constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2024-115-5-23-30construction-805Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSПерераспределение усилий в неразрезных железобетонных балках, усиленных углепластиком под нагрузкойRedistribution of forces in continuous reinforced concrete beams reinforced with cfrp under loadОбернихинаЯ. Л.ObernikhinaYa. L.

Обернихина Яна Леонидовна, старший преподаватель кафедры Строительства и городского хозяйства

г. Белгород

Obernikhina Yana L., Senior Lecturer of the Department of Constraction and Urban Economics

Belgorod

yana.ishuk@yandex.ruСмолягоГ. А.SmolyagoG. A.

Смоляго Геннадий Алексеевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры Строительства и городского хозяйства

г. Белгород

Smolyago Gennadiy A., D.Sc. in Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Constraction and Urban Economics

Belgorod

str-exp@mail.ruФГБОУ ВО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова)»Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov202423112024052330Copyright © Обернихина Я.Л., Смоляго Г.А., 20242024Обернихина Я.Л., Смоляго Г.А.Obernikhina Y.L., Smolyago G.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/805

В данной статье приведены результаты экспериментальных исследований перераспределения изгибающих моментов в двухпролетных неразрезных железобетонных балках, усиленных углепластиком под нагрузкой, а именно, пятнадцати балок пяти серий. Первая серия балок (БМ) - эталонные образцы без усиления. Ко второй серии балок (БМУ) относились образцы, усиленные углепластиком путем приклеивания его к растянутой зоне в пролетах с U-образной анкеровкой на приопорных участках без предварительного нагружения. Третья (БМУ В), четвертая (БМУ Г) и пятая (БМУ Д) серии балок – образцы, усиленные углепластиком при 30%, 50% и 70% от предполагаемой разрушающей нагрузки эталонных образцов, аналогично второй серии балок. Для раскрытия статической неопределимости в начале и конце каждого этапа экспериментального исследования снимались показания опорных динамометров. На основании полученных данных были построены средние по каждой серии опытные эпюры изгибающих моментов. Кроме того, в результате исследования было выявлено, что усиление углепластиком оказывает влияние на характер перераспределения изгибающих моментов в неразрезных балках, изменяя соотношения опорного Mоп и пролетных Mпр моментов. Таким образом, с помощью использования системы внешнего армирования на основе полимеркомпозиционных материалов можно скорректировать при необходимости характер перераспределения изгибающих моментов в неразрезных балках. В частности, выполнив усиление пролетных зон, можно разгрузить опорную.

This article presents the results of experimental studies of bending moment redistribution in two-span continuous reinforced concrete beams reinforced with CFRP under load. Namely, fifteen beams of five series. The first series of beams (СB) are reference specimens without reinforcement. The second series of beams (MSB) included specimens reinforced with CFRP by gluing it to the tension zone in spans with U-shaped anchorage in the support sections without preliminary loading. The third (MSB C), fourth (MSB D) and fifth (MSB E) series of beams are specimens reinforced with CFRP at 30%, 50% and 70% of the expected breaking load of the reference specimens, similar to the second series of beams. To reveal static indeterminacy, readings of support dynamometers were taken at the beginning and end of each stage of the experimental study. Based on the data obtained, average experimental bending moment diagrams for each series were constructed. In addition, the study revealed that carbon fiber reinforcement affects the nature of the redistribution of bending moments in continuous beams, changing the ratio of the support Msu and span Msp moments. Thus, by using an external reinforcement system based on polymer composite materials, it is possible to adjust, if necessary, the nature of the redistribution of bending moments in continuous beams. In particular, by reinforcing the span zones, it is possible to relieve the support.

неразрезная железобетонная балкаперераспределение усилийусиление под нагрузкойсистема внешнего армированияуглепластикcontinuous reinforced concrete beamredistribution of forcesreinforcement under loadexternal reinforcement systemCFRPReferencesКрылов С.М., Гуща Ю.П., Абаканов М.С. Прочность статически неопределимых балок, армированных сталями без площадки текучести // Сборник НИИЖБ: Прочность, жесткость и трещиностойкость железобетонных конструкций. 1979. С. 40-41.Krylov S.M., Gushcha Yu.P., Abakanov M.S. Prochnost' staticheski neopredelimykh balok, armirovannykh stalyami bez ploshchadki tekuchesti [Strength of statically indeterminate beams reinforced with steels without a yield plateau]. Sbornik NIIZHB: Prochnost', zhestkost' i treshchinostoykost' zhelezobetonnykh konstruktsiy. 1979. Pp. 40-41. (rus)Смоляго Г.А., Жданов А.Е., Дрокин С.В., Дронов А.В. Расчет многопролетных железобетонных балок по методу заданных деформаций // Промышленное и гражданское строительство. 2014. №12. С. 59-61.Smolyago G.A., Zhdanov A.E., Drokin S.V., Dronov A.V. Raschet mnogoproletnykh zhelezobetonnykh balok po metodu zadannykh deformatsiy [Calculation of multi-span reinforced concrete beams using the method of specified deformations]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2014. Vol. 12. Pp. 59-61. (rus)Тамразян А.Г., Сайед Й.А.К. Экспериментальное исследование коэффициента перераспределения моментов в статически неопределимых железобетонных балках // Строительство и реконструкция. 2023. № 5. C. 24–35. doi.org:10.33979/2073-7416-2023-109-5-24-35Tamrazyan A.G., Sayed Y.A.K. Eksperimental'noye issledovaniye koeffitsiyenta pereraspredeleniya momentov v staticheski neopredelimykh zhelezobetonnykh balkakh [Experimental study of the coefficient of moment Redistribution in statically indeterminate rc beams]. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. 2023. No. 5. Pp. 24–35. doi.org:10.33979/2073-7416-2023-109-5-24-35. (rus)Сайед Й.А.К. Исследование перераспределения моментов в статически неопределимых корродированных железобетонных балках // Инженерный вестник Дона. 2024. № 1.Sayed Y.A.K. Issledovaniye pereraspredeleniya momentov v staticheski neopredelimykhkorrodirovannyye zhelezobetonnyye balki [Study of moment redistribution in statically indeterminate corroded reinforced concrete beams]. Engineering Bulletin of the Don. 2024. No. 1. (rus)Гиль А.И., Лазовский Е.Д. Анализ результатов экспериментальных исследований неразрезных железобетонных балок с комбинированным армированием композитной и стальной арматурой растянутой зоны над промежуточной опорой // Вестник БрГТУ. 2023. №2(131). С. 3-8. doi.org:10.36773/1818-1112-2023-131-2-3-8Gil A.I., Lazovsky E.D. Issledovaniye pereraspredeleniya momentov v staticheski neopredelimykh korrodirovannykh zhelezobetonnykh balkakh [Analysis of experimental research results of continuous reinforced concrete beams with combined reinforcement of the tensile zone above the intermediate support with composite and steel reinforcement]. Bulletin of BrSTU. 2023. No. 2. Vol. 131. Pp. 3-8. doi.org:10.36773/1818-1112-2023-131-2-3-8. (rus)Маилян Л.Р. Перераспределение усилий в статически неопределенных железобетонных балках // Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. 1983. № 4. С. 6.Nikulin A.I., Sotnikov D.Y., Kazakov D.V. Pereraspredeleniye usiliy v staticheskikh raschotakh nerazreznykh zhelezobetonnykh balok [Redistribution of forces in static calculations of continuous reinforced concrete beams]. Bulletin of the Oryol State Technical University. Series: Construction and transport. 2008. No. 17. Pp. 34-37. (rus)Никулин А.И., Сотников Д.Ю., Казаков Д.В. Перераспределение усилий в статических расчётах неразрезных железобетонных балок // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. 2008. № 17. С. 34-37.Smolyago G.A., Obernikhina Ya.L., Obernikhin D.V. Vliyaniye vneshnego armirovaniya ugleplastikom na pereraspredeleniye usiliy v nerazreznykh zhelezobetonnykh balkakh [Influence of external reinforcement with carbon fiber on the redistribution of forces in continuous reinforced concrete beams]. Architecture. Construction. information technologies - 2023 (ASIT-2023). 2023. Pp. 33-34. (rus)Смоляго Г.А., Обернихина Я.Л., Обернихин Д.В. Влияние внешнего армирования углепластиком на перераспределение усилий в неразрезных железобетонных балках // Архитектура. Строительство. информационные технологии - 2023 (АСИТ-2023). 2023. С. 33-34.Mailyan L.R. Pereraspredeleniye usiliy v staticheski neopredelennykh zhelezobetonnykh balkakh [Redistribution of forces in statically indeterminate reinforced concrete beams]. News of higher educational institutions. Construction and architecture. 1983. No. 4. Pp. 6. (rus)Попов Д.С. Численные исследования перераспределений усилий в статически неопределимых коррозионно-поврежденных железобетонных балках // Инженерный вестник Дона. 2023. № 4 (100). С. 591-610.Popov D.S. Chislennyye issledovaniya pereraspredeleniy usiliy v staticheski neopredelimykh korrozionno-povrezhdennykh zhelezobetonnykh balkakh [Numerical Investigations of Stress Redistributions in Statically Indeterminate Corrosion-Damaged Reinforced Concrete Beams]. Engineering Bulletin of the Don. 2023. No. 4. Vol. 100. Pp. 591-610. (rus)Grace N.F., Sayed G.A., Saleh K.R. Strengthening of continuous beams using fibre reinforced polymer laminates // Fourth International Symposium on FRP Reinforcement for RC Structures. ACI. 1999. Pp. 647-657. 11. Grace N.F. Strengthening of negative moment region of RC beams using CFRP Strips // ACI Struct. J. 2001. Vol. 98(3). Pp. 347-357.Grace N.F., Sayed G.A., Saleh K.R. Strengthening of Continuous Beams Using Fibre Reinforced Polymer Laminates. Fourth International Symposium on FRP Reinforcement for RC Structures. ACI. 1999. Pp. 647-657.El-Refaie S.A., Ashour A.F., Garrity S.W. Sagging and hogging strengthening of continuous reinforced concrete beams using carbon fibre-reinforced polymer sheets // ACI Struct. J. 2003. Vol.100. Pp. 446-453. doi.org/10.14359/12653Grace N.F. Strengthening of Negative Moment Region of RC Beams Using CFRP Strips. ACI Struct. J. 2001. Vol. 98. No. 3. Pp. 347-357.El-Refaie S.A., Ashour A.F., Garrity S.W. CFRP strengthened continuous concrete beams // Proceedings of the ICE - Structures and Buildings. 2003. Vol. 156 (4). Pp. 395-404. doi.org/10.1680/stbu.2003.156.4.395El-Refaie S.A., Ashour A.F., Garrity S.W. Sagging and hogging strengthening of continuous reinforced concrete beams using carbon fiber-reinforced polymer sheets. ACI Struct. J. 2003. Vol. 100. Pp. 446-453. doi.org/10.14359/12653 13.Aly H.A., Nasr E.A., El-Ghandour A.A., Abdelrahman A. A. Moment redistribution in RC continuous beams strengthened in flexure by CFRP laminates // FRP Composites in Civil Engineering – CICE. 2004. Pp. 227-235. doi.org:10.1201/9780203970850.ch22.El-Refaie S.A., Ashour A.F., Garrity S.W. CFRP strengthened continuous concrete beams. Proceedings of the ICE - Structures and Buildings. 2003. Vol. 156. No. 4. Pp. 395-404. doi.org/10.1680/stbu.2003.156.4.395 14.Aiello M.A., Valente L., Rizzo A. Moment redistribution in continuous reinforced concrete beams strengthened with carbon-fiber-reinforced polymer laminates // Mech. Compos. Mater. 2007. Vol. 43. Pp. 453-66. doi.org/10.1007/s11029-007-0043-xAly H.A., Nasr E.A., El-Ghandour A.A., Abdelrahman A.A. Moment redistribution in RC continuous beams strengthened in flexure by CFRP laminates. FRP Composites in Civil Engineering - CICE. 2004. Pp. 227-235. doi.org:10.1201/9780203970850.ch22.Maghsoudi A.A., Bengar H. Moment redistribution and ductility of RHSC continuous beams strengthened with CFRP // Turkish J. Eng. Env. Sci. 2009. Vol. 33. Pp. 45-59. doi.org/10.3906/muh-0901-6Aiello M.A., Valente L., Rizzo A. Moment redistribution in continuous reinforced concrete beams strengthened with carbon-fiber-reinforced polymer laminates. Mech. Compos. Mater. 2007. Vol. 43. Pp. 453-66. doi.org/10.1007/s11029-007-0043-x 16.Akbarzadeh H., Maghsoudi A.A. Experimental and analytical investigation of reinforced high strength concrete continuous beams strengthened with fiber reinforced polymer // Materials and Design. 2010. Vol.31. Pp. 1130- 1147. doi.org/10.1016/j.matdes.2009.09.041Maghsoudi A.A., Bengar H. Moment redistribution and ductility of RHSC continuous beams strengthened with CFRP. Turkish J. Eng. Env. Sci. 2009. Vol. 33.Pp. 45-59. doi.org/10.3906/muh-0901-6 17.Araba A., Ashour A. Flexural performance of hybrid GFRP-steel reinforced concrete continuous beams // Composites Part B. 2018. Vol. 154. Pp. 321–336. doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.08.077.Akbarzadeh H., Maghsoudi A.A. Experimental and analytical investigation of reinforced high strength concrete continuous beams strengthened with fiber reinforced polymer. Materials and Design. 2010. Vol.31. Pp. 1130- 1147. doi.org/10.1016/j.matdes.2009.09.041 18.Araba A., Ashour A. Flexural performance of hybrid GFRP-steel reinforced concrete continuous beams. Composites Part B. 2018. Vol. 154. Pp. 321–336. doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.08.077.Araba A., Ashour A. Flexural performance of hybrid GFRP-steel reinforced concrete continuous beams. Composites Part B. 2018. Vol. 154. Pp. 321–336. doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.08.077.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.