragwerke – Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten; Deutsche Fassung (Берлин: Beuth Verlag GmbH).

Академия Google

Домке, Х. (1992). Актив Трагверке . Опладен: Westdeutscher Verlag.

Академия Google

Домке Х., Баке В., Мейр Х., Хирш Г. и Гоффин Х. (1981). Активный verformungskontrolle фон bauwerken. Активный контроль деформации зданий. Bauingenieur 56, 405–412.

Академия Google

Гросс Д. , Вернер Х., Шредер Дж., Уолл В. А. и Хавьер Б. (2018). Инженерная механика 2: Механика материалов. 2-е издание . Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg.

Академия Google

Яноча, Х. (2004). Приводы: основы и применение . Берлин, Гейдельберг: Springer.

Академия Google

Келлетер, К., Тимон, Б., Хансгеорг, Б., и Вернер, С. (2018). «Концепции срабатывания для конструкционных бетонных элементов под напряжением изгиба», в Трудах 6-го. Европейская конференция по вычислительной механике (твердые тела, конструкции и связанные задачи) ECCM 6, под редакцией Международного центра численных методов в инженерии, г, под ред.С.Л. Huelva (Испания, Cornellà de Llobregat: Artes Gráficas Torres), 127–37.9, 08940. Доступно в Интернете по адресу: http://www.eccm-ecfd2018.org/frontal/docs/Ebook-Glasgow-2018-ECCM-VI-ECFD. -VII.pdf

Академия Google

Келлетер, К., Тимон, Б., Хансгеорг, Б., и Вернер, С. (2019). «Приведение в действие конструкционных бетонных элементов под напряжением изгиба с помощью встроенных гидравлических приводов», в Достижения в области инженерных материалов, конструкций и систем: инновации, механика и приложения: материалы 7-й Международной конференции по проектированию конструкций, механике и вычислениям (SEMC) 2019 г. , ред. А.Зингони (Бока-Ратон: CRC Press), 1005–1009.

Академия Google

Миллиман, Дж., и Сивицки, Дж. П. М. (1992). Геоморфо-тектонический контроль сброса наносов в океан: значение малых горных рек. Дж. Геол. 100, 525–44. дои: 10.1086/629606

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мизес, Р. В. (1945). По принципу Сен-Венана. Бык. амер. Мат. Соц . 51, 555–563. дои: 10.1090/S0002-9904-1945-08394-3

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Нойхойзер, С.(2014). Untersuchungen zur homogenisierung von spannungsfeldern bei Adaptiven schalentragwerken mittels auflagerverschiebung. (докторская диссертация). Institut für Leichtbau Entwerfen, Konstruieren, Universität Stuttgart.

Академия Google

Пачеко П., Андре А., Тереза ​​О. и Педро Б. (2010). Автоматизированная надежность систем строительных лесов усилена органическим предварительным напряжением. Автомат. Построить. 19, 1–10. doi: 10.1016/j.autcon.2009.09.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шлегль, Ф., Хонольд С., Лейстнер С., Альберхт С., Рот Д., Хассе В. и соавт. (2019). Интеграция LCA на этапах планирования адаптивных зданий. Устойчивое развитие 11:4299. дои: 10.3390/su11164299

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шнелленбах-Хельд, М., Даниэль, С., Абдалла, Ф., и Оливер, К. (2014). Adaptive spannbetonstruktur mit lernfaehigem fuzzy-regelungssystem. Bauingenieur 89, 57–66.

Академия Google

Скривенер, К., Вандерли, Дж., и Эллис, Г. (2016). Экологически эффективные цементы: потенциальные экономически выгодные решения для производства материалов на основе цемента с низким содержанием CO2. Цемент Бетон Res. 114, 2–26. doi: 10.1016/j.cemconres.2018.03.015

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сенатор Г., Филипп Д., Пит В. и Крис В. (2018). Контроль формы и оценка энергии на протяжении всей жизни адаптивной конструкции прототипа «бесконечно жесткой». Умный мастер. Структура . 27:1.дои: 10.1088/1361-665X/aa8cb8

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сенаторе Г., Филипп Д. и Питер В. (2019). Синтез адаптивных структур с минимальной энергией. Структура. Мультидиск Оптим. 60, 849–77. doi: 10.1007/s00158-019-02224-8

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Собек В., Стефан Н., Уолтер Х., Оливер С. и Мартин В. (2013). «Сверхлегкие конструкции». in Proceedings of IASS Annual Symposia (Вроцлав).2013, 1–9.

Академия Google

Штеффен С., Стефани В., Лучио Б. и Вернер С. (2020). Использование матриц влияния в качестве инструмента проектирования и анализа адаптивных ферменных и балочных конструкций. Передний . Застроенная среда . 6, 1–12. doi: 10.3389/fbuil.2020.00083

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тойфель, П. (2004). Адаптивная структура Entwerfen: lastpfadmanagement zur optimierung tragender leichtbausstrukturen. (тел.Д. Диссертация). Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren, Университет Штутгарта.

Академия Google

Вайднер С., Саймон С. и Вернер С. (2019). Интеграция адаптивных элементов в высотные конструкции. Междунар. J. Высотные здания 8, 95–100. doi: 10.21022/IJHRB.2019.8.2.95

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Вейднер С., Кристиан К., Паула С., Уолтер Х., Флориан Г., Тимон Б. и др. (2018). Внедрение адаптивных элементов в экспериментальное высотное здание. Стальная конструкция. 11, 109–17. doi: 10.1002/stco.201810019

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Яо, JTP (1972). Понятие структурного контроля. Дж. Структура. Подразделение 98, 1567–74.

Академия Google

Бетонные балки и балки – обзор

16.6.2 Восстановление изгибаемых поликарбонатных балок с использованием ненапряженных плит FRP

Shanafelt and Horn (1980) сообщили, что транспортные департаменты в Соединенные Штаты. Повреждения поликарбонатных балок от ударов могут варьироваться от простых царапин до потери больших сечений и разрывов предварительно напряженных прядей. Shanafelt и Horn (1980) также предоставили подробную информацию об оценке повреждений и методах ремонта мостов из поликарбоната. одним из результатов их работы стал набор рекомендаций для инспекторов и инженеров по классификации различных уровней повреждений; Они классифицировали четыре разных уровня:

•

незначительный урон

•

Умеренный урон

•

•

Тяжелые повреждения

•

Критический ущерб.

Фельдман и др. (1996) разработал еще один набор руководящих принципов для классификации повреждений от ударов. Они классифицировали повреждения поликарбонатных балок по трем уровням:

•

Незначительные повреждения

•

Умеренные повреждения

• Серьезные повреждения.

Несмотря на то, что существует множество научных статей и тематических исследований, посвященных ремонту мостовых балок из поликарбоната, для проектировщиков доступно мало исчерпывающих руководств.Оригинальные и традиционные методы ремонта PC, изложенные Shanafelt и Horn (1980, 1985), остались наиболее полным исследованием в США, посвященным оценке и ремонту предварительно напряженных элементов моста; их выводы включены в отчеты NCHRP 226 (1985a) и 280 (1985b), спонсируемые AASHTO. Двумя основными методами восстановления силы предварительного напряжения в соответствии с двумя отчетами являются внутренние соединения и внешнее последующее натяжение. Первый метод включает внутренние сращивания прядей с использованием механических устройств, состоящих из стандартных патронов предварительного напряжения и высокопрочных талрепов, для восстановления исходного усилия предварительного напряжения разорванных прядей.После того, как стыки установлены и полностью натянуты, к балке применяется предварительная нагрузка (гидравлическими домкратами) с последующим ремонтом бетона. После того, как заплата наберет достаточную прочность, предварительную нагрузку удаляют. Второй метод предполагает пост-натяжение с внешними сухожилиями. Этот метод требует поддомкрачивания выступов, расположенных за пределами зоны повреждения. Традиционные методы ремонта ПК, такие как установка внутренних соединений, внешнее пост-натяжение и системы стальной оболочки, имеют ряд недостатков; они могут занимать много времени и подвержены коррозии.Другая проблема с внутренними соединениями и внешним пост-натяжением заключается в том, что часть заплаты может сместиться, что приведет к повреждению проезжающих транспортных средств.

Вышеупомянутые существующие исследования не касаются более современных методов восстановления, а именно применения композитных материалов, в которых используется углепластик и предварительно напряженные композиты углепластика, которые можно использовать для ремонта поврежденных ударом и коррозией балок из поликарбоната; экспериментальные данные о полноразмерных балках ПК, усиленных с помощью ламинатов FRP, очень ограничены. Композиты из углепластика были приняты в нескольких практических случаях, например, (i) шоссе Аппиа недалеко от Рима, (ii) мост a10062, округ Сент-Луис, штат Миссури, и (iii) мост A5657, к югу от Диксона, штат Миссури. Нанни (1997), Нанни и др. (2001) и Parretti и др. (2003) обсуждали случаи, когда балки из поликарбоната были случайно повреждены и восстановлены до их первоначальной прочности на изгиб.

PC-элементы подвержены усталости стальных прядей и могут потребовать усиления для предотвращения дальнейшей потери предварительного напряжения (Holaway and Leeming, 1999; Schiebel et al., 2001), Хассан и Ризкалла, 2002). Рид и Питерман (2004) показали, что способность к изгибу и сдвигу 30-летней поврежденной предварительно напряженной железобетонной балки может быть существенно увеличена с помощью внешних композитных листов из углепластика. Они использовали U-образные обертки из углепластика в качестве поперечной арматуры по длине балки, чтобы задержать разрушение отслоения.

Балагуру и др. (2009) обсудили основы и дизайн FRP для ремонта и восстановления железобетонных и предварительно напряженных конструкций.Касан и Харрис (2009) провели экспериментальный и аналитический анализ трех прототипов мостовых балок из поликарбоната различных сечений, а именно смежных коробов, раздвижных коробов и двутавровых балок типа AASHTO, и имеющих четыре различных уровня повреждения. Было представлено двадцать прототипов ремонтных конструкций с использованием пяти вариантов ремонтных систем на основе углепластика. Они пришли к выводу, что в то время как активный ремонт использует материал CFRP эффективно, трудности в строительстве более значительны, чем экономия материала CFRP.Ремонт ПК/углепластика является потенциальной альтернативой обычному внешнему ремонту стали после натяжения, но его применение в полевых условиях несколько обременительно.

Ди Людовико и др. № (2010 г.) проведены экспериментальные испытания пяти натурных двутавровых балок из поликарбоната с железобетонной плитой; их длина и высота составляли 13 000 мм и 1 050 мм соответственно. Два луча имитировали повреждение транспортного средства, находящегося на высоте, и два луча, которые имитировали нормальную деградацию лучей. все они были модернизированы с использованием композитных U-образных лент из углепластика и установлены методом мокрой ручной укладки.Чтобы получить полное сцепление, обертки в конечном итоге были закреплены. Это исследование было задумано как продолжение предыдущей экспериментальной работы, проведенной Di Ludovico et al. (2005 г.) на трех натурных образцах ПК. Авторы пришли к выводу, что экспериментальный результат квалифицирует применение техники FRP как эффективный инструмент для восстановления изгибающей способности балок PC.

Бетонная балка – обзор

11.1.1 Прямоугольная балка только с растянутой арматурой

Бетонная балка прямоугольного сечения армируется только с растянутой стороны, когда она воспринимает только изгибающий момент (поперечная сила V = 0).Это самый простой и основной железобетонный элемент, механический процесс и реакции которого были протестированы и подробно описаны. Когда балка свободно оперта с обоих концов и на ее пролет симметрично действуют две сосредоточенные нагрузки, средняя часть пролета имеет чистый изгиб и основные реакции, включающие распределение средней деформации, положение нейтральной оси, деформацию (напряжение) Во время испытаний измеряют армирование и кривизну сечения. Типичные результаты показаны на рис.11-1.

РИС. 11-1. Эксперимент на моноармированной бетонной балке прямоугольного сечения: (а) образец и нагрузки, (б) распределение деформации, (в) зависимость изгибающего момента от кривизны, (г) напряжения арматуры и бетона и положение нейтральной оси

Механический процесс железобетонной балки можно разделить на три стадии от начала нагружения до разрушения в зависимости от деформации и растрескивания образца, наблюдаемых во время испытаний, и анализа экспериментальных данных.Механические характеристики каждой ступени отдельно представлены ниже со ссылками на рис. 11-1 и 11-2.

РИС. 11-2. Развитие поперечного напряжения и трещины в балке: (а) до образования трещины, (б) только что образовавшаяся трещина, (в) после образования трещины, (г) текучесть арматуры, (д) ​​после текучести, (е) предельное состояние, (ж) убывание филиал

1. Этап I До растрескивания бетона ( М ≤ М _кр ). Когда балка изначально нагружена и изгибающий момент ограничен, деформация распределяется по сечению линейно, а напряжение бетона пропорционально его деформации (рис.11-2(а)). Так как арматура расположена в нижней части сечения и ее приведенная площадь нА _s > А _s , то нейтральная ось немного ниже вниз ( d _{c > h /2). Балка в это время находится в упругой стадии, а напряжения арматуры и бетона и кривизна балки увеличиваются пропорционально изгибающему моменту.}

По мере увеличения изгибающего момента в бетоне растянутой зоны балки пластическая деформация проявляется меньше, и в ней постепенно формируется криволинейное распределение растягивающих напряжений.Однако напряжение в бетоне зоны сжатия балки намного меньше предела прочности на сжатие, поэтому сохраняется линейное распределение сжимающего напряжения. Поэтому нейтральная ось должна немного сместиться вверх, чтобы удовлетворить условию равновесия горизонтальных сил на сечении, и кривизна еще больше возрастет. Когда максимальное растяжение бетона достигает своего предельного значения, вскоре на балке появляется трещина, а на диаграмме напряжений зоны растяжения появляется нисходящая ветвь (рис.11-2(б)). Изгибающий момент балки при растрескивании равен М _кр ≈0,2–0,3 М _u , где М _u — предел прочности балки.

2. Этап II Работа с трещиной ( M _кр < M < M _y ). Когда изгибающий момент в середине пролета достигает и превышает момент растрескивания, трещина видна в самой слабой части. Трещина мелкая и короткая, расположена у основания боковых поверхностей и перпендикулярно оси арматуры.При этом часть бетона растянутой зоны на участке с трещинами не работает, поэтому растягивающее напряжение арматуры резко возрастает, но все еще значительно ниже предела текучести ( σ _s << f _у ). Таким образом, нейтральная ось движется вверх, а сжимающее напряжение бетона ускоряется и распределяется нелинейно (рис. 11-2 (с)), по мере увеличения изгибающего момента и уменьшения площади сжатия.

Приращение изгибающего момента на этом этапе, т.е.е. от растрескивания бетона до текучести арматуры (Δ M = M _y − M _cr ), больше, чем на других стадиях. По мере постепенного увеличения изгибающего момента на этой стадии существующая трещина медленно расширяется и распространяется вверх, а на определенном расстоянии последовательно появляются новые трещины, нейтральная ось перемещается вверх, а напряжения арматуры и сжатого бетона, а также кривизна непрерывно увеличиваются. .Как правило, изгибающий момент элемента конструкции составляет около 0,5–0,6 M _u в течение срока службы и находится в середине этой стадии.

3. Этап III После текучести арматуры ( M ≥ M _y ). Когда растянутая арматура только достигает предела текучести ( f _y , рис. 11-2(d)), соответствующий изгибающий момент балки составляет M _y ≈0,9–0,95 M _и . Максимальное напряжение сжатого бетона в растрескавшемся сечении все еще ниже его прочности ( f _c ) за это время, и большая часть бетона в растянутой зоне сечения растрескалась и вышла из строя, но небольшая часть около нейтральной оси все еще натянута с небольшим эффектом. После этого напряжение арматуры ( f _y ) остается постоянным, приращение изгибающего момента зависит только от увеличения внутреннего плеча сечения.Поскольку напряжение арматуры после текучести быстро увеличивается и приводит к нарушению связи между арматурой и бетоном вблизи участка с трещиной, трещина расширяется и распространяется вверх, а площадь сжатия уменьшается, поэтому внутреннее плечо немного увеличивается. Тем временем сжимающее напряжение бетона быстро увеличивается и достигает максимального значения ( f _c ) в верхней части сечения (рис. 11-2 (e)), но соответствующий изгибающий момент еще ниже чем конечное значение ( M _u ). При дальнейшем незначительном увеличении изгибающего момента кривая напряжения-деформации бетона вблизи вершины выходит на нисходящую ветвь, рядом появляются горизонтальные трещины и достигается предельный изгибающий момент балки ( M _u ) ( Рис. 11-2(е)). В это время вертикальная трещина широко расширяется в нижней части и распространяется вблизи вершины разреза, а сжатая зона ограничена, поэтому внутреннее плечо достигает максимума.

Если испытание длится дольше, деформация арматуры увеличивается еще больше при постоянном напряжении, в то время как деформация сжатого бетона в верхней части также увеличивается с уменьшением напряжения.Таким образом, максимальное сжимающее напряжение на участке с трещиной движется вниз, а внутреннее плечо уменьшается (рис. 11-2(g)), а изгибающий момент снижается медленно. Наконец, одна из вертикальных трещин резко расширяется и уходит явно вверх, а в зоне сжатия появляются и развиваются новые горизонтальные трещины, затем там образуется треугольная зона разрушения (подобная рис. 3-6) и бетон постепенно разрушается и отслаивается, поэтому остаточная прочность балки быстро снижается, и балка вскоре выходит из строя.

Легкая альтернатива железобетонным балкам, напечатанная на 3D-принтере

Железобетонные балки невероятно прочны и тяжелы. Их транспортировка сложна и требует значительного количества энергии, а арматурные формы внутри них используют много металла.

Группа исследователей из Политехнического университета Валенсии (UPV) в Испании считает, что они могут решить обе проблемы с помощью 3D-печати. В течение трех лет они разрабатывали 3D-печатную альтернативу железобетонным балкам из переработанного пластика.

Компоненты собираются вместе, как в конструкторе Lego, на месте, а затем бетонируются на месте. Металл не требуется. «Это предотвращает коррозию, уменьшает вес и упрощает работу», — говорит Ксавьер Мас из Института реставрации наследия (IRP) Политехнического университета Валенсии. А готовые балки весят до 80% меньше, чем стандартные железобетонные балки.

Что касается того, как им удается добиться необходимой жесткости пластика, исследователи черпали вдохновение в человеческих костях.

«Эта альвеолярная структура позволяет уменьшить количество используемого пластика и, следовательно, его вес при сохранении жесткости конструкции», — говорит Хосе Рамон Альбиоль, преподаватель Высшей технической школы строительства (ETSIE). УПВ.

Эта альвеолярная структура была вдохновлена ​​человеческими костями вокруг эпифиза, где есть слой губчатой ​​кости с трабекулярным расположением – альвеолярная структура – ​​и более толстый внешний слой компактной кости.«Это то, что мы перенесли в эти революционные балки, особенно в их профили. Это очень интеллектуальная естественная система, и ее воспроизведение в этих балках награждает их низким весом конструкции очень высокими механическими характеристиками», — добавляет Альбиоль.

3D-печать позволяет изготавливать изделия по индивидуальному заказу в непосредственной близости от места реализации, что также упрощает транспортировку, экономит затраты и облегчает настройку. «Возможность настраивать балки на месте позволяет адаптировать характеристики каждой из них к потребностям конструкции в каждой точке строительства.Возможность переработки полимерных материалов для производства балок значительно снижает их углеродный след», — заключает Мигель Санчес из Департамента систем и компьютерных наук (DISCA) UPV.

Стальные и бетонные балки: плюсы и минусы

При воплощении проектов конструкций в реальность инженерам-строителям очень важно учитывать несколько аспектов. Одним из наиболее важных факторов обеспечения надежной и долговечной конструкции является устойчивость.

При создании безопасной траектории нагрузки для передачи веса и сил здания на фундамент и в землю балка является одним из основных конструктивных компонентов. Балки — это горизонтальные конструктивные элементы, которые воспринимают вертикальные нагрузки, деформации от боковых сдвигов и случаи изгиба. Они представляют собой структурные компоненты, способные противостоять изгибающим силам и нести нагрузки, перпендикулярные их продольному направлению.

Бетонные балки | Фото предоставлено: structville.ком

Назначение балок

Мы используем балки для:

• Опорный вес полов, потолков и крыш здания
• Противодействующий изгибающий момент и поперечные силы
• Соедините конструкцию вместе
• Обеспечивают равномерное распределение нагрузки

Стальные и бетонные балки

Когда дело доходит до выбора конструкционных материалов, всегда помните, что это будет зависеть от самого проекта.Такие аспекты, как бюджет, прочность или огнестойкость, могут повлиять на решение о материале, который будет использоваться для балок. Ниже сталь и бетон сойдутся лицом к лицу в вопросе о том, какой материал лучше подходит для вашего проекта.

Стальные балки | Фото предоставлено: meeedesignservices.com

Стоимость

Железобетон обычно дороже конструкционной стали. Сталь, сплав железа, дешевле в производстве. С другой стороны, цены на бетон не сильно колеблются с годами, в отличие от стали.Когда дело доходит до страховки, это лучшая новость на стороне бетона из-за его долговечности и огнестойкости. Бетон имеет более низкую надбавку к их полису, в то время как сталь имеет более высокую надбавку, поскольку она менее устойчива к огню.

Прочность

Одним из самых продаваемых свойств стали является ее прочность на растяжение. Этот тип прочности представляет собой способность материала выдерживать растяжение или растяжение. Недостаток бетона в прочности на растяжение компенсируется его впечатляющей прочностью на сжатие (способность сопротивляться уменьшению в размерах из-за приложенного давления).Для повышения прочности бетона его необходимо укрепить стальной арматурой (этот тип бетона известен как железобетон).

Стальные балки | Фото предоставлено: howtodiscuss.com

Долговечность

Железобетон может выдерживать экстремальные колебания погоды, химикаты, морскую воду, влажность, солнечное излучение и коррозию. Крайне важно, чтобы арматура внутри железобетона не соприкасалась с элементами, которые могут вызвать ее коррозию.Сталь уязвима при воздействии воды, она имеет высокую вероятность коррозии.

Огнестойкость

Состав бетона делает его устойчивым к огню. Хотя сталь также является относительно огнестойкой, воздействие очень высоких температур может ослабить ее прочность. Согласно исследованию, более легкий бетон лучше противостоит пожарам благодаря своим изолирующим свойствам и меньшей скорости теплопередачи. Прочность обоих материалов снижается при воздействии очень высоких температур.Есть решения сделать сталь более огнеупорной, например: нанесение огнеупорных покрытий.

Фото предоставлено:structureengineeringbasics. com

Устойчивое развитие

Хорошая новость для окружающей среды: оба материала можно перерабатывать. Приблизительно 85% всей используемой в мире стали перерабатывается, и около 90% конструкционной стали, которая используется сегодня, производится из переработанной стали. Переработанный бетон можно использовать для изготовления перспективных будущих смесей.

Учитывая все эти факторы, и сталь, и бетон имеют свои преимущества и недостатки. Каков приоритет проекта или его цели, в конечном итоге определит материал, который будет использоваться для конструкции. Взвесьте хорошие и плохие моменты и посмотрите, какой фактор является наиболее важным и подходящим для вашего бюджета и проекта.

 

ЦИТАТЫ:

• Мойд, Э. (2019, 9 марта). ЧТО ТАКОЕ ЛУЧ? ЕГО ТИПЫ, РАЗМЕРЫ, НАЗНАЧЕНИЕ .CivilClick.Com. https://www.civilclick.com/what-is-beam/

• Почему балки и колонны важны для строительства зданий? (н. д.). РЭМДЖЕК. Получено 14 июля 2021 г. с https://www.ramjackokc.com/articles/why-beams-and-columns-are-important-for-building-construction

  .

• Hamakareem, MI (nd). Что такое конструкция плиты, балки, колонны и фундамента? Конструктор. Получено 13 июля 2021 г. с https://theconstructor.org/structural-engg/slab-beal-column-footing-construction/24934/

• Бетон и сталь: что нужно знать . (2020, 20 января). Дизайн Эверест. https://designeverest.com/blog/concrete-vs-steel/

• Сталь или бетон: что лучше . (2016, 7 сентября). Свонтонская сварочная компания. https://blog.swantonweld.com/steel-vs.-concrete-what-comes-out-on-top

Под давлением: как бетонные балки реагируют на изгиб

Представим, что вас попросили спроектировать бетонную балку для некоторых секций здания.Что вы выбираете? Чистый бетон или железобетон?

Последнее, верно? Но что за железобетон? Сбалансированный, недостаточно усиленный или чрезмерно усиленный?

Здесь мы ответим на этот вопрос, а также поговорим в более общем плане об истории бетона и его физических свойствах. Для всех этих «конкретофилов», съешьте свои сердца!

СВЯЗАННЫЕ: 19 ВЕЛИКИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ, ИЗМЕНИВШИХ ИСТОРИИ

Сколько лет бетону?

Прежде чем мы углубимся в суть основной темы, давайте бросим беглый взгляд на интересную историю бетона.

Возможно, вы уже более чем знакомы с бетоном, но, скорее всего, вы не понимаете, сколько ему лет. На самом деле, поскольку сегодня он так распространен, вы, вероятно, воспринимаете этот чудо-материал как должное.

Однако это вопиющая несправедливость — бетон — очень древний и увлекательный материал.

Источник: Macrons/Wikimedia Commons

Некоторые из первых свидетельств бетоноподобных структур относятся примерно к 6500 г. до н.э. г. до н.э. Существуют доказательства того, что ранние конструкции, такие как полы, некоторые элементы жилья и подземные цистерны, были построены в некоторых регионах Сирии и Иордании, а также вдоль Дуная.

В следующий раз тот или иной тип бетона получил широкое распространение примерно в 3000 г. до н.э. . Древние египтяне обычно смешивали глину с соломой для изготовления сухих кирпичей.

Чтобы соединить эти кирпичи вместе, древние египтяне использовали комбинацию гипсового и известкового растворов, в том числе в пирамидах. Раствор такого типа представляет собой тип цемента, который является неотъемлемым элементом бетона.

Великие пирамиды Гизы, например, использовали где-то в районе полмиллиона тонн этого раствора.

Некоторые исследования показали, что части некоторых пирамид, возможно, были построены с использованием метода заливки бетона. Этот метод, по-видимому, использовался на месте пирамид вместо перевозки гигантских камней.

Одним из самых важных нововведений в ранней истории бетона было появление римского бетона. Хотя римляне, конечно, не были первыми, кто изобрел бетон, они были первыми, кто применил его в массовом порядке — насколько нам известно. Примерно ко 2 веку до нашей эры римляне более или менее усовершенствовали эту технику, используя для приготовления смеси вулканический пепел, известь и морскую воду. И римляне, и греки использовали пуццолановую золу, которая предотвращает распространение трещин.

Источник: brownwindsor/Flickr

Затем эту смесь упаковывали в деревянные рамы для отверждения, а после затвердевания бетонные блоки укладывались наподобие кирпичей. Римский бетон был настолько хорошо сделан, что многие римские бетонные конструкции все еще стоят сегодня, например, купол Пантеона.

После падения Рима в развитии бетона возник перерыв, пока в 1793 году Джон Смитон не открыл более сложный метод его изготовления.Позже, в 1800-х годах, Джозеф Аспдин изобрел портландцемент, открыв дверь для современного использования бетона.

Какова прочность бетона на растяжение?

Бетон использовался во многих строительных проектах на протяжении всей истории по одной простой причине — он крепкий, очень прочный. Не только это, но и довольно легко создать и использовать.

Но не весь бетон одинаков. Сегодня качество бетона во многом определяется его прочностью. Хотя физические свойства бетона будут немного различаться в зависимости от его состава, нам известны характеристики некоторых распространенных форм бетона.

Источник: Phil Roeder/Flickr

Например, портландцемент (одна из наиболее распространенных форм бетона) имеет следующие физические свойства:

• Плотность — ρ : 2240 — 2400 кг/м 3 (140 — 150 фунтов / футов ³ )
• Прочность на компрессию : 20 — 40 МПа (3000 — 6000 фунтов на квадратный дюйм)
• Прочность на гибку 98 : 3 — 5 MPA (400 — 700 фунтов на квадратный дюйм)
• Прочность на растяжение  —  σ :  2–5 МПа (300–700 фунтов на кв. дюйм)

Другие виды бетона, особенно те, которые используются в строительных целях, обычно должны иметь значительно повышенную прочность на сжатие и растяжение чем у «ванильного» портландцемента. Например, некоторые промышленные стандарты, такие как ACI 318, требуют, чтобы бетон имел прочность на сжатие от 5000 до 6000 фунтов на квадратный дюйм или более.

Когда мы говорим о прочности бетона, обычно предполагается, что это относится к его прочности на сжатие, как подробно описано выше. Но многие структурные применения бетона также требуют, чтобы он сопротивлялся изгибу, технически называемому изгибом.

Это зависит от типа нагрузки, которой будет противостоять рассматриваемая бетонная конструкция, будь то все здание или только один этаж офиса.По этой причине разные типы бетона используются для разных целей в здании.

В зависимости от предполагаемого использования рассматриваемый бетон должен быть оценен на его способность изгибаться или не изгибаться (изгибаться), сопротивляться натяжению (растяжению), сдвигу (разные слои движутся в разных направлениях) и силам кручения (скручивание) и т. д.

Источник: Scuddr/Flickr

Что касается прочности бетона на растяжение, испытания показали, что, как правило, прочность бетона на растяжение обычно составляет около 10% его прочности на сжатие (как мы видим для Портландцемент выше).

Какое давление выдерживает бетон?

Ответ на этот вопрос зависит от того, что понимается под «давлением». Давление обычно определяется как «действие силы против некоторого препятствия или противодействующей силы».

Хотя вы можете предположить, что это означает надавливание на что-либо, оно также может включать изгибание, сгибание, скручивание и т. д. бетонной конструкции, в зависимости от ее применения (например, колонны, стены, пола и т. д.). Каждое из этих различных «давлений» на кусок бетона будет восприниматься бетоном по-разному.

На самом деле, большинство рецептур бетона специально разработаны для того, чтобы сопротивляться той или иной из этих сил по-разному, в зависимости от предполагаемого использования. Если бетон будет использоваться для несущих колонн в высотном здании, таком как небоскреб, он должен иметь очень высокую прочность на сжатие (более 5000 фунтов на квадратный дюйм) , а также высокую прочность на сдвиг и кручение.

Источник: John Loo/Flickr

Если бетон предназначен для пола, сжимающая сила будет менее важной, и, вероятно, ему потребуется наилучшая доступная прочность на растяжение и изгиб.

Как укрепляется бетон?

Как бы вам ни хотелось поиграться с химическим составом бетонной смеси, наступает момент, когда к ней нужно добавить другие вещества. Здесь на помощь приходит железобетон.

Являясь композитной конструкцией, железобетон сочетает в себе прочность бетона и стали, что делает его еще более прочным материалом, чем каждый из них по отдельности. Бетон очень хорошо противостоит сжимающим силам, но в меньшей степени сопротивляется другим силам, таким как сдвиг или растяжение.Поэтому он обычно считается хрупким материалом.

Сталь, с другой стороны, менее способна сопротивляться сжатию, но отлично противостоит сдвигу и растяжению, например, создаваемым ветром, землетрясениями, вибрациями и т. д. Вот почему сталь часто называют пластичным материалом.

На практике это означает, что бетон будет сопротивляться деформациям до определенного предела, но затем резко выйдет из строя. Сталь, с другой стороны, сначала сопротивляется, затем деформируется и, наконец, ломается при гораздо более высоких уровнях деформации, чем бетон.

Источник: David G/Flickr

Комбинируя два материала, вы создаете структуру, способную противостоять сильному сжатию, а также способную выдерживать большие силы сдвига и растяжения.

Это позволяет использовать железобетон для создания пролетов большего размера, чем это было бы безопасно в противном случае. Железобетон был впервые создан в 19 веке и впоследствии произвел революцию в строительной отрасли.

В чем разница между пере- и недоармированными бетонными балками?

Когда речь идет об использовании бетонных балок для перекрытия пустот, основная сила или нагрузка на балки обычно направлена ​​вниз (благодаря силе тяжести).Это приведет к оседанию самой верхней части, в частности составляющих волокон балки, что приведет к сжимающим усилиям по всей верхней половине бетонной балки. И наоборот, самая нижняя половина балки будет подвергаться натяжению или растяжению.

Существует также тонкая область балки, точно посередине ее поперечного сечения, называемая «нейтральной осью», где волокна не испытывают ни растягивающих, ни сжимающих усилий.

Источник: Reaction Test/YouTube

Как мы уже видели, сопротивление сжимающей силе — это хлеб с маслом для бетона, но он менее способен сопротивляться растягивающим силам (примерно 10% его прочности на сжатие).Приведенный выше сценарий, по сути, является чем-то вроде потенциального кошмара.

Итак, как можно смягчить эту потенциальную проблему? Если вы читали раздел выше, вы, вероятно, уже знаете ответ — вставьте высокопрочную сталь в нижнюю часть балки!

Когда дело доходит до добавления стали к бетонным балкам, это можно сделать несколькими способами:

• Сбалансированная секция
• Надармированная секция
• Под усиленная секция

Источник: Reaction Test/YouTube

У каждого есть свои преимущества и слабости, как вы можете себе представить.

Сбалансированные профили, как следует из названия, предлагают компромисс, при котором верхняя и нижняя часть балки одновременно достигают своих максимальных пределов деформации. Это достигается путем стратегического размещения ряда стальных стержней по самому нижнему периметру (относительно его поперечного сечения) бетона.

Переармированная секция, как следует из названия, включает больше стали, чем обычно требуется для усиления бетонной балки. Включение большего количества стали в основание бетона приведет к тому, что линия «NA» будет ближе к основанию балки, чем для неармированных или сбалансированных секций.

Напротив, недоармированные балки имеют, как вы уже догадались, менее прочные стержни, чем сбалансированные секции. Это приводит к тому, что «NA» бетонной балки находится ближе к вершине бетонной балки, чем сбалансированные или усиленные секции.

При нагружении как уравновешенных, так и сверхармированных секций сначала хрупко разрушится самая верхняя бетонная половина балки. Для армированных балок сталь принимает на себя основную нагрузку и выходит из строя задолго до бетона.

Но разве это не проблема? Вообще-то, нет. Когда сталь достигает своего предела текучести, она начинает растягиваться и изгибаться.

Сравнение переармированных (слева) и поджелезобетонных балок. Пунктирная линия представляет собой нейтральную ось, а красный (сжатие) и синий (растяжение) треугольники представляют относительную долю деформации каждой половины. Источник: Reaction Test/YouTube

Это приведет к изгибу балки, что даст инженерам не только визуальное указание на надвигающуюся катастрофу, но и время, чтобы что-то предпринять.Сбалансированные и чрезмерно усиленные секции, с другой стороны, быстро выйдут из строя еще до того, как у кого-либо появится хоть малейший признак наличия проблемы.

В любом случае балка в конечном счете выйдет из строя, когда бетон раздавится и сломается.

Но у армированных секций есть и другие преимущества. Переармированные и в некоторой степени сбалансированные секции, как правило, более дороги в строительстве по сравнению с недостаточно армированными секциями.

Именно по этой причине в большинстве случаев бетонные балки с недостаточным армированием, как правило, предпочтительнее либо уравновешенных, либо чрезмерно армированных, поскольку они более экономичны и, как правило, более безопасны.

Ну вот. В следующий раз, когда вы окажетесь в споре о том, какой тип сечения бетонной балки выбрать, теперь вы можете с уверенностью ответить.

Лабораторные испытания бетонных балок, армированных переработанной стальной фиброй и стальными стержнями

Abstract

В данной статье исследуется возможность частичной замены продольной арматуры в железобетонных (ЖБ) балках переработанной стальной фиброй (RSF). Тестирование было сосредоточено на вкладе двух объемных соотношений RSF-0.5%, 1,0%. Были проведены базовые испытания на сжатие и изгиб при растяжении для оценки эффективности волокон в соответствии с действующими стандартами. Кроме того, балки в натуральную величину с обычным армированием и без него были подвергнуты испытаниям на четырехточечный изгиб. Результаты показывают, что RSF улучшила несущую способность ж/б балок. Доказано взаимодействие РСФ со стальными стержнями при переноске грузов. Результаты корреляции цифровых изображений (DIC) не выявили влияния на характер растрескивания ж/б балок.

Ключевые слова: вторичная стальная фибра, изгиб, бетон, DIC

1. Введение

Можно уменьшить количество отходов за счет их повторного использования в строительных строительных материалах. В настоящее время огромной проблемой во всем мире является утилизация отслуживших свой срок шин. В процессе их регенерации получают два основных компонента: резиновую крошку и металлокорд. Резиновый компонент нашел широкое применение на детских площадках, футбольных полях и городских тротуарах [1].В литературе можно встретить попытки улучшить механические свойства бетона с помощью резиновой крошки. Было установлено, что добавление в бетон частиц каучука вызывает выраженное снижение прочности на сжатие, в основном связанное с более низким модулем упругости каучука по сравнению с бетоном. Было показано, что добавка каучука в количестве около 20 % от содержания заполнителя снижает прочность бетона на сжатие примерно на 50 % [2,3]. Снижение основной характеристики бетона обычно нежелательно.Между тем было обнаружено, что второй компонент изношенных шин, состоящий из стального корда (переработанные стальные волокна), эффективно снижает хрупкость бетона, что является одним из его слабых мест.

Как правило, беспорядочно распределенные короткие волокна улучшают прочность бетона на растяжение и способность поглощать энергию. Добавление волокон улучшает ударопрочность, усталостную прочность, а также огне- и морозостойкость материалов на основе цемента. Их эффективность в матрице сильно зависит от материала (сталь, полипропилен, стекло и др.).), длину и форму (прямые, крючковатые, гофрированные и др.) [4,5]. Наиболее эффективными являются стальные волокна, поэтому в продаже имеются различные их типы. Вторичное стальное волокно (RSF) из шин с истекшим сроком эксплуатации отличается от промышленного волокна стохастической длиной и диаметром, а также разнообразными формами [6]. Это связано с процессом их утилизации и типом шин, из которых они получены. Исследования по влиянию РУФ на механические свойства бетона подтвердили их пригодность для армирования бетона [7,8,9,10,11,12,13].

Попытки установить вклад различных типов волокон в передачу нагрузок в натурных балках при изгибе описаны в литературе [7,14,15,16,17,18].

Описание исследований волокон с загнутыми концами, применяемых в ж/б балках, можно найти, например, в [15,17,18]. В работе [15] исследованы железобетонные балки

—

пролетом 2,1 м из бетона, содержащие 40 кг/м ³ и 60 кг/м ³ волокон. Согласно этому исследованию, в балках с арматурой на сдвиг и на растяжение ( ρ = 0.70%) добавление волокон почти не изменило механическую реакцию элементов конструкции. С другой стороны, сообщается, что в балках, где не применялись хомуты, волокна приводят к увеличению прочности на сдвиг.

Аналогичные выводы были получены в работе [17], где добавление крючковидных стальных волокон (1 %, 1,5 %, 2 %) не привело к выраженному улучшению несущей способности при изгибе. Однако в тех же экспериментах сообщалось об уменьшении прогибов при более низких нагрузках.В то же время в работе [18], где балки с пролетом 1,2 м и коэффициентом армирования ρ = 0,3–0,7 % подверглись изгибу, а волокна привели к выраженному увеличению несущей способности. Приведенные публикации позволяют сделать вполне очевидный вывод о том, что слабоармированные элементы можно повысить эффективность за счет армирования волокном.

Сравнительные исследования пучков [7,14] были проведены для волокон, полученных в результате вторичной переработки. Основное различие между этими типами волокон связано с их размером и формой.В отличие от фабричных волокон специального назначения в бетоне могут иметь форму в зависимости от их приобретения и не укладываться так же, как фабрично изготовленные. Ряд выводов по РЧФ дублируют выводы, сформулированные для заводских. Так, например, в [7] исследовано влияние ОФР с объемными соотношениями 0,5 % и 1,0 % на поведение балок с пролетом 3,42 м. На основании этих исследований указывалось на положительное влияние РНФ на явление растрескивания. Отмечено уменьшение ширины трещин и расстояния между ними.Кроме того, подтверждено, что RSF наиболее эффективны в балках с более низким коэффициентом армирования. Кроме того, в [14] также упоминалось об улучшении несущей способности наряду с уменьшением прогиба и распространения трещин. В этом исследовании были применены токарные волокна с объемным соотношением от 0,5% до 2% к ж/б балкам с пролетом 2,1 м.

Сообщалось о нескольких попытках замены промышленных строительных материалов, используемых для армирования бетонных балок (стальные стержни или волокна), различными типами природных материалов или отходов.Хорошими примерами могут служить бамбуковые волокна [19] или волокна из бутылок для отходов [20]. Их эффективность еще требует дополнительных исследований. Другим примером также могут быть исследования, показывающие, что полипропиленовые дискретные макроволокна улучшают пластичность балок, армированных стержнями из армированного стекловолокном полимера [16]. В этом исследовании было отмечено больше трещин, распределенных вдоль балок с волокнами.

Исследование, описанное в настоящей статье, сосредоточено на выявлении вклада переработанных волокон шин в поведение балок при изгибе.Для достижения этой цели были проведены испытания материала и натурных балок с бетоном, армированным обычными стальными стержнями, и двумя количествами RSF. Также были протестированы эталонные железобетонные балки без добавления волокон. Балки с небольшим количеством обычного армирования были выбраны для натурных испытаний, поскольку показано, что они имеют более выраженное влияние добавления волокон [15,17].

3. Результаты эмпирического исследования

3.1. Испытания материала на сжатие и изгиб

Результаты испытаний на сжатие представлены в .В скобках указан коэффициент вариации (в процентах). Добавление волокон не оказало заметного влияния на прочность на сжатие и соответствующую деформацию бетона. Это подтверждает предположения о незначительном влиянии волокон на механизм передачи сжимающих напряжений. Все средние кривые деформации практически идентичны в восходящей части. Некоторое влияние волокон видно на постпиковой части кривой напряжения-деформации — см. FRC продемонстрировал способность выдерживать нагрузки после достижения пиковой точки.Наклон нисходящей части кривой зависел от содержания волокон, при этом было обнаружено, что увеличение количества волокон снижает скорость размягчения.

Кривые напряжения-деформации после испытаний на сжатие.

Таблица 5

Результаты испытаний на сжатие.

+ +

Mix
Волокна арматурные волокон объемные соотношение V F [%]	[]	прочность на сжатие [MPA]	штамм, соответствующий прочности компрессии [10 -3 9132
C-0	0	31. 36 (4)	1,9 (7)
FRC-0,5	0,5	31.76 (2)	2.1 (5)
FRC-1,0	1,0	30,82 (5)	1,9 (19)

Эффективность волокон определяли по их влиянию на механические свойства бетона при растяжении. С этой целью FRC был испытан в испытаниях на трехточечный изгиб балок с надрезом [23,24]. Зависимости между растягивающим напряжением и CMOD, установленные в этих испытаниях, показаны для обоих типов FRC на диаграммах ( и ), составленных для каждого испытания, а также их средние значения.

Кривые стресс-CMOD по результатам испытаний на изгиб на FRC-0,5.

Кривые стресс-CMOD по результатам испытаний на изгиб FRC-1.0.

Параметры, полученные в результате испытаний, представляют собой прочность на растяжение при изгибе в пределе пропорциональности ( f _L ) и остаточную прочность на растяжение при изгибе ( f _R,i ) при четырех значениях раскрытия устья трещины. смещение (CMOD): 0,5 мм, 1,5 мм, 2,5 мм и 3,5 мм. Все эти значения представлены в и . Описание метода, применяемого для расчета напряжений, можно найти в публикации другого автора [11].Все основные свойства при растяжении приведены в .

Таблица 6

Испытания на трехточечный изгиб и растяжение — средние значения.

Р.4 + +

Mix
	Mix	Волокна Reversage-Fibers Томное соотношение V F [%]	Предел пропорциональности [МПа]	Остаточная гибкая прочность на растяжение [МПа]				F R . 3 / f R .1	f R .1 / f L
ф л			ф р.1	ф Р.2	ф Р.3	ф
С-0	0		2,95 —	—	—	—	—	—
FRC-0,5	0. 5	3,26	2,02> 1,5	1,86	1,43	1,18> 1,0	0,71> 0,5	0,62> 0,4 ​​
FRC-1,0	1,0	3,42	2,99> 1,5	2.7	2.4337	2. 43	1.71> 1.0	0,8137	0.53337	0.87> 0.4

Для определения возможности частичной замены обычного арматуры с волокнами, код модели 2010 [25] предлагает анализ f _L вместе с f _{R. 1} и F _{R .3} Согласно уравнению (1):

F _{R. 1} / F _L > 0,4; f _{R .3} / f _{R .1} > 0,5

(1)

Кроме того, согласно Модельному кодексу 5 2010 может быть натяжение, полученный с использованием параметров, упомянутых выше. С другой стороны, стандарт EN 14889-1:2006 [26] определяет минимальные значения остаточной прочности, которые должны быть достигнуты, чтобы считать волокна эффективными (2):

f _{R . 1} > 1,5 МПа; f _{R .4} > 1,0 МПа

(2)

Простое сравнение диаграмм в и показывает, что увеличение содержания фибры (в испытанном диапазоне) явно улучшает прочностные свойства бетона в напряжение. При этом выполняются требования, выраженные в формулах (1) и (2) (см. ). Это свидетельствует о том, что согласно Model Code 2010 [25] испытанные волокна потенциально способны частично заменить обычную арматуру.

3.2. Полномасштабные балочные испытания

3.2.1. Балки, армированные только RSF

Кривые нагрузки-прогиба, полученные в ходе испытаний на изгиб (описанных в главе 2.2.2), выполненных на полноразмерных балках, армированных только стальной фиброй из вторичного сырья, представлены в и или FRC-0,5. и ФРК-1.0 соответственно. Испытания проводились до тех пор, пока средний прогиб не достиг величины l /200 = 8 мм.

Кривые нагрузка-прогиб по результатам испытаний на изгиб на FRC-0.5.

Кривые нагрузка-прогиб по результатам испытаний на изгиб на FRC-1. 0.

Прямое сравнение средних кривых представлено в , а также представлено в . Можно сделать вывод, что несущая способность обоих типов балок была сопоставима. Несколько большее значение максимальной нагрузки было отмечено для балок с большим количеством волокон (). Среднепролетный прогиб, соответствующий максимальной нагрузке, был в два раза больше для FRC-1,0, чем для FRC-0,5 (). Однако в случае с FRC-1.0 наблюдался более высокий разброс результатов (). Влияние обоих количеств волокон было отмечено в постпиковом режиме кривой нагрузка-прогиб. Как правило, в случае образцов, армированных RSF (FRC-0,5), было отмечено значительное разупрочнение после достижения пиковой нагрузки. Большее количество волокон (FRC-1.0) вызывало некоторое упрочнение до того, как была достигнута максимальная грузоподъемность, и мягкое размягчение по сравнению с FRC-0,5. Было обнаружено, что балки FRC с более высоким содержанием волокна выдерживают несущую способность намного дольше.Это явно связано со способностью FRC сохранять растягивающее напряжение после растрескивания. Например, при достижении прогиба величины 2 мм нагрузка, приложенная к балке КРБ-0,5, составила 2,0 кН, а для КРБ-1,0 более чем в два раза больше и составила 5,3 кН. Это подтверждает, что увеличение количества волокон приводит к увеличению эффективности в постпиковой фазе. Подробные результаты структурных испытаний приведены в .

Сравнение кривых нагрузка-прогиб по результатам испытаний на изгиб серии FRC.

Таблица 7

Результаты испытаний балок на изгиб.

Mix	Максимальная общая нагрузка [KN]	Гибленый момент [KNM]	Отклонение, соответствующее ε C = 0.2 ‰
FRC-0. 5	7.09 (1)	1.9537	1.95	0.3
FRC-1.0	7.26 (1)	2,00	2,009	0.72
RC	RC	22.93 (5)	6,31	3,61
FRC-RC-0,5	24. 84 (2)	6,83	4,57
FRC-RC-1,0	27.77 (1)	7,64	4,64

Ход испытаний контролировали с помощью ДИК, определяющего развитие трещин в балках. Представленная CMOD представляет эволюцию основных трещин в балках. Они представляют собой средние значения CMOD, полученные для трех FRC-1.0 лучей и один для луча FRC-0,5. В двух других балках ФРК-0,5 магистральная трещина появилась в зоне, не проконтролированной ДИК. Обратите внимание, что из-за технических ограничений можно было наблюдать только половину луча. Результаты подтвердили лучшую способность балок FRC-1,0 выдерживать нагрузки, чем FRC-0,5. Сравнение видов передней поверхности выбранных балок, контролируемых ДИК, представлено в . Распределение главных деформаций в момент, когда CMOD около 0.2 мм представлен в формате . В обеих балках до разрушения балки образовалась только одна трещина. Однако видно, что для 0,5 % волокон основные деформации растяжения локализованы ближе к трещине, а при использовании большего количества волокон (ККИ-1,0) главные деформации более распределены во всей зоне действия постоянного изгибающего момента. , а не только возле трещины.

Соотношение нагрузки и CMOD, определенное с использованием DIC.

Распределение главных деформаций на лицевой поверхности балок на основе ДВС.

3.2.2. Балки, армированные волокнами и продольной арматурой

Поведение испытанных балок оценивали с помощью кривых нагрузки-прогиба. Первый график () был сделан для эталонной железобетонной балки (армированной только традиционным армированием), а следующие два ( и ) для балок FRC-RC, армированных как волокнами, так и традиционным армированием. На приведенных выше графиках показана зависимость для всех балок в серии, а также средняя зависимость. представляет собой сводку всех средних соотношений нагрузки и смещения для балок с различным содержанием волокна.Все отношения были представлены до тех пор, пока не было достигнуто отклонение 22 мм.

Кривые нагрузки-прогиба по результатам испытаний на изгиб железобетонных балок.

Кривые нагрузки-прогиба по результатам испытаний на изгиб на FRC-RC-0,5.

Кривые нагрузки-прогиба по результатам испытаний на изгиб на FRC-RC-1.0.

Сравнение кривых нагрузка-прогиб по результатам испытаний на изгиб серии FRC-RC.

В целом ход кривых нагрузки-прогиба для всех трех балок каждой серии имеет одинаковую форму. В каждом случае можно выделить три раздела.Границы между ними являются результатом появления первых трещин и текучести арматурной стали.

Вдоль первого участка (до достижения прогиба около 0,4 мм) анализируемая зависимость одинакова для всех 3-х серий. В этом диапазоне балки работают упруго и ярко выраженного влияния волокон нет. Она начинает проявляться после превышения нагрузки около 8 кН (соответствует появлению первых трещин). Кривая нагрузка-прогиб была более плоской выше этого уровня нагрузки, что приводило к более выраженному увеличению прогибов во всех случаях.Тем не менее, было замечено, что это происходит быстрее при более низком содержании клетчатки. При усилии 16 кН средние прогибы составили: 2,77 мм (КК), 2,38 мм (ККД-КК-0.5) и 1.89 мм (ККД-КК-1.0).

Преимущество использования произвольно распределенного армирования волокнами заключается в увеличении несущей способности. Для серии FRC-RC-1.0 максимальная нагрузка была на 20 % выше, чем для серии RC, и достигала 27,77 кН (по сравнению с 22,93 кН для ж/б балок).

Однако, анализируя весь ход кривой нагрузка-прогиб, можно отметить, что польза волокон уменьшалась с увеличением прогиба.Это приводило к все большей пластической деформации арматурных стальных стержней и постепенному раскрытию трещин, которые уменьшали передачу растяжения волокнами. Это проявляется в медленном повторном сближении трех кривых при больших отклонениях. Таким образом, можно сделать вывод, что польза волокон снижается при очень малых и очень больших прогибах луча (см. и ). Максимальные нагрузки (усредненные для всех последовательно соединенных балок) и соответствующие прогибы можно найти в .

Тензорезисторы, установленные на нижних стержнях, измеряли удлинение стали во время испытания. показывает изменчивость средней деформации стали (средняя двух стержней и трех балок в серии) при увеличении нагрузки. Ход кривых показывает, что волокна начинают активно работать, когда деформации в стали достигают 0,2‰, что соответствует пределу прочности бетона.

Деформация нижней стальной арматуры в ж/б/афро-железобетонных балках.

После превышения нагрузки 8 кН (деформация около 0.2‰), скорость деформации в стали стала намного выше. Это типичный эффект для железобетонных элементов, возникающий в результате потери способности бетона передавать растягивающие напряжения в поперечном сечении, проходящем через трещину. Выше этого уровня нагрузки можно наблюдать четкую дифференциацию функционирования балок в зависимости от содержания волокна. При анализе любого уровня усилий после образования трещин видно, что в элементах из простого бетона деформации стали значительно больше.Необходимость обеспечения равновесия сил в поперечном сечении вместе с меньшими стальными деформациями и напряжениями однозначно свидетельствуют об участии волокон в передаче растягивающих усилий в поперечном сечении. Например, анализируя деформации () можно сделать вывод, что для нагрузки F = 15 кН усилие растяжения, передаваемое арматурой в балке FRC-RC-1,0, лишь вдвое меньше, чем для элемента без волокон (RC).

Также стоит обратить внимание на ход графика сразу после растрескивания (в диапазоне усилий 8–10 кН).В элементе без волокон увеличение деформации стали происходит быстро и происходит при постоянном значении нагрузки. Это показывает высокую скорость процесса растрескивания в этом типе элемента и скорость, с которой неармированный бетон теряет свою способность к растяжению. В испытаниях это приращение деформации произошло за очень короткое время. Поведение элементов с волокнами немного отличается. После образования трещины сталь постепенно удлиняется и сопровождается небольшим увеличением усилия (больше для элементов с более высоким содержанием волокна).На основании этого можно уменьшить резкость изменения напряженного состояния в поперечном сечении.

На диаграмме показана деформация стальных стержней только в упругой фазе. После быстрого изменения деформации стали в пределах от 0,2‰ до 1‰ в ЖБ элементах дальнейшее увеличение нагрузки связано с постепенным удлинением. При деформации около 1 ‰ все три линии (представляющие разное содержание волокон) почти параллельны. Это свидетельствует о постоянном сотрудничестве РНФ с традиционными барами в этой области.

В ходе испытаний более половины боковой поверхности балок непрерывно контролировалось системой ДИК. Распределение главных деформаций во всех 9 армированных балках представлено на рис. Изображения, показанные в, соответствуют нагрузке, когда деформация стали достигает значения 0,2 ‰, когда становится видно образование трещин в каждой балке. Сравнение этих изображений показывает, что наличие волокон не оказывает существенного влияния на количество крупных трещин и расстояние между ними.Тем не менее увеличение объемной доли волокна привело к изменению распределения напряжений на боковой поверхности балки. Зоны растяжения появились и в средней части балок, армированных волокнами. Это показывает, что благодаря волокнам вся балка принимает участие в переносе нагрузок. На следующих этапах во всех балках наблюдалось раскрытие одной трещины. Вид всех балок после испытания представлен на .

Распределение главной деформации на передней поверхности ЖБ/АЖБ–ЖБ балок на основе ДИК.

Вид балок после испытаний.

Вклад авторов

Концептуализация, М.П. и Г.В.; методология, М.П. и Г.В.; программное обеспечение, М.П. и Г.В. проверка, М.П. и Г.В.; формальный анализ, М.П. и Г.В.; расследование, М.П. и Г.В.; ресурсы, М.П. и Г.В.; курирование данных, М.П. и Г.В.; написание — подготовка первоначального проекта, М.П.