Изучение потерь напряжения в стеклопластиковой арматуре при релаксации и ползучести

Введение. Потери напряжений полимеркомпозитной арматуры в предварительно напряженном бетоне являются одной из основных проблем, влияющих на их трещиностойкость и жесткость. Однако на сегодняшний день данный вопрос изучен не в достаточной мере. Предложены методы определения потерь от релаксации стеклопластиковой арматуры, а также приведены экспериментальные исследования потерь напряжения в стеклопластиковой арматуре на разных уровнях начального натяжения. Результаты исследования показывают характер снижения усилий в стекло-пластиковых стержнях, приведены зависимости потери напряжений с течением времени.

Материалы и методы. В качестве основы используются результаты анализа и систематического обобщения сведений, полученных из отечественных и зарубежных источников, посвященных вопросам потерь усилий в предварительно напряженных композитных стержнях от релаксации и ползучести. На базе результатов экспериментальных данных предложены логарифмические зависимости потерь напряжений с течением времени.

Результаты. В результате проведенного эксперимента удалось зафиксировать характер изменения усилий в предварительно напряженных стеклопластиковых стержнях. Для описания релаксационной составляющей потерь напряжений в стеклопластиковом стержне с течением времени хорошо подходит логарифмическая зависимость.

Выводы. В рамках научного исследования проведен анализ потерь предварительного напряжения стеклопластиковых стержней при релаксации. В настоящее время различными авторами предлагаются данные о потерях предварительного натяжения в различных полимеркомпозитных материалах, главным образом это арматура на основе углепластиковых и арамидных волокон, стержни на основе стеклянных волокон изучены не в полной мере.

1. Мирсаяпов И.Т., Лим В.А., Мирсаяпов А.И., Сулейманов А.М. Оценка эффективности применения высокомодульной полимерной композитной арматуры // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). С. 145–153. DOI: 10.52409/20731523_2023_3_145. EDN KGTHOV.

2. Мирсаяпов И.Т., Антаков И.А., Антаков А.Б. К расчету ширины раскрытия трещин изгибаемых бетонных элементов, армированных композитной полимерной арматурой // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 12. С. 1663–1672. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.12.1663-1672. EDN XABHJC.

3. Мирсаяпов И.Т., Минзянов Р.И., Зайнутдинов А.М. Численное исследование напряженно-деформированного состояния в зоне контакта бетона и арматуры при статическом нагружении // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). С. 122–134. DOI: 10.52409/20731523_2023_3_122. EDN JKTSTG.

4. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Мандрик-Котов Б.Б., Михалдыкин Е.С. Проблемы применения полимерных композиционных материалов в транспортном строительстве // Интернет-журнал Науковедение. 2016. Т. 8. № 6 (37). С. 89. EDN XXYGYT.

5. Антаков И.А., Сулейманов А.М. Деформативность изгибаемых бетонных элементов, армированных полимерной композитной арматурой // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). С. 101–109. DOI: 10.52409/20731523_2023_3_101. EDN HJVCIL.

6. Мирсаяпов Ил.Т., Антаков И.А., Антаков А.Б. К расчету прогибов изгибаемых бетонных элементов, армированных композитной полимерной арматурой // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 4. С. 413–428. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.4.413-428. EDN OSLXAT.

7. Белуцкий И.Ю., Сим А.Д. Обоснование необходимости предварительного напряжения низкомодульной неметаллической арматуры при использовании в изгибаемых бетонных элементах // Дальний Восток. Автомобильные дороги и безопасность движения : междунар. сб. науч. тр. 2015. Т. 15. С. 105–112. EDN VMUFVF.

8. Кулиш В.И., Казаринов В.Е. Несущие конструкции, напряженно армированные стеклопластиковой арматурой. Хабаровск : НТО Стройиндустрии, 1989. 107 с.

9. Oskouei A.V., Taleie S.M. Experimental Investigation of Relaxation of Fiber-reinforced Polymer Composites // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2010. Vol. 29. Issue 17. Pp. 2705–2718. DOI: 10.1177/0731684409357256

10. Сулейманов А.М., Туйсина Е.Б. Экспериментальное определение значимости воздействия эксплуатационных факторов на полимерную матрицу пултрузионных стеклопластиковых профилей // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 2 (91). С. 98–109. DOI: 10.23968/1999-5571-2022-19-2-98-109. EDN BNLBOU.

11. Ryngier K., Zdanowicz Ł. Prestressing concrete structures with CFRP composite tendons // Engineering Transactions. 2015. Vol. 63. Issue 4. Pp. 407–420. DOI: 10.24423/engtrans.261.2015

12. Li G.W., Pei H.F., Hong C.Y. Study on the Stress Relaxation Behavior of Large Diameter B-GFRP Bars Using FBG Sensing Technology // International Journal of Distributed Sensor Networks. 2013. Vol. 9. Issue 10. P. 201767. DOI: 10.1155/2013/201767

13. Fornusek J., Konvalinka P., Sovjak R., Vitek J.L. Creep and stress relaxation of pre-stressed GFRP tendons in concrete structures // 9th International Symposium on Fibre-Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures. 2009.

14. Пискунов А.А., Зиннуров Т.А., Бережной Д.В., Умаров Б.Ш., Вольтер А.Р. О результатах экспериментального и численного исследований напряженно-деформированного состояния бетонных конструкций, армированных предварительно напряженными полимеркомпозитными стержнями // Транспортные сооружения. 2018. Т. 5. № 2. С. 2. DOI: 10.15862/02SATS218. EDN XTGBLF.

15. Зиннуров Т.А., Пискунов А.А., Петропавловских О.К., Яруллин Р.Р., Умаров Б.Ш., Вольтер А.Р. Метод изготовления предварительно напряженных конструкций с композитным армированием и композитным фибробетоном // Транспортные сооружения. 2017. Т. 4. № 2. С. 5. DOI: 10.15862/05TS217. EDN ZEKYSD.

16. Патент RU № 176504 U1. Анкерное устройство для фиксации предварительно-напряженных арматурных стержней / Умаров Б.Ш., Пискунов А.А., Зиннуров Т.А., Сафиюлина Л.Г., Петропавловских О.К., Вольтер А.Р.; заявл. № 2016126915 от 2016.07.04; опубл. 2018.01.22.