Прочность и деформативность складчатых элементов из текстильно-армированного бетона

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Исследуется поведение складчатых элементов из текстильно-армированного бетона при нагружении. Текстильно-армированный бетон — относительно новый строительный материал, привлекающий все больший интерес исследователей. Поскольку плоские конструкции из текстильно-армированного бетона являются тонкими в сечении, они не подходят для покрытия пролетных зданий и сооружений. Однако при этом текстильно-армированный бетон хорошо подходит для изготовления складчатых покрытий, аналогичных покрытиям из армоцемента. Цель исследования — изу-чение прочностных свойств поперечных сечений складок из текстильно-армированного бетона под нагрузкой.Материалы и методы. В рамках работы запроектированы, изготовлены и испытаны опытные образцы складок из текстильно-армированного бетона с армированием основовязаными сетками из щелочестойких стеклянных волокон (AR) и углеродных волокон (C). По результатам испытаний проведено сравнение свойств складок в зависимости от их формы (треугольная или трапецеидальная) и типа армирования.Результаты. Средняя разрушающая нагрузка для треугольных складок составила 5,9 кН для неармированных образцов, 4,8 кН для образцов, армированных AR-ровингами, и 3,6 кН для образцов, армированных C-ровингами. Для трапецеидальных складок средняя разрушающая нагрузка — 8,0 кН для неармированных образцов, 8,7 кН для AR-армирования и 10,7 кН для C-армирования. Средняя прочность мелкозернистого бетона на сжатие — 25,08 МПа. Прочность элементов складок на изгиб — 7,29 МПа для неармированных образцов, 9,33 МПа для AR-армированных образцов и 15,4 МПа для C-армированных образцов.Выводы. Существующей в настоящее время нормативной базы недостаточно для широкого применения изделий из текстильно-армированного бетона в строительстве. На сегодняшний день имеются разрозненные экспериментальные и теоретические наработки по механическим свойствам материала и поведению конструкций из текстильно-армированного бетона под нагрузкой. Приведены экспериментальные сведения о поведении складчатых элементов из текстильно-армированного бетона под нагружением.

Об авторах

А. Е. Донцова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)

Email: anne.dontsoova@ya.ru

О. Н. Столяров

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)

Email: stolyarov_on@spbstu.ru

Список литературы

  1. Киричков И.В. Тенденции развития складчатого формообразования в современной архитектуре // Архитектура и дизайн. 2019. № 2. С. 7–16. doi: 10.7256/2585-7789.2019.2.30833. EDN LGTSQW.
  2. Van der Woerd J.D., Chudoba R., Scholzen A., Hegger J. Oricrete // Beton- und Stahlbetonbau. 2013. Vol. 108. Issue 11. Рр. 774–782. doi: 10.1002/best.201300057
  3. Valeri P., Guaita P., Baur R., Ruiz M.F., Fernández-Ordóñez D., Muttoni A. Textile reinforced concrete for sustainable structures: Future perspectives and application to a prototype pavilion // Structural Concrete. 2020. Vol. 21. Issue 6. Рр. 2251–2267. doi: 10.1002/suco.2019-00511
  4. Spartali H., van der Woerd J.D., Hegger J., Chudoba R. Stress redistribution capacity of textile-reinforced concrete shells folded utilizing parameterized waterbomb patterns // The 2022 Annual Symposium of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS 2022). 2022. Рр. 96–106. doi: 10.5281/zenodo.10812858
  5. Ярмош Т.С., Храбатина Н.В., Мирошниченко В.В. Складчатые конструкции. Перспективы развития новых форм // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 12. С. 71–75. doi: 10.12737/22829. EDN XBFADR.
  6. Du W., Liu Q., Zhou Z., Uddin N. Experimental investigation of innovative composite folded thin cylindrical concrete shell structures // Thin-Walled Structures. 2019. Vol. 137. Рр. 224–230. doi: 10.1016/j.tws.2019.01.014
  7. Lee M., Mata-Falcón J., Kaufmann W. Load-deformation behaviour of weft-knitted textile reinforced concrete in uniaxial tension // Materials and Structures. 2021. Vol. 54. Issue 6. doi: 10.1617/s11527-021-01797-5
  8. Zhu D., Bai X., Yao Q., Rahman M.Z., Li X., Yang T. et al. Effects of volume fraction and surface coating of textile yarns on the tensile performance of AR-glass textile reinforced concrete // Journal of Building Engineering. 2023. Vol. 71. P. 106420. doi: 10.1016/j.jobe.2023.106420
  9. Kapsalis P., Tysmans T., Hemelrijck D.V., Triantafillou T. State-of-the-art review on experimental investigations of textile-reinforced concrete exposed to high temperatures // Journal of Composites Science. 2021. Vol. 5. Issue 11. P. 290. doi: 10.3390/jcs5110290
  10. Alma’aitah M., Ghiassi B. Development of cost-effective low carbon hybrid textile reinforced concrete for structural or repair applications // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 341. P. 127858. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127858
  11. Kurban M., Babaarslan O., Çağatay İ.H. Investigation of the flexural behavior of textile reinforced concrete with braiding yarn structure // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 334. P. 127434. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127434
  12. Nikravan A., Aydogan O.G., Dittel G., Scheurer M., Bhat S., Ozyurt N. et al. Implementation of continuous textile fibers in 3d printable cementitious composite // Lecture Notes in Civil Engineering. 2023. Рр. 1243–1252. doi: 10.1007/978-3-031-32519-9_126
  13. Zhang M., Deng M. Tensile behavior of textile-reinforced composites made of highly ductile fiber-reinforced concrete and carbon textiles // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 57. P. 104824. doi: 10.1016/j.jobe.2022.104824
  14. Preinstorfer P., Yanik S., Kirnbauer J., Lees J.M., Robisson A. Cracking behaviour of textile-reinforced concrete with varying concrete cover and textile surface finish // Composite Structures. 2023. Vol. 312. P. 116859. doi: 10.1016/j.compstruct.2023.116859
  15. Alwis L., Bremer K., Roth B. Fiber optic sensors embedded in textile-reinforced concrete for smart structural health monitoring: a review // Sensors. 2021. Vol. 21. Issue 15. P. 4948. doi: 10.3390/S21154948
  16. Becks H., Bielak J., Camps B., Hegger J. App-lication of fiber optic measurement in textile-reinfor-ced concrete testing // Structural Concrete. 2022. Vol. 23. Issue 4. Рр. 2600–2614. doi: 10.1002/suco.202100252
  17. Orlowsky J., Beßling M., Kryzhanovskyi V. Prospects for the use of textile-reinforced concrete in buildings and structures maintenance // Buildings. 2023. Vol. 13. Issue 1. P. 189. doi: 10.3390/buildings13010189
  18. Paul S., Gettu R., Arnepalli D.N., Samanthula R. Experimental evaluation of the durability of glass Textile-Reinforced concrete // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 406. P. 133390. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2023.133390
  19. Столяров О.Н. Тонкостенные строительные конструкции из текстильно-армированного бетона : дис. … д-ра техн. наук. СПб., 2023. 334 с. EDN LYPMCK.
  20. Alma’aitah M., Ghiassi B., Dalalbashi A. Durability of textile reinforced concrete: existing knowledge and current gaps // Applied Sciences. 2021. Vol. 11. Issue 6. P. 2771. doi: 10.3390/app11062771
  21. Botelho Goliath K., Daniel D.C., de A. Silva F. Flexural behavior of carbon-textile-reinforced concrete I-section beams // Composite Structures. 2021. Vol. 260. P. 113540. doi: 10.1016/j.compstruct.2021.113540
  22. Friese D., Scheurer M., Hahn L., Gries T., Cherif C. Textile reinforcement structures for concrete construction applications : a review // Journal of Composite Materials. 2022. Vol. 56. Issue 26. Рр. 4041–4064. doi: 10.1177/00219983221127181
  23. Stüttgen S., Akpanya R., Beckmann B., Chudoba R., Robertz D., Niemeyer A.C. Modular construction of topological interlocking blocks — an algebraic approach for resource-efficient carbon-reinforced concrete structures // Buildings. 2023. Vol. 13. Issue 10. P. 2565. doi: 10.3390/buildings13102565
  24. Vakaliuk I., Scheerer S., Curbach M. Vacuum-assisted die casting method for the production of filigree textile-reinforced concrete structures // Buildings. 2023. Vol. 13. Issue 10. P. 2641. doi: 10.3390/buildings-13102641
  25. Vakaliuk I., Scheerer S., Curbach M. Numerical analysis of textile reinforced concrete shells: force interaction and failure types // CivilEng. 2024. Vol. 5. Issue 1. Рр. 224–246. doi: 10.3390/civileng5010012
  26. Vakaliuk I., Scheerer S., Curbach M. The numerical analysis of textile reinforced concrete shells: basic principles // Applied Sciences. 2024. Vol. 14. Issue 5. P. 2140. doi: 10.3390/app14052140
  27. Донцова А.Е., Столяров О.Н. Проектирование и изготовление прототипов тонкостенных бетонных пространственных конструкций покрытий для экспериментальных исследований // Современные строительные материалы и технологии. 2023. С. 66–71. EDN JQSAXP.
  28. Донцова А.Е., Столяров О.Н. Облегченные складчатые конструкции из текстильно-армированного бетона // Неделя науки ИСИ : сб. мат. Всерос. конф. 2023. С. 391–393. EDN FBKXFT.
  29. Донцова А.Е., Ольшевский В.Я., Столяров О.Н. Композитные трубы из текстильно-армированного бетона в инженерных системах зданий и сооружений // Неделя науки ИСИ : мат. Всерос. конф. 2021. С. 10–12. EDN IGCRCF.
  30. Донцова А.Е., Ольшевский В.Я., Столяров О.Н. Мониторинг утечек воды в бетонных конструкциях с использованием встроенных датчиков на основе углеродных нитей // Строительство и техногенная безопасность. 2022. № 26 (78). С. 71–80. EDN HGBALR.
  31. Stolyarov O.N., Dontsova A.E., Kozinetc G.L. Structural behavior of concrete arches reinforced with glass textiles // Magazine of Civil Engineering. 2023. № 6 (122). doi: 10.34910/MCE.122.2. EDN SBCQRH.
  32. Glowania M., Weichold O., Hojczyk M., Seide G., Gries T. Neue Beschichtungsverfahren für PVA-Zement-Composite in textilbewehrtem Beton. 2009.
  33. Dilthey U. Application of polymers in textile reinforced concrete: From the interface to construction elements // ICTRC’2006 — 1st International RILEM Conference on Textile Reinforced Concrete. 2006. Рр. 55–64. doi: 10.1617/2351580087.006
  34. Dilthey U., Schleser M. Composite Improvement of TRC by Polymeric Impregnation of the Textiles // International Symposium Polymers in Concrete. 2006. P. 446.
  35. Quadflieg T., Leimbrink S., Gries T., Stolyarov O. Effect of coating type on the mechanical performance of warp-knitted fabrics and cement-based composites // Journal of Composite Materials. 2018. Vol. 52. Issue 19. Рр. 2563–2576. doi: 10.1177/0021998317750003
  36. Vakaliuk I., Scheerer S., Curbach M. Numerical Analysis of TRC Shells — Force Interaction and Failure Types. 2023. doi: 10.20944/preprints202312.0700.v1
  37. Koriakovtseva T.A., Dontsova A.E., Nemova D.V. Mechanical and thermal properties of an energy-efficient cement composite incorporating silica aerogel // Buildings. 2024. Vol. 14. Issue 4. P. 1034. doi: 10.3390/buildings14041034
  38. Коряковцева Т.А., Заборова Д.Д. Испытания экологического бетонного композита на основе растительной добавки и угольного фильтра // Строительство и техногенная безопасность. 2023. № 30 (82). С. 47–57. EDN TVFVAF.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».