Клим А. Б. Несуча здатність залізобетонних елементів, відновлених композитними матеріалами

Залізобетонні конструкції широко застосовуються в інфраструктурному будівництві, особливо в мостах, транспортних і промислових об’єктах. Одним із ключових елементів є стиснута зона бетону в згинаних елементах, що зазнає значних навантажень і деградує внаслідок агресивного середовища, корозії арматури, втоми матеріалу та дій вибухового характеру. Руйнування цієї зони суттєво знижує несучу здатність конструкцій і потребує ефективного відновлення для забезпечення подальшої експлуатації. Проведено дослідження матеріалів дослідних залізобетонних балок, зокрема бетону (кубів, призм), ремонтного розчину Sika MonoTop-4012 та термічно-зміцненої арматури А500С. Наведено методику випробувань згинаних елементів, а також методи їх відновлення. Для дослідження використано 16 балок розмірами 2100×200×100 мм. Запропоновано методику відновлення стиснутої зони бетону за допомогою ремонтного розчину Sika MonoTop-4012 та описано методи ремонту дефектів композитними матеріалами, що працюють комплексно і сумісно із Sika MonoTop-4012. Випробування зразків проводили за схемою однопролітної балки із двома зосередженими навантаженнями в третинах прольоту та утворення зони «чистого згину». Для фіксації деформацій бетону та арматури застосовано метод цифрової кореляції зображення (ЦКЗ) разом із суб-мікронними індикаторами. Фіксація даних відбувалася щосекунди, що дозволило відстежувати зміну напружено-деформованого стану при різних рівнях навантаження аж до руйнування. Виконано випробування балок, відновлених після пошкодження, за наявності пошкодженої термічно-зміцненої арматури. Встановлено несучу здатність елементів при досягненні межі текучості арматури та граничної деформації в найбільш стиснутій фібрі ремонтного розчину. Проаналізовано напружено-деформований стан та отримано комплексну інформацію про роботу бетону й арматури до моменту руйнування за методом ЦКЗ. За деформаційною моделлю діючих норм, виконано розрахунок теоретичної несучої здатності відновлених елементів та порівняння з експериментальними результатами. Проведено аналіз напружено-деформованого стану згинаних елементів після відновлення стиснутої зони. Виконано комплексний аналіз напружено-деформованого стану для усіх згинальних залізобетонних елементів після відновлення стиснутої зони бетону за допомогою ремонтного розчину. Результати дозволили виявити закономірності формування напружень і деформацій аж до граничної стадії. Отримані експериментальні дані підтверджують стабільність і передбачуваність механічної поведінки зразків та відповідність розрахунковим аналітичним моделям. Отримані результати підтверджують ефективність і доцільність методів відновлення стиснутої зони та дефектів, що дозволяє відновити несучу здатність конструкцій до рівня, придатного для подальшої експлуатації та впровадження в практику ремонту залізобетонних елементів після пошкоджень. Запропоновано підхід до визначення залишкових деформацій термічно-зміцненої арматури після досягнення нею межі текучості в залізобетонних згинаних елементах із подальшим повторним навантаженням. Встановлено, що діаграма «напруження–деформація» при повторному навантаженні зміщується вздовж осі деформацій, зберігаючи лінійно-пружну поведінку в межах нового діапазону досягнення текучості, що обумовлено залишковими деформаціями та накопиченням залишкових напружень. У ході дослідження методом цифрової кореляції зображень уперше зафіксовано зростання межі текучості арматури на 10–20% при повторному навантаженні, що пояснюється ефектом дислокаційного зміцнення та реорганізацією внутрішньої структури сталі. Отримані результати дозволяють уточнити параметри деформаційної моделі роботи арматури при складному циклічному навантаженні та враховувати накопичений ефект зміцнення внаслідок наклепу у розрахунках несучої здатності конструкцій після відновлення. У дисертаційній роботі вирішено важливе науково-практичне завдання встановленню несучої здатності та дійсного напружено-деформованого стану відновлених залізобетонних балок при запроваджені методу відновлення стиснутої зони ремонтним розчином і методів ремонту дефектів композитними матеріалами на основі епоксидної смоли в залізобетонних балках. Результати досліджень можуть бути застосовані в практиці проєктування та виконання ремонтних робіт, що дозволить скоротити терміни виконання робіт, зменшити витрати на матеріали та реалізацію процесу відновлення та підвищити тривалість експлуатації наявних житлових і промислових об'єктів.