Численное моделирование взаимодействия стеклопластикового анкера с бетоном

   Армированный бетон является основным конструкционным материалом в современном строительстве. Он отличается рядом свойств и особенностей, которые необходимо учитывать для надежного и качественного проектирования разнообразных конструкций и сооружений. В настоящее время на строительном рынке, помимо традиционной стальной арматуры, распространение получила неметаллическая (композитная) арматура. Низкий модуль упругости, высокая разрывная прочность, отсутствие коррозии (в отличие от стальной арматуры), низкая теплопроводность, исключающая мостики холода в каменных конструкциях, определяют эффективность применения неметаллической арматуры в каменных и бетонных конструкциях. Следует отметить, что неметаллическая арматура становится альтернативой стальной из-за значительного роста цен на металл. Поэтому проектирование стеклопластиковой арматуры в виде коротких стержней с усилением на торцах в качестве гибких связей, установленных между слоями сборных стеновых панелей, является актуальным.
   В статье представлены данные экспериментальных исследований податливости сосредоточенного анкера, выполненного из стеклопластиковой арматуры, при его выдергивании из образцов малого размера, изготовленных из тяжелого и легкого бетона. На основе опытных данных приведен численный расчет трещиностойкости стеклопластикового анкера, работающего на выдергивание. Для этого из бетонной среды у контакта сосредоточенного анкера выделена расчетная область в виде цилиндра. На внутренней поверхности, копирующей профиль сосредоточенного стеклопластикового анкера, заданы условия, необходимые для учета совместной работы анкера и бетонной плитки. Расчет, выполненный методом конечных элементов, позволяет моделировать развитие трещин, начинающихся у выступов анкера, и определить напряженно-деформированное состояние бетона плитки в условиях трещинообразования.
   Результаты исследования предполагается использовать при проектировании трехслойных стеновых панелей с гибкими стеклопластиковыми связями.

1. Максимов С. П., Башкова Ю. Б., Вшивков Е. П. Экспериментальные исследования работы стеклопластиковой арматуры при армировании бетонных конструкций // Universum: технические науки. 2015. № 6 (18). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/eksperimentalnye-issledovaniya-raboty-stekloplastikovoy-armatury-pri-armirovanii-betonnyh-konstruktsiy (дата обращения: 29.01.2022).

2. Хозин В. Г. Сцепление полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 1. С. 214–220.

3. Теплова К. С., Киски С. С., Стрижкова Я. Н. Стеклопластиковая арматура для армирования бетонных конструкций // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 9 (24). С. 49–70.

4. Устинов О. В., Сулейманов Р. Д., Гурьева В. А. Проблемы применения композитной арматуры в строительстве // Открытая электронная библиотека научно-образовательных ресурсов Оренбуржья. URL: http://elib.osu.ru/handle/123456789/2559 (дата обращения: 29.01.2022).

5. Николюкин А. Н. Моделирование совместной работы арматуры с бетоном на примере композитной арматуры : дис. … канд. техн. наук : 05.23.01. Ростов н/Д, 2021. 190 с.

6. Назаренко П. П. Контактное взаимодействие арматуры в бетоне в элементах железобетонных конструкций : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.23.01. М., 1998. 34 с.

7. Холмянский М. М. Бетон и железобетон. Деформативность и прочность. М. : Стройиздат, 1997. 576 с.

8. Астахов Ю. В. Экспериментально-расчетная оценка взаимодействия стальной канатной и стеклопластиковой арматуры с бетоном : дис. … канд. техн. наук : 05.23.01. Новосибирск, 2002. 120 с.

9. Мулин Н. М. Стержневая арматура железобетонных конструкций. М. : Стройиздат, 1974. 232 с.

10. Карпенко Н. И., Судаков Г. Н., Лейтс Е. С. Моделирование механического взаимодействия арматурного стержня с бетоном, учитывающее напряженно-деформированное состояние контактной зоны // Поведение бетонов и элементов железобетонных конструкций при воздействии различной длительности. М., 1980. С. 133–156.

11. Карпенко Н. И., Судаков Г. Н. Сцепление арматуры с бетоном с учетом развития контактных трещин // Бетон и железобетон. 1984. № 12. С. 42–44.

12. Карпенко Н. И. Общие модели механики железобетона. М. : Стройиздат, 1996. 416 с.