УСИЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ НАКЛЕЙКОЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В СЖАТОЙ И РАСТЯНУТОЙ ЗОНЕ
Аннотация
В работе рассмотрены варианты усиления балок конструкций портовых сооружений, выполненных из дерева, наклейкой листов из полимерного композиционного материала (стеклопластики и углепластики на эпоксидной матрице) с различным модулем упругости. Усиление конструкций проводится композиционными материалами при приклеивании листов из композита толщиной 5 мм к балке, выполненной из дерева сечением высотой 20 см и шириной 40 см в растянутой и сжатой зоне. Расчет усиления выполняется методом условного приведения разномодульных составляющих сечения к однородной. Задача решена без учета податливости соединений швов и подбора клеевого состава. Исследование показало, что усиление деревянных балок стеклопластиком с низким модулем упругости незначительно увеличивает несущую способность и увеличивает массу на 25,44 кг. При усилении балки композиционным материалом с модулем упругости, равным модулю упругости древесины, несущая способность повышается в 1,076 раза и увеличивает массу 1,25 раза, по сравнению с композитом, обладающим более высокими механическими характеристиками. В случае применения материалов для усиления с модулем упругости выше, чем у материала, из которого выполнена балка, повышается несущая способность в 1,997 раза, а масса составляет 18 кг. Из выполненной работы можно сделать вывод о том, что усиление строительных балок композиционными материалами значительно увеличивает несущую способность при небольшом увеличении массы конструкции. Проанализированы основные преимущества данного метода усиления, такие как легкость произведения усиления, незначительное увеличение сечения балки и др., а также такие недостатки, как чувствительность к мелким дефектам материала и отказ работы материала при пожаре.
Ключевые слова
элемент конструкции, балка, растительный полимер, деревянные конструкции, композиционные материалы, стеклопластик, углепластик, наклейка композита, расчет усиления балок
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Анисимов А. В. Современные машиностроительные материалы. Неметаллические материалы: справ. / А. В. Анисимов, В. Е. Бахарева, И. В. Блышко [и др.]; под общ. ред. И. В. Горынина, А. С. Орыщенко. - СПб.: НПО «Профессионал», 2012. - 916 с.
Kagan-Rosenzweig L.M. Оn calculation of natural frequencies of compressed rods with variable cross-section / L.M. Kagan-Rosenzweig // Materials Physics and Mechanics. - 2017. - Т. 31. - № 1-2. - С. 12-15.
Шилин А. А. Усиление железобетонных конструкций композиционными материалами / А. А. Шилин, В. А. Пшеничный, Д. В. Кутузов. - М.: Стройиздат, 2004. - 144 с.
Чернякин С. А. Анализ роста расслоений в композитных конструкциях / С. А. Чернякин, Ю. В. Скворцов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. - 2014. - № 4 (56). - С. 249-255.
Глухих В. Н. Определение постоянных упругости с учетом анизотропии свойств композиционных материалов, используемых для намотки ответственных оболочек и стержневых конструкций в судостроении и портовой инфраструктуре / В. Н. Глухих, В. М. Петров, Н. Ю. Сойту // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. - № 2 (36). - С. 137-142. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-2-137-142.
Rutman Yu. L. The generalization of the flexibility method for elastoplastic computation of rod systems / Yu. L. Rutman, V. A. Meleshko // Materials Physics and Mechanics. - 2017. - Т. 31. - № 1-2. - С. 67-70.
Акопян А. Л. К вопросу использования некоторых особенностей природных материалов при разработке композитов для строительных конструкций / А. Л. Акопян, В. Н. Глухих, А. А. Прилуцкий // Фундаментальные исследования. - 2016. - № 3-2. - С. 235-239.
Fornander M. A. New Method for using Prestressed Fiber-Reinforced Polymer Laminates for Strengthening and Repair of Structural Members: Master’s Thesis / M. Fornander, P. Nihlmark. - Göteborg, Sweden: Chalmers University of Technology, 2013. - 159 p.
Островская Н.В. Использование структурных моделей для интерпретации феномена повышения прочности образцов при изгибе по сравнению с растяжением / Н.В. Островская, Ю.Л. Рутман, М.В. Меньшикова // Морские интеллектуальные технологии. - 2017. - Т. 1. - № 2 (36). - С. 81-86.
Каган-Розенцвейг Л. М. Техническая теория касательных напряжений в изгибаемом стержне / Л. М. Каган-Розенцвейг // Вестник гражданских инженеров. - 2017. - № 3 (62). - С. 40-49. DOI: 10.23968/1999-5571-2017-14-3-40-49.
Об авторах
Глухих Владимир Николаевич - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «СПбГАСУ»Петров Владимир Маркович - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «СПбГАСУ»Худаев Егор Вадимович - ассистент
ФГБОУ ВО «СПбГАСУ»
