Search academic texts

Information × Registration Number 0825U003182, PhD dissertation Status Доктор філософії Date 08-09-2025 popup.evolution . Title Load-bearing capacity of reinforced concrete beams with damaged reinforcement, strengthened with carbon tapes Author Nadiia Kopiika, popup.head Yaroslav Blikharskyy popup.opponent Iryna Grynyova popup.opponent Taliat Azizov popup.review Serhii Bula popup.review Bogdan Z. Parneta Description Дисертаційна робота присвячена дослідженню несучої здатності залізобетонних балок з пошкодженнями робочої арматури, які підсилювались карбоновими стрічками. В роботі експериментальним шляхом проаналізовано ефективність застосування карбонових стрічок Sika Carbodur S512 для відновлення несучої здатності залізобетонних балок з різним ступенем пошкодження термічнозміцненої робочої арматури. Корозійні пошкодження арматури Ø20 А500С різного ступеня було змодельовано проточуванням до діаметрів 18, 16, 14, 12 мм, що дозволило оцінити вплив підсилення на несучу здатність і деформативність зразків з втратою площі арматури на 20%-65%, відповідно. Експериментальні дослідження проводились з використанням методики цифрової кореляції зображень (ЦКЗ) з паралельним вимірюваннями із застосуванням суб-мікронних індикаторів. У вступі обґрунтовано актуальність, мета і задачі досліджень, загальна характеристика та наукова новизна і практична цінність роботи. В розділі 1 проведено аналіз попередніх досліджень у галузі відновлення та підсилення залізобетонних конструкцій, виконаних як в Україні, так і за кордоном. Детально проаналізовано основні механізми пошкодження залізобетонних елементів, зокрема корозію арматурної сталі — найпоширенішу причину зниження їхньої несучої здатності. Розглянуто існуючі підходи до підсилення пошкоджених елементів, серед яких традиційні методи реконструкції доповнені сучасними рішеннями на основі композитних матеріалів. Акцентовано увагу на широке впровадження карбонових стрічок, які демонструють ефективність у відновленні функціональності конструкцій з мінімальним втручанням у їхню геометрію. Окрема увага приділена недолікам традиційної діагностики та перевагам ЦКЗ, який забезпечує високу точність, автоматизований збір даних і придатність для повнорозмірних елементів. Розділ 2 описує розроблену експериментальну методику. Програма випробувань охоплює балки з пошкодженою арматурою, бетонні призми (600×150×150 мм) та кубики (150×150×150 мм) для оцінки характеристик бетону. На основі випробування призм побудовано повну діаграму деформування з низхідною віткою, що було досягнуто завдяки застосуванню методу цифрової кореляції зображень (ЦКЗ). Методика цифрової кореляції зображень (ЦКЗ) вдосконалена шляхом визначення оптимальних параметрів спекла (оптимальних співвідношень розмірів крапок, їх щільності і варіативності), що забезпечило точне та стабільне відстеження деформацій на поверхні бетону. Крім того, розширено метод ЦКЗ шляхом використання різних підходів до підготовки досліджуваної поверхні: з безпосереднів нанесенням спеклу і штучними маркерами, що забезпечило підвищену адаптивність у визначенні параметрів напружено-деформованого стану. Комплексний підхід до вимірювання – із паралельним застосуванням ЦКЗ та суб-мікронних індикаторів – забезпечив високоточну фіксацію напружено-деформованого стану дослідних елементів у реальному часі. Особлива увага приділена розробці методики підсилення із застосуванням Sika Carbodur S512 з обґрунтованою схемою анкерування, яка забезпечує сумісну роботу матеріалу з елементом і запобігає відшаруванню. У розділі 3 подано результати випробувань: визначено фізико-механічні характеристики бетону, поведінку балок до й після підсилення. Установлено, що при втраті площі арматури до 36 % карбонові стрічки повністю відновлюють несучу здатність, а при ушкодженнях до 64 % — досягається часткове відновлення на рівні 79–95 %. Максимальний ефект зафіксовано у зразках з Ø12 мм. Прогини зменшились на 14–32 %, а згинальний момент досягав граничного прогину у 2 рази пізніше. Ступінь використання композиту — 76–84 % (за FIB Bulletin), що свідчить про його ефективність. Відхилення між ЦКЗ та традиційними методами — не більше 5–7 %, що підтверджує надійність методу. У розділі 4 запропоновано розрахункову методику оцінки несучої здатності пошкоджених і підсилених балок згідно ДСТУ Б В.2.6-156:2010 та ДБН В.2.6-98:2009. Запропоновано використання деформаційної моделі, що враховує неоднорідність характеристик арматури у поперечному перерізі, через застосування регресійної моделі межі текучості у формі рівняння Больцмана. Проведено порівняння розрахункових та експериментальних даних: відхилення моментів текучості та граничної несучої здатності не перевищують 15 %. Це підтверджує обґрунтованість нормативних підходів і наявність конструктивного запасу. Аналіз прогинів і деформацій засвідчив, що теоретичні моделі адекватно описують поведінку балок до руйнування бетону, хоча після цього експериментальні прогини дещо перевищували розрахункові (до 15 %). Водночас, фактичні деформації композитної стрічки були меншими за теоретичні на 12 %, що підтверджує її ефективну роботу в умовах підвищених навантажень. Крім того, зафіксована висока тріщиностійкість підсилених зразків. Збіг між експериментальними та розрахунковими результатами в частині тріщиноутворення підтвердив доцільність використання розробленої регресійної моделі для оцінки пошкоджених конструкцій. Registration Date 2025-07-28 popup.nrat_date 2025-07-28 Close