satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2024-23-6-492-499sat-2818Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCIVIL AND INDUSTRIAL ENGINEERINGОсобенности напряженного состояния композитной арматуры при испытаниях на разрывFeatures of the Stress State of Composite Reinforcement during Tensile TestsБарсуковВ. Г.BarsukovV. G.

Доктор технических наук, доцент

г. Гродно

Grodno

ЛежаваА. Г.LezhavaA. G.

Кандидат технических наук, доцент

г. Гродно

Grodno

ЕвсееваЕ. А.EvseevaE. A.

Кандидат технических наук, доцент

Адрес для переписки:Евсеева Елена Анатольевна – Белорусский национальный технический университет пр. Независимости, 65/3,20113, г. Минск, Республика Беларусь.Тел.: + 375 17 239-93-04vm3_ftk@bntu.by

Address for correspondence:Evseeva Elena A.– Belarusian National Technical University146а, Nezavisimosty Ave., 220014, Minsk, Republic of Belarus.Тел.: + 375 17 239-93-04vm3_ftk@bntu.by

vm3_ftk@bntu.byГродненский государственный университет имени Янки КупалыБеларусьYanka Kupala State University of GrodnoBelarusБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202427112024236492499Copyright © Барсуков В.Г., Лежава А.Г., Евсеева Е.А., 20242024Барсуков В.Г., Лежава А.Г., Евсеева Е.А.Barsukov V.G., Lezhava A.G., Evseeva E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2818

Цель работы – установление особенностей напряженного состояния композитной строительной арматуры при испытаниях на разрыв, обусловленных погрешностями центрирования композитного стержня при его установке в анкерных муфтах. Составлена расчетная схема и соответствующее ей дифференциальное уравнение, описывающее напряженно-деформированное состояние стержня. Получены аналитические зависимости для определения изгибающего момента и вызванных им напряжений. Произведена расчетная оценка напряжений изгиба в сравнении с номинальными напряжениями растяжения стержня. Показано, что напряжения изгиба неравномерно распределены по длине стержня и достигают наибольших значений вблизи торцов испытательных муфт. Напряжения изгиба увеличиваются пропорционально эксцентриситету монтажа стержня в испытательных анкерных муфтах и снижаются с увеличением длины рабочей части стержня. На примере стеклопластиковой арматуры номинальным диаметром 6 мм, изготовленной в соответствии со СТБ 1103–98, произведена расчетная оценка этих напряжений для широкого диапазона изменения эксцентриситета расположения композитного стержня в анкерных муфтах и длины рабочей части образца для испытаний. Показано, что применение коротких образцов должно сопровождаться повышением точности центрирования стержня в испытательных анкерных муфтах. Предложена удобная для инженерных расчетов методика определения напряжений изгиба и полных напряжений в композитном стержне. Результаты исследований могут быть использованы в инженерной практике и в учебном процессе при подготовке специалистов строительного и химико-технологического профиля.

The purpose of the work is to establish the characteristics of the stress state of composite building reinforcement during tensile tests, caused by errors in the centering of the composite rod when installed in anchor couplings. A calculation scheme and a corresponding differential equation describing the stress-strain state of the rod have been compiled. Analytical dependencies were obtained to determine the bending moment and the stresses caused by it. A calculation estimate of bending stresses was made in comparison with the nominal tensile stresses of the rod. It is shown that bending stresses are unevenly distributed along the length of the rod and reach their highest values near the ends of the test couplings. Bending stresses increase in proportion to the eccentricity of the installation of the rod in the test anchor couplings and decrease with increasing length of the rod working part. Using the example of fiberglass reinforcement with a nominal diameter of 6 mm, manufactured in accordance with СТБ (STB) 1103–98, a calculation estimate of these stresses was made for a wide range of changes in the eccentricity of the composite rod in the anchor couplings location and the length of the working part of the test sample. It is shown that the use of short samples should be accompanied by an increase in the accuracy of rod centering in test anchor couplings. A method convenient for engineering calculations is proposed for determining bending stresses and total stresses in a composite rod. The research results can be used in engineering practice and in the educational process when training specialists in construction and chemical technology.

композитная арматураиспытанияразрывпрочностьмонтажная погрешностьcomposite reinforcementtestingrupturestrengthinstallation errorReferencesGuide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP bars: ACI 440.1R–06. Detroit: American Concrete Institute (ACI), 2006. 44 р.ACI 440.1R–06. Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP bars. Detroit, American Concrete Institute (ACI). 2006. 44.Design and Construction of Building Components with Fibre-Reinforced Polymers: CAN/CSA-S806-02 (R2007). Canadian Standards Association, 2012. 206 p.CAN/CSA-S806-02 (R2007) Design and Construction of Building Components with Fibre-Reinforced Polymers. Canadian Standards Association, 2012. 206.Fibre-Reinforced Polymer Composite Bars for the Structural Concrete Slabs of a Public Works and Government Services Canada Parking Garage / В. Benmokrane [et al.] // Canadian Journal of Civil Engineering. 2004. P. 732–748.Benmokrane B., El-Salakawy E., Cherrak Z., Wiseman A. (2004) Fibre Reinforced Polymer Composite Bars for the Structural Concrete Slabs of a Public Works and Government Services Canada Parking Garage. Canadian Journal of Civil Engineering, 31 (5), 732–748. https://doi.org/10.1139/l04-049.Recommendation for Design and Construction of Concrete Structures Using Continuous Fiber Reinforcing Materials / Japan Society of Civil Engineers (JSCE) // Tokyo: JSCE, 1997. 199 р. (Concrete Engineering, Series 23).Japan Society of Civil Engineers (JSCE) (1997) Recommendation for Design and Construction of Concrete Structures Using Continuous Fiber Reinforcing Materials. Concrete Engineering, Series 23. Tokyo, JSCE. 199.Experimental Investigation for Tensile Performance of FFRP-Steel Hybridized Rebar / D. W. Seo [et al.] // Advances in Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 2016. Article ID 9401427. https://doi.org/10.1155/2016/9401427.Seo D.-W., Park K.-T., You Y.-J., Lee S.-Y. (2016) Experimental Investigation for Tensile Performance of GFRP-Steel Hybridized Rebar. Advances in Materials Science and Engineering, 2016, 1–12. https://doi.org/10.1155/2016/9401427.Development of Ductile Composite Reinforcement Bars for Concrete Structures / Yihua Cui [et al.] // Materials and Structures. 2008. Vol. 41, Nо 9. P. 1509–1518. https://doi.org/10.1617/s11527-007-9344-8.Cui Y., Cheung M. M. S., Noruziaan B., Lee S., Tao J. (2008) Development of Ductile Composite Reinforcement Bars for Concrete Structures. Materials and Structures, 41 (9), 1509–1518. https://doi.org/10.1617/s11527-007-9344-8.Guide for the Design and Construction of Concrete Structures Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer Bars: CNR-DT 203/2006. Rome: Italian National Research Council (CNR), 2006. 35 р.CNR-DT 203/2006. Guide for the Design and Construction of Concrete Structures Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer Bars. Rome, Italian National Research Council (CNR), 2006. 35.Jarek, B. Zastosowanie Prętόw Zbrojeniowych z Włόkna Szklanego (GFRP) w Budownictwie / B. Jarek, A. Kubik // Przegląd budowlany. 2015. Nо 12. Р. 21–26.Jarek B., Kubik A. (2015) Zastosowanie Prętόw Zbrojeniowych z Włόkna Szklanego (GFRP) w Budownictwie. Przegląd Budowlany, (12), 21–26.Carvelli, V. Anchor System for Tension Testing of Large Diameter GFRP Bars / V. Carvelli, G. Fava, M. Pisani // Journal of Composites for Construction. 2009. Vol. 13, Nо 5. P. 344–349. https://doi.org/10.1061/(asce)cc.1943-5614.0000027.Carvelli V., Fava G., Pisani M. A. (2009) Anchor System for Tension Testing of Large Diameter GFRP Bars. Journal of Composites for Construction, 13 (5), 344–349. https://doi.org/10.1061/(asce)cc.1943-5614.0000027.Castro, P. F. Tensile and Nondestructive Testing of FRP bars / P. F. Castro, N. J. Carino // Journal of Composites for Construction. 1998. Vol. 2, Nо 1. Р. 17–27. https://doi.org/10.1061/(asce)1090-0268(1998)2:1(17).Castro P. F., Carino N. J. (1998) Tensile and Nondestructive Testing of FRP Bars. Journal of Composites for Construction, 2 (1), 17–27. https://doi.org/10.1061/(asce)1090-0268(1998)2:1(17).Особенности испытаний и характер разрушения полимеркомпозитной арматуры / А. Р. Гидзатулин [и др.] // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 3. C. 40–47.Gizdatullin A. R., Khozin V. G., Kuklin A. N., Khusnutdinov A. M. (2014) Specifics of Testing and Fracture Behavior of Fibre-Reinforced Polymer Bars. Inzhenerno-Stroitelny Zhurnal = Magazine of Civil Engineering, (3), 40–47 (in Russian).Садин, Э. Я. Анкеровка в бетоне стеклопластиковой арматуры, производимой в Республике Беларусь / Э. Я. Садин // Архитектура и строительство. 2016. № 3. C. 68–71.Sadin E. Ya. (2016) Anchoring of Fiberglass Reinforcement in Concrete Produced in the Republic of Belarus. Arkhitektura i Stroitelstvo = Architecture and Construction, (3), 68–71 (in Russian).Барсуков, В. Г. Модернизация испытательных систем для испытания на разрыв композитной строительной арматуры / В. Г. Барсуков, Э. Г. Гнядек, А. Ю. Носко // Веснік Гродзенскага дзяржаўнага ўніверсітэта імя Янкі Купалы. Сер. 6. Тэхнікa. 2023. Т. 13, № 2. С. 62–73.Barsukov V. G., Gnyadek E. G., Nosko A. Yu. (2023) Modernization of Anchor Systems for Tensile Testing of Composite Building Reinforcement. Vesnik Hrodzenskaha Dziarzhaunaha Universiteta Imia Ianki Kupaly. Seryia 6. Tekhnika = Vesnik of Yanka Kupala State University of Grodno. Series 6. Engineering Science, 13 (2), 62–73 (in Russian).Работоспособность модернизированных анкерных муфт для испытаний стеклопластиковой арматуры / В. Г. Барсуков [и др.] // Веснік Гродзенскага дзяржаўнага ўніверсітэта імя Янкі Купалы. Сер. 6. Тэхнікa. 2024. Т.14, № 1. С. 26–34.Barsukov V. G., Gnyadek E. G., Nosko A. Yu., Michailau V. (2024) Performance of Modernized Anchor Couplings for Testing Fiberglass Reinforcement. Vesnik Hrodzenskaha Dziarzhaunaha Universiteta Imia Ianki Kupaly. Seryia 6. Tekhnika = Vesnik of Yanka Kupala State University of Grodno. Series 6. Engineering Science, 14 (1), 26–34 (in Russian).Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymers (FRPs) for Reinforcing of Strengthening Concrete Structures: АСI 440.3R-04. Detroit: American Concrete Institute (ACI), 2004. 40 p.АСI 440.3R-04. Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymers (FRPs) for Reinforcing of Strengthening Concrete Structures. Detroit, American Concrete Institute (ACI). 2004. 40.Справочник по сопротивлению материалов / Е. Ф. Винокуров [и др.]. Минск: Наука и техника, 1988. 464 с.Vinokurov E. F., Balykin M. K., Golubev I. A., Zayats V. N., Makaruk P. N. (1988) Handbook on Strength of Materials. Minsk, Nauka i Tekhnika Publ. 464 (in Russian).

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