Несущая способность растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Щуров Евгений Олегович

• Щуров Евгений Олегович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Щуров Евгений Олегович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основы проектирования усиления стальных конструкций углепластиковыми композитными материалами

1.2. Обзор экспериментально-теоретических исследований конструкций, усиленных композитными материалами

1.3. Цель и задачи исследования

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СТАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ УСИЛЕННЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВЫМИ КОМПОЗИТАМИ МАТЕРИАЛАМИ

2.1. Общие сведения

2.1.1. Определение прочностных характеристик углепластиковой композитной ламели и клеевого слоя

2.1.2. Испытания на растяжение усиленных стальных стержней

2.1.3. Испытания на изгиб усиленной стальной балки

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СТАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ УСИЛЕННЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВЫМИ КОМПОЗИТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

3.1. Работа стальных растянутых стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами

3.2. Работа изгибаемых стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами

3.2.1. Общие сведения

3.2.2. Первый вариант работы усиленной балки с развитием пластических деформаций в стальном сечении только в зоне сжатия

3.2.3. Второй вариант работы усиленной балки с развитием пластические деформации во всем стальном сечении

3.2.4. Третий вариант работы усиленной балки с развитием пластических деформаций по краям стального сечения и сохранением упругого ядра

3.2.5. Несущая способность стальной балки с многослойным усилением углепластиковым композитным материалом

3.2.6. Выводы

Глава 4. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СТАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ УСИЛЕННЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВЫМИ КОМПОЗИТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

4.1. Общие сведения о формировании конечно-элементных моделей, усиленных углепластиком стальных стержней

4.2. Исследование конечно-элементных моделей клеевого слоя

4.3. Численные исследования работы экспериментальных образцов с включением клеевого слоя в конечно-элементные модели

4.3.1. Расчёт конечно-элементных моделей растянутых экспериментальных образцов

4.3.2. Расчёт конечно-элементных моделей изгибаемых экспериментальных образцов с включением в модель клеевого слоя

4.4. Численные исследования работы экспериментальных образцов без включения клеевого слоя в конечно-элементные модели

4.4.1. Расчёт экспериментальных образцов при растяжении без моделирования клеевого слоя

4.4.2. Расчёт изгибаемых экспериментальных образцов без учёта в модели клеевого слоя

4.5. Расчёт конечно-элементных моделей балок с многослойным усилением

4.6. Сопоставительный анализ экспериментальных, теоретических и численных данных

4.6.1. Анализ результатов для растянутых стальных стержней, усиленных углепластиковым композитным материалом

4.6.2. Анализ результатов для стальных балок, усиленных углепластиковым композитным материалом

4.7. Рекомендации по расчету растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами

4.7.1. Расчет стальных растянутых стержней, усиленных углепластиковым композитным материалом

4.7.2. Расчет балок, усиленных углепластиковым композитным материалом

4.7.3. Расчет балок, с многослойным усилением углепластиковым композитным материалом

4.7.4. Пример расчета стальной балки с использованием разработанной методики

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Несущая способность растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами»

ВВЕДЕНИЕ

Основными направлениями совершенствования строительных стальных конструкций являются: снижение металлоемкости; повышение качества и технологичности изготовления и монтажа; сокращение сроков возведения зданий и сооружений; снижение стоимости.

Одним из возможных путей решения этих задач является разработка новых конструктивных решений и совершенствование методов расчета стальных конструкций.

Актуальность темы исследования. Повышение или восстановление несущей способности стальных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений решается путем их усиления. Необходимость усиления возникает при повреждениях конструкции в процессе эксплуатации или увеличении нагрузки при реконструкции здания. Кроме широко используемых способов усиления с помощью увеличения сечения за счёт крепления к усиливаемому элементу стальных листов, уголков, швеллеров, труб и т.п. весьма перспективно усиление с использованием высокопрочных углепластиковых композитных материалов. Углепластиковые композитные материалы успешно применяются при усилении железобетонных конструкций. Работа усиленных углепластиковыми композитными материалами стальных конструкций изучена пока недостаточно, что сдерживает практическое применение этого способа усиления.

Для широкого практического внедрения усиления стальных конструкций углепластиковыми композитными материалами необходима разработка теории работы таких конструкций, экспериментальные исследования усиленных конструкций, формирование методики расчёта и проектирования.

Степень разработанности темы исследования. строительных стальных конструкций, усиленных углепластиковыми композитными материалами изучена недостаточно. Среди российских авторов, внесших вклад в изучение темы усиления строительных конструкций композитными материалами, можно отметить: Амелина Е.В., Бокарев С.А., Быков А.А., Глухих В.Н., Григорьева Я.Е., Данилов А.И., Иванов А.Н., Капустина Е. П., Клопотов А.А., Копаница Д.Г.,

Леонова А.Н., Линьков Н.В., Маилян Д.Р., Муртазин М.Р., Овчинников И.И., Пятницкий А.А., Семёнов В.В., Слепец В.А., Соловьев С.С., Устинов А.М., Филимонов Э.В., Шилин А.А. и др. Отечественные исследования в данной области в большинстве носят рекомендательный характер и распространяются на некоторые частные случаи. Использование зарубежных разработок напрямую в отечественной практике сдерживается несоответствием наших стандартов и иностранных норм. В России углепластиковые композитные материалы широко используются в авиационной и космической отраслях, как основной материал летательных и космических аппаратов. Накопленный при разработке летательных и космических аппаратов опыт малоприменим при расчёте и проектировании усиления строительных стальных конструкций, что затрудняет применения композитных материалов в строительстве. Необходима разработка методик расчёта и рекомендаций по усилению стальных конструкций углепластиком, что в свою очередь замедляет развитие применения композитных материалов в гражданском направлении.

Цель работы: экспериментально-теоретическое обоснование несущей способности растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами и разработка рекомендаций по их расчёту.

Для достижения намеченной цели в диссертационном исследовании поставлены и решены следующие задачи:

1. Обзор и анализ современного состояния экспериментальных и теоретических исследований, особенностей работы, расчёта и проектирования строительных конструкций, усиленных композитными материалами.

2. Экспериментальные исследования прочностных и деформационных характеристик углепластиковых композитных ламелей и клеевого соединения со стальными стержнями;

3. Экспериментальные исследования работы растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными ламелями;

4. Теоретические исследования несущей способности растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами;

5. Численные исследования растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами;

6. Разработка методики расчета растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами. Научно-техническая гипотеза состоит в эффективности использовании

высокопрочных углепластиковых композитных материалов для повышения несущей способности растянутых и изгибаемых стальных стержней.

Объект исследования - растянутый или изгибаемый стальной стержень, усиленный углепластиковыми композитными материалами.

Предметом исследования является несущая способность растянутых или изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами.

Методология и методы исследования

Методологической основой работы послужила нормативная и научно-техническая отечественная и зарубежная литература, экспериментальные и теоретические данные, полученные отечественными и зарубежными учеными в области усиления стальных конструкций углепластиковыми композитными материалами, а также исследования, основанные на теории математического моделирования и метода конечных элементов.

Научная новизна состоит в формировании основных принципов и методики определения несущей способности стальных растянутых и изгибаемых стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами, с учётом особенностей совместной работы стального стержня и приклеенным углепластиковым композитным материалом с получением новых результатов:

1. Экспериментально изучена особенность включения в работу углепластиковых композитных ламелей, прикреплённых к стальному стержню с использованием клеевого соединения;

2. Получены экспериментальные данные о работе и несущей способности растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными ламелями;

3. Предложены теоретические зависимости для определения несущей способности растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами;

4. Конечно-элементные модели растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами;

5. Результаты численных исследований растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке аналитических моделей и основ расчёта несущей способности усиленных растянутых и изгибаемых стальных стержней с учётом особенностей их взаимодействия с приклеенным углепластиковым композитным материалом.

Практическая значимость работы заключается в обоснованных методах усиления растянутых и изгибаемых стальных стержней углепластиковыми композитными материалами с применением клеевого соединения, разработанных с учётом выявленных особенностей их взаимодействия, а также способах расчёта несущей способности таких конструкций, в том числе при многослойном усилении.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты экспериментальных исследований включения в работу углепластиковых композитных ламелей, прикреплённых к стальному стержню с использованием клеевого соединения.

2. Результаты экспериментальных исследований работы растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковым композитными ламелями.

3. Теоретические зависимости для определения несущей способности растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами в упругой стадии работы стали и с учётом развития в ней пластических деформаций.

4. Конечно-элементные модели и результаты численных исследований поведения растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами.

5. Рекомендации по расчету растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами. Степень достоверности результатов.

Представленные в диссертации результаты исследований, выводы и заключения подтверждаются использованием апробированных аналитических методик, общепризнанных математических моделей, удовлетворительной корреляцией результатов теоретических и численных исследований с данными физических экспериментов, в том числе:

- проведенными экспериментальными исследованиями по изучению физических процессов упругого и неупругого деформирования растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами;

- корректным применением положений теории твердого деформируемого тела и строительной механики;

- проведенными теоретическими исследованиями деформирования растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами;

- корректным применением апробированных расчетных комплексов;

- применением при выполнении экспериментальных исследований современных контрольно-измерительных приборов и регистрирующего

оборудования с автоматизированным программно-математическим обеспечением обработки и анализа результатов испытаний;

- сравнительным анализом результатов физических экспериментов с теоретическими и численными данными, полученными на основе разработанных методов.

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования докладывались на 4 конференциях:

1. Фундаментальные и прикладные аспекты развития современной науки. Уфа, 2019.

2. Строительство и реконструкция, сборник научных трудов 2-й Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, магистров и бакалавров. Курск, 2020.

3. XXIII International Scientific Conference on Advances In Civil Engineering. CONSTRUCTION THE FORMATION OF LIVING ENVIRONMENT, Hanoi (Vietnam), 23-26 September, 2020.

4. XXIV International Scientific Conference on Advances In Civil Eingineering. CONSTRUCTION THE FORMATION OF LIVING ENVIRONMENT, Moscow, NRU MGSU 22-24 April, 2021.

Внедрение результатов исследования.

Результаты экспериментально-теоретических исследований и методика расчета усиления растянутых и изгибаемых стальных стержней, усиленных углепластиковыми композитными материалами, использованы при разработке стандарта ОАО «Препрег-Современные композиционные материалы» - СТО 61664530. - 2017 «Усиление металлических конструкций композиционными материалами на основе применения технологии системы внешнего армирования. Проектирование и технология производства работ». Акт о внедрении представлен в Приложении 1.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из которых 3 опубликованы в научных изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы

основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, 2 статьи опубликованы в научных изданиях, индексируемых в SCOPUS.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, общих выводов по результатам исследования, библиографического списка, и приложений. Объем диссертации - 174 страниц, в том числе 71 рисунок, 29 таблиц, список использованной литературы из 157 наименований, 1 страница приложений.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Основы проектирования усиления стальных конструкций углепластиковыми композитными материалами

Технология усиления строительных конструкций с помощью закреплённых на их поверхности углеволоконных материалов называется системой внешнего армирования (СВА).

Главное преимущество данной системы - универсальность: она подходит для усиления, ремонта, восстановления зданий и сооружений разнообразного назначения. Наружное усиление можно применить в ремонте старого жилья, зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения, объектов транспортной инфраструктуры.

Различают три основных вида композитных материала на основе углеродного волокна для системы внешнего армирования:

- Углеродная лента - это техническая ткань, где свыше 80% волокон расположено в одном направлении. Благодаря такому распределению волокон свойства материала лучше воспринимают нагрузки в одном направлении. Углеродная лента приклеивается на несущую конструкцию с помощью эпоксидных связующих и адгезивов. Лента может приклеиваться к конструкции в несколько слоёв.

- Углеродная сетка - состоит из углеродных волокон, расположенных в двух направлениях, которые образуют ячейки с размером сторон от 10 мм до 50 мм. Кроме усиления конструкции сетка может использоваться как арматура в железобетонных конструкциях.

- Углепластиковая ламель - это композитный материал, полученный в результате пропитывания однонаправленных углеродных волокон эпоксидной смолой. Ламель, как и ленту, приклеивают непосредственно на поверхности усиливаемых конструкций. Она обладает большей жесткостью, что обеспечивает лучшее включение усиления в работу, но требуют более тщательной подготовки поверхности для приклеивания усиления. Международное название

CFRP - Carbon fiber reinforced polymer, буквальный перевод: пластик, усиленный углеродным волокном.

Усиление конструкции при использовании углепластиковой композитной ламели заключается в её креплении к наружной поверхности конструкции специальным клеем: к растянутому элементу симметрично относительно продольной оси или к растянутой части изгибаемого элемента.

Для всех видов углепластика применяется общий армирующий элемент, — углеродные волокна диаметром 0,005-0,010 мм, которые хорошо работают на растяжение.

Технологический процесс производства углеродных волокон и углепластика частично описал Попов А.Ю. в [44]. Процесс получения углеродного волокна состоит из определенной последовательности технологических процессов. Тонкие нити углерода получают термической обработкой на воздухе, то есть окислением, полимерных или органических нитей (полиакрилонитрильных, фенольных, лигниновых, вискозных) при температуре 250 °C. После окисления проходит карбонизация — нагрев волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C для выстраивания структур, подобных молекулам графита. Затем проводится графитизация (насыщение углеродом) в этой же среде при температуре 1300-3000 °C. Этот процесс может повторяться несколько раз, очищая графитовое волокно от азота, повышая концентрацию углерода и делая его прочнее. Чем выше температура, тем прочнее получается волокно. Этой обработкой концентрация углерода в волокне увеличивается до 99%.

Согласно перечню производителя, ассортимент выпускаемых углепластиковых композитных ламелей марки «FibArm Lamel» с соответствующими физико-механическими свойствами представлен в таблице 1.1. Существует взаимосвязь — чем выше предел прочности, тем ниже модуль упругости. Поэтому при подборе материала очень важно найти оптимальный баланс между этими характеристиками, подбирая слои, направление волокна, метод плетения и плотность.

Таблица 1.1 - Физико-механические свойства углепластиковых

композитных ламелей FibArm Lamel

Условное обозначение ламелей БЛАтт Ьате1 Показатели

Толщина, мм Ширина, мм Прочность при растяжении Rf МПа, не менее Модуль упругости при растяжении, МПа

12/50 1,2 50 2800 не менее 165000

12/100 1,2 100 2800 не менее 165000

14/50 1,4 50 2800 не менее 165000

14/100 1,4 100 2800 не менее 165000

14/120 1,4 120 2800 не менее 165000

Ш-12/50 1,2 50 3500 не менее 170000

Ш-12/100 1,2 100 3500 не менее 170000

Ш-14/50 1,4 50 3500 не менее 170000

Ш-14/100 1,4 100 3500 не менее 170000

Ш-14/120 1,4 120 3500 не менее 210000

М-12/50 1,2 50 2400 не менее 210000

М-12/100 1,2 100 2400 не менее 210000

М-14/50 1,4 50 2400 не менее 210000

М-14/100 1,4 100 2400 не менее 210000

М-14/120 1,4 120 2400 не менее 210000

НМ-12/50 1,2 50 1500 не менее 300000

НМ-12/100 1,2 100 1500 не менее 300000

НМ-14/50 1,4 50 1500 не менее 300000

НМ-14/100 1,4 100 1500 не менее 300000

НМ-14/120 1,4 120 1500 не менее 300000

Крепление углепластиковых композитных ламелей к стальной поверхности

осуществляется с помощью специального двухкомпонентного эпоксидного адгезива «FibArmResm Lammate+», характеристики которого представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Характеристики двухкомпонентного эпоксидного адгезива

«FibArmResin Laminate+»

Показатели Марка эпоксидного адгезива

FibArm Resin Laminate+

Назначение клеевого состава Клей для углеродных ламелей

Плотность связующего, кг/м3 1650

Соотношения компонентов А и В адгезива, мас. части 100:25

Жизнеспособность адгезива, мин., не менее при температуре, ^ 10 90

20 40

30 30

Прочность сцепления (адгезия) с металлом, МПа, более 7,5

Прочность при сдвиге (7 дней при 23 оС), МПа, не менее 14

Достоинства и недостатки углепластика как материала.

Достоинства:

- легче стали в 4.6 раза, легче алюминия в 1.6 раза (1,7 г/см3 - 2,8 г/см3 - 7,8 г/см3);

- обладает хорошими виброгасящими свойствами и теплоемкостью;

- коррозионная стойкость;

- высокий предел прочности на разрыв и высокий предел упругости;

- эстетичность и декоративность.

Недостатки:

- высокая цена углепластика, что объясняется сложной, энергоемкой и многоэтапной технологией, дорогими смолами и использованием дорогостоящего оборудования;

- снижение прочности и жесткости углепластика при превышении температуры стеклования;

- чувствительность к точечным ударам;

- сложность реставрации при сколах и царапинах;

- выцветание, выгорание под воздействием солнечных лучей, для защиты покрывают лаком или эмалью;

- длительный процесс изготовления;

- в местах контакта с металлом начинается коррозия металла, поэтому в таких местах закрепляют вставки из стекловолокна;

- сложность утилизации и повторного использования.

Основные способы усиления стальных конструкций рассмотрены в статье [24], где представлена технология производства работ по усилению стальных

конструкций углетканью. Приведены преимущества и недостатки применения данного метода в ремонтно-строительном производстве. В статье также же указаны крупнейшие мировые производители углепластикового композитного материала.

Основные способы усиления стальных конструкций:

- изменение конструктивной схемы;

- изменение напряженного состояния;

- усиление соединений элементов;

- снижение нагрузки на конструкцию и т. д.

При выборе способа усиления необходимо обеспечить совместную работу элементов усиления и усиливаемой конструкции.

Стандартный метод усиления стальных конструкций, когда используется увеличение сечения посредством сварки или с помощью болтовых соединений имеет ряд недостатков: необходимость применения громоздкого и неудобного оборудования, сварочные напряжения и деформации, ослабление сечения отверстиями под болты, сложность проведения монтажных работ, выполнения сварочных и болтовых соединений при усилении эксплуатируемых конструкций.

Преимущества применения углепластика при усилении стальных конструкций по сравнению с традиционными методами усиления:

- малая трудоемкость и продолжительность выполнения работ;

- отсутствие ограничений размеров (при применении углеткани);

- отсутствует необходимость применения грузоподъёмных машин и механизмов;

- отсутствует необходимость в сварке;

- стойкость углематериалов и специальных клеевых составов в агрессивных и влажных средах.

Недостатки:

- высокая стоимость материала;

- низкая огнестойкость;

- ограничения размеров усиления параметрами выпускаемых углепластиковых композитных ламелей;

- чувствительность к порезам и царапинам;

- при действии температур выше температуры стеклования смолы нарушается связь между конструкцией и углетканью.

Усиление конструкции при использовании углепластиковой композитной ламели заключается в её креплении к наружной поверхности конструкции специальным клеем: к растянутому элементу симметрично относительно продольной оси или к растянутой части изгибаемого элемента.

Технология усиления с применением углепластика состоит в следующем:

1) предварительная очистка поверхности усиливаемого элемента (металлической щеткой);

2) абразивная очистка поверхности усиливаемого элемента (например, пескоструйным аппаратом);

3) обезжиривание поверхности металла растворителем;

4) раскройка углепластика;

5) подготовка клеевого состава;

6) нанесение клеевого состава на предварительно очищенную от мелких частиц, металлическую поверхность;

7) крепление углепластиковой композитной ламели (прикатка валиком, удаление лишнего клея).

Крупнейшими зарубежными производителями высокомодульных композитных материалов на основе углеродных волокон являются: Sika (Швейцария), SGL (Германия), Formax (Великобритания), Porcher Industries (Франция), SealSpA (Италия), Zoltek (США), Nexcel Corporation (США), Nippon Graphite Fiber Corporation (Япония), Carboline (Украина). Из отечественных производителей можно отметить FibARM (Россия).

Основные различия в усилении композитными материалами на основе углеродного волокна железобетонных и стальных конструкций сформированы Ghafoori E. в [109]. Различие заключается в том, что в случае усиления стальных

конструкций разрушение, вероятно, произойдет в клеевом слое, в то время как при усилении железобетонных конструкций происходит разрушение самого бетона.

Крепление композитных материалов на основе углеродного волокна к поверхности растягиваемого железобетонного элемента ведёт к закрытию существующих трещин и к повышенной жесткости. При усилении стальных конструкций углепластиком жёсткость их увеличивается, как правило несущественно. Однако при наличии трещин усиление углепластиком может повысить жесткость усиленных стальных элементов.

1.2. Обзор экспериментально-теоретических исследований конструкций, усиленных композитными материалами

Широкие исследований усиления конструкций углепластиковыми ламелями были проведены в Италии, Англии, США. Это вызвано необходимостью усиления большого числа железнодорожных мостов, построенных в начале XX века. Конструкции тех времен выполнены из стали, химический состав которой не позволяет проводить сварочные работы, а выполнение отверстий под болты невозможно из-за малой сопротивляемости циклическим нагрузкам. Основной объём исследований выполнен в начале 2000-ых, что связано с развитием технологии и ростом объёма производства углепластика.

Углепластик успешно используется в авиационной и космической отрасли, где необходимы высокая прочность при относительно малом весе и возможность формирования практически любой геометрической формы.

Композитные материалы на основе углеродного волокна, а именно углеродные ленты находят применение в строительстве при усилении железобетонных конструкций [18]. Углепластик находит применение и при усилении деревянных конструкций [50].

В настоящее время действует ряд отечественных документов, регламентирующих требования к испытанию композитного материала или клеевого состава [16] и норм по усилению железобетонных конструкций [58]. В

зарубежных странах используются нормы [92], устанавливающие правила проектирования и содержащие рекомендации по восстановлению несущей способности существующих стальных и железобетонных конструкциях.

Стоит отметить итальянский нормативный документ [92]. Поправочные коэффициенты и формулы, предложенные в данных нормах по большей части, опираются на опыт по усиления стальных и чугунных автомобильных, железнодорожных и пешеходных мостов. Выведены соответствующие коэффициенты, которые учитывают:

- применяемые материалы;

- контроль за толщиной слоя адгезива;

- вид напряженного состояния усиления (изгиб, сдвиг, расслаивание и т.п.);

- влияние окружающей среды;

- вид композита (стеклопластик, углепластик и т.п.);

- влияние циклических нагрузок и усталости.

Так же стоит отметить, что предлагаемые формулы по определению оит отметить работу О.У. Бауа [107], в которой рассмотрены вопросы прочности клеевого соединения и работы усиления при действии циклических нагрузок. Расчёт выполняется с учётом следующих упрощений:

- упругая работа металла, углепластиковой композитной ламели, клеевого

слоя;

- сохранение геометрических характеристик сечения усиливаемого элемента;

- из-за малой толщины клеевого слоя, напряжения в нем считаются одинаковыми во всем сечении;

- деформации сдвига в стальном стержне и углепластиковой композитной ламели не учитываются;

- не учитываются деформации в клеевом слое при изгибе в направлении перпендикулярном оси элемента, поэтому расстояние между усиленным элементом и ламелью считается неизменным;

- при определении касательных напряжений в клеевом слое не учитываются изгиб углепластиковой композитной ламели.

В работе X.L. Zhao [156] приводятся сведения относительно экспериментов по усилению стенки балки, поперечное сечение которой схоже со швеллером. Образцы были усилены тремя способами, с внутренней, наружной и двух сторон. Проведённые исследования показали эффективность рассмотренных способов применения композитного материала, отмечено увеличение жесткости сечения.

Работа E. Aggelopoulos [76], раскрывает вопрос зависимости различных вариантов приклейки материала усиления на поверхность усиливаемой конструкции. Авторами использован метод конечных элементов для анализа работы стальной пластины с трещиной при усилении композитным материалом. Представлена базовая теория механики разрушения усталостных трещин и механика разрушения клеевого соединения.

Было исследовано влияние размера трещины и физических свойств углепластика и клея. Получены коэффициенты, учитывающие напряжения около трещины и коэффициенты распределения напряжения сдвига и отслаивания на границе элементов сталь/адгезив.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Щуров Евгений Олегович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абросимов Н.А. Методика построения разрешающей системы уравнений динамического деформирования композитных элементов конструкций: Учебно-методическое пособие / Н.А. Абросимо. - Н. Новгород, 2010. - 40 с.

2. Альбом конструктивных решений по сейсмоусилению элементов зданий с несущими стенами из каменной кладки композитными материалами FibArm на основе углеволокна / АО «Препрег-СКМ». - М. - 2017. - 37 с.

3. Амелина Е.В. Анализ и обработка экспериментальных данных при деформировании полимеров и углепластиков / Е. В. Амелина, С. К. Голушко, В. С. Ерасов, С. В. Идимешев, Ю. В. Немировский, Б. В. Семисалов, А. В. Юрченко, Н. О. Яковлев // Омский научный вестник. 2015. - №3 (143). - С. 339-344.

4. Амелина Е.В. О нелинейном деформировании углепластиков: эксперимент, модель, расчет / Е. В. Амелина, С. К. Голушко, В. С. Ерасов, С. В. Идимешев, Ю.В. Немировский, Б. В. Семисалов, А. В. Юрченко, Н. О. Яковлев // Вычислительные технологии. 2015.- №5. - С. 27-52.

5. Андреев В.И. Анализ краевого эффекта касательных напряжений при сдвиге двухслойной балки / В.И. Андреев, Н.Ю. Цыбин, Р.А. Турусов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2018. - №14 (3). - С. 180-344.

6. Артиков Г.А. Прочность сталей в замкнутых гнутосварных профилях для строительных металлоконструкций: автореф. дис. канд. тех. наук: 05.23.01 / Артиков Голум Абдурахмонович. - М., 1994. - 22 с.

7. Арутюнян Г.А. Разработка математической модели разрушения углепластиковых энергопоглощающих элементов несущей системы автомобиля / Г.А. Арутюнян, А.Б. Карташов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018.- №03(694). - С. 45-54.

8. Барабаш М.С. Компьютерное моделирование процессов жизненного цикла объектов строительства / М.С. Барабаш. - К.: Изд-во «Сталь», 2014. -301 с.

9. Барабаш М.С. Моделирование усиления конструкций композитными материалами в программном комплексе «ЛИРА-САПР» / М.С. Барабаш, А.В.

Пикуль, О.Ю. Башинская // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - №13(1). - 2017. - С. 34-41.

10. Бокарев С.А. Усиление железобетонных элементов мостов полимерными композиционными материалами без остановки движения / С.А. Бокарев, К.В. Кобелев, В.А. Слепец // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». -2014. - № 5(24). https://naukovedenie.ru/PDF/20KO514.pdf. - М.- С. 01-17.

11. Бокарев С.А. Экспериментальные исследования при пониженных и повышенных температурах железобетонных образцов, усиленных полимерными композиционными материалами / С.А. Бокарев, А.Н. Костенко, Д.Н. Смердов, А.А. Неровных // Интернет-журнал «Науковедение». - 2013. - №3 (16). https://naukovedenie.ru/PDF/94tvn313.pdf. - С. 1-9.

12. Буланов И.М. Технология ракетных и аэрокосмическх конструкций из композиционных материалов: Учеб. для вузов / И.М. Буланов, В.В. Воробей. - М. - МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 1998. - 516 с.

13. Быков А.А. Расчет деформаций отслоения композита для усиленных изгибаемых железобетонных элементов / А.А. Быков, А.Н. Третьякова, А.В. Калугин // Вестник ТГАСУ. - 2014. - №3. - С. 112-122.

14. Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов: Учебное пособие / Г.А. Ванин. - Киев, 1985. - 304 с.

15. Глухих В.Н. Усиление элементов конструкций наклейкой композиционных материалов в сжатой и растянутой зоне / В. Н. Глухих, В. М. Петров, Е. В. Худаев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2017. — Т.9. — № 6. — С. 1273-1281.

16. ГОСТ 32656-2014 Композиты полимерные. Методы испытаний. Испытания на растяжение. М.: Стандартинформ - 2014. - 40 с.

17. Гранев. В.В. Каталог конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций промышленных зданий / В.В. Гранев, Ю.В. Кудрявцев, И.С. Макулин, О.М. Сысоев. - М.: ЦНИИПромзданий. - 1987. - с. 334.

18. Григорьева Я.Е. Прочность и деформативность железобетонных балок, усиленных углепластиком на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности: автореф. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Я.В. Григорьева. М., - 2013. -25 с.

19. Грищенко С.В. Расчёт и проектирование изделий конструкции самолёта из слоистых композитов с учётом межслоевых эффектов / С.В.Грищенко // Электронный журнал «Труды МАИ». - 2015. - №84. Шр://11га<ута1.ги/риЬНвЬе<±рЬр?ГО=63011.

20. Данилов А.И. Усиление растянутых элементов полимерами на основе высокопрочного волокна / А.И. Данилов, И.А. Калугин // Промышленное и гражданское строительство. - 2018. - № 12. - С. 25-31.

21. Дементьев В.А. Усиление и реконструкция мостов на автомобильных дорогах: учеб. пособие / В.А. Дементьев, В.П. Волокитин, Н.А. Анисимова; под общ. ред. проф. В.А. Дементьева; Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.

- Воронеж, 2006. - 116 с."

22. Дьячкова А.А. Расчет усиления железобетонных плит углеродными композиционными материалами / А.А. дьячкова, В.Д. кузнецов // инженерно-строительный журнал. - 2009. - №3(5). - С. 25-28.

23. Иванов А.Н. Опыт применения композиционных материалов в мостостроении / А.Н. Иванов, А.В. Мартынов // Международный научный журнал «Символ науки». 2015.- №6. - С. 43-46.

24. Капустина Е. П. Особенности усиления металлических конструкций композитными материалами на основе углеродного волокна / Е. П. Капустина, М. В. Анненкова // Технология, организация, механизация и геодезическое обеспечение строительства. - Выпуск 2016-6(122). - 2016. - сс. 3437.

25. Карелина М.Ю. Моделирование контактного соединительного слоя составного стержня при проектировании клеевых и клеемеханических соединений / М.Ю. Карелина, М.И. Семин // Вестник МАДИ. - вып. 4 (39). - 2014.

- сс. 38-42.

26. Кейгл Ч. Клеевые соединения / Ч. Кейгл, пер. с анг. В.П. Батизат, А.С. Богданов, И.М. Заманский, А.П. Петрова. - М.: Изд-во ""МИР"". -1971. - с. 293.

27. Комплексное усиление несущих строительных конструкций композитными углеродными материалами: презентационный буклет / С0МР071Т.РК0. - 74 с.

28. Корягин С.И. Методика исследования докритического роста трещин в клеевых соединениях / С.И. Корягин, С.В. Буйлов, Е.С. Минкова // Международный научный журнал «Инновационная наука». 2015.- №5. - С. 88-92.

29. Куреннов С.С. Модель двухпараметрического упругого основания в расчете напряженного состояния клеевого соединения / С.С. Куреннов // Электронный журнал «Труды МАИ». - 2013. - №66. Шр://1ти<1ута1.га/риЬНвЬе<.рЬр?ГО=40246.

30. Леонова А.Н. Особенности усиления металлических конструкций композитными материалами при воздействии агрессивной среды / А.Н. Леонова, О.Д. Софьяников, И.А. Скрипкина // Вестник МГСУ. - Том 15. Выпуск 4. - 2020. - 496-509.

31. Линьков Н.В. К ВОПРОСУ О МЕТОДИКЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ / Н.В. Линьков // ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. - 3 (393). 2021 г. - С.153-158.

32. Линьков Н.В. Напряженно-деформированое сосотояние деревянных балок составного сечения на КМ-соединениях при длительном действии нагрузки / Н.В. Линьков // Строительные конструкции, здания и сооружения. - 7. 2015 г. - С.44-48.

33. Линьков Н.В. Несущая способность и деформативность соединений деревянных конструкций композиционным материалом на основе эпоксидной матрицы и стеклоткани / Н.В. Линьков // Автореферат к диссертации. - Москва. - 2010 г. - 24 с.

34. Маилян Д.Р. Прочность и деформативность усиленных композитными материалами балок при различных варьируемых факторах / Д.Р. Маилян, П.П. Польской // ИВД. 2013.- №2. - С. 25.

35. Михайлов В.В. Усиление стальных строительных конструкций: Учебное пособие / В.В. Михайлов, Ю.А. Макарьев, рец. В.Г. Котлов, А.Н. Актуганов, Н.Н. Мирошников - изд. Владим. гос. ун-та, 2006. - 96 с.

36. Муртазин М.Р. Результаты экспериментального исследования усиления композитными материалами на основе углеволокна изгибаемых металлических конструкций / М.Р. Муртазин, Г.Р. Муртазина // Сборник тезисов Всероссийской научно-практической конференции. - СГТУ. - 2017. - С. 202.

37. Неволин Д. Г. Усиление железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения полимерными композиционными материалами: монография / Д. Г. Неволин, Д. Н. Смердов, М. Н. Смердов -Екатеринбург: УрГУПС, 2017. - 151 с.

38. Овчинников И.И. Усиление металлических конструкций фиброармированными пластиками: часть 1. Состояние проблемы / И.И. Овчинников, И.Г. Овчинников, Д.А. Татиев, Г.В.Чесноков, К.В. Покулаев // Интернет-журнал «Науковедение». - 2014. - №3. https://naukovedenie.ru/PDF/19TVN314.pdf. - С. 1-27.

39. Овчинников И.И. Усиление металлических конструкций фиброармированными пластиками: Часть 2. Применение метода предельных состояний к расчету растягиваемых и изгибаемых конструкций / И.И. Овчинников, И.Г. Овчинников, Г.В. Чесноков, Д.А. Татиев, К.В. Покулаев // Интернет-журнал «Науковедение». - 2014. - №3. https://naukovedenie.ru/PDF/20TVN314.pdf. - С. 1-23.

40. Орешко Е.И. Математическое моделирование деформирования конструкционного углепластика при изгибе / Е.И. Орешко, В.С. Ерасов, А.Н. Луценко // Авиационные материалы и технологии. 2016. - №2(41). - С. 50-59.

41. Полилов А.Н. Экспериментальное обоснование критериев прочности волокнистых композитов, проявляющих направленный характер

разрушения / А.Н. Полилов, Н.А. Татусь // Вестник ПНИПУ. 2012. - №2. - С. 140166.

42. Полилов А.Н. Энергетические критерии расслоения полимерных волокнистых композитов (ПКМ) / А.Н. Полилов, Н.А. Татусь // ВЕСТНИК ПНИПУ. 2012. - №3. - С. 176-203.

43. Пономарев В.Б. Математическая обработка результатов инженерного эксперимента: Учебное пособие / В.Б. Пономарев, А.Б. Лошкарев -Екатеринбург: УрФУ. - 2016. - 99 с.

44. Попов А.Ю. Классификация, состав, достоинства и недостатки многокомпонентных композитных материалов / А.Ю. Попов, К.К. Госина, И.В. Петров, А.Е. Макарова, Д.Г. Балова, А.В. Пепеляев // Омский научный вестник. 2015. - №3 (143). - С. 42-45.

45. Пособие по проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП II-23-81*) / Укрниипроектстальконструкция. М., - 1989. - 159 с.

46. Пособие по расчетным характеристикам клеевых соединений для строительных конструкций / А.С. Фрейдин, А.Б. Шолохова, Ву Ба Кием. - М. Издательство литературы по строительству, 1972. - 58 с.

47. Пятницкий А.А. Новый способ усиления металлических конструкций памятников архитектуры / А.А. Пятницкий, С.А. Крутик, И.О. Махов // Промышленное и гражданское строительство. - вып. 3. - 2015. - сс. 73-76.

48. Ребров И.С. Усиление стержневых металлических конструкций: научное издание / И.С. Ребров; рец. В.И. Сливкер. - изд. Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1988 - 288 с.

49. Ржаницын А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций / А.Р. Ржаницын, ред. Г.И. Бердичевский. - М.: Государственное издательство строительной литературы. - 1948. - с. 194.

50. Рощина С.И. Расчет композитных деревоклееных балок на основе применения инженерного метода / С.И. Рощина, М.В. Лукин, Б.В. Лабудин, В.И. Мелехов // Известия ВУЗов. Лесной журнал. 2012.- №3. - С. 25.

51. Румянцев А.Ф. Создание из углепластика створки отсека полезного груза для большого транспортного самолета «Буран» / А.Ф. Румянцев // Авиационные материалы и технологии. - 2013. - Спецвыпуск 2013. - С.56-61.

52. Семёнов В.В. Проблемы применения полимерных композиционных материалов в промышленном и гражданском строительстве / В.В. Семёнов, И.А. Буторов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2016.- №4. - С. 129-137.

53. Семин М.И. Обоснование технологий восстановительного ремонта на основе клеевых соединений / М. И. Семин, М. А. Якунин, Ю. В Забайкин // Инновации и инвестиции. - № 8. - 2019. - сс. 151-156.

54. Семин М.И. Расчеты соединений элементов конструкций из полимерных материалов на прочность и долговечность: Монография / М.И. СЕМИН. - М.: Изд-во МАДИ. - 2016. - 93 с.

55. Слепец В.А. Трещиностойкость и деформативность железобетонных пролетных строений мостов, усиленных полимерными композиционными материалами на основе углеродного волокна: дисс. ... канд. техн. наук: 05.23.11 / Слепец Виктор Александрович. — Новосибирск., 2017. — 194 с.

56. Смердов М.Н. Исследование несущей способности железобетонных конструкций горнотехнических зданий и сооружений, усиленных композиционными материалами, с учетом температурных факторов: дис. ... канд. тех. наук: 25.00.22 / Смердов Михаил Николаевич. - Екатеринбург, 2015. - 135 с.

57. Соловьев С.С. Расчет тавровой балки, усиленной композитными материалами, с использованием ПК Лира-САПР / С.С. Соловьев, М.Ю. Пустовалова // Международный научный журнал «Инновационная наука». 2017.-№03. - С. 82-89.

58. СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования.

59. Стоянов В.В. Повышение несущей способности деревянных изгибаемых элементов / В.В. Стоянов, Ш. Жгалли // ИВУЗ. «Лесной журнал».

2016.- №1. - С. 115-121.

60. Туснин А.Р. Теоретическая оценка несущей способности стальной балки, усиленной углепластиком / А.Р. Туснин, Е.О. Щуров // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 2. С. 10-14.

61. Туснин А.Р. Экспериментальные исследования клеевого соединения элементов из стали и углепластиковых композитных материалов / А.Р. Туснин, Е.О. Щуров // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 7.С. 69-73.

62. Туснин А.Р. Экспериментальные исследования стальных элементов, усиленных углепластиковыми композитными материалами / А.Р. Туснин, Е.О. Щуров // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 9. С. 25-29.

63. Устинов А. С. Композитный материал: монография / А.С. Устинов, Е.А. Питухин; рец. А.Д. Фофанов. - изд. ПетрГУ, 2016 - 51с.

64. Устинов А.М. Закономерности развития и локализации пластической деформаций на поверхности металлических образцов в слоистом композите металл / клей / углеволокно / А.М. Устинов, Д. Г. Копаница, Б.О. Кошко, А.А. Клопотов // Международная конференция с элементами научной школы. - Томск. - 09-11 ноября. - 2015. - С. 21-24.

65. Устинов А.М. Изучение поверхностной деформации углеволокна при осевом растяжении / А.М. Устинов, А.А. Клопотов, Ю.А. Абзаев, А.И. Потекаев, В.С. Плевков, // Фундаментальные основы механики. -

2017. - №2. - С. 95-96.

66. Устинов А.М. Прочность и деформативность стальных изгибаемых элементов строительных конструкций, усиленных углекомпозитом / А.М. Устинов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. -Томск. 2020. - С. 24.

67. Устинов А.М. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния поверхностных слоев углепластика при осевом растяжении методом корреляции цифровых изображений / А.М. Устинов, А.А. Клопотов, А.И. Потекаев, Ю.А. Абзаев, В.С. Плевков // Известия алтайского государственного университета. 2018. - №1 (99). - С. 58-63.

68. Устинов А.М. Экспериментальное исследование, методом корреляции цифровых изображений, напряженно-деформированных состояний поверхности прокатного двутавра, усиленного углепластиком / А.М. Устинов, Д. Г. Копаница, А.А. Клопотов // Инновационные технологии в машиностроении. Сборник трудов VIII Международной научно-практической конференции. 2017. -№1. - С. 39-42.

69. Филимонов Э.В. Прочность и деформативность композиционного материала на основе эпоксидной матрицы и стеклоткани / Э.В. Филимонов, Н.В. Линьков // Вестник МГСУ. - 1. 2018 г. - С.235-242.

70. Хватан А. М. Расчет клеевого соединения с учетом пластичности клея / А. М. Хватан // УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ ЦАГИ. - том X. - №4. -1979. - С. 140-143.

71. Шилин А.А. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами: Руководство по усилению железобетонных конструкций композиционными материалами. / А.А. Шилин, В.А. Пшеничный, Д.В. Картузов // Издательство Стройиздат. - 2007. - 184 с.

72. Янковский А.П. исследование установившейся ползучести металлокомпозитных балок слоисто-волокнистой структуры с учетом ослабленного сопротивления поперечным сдвигам / А.П. Янковский // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2016. - №1. - С. 85-108.

73. Abdelouahed T. Improved theoretical solution for interfacial stresses in concrete beams strengthened with FRP plate / T. Abdelouahed // International Journal of Solids and Structures. - No. 43. - 2006. - P. 4154-4174.

74. Abed G. Effects of temperature on the adhesive bonding in steel beams reinforced with CFRP composites / G. Abed - Southampton: University of Southampton. - 2012. — p. 208.

75. Accord N. On the use of fiber reinforced polymer composite elements for enhancing structural steel member ductility / N. Accord, J. Lin, K. Harries, C. Earls - Pittsburgh, University of Pittsburgh. - 2005. — p. 140.

76. Aggelopoulos E. Composite patch repair of fatigue-damaged steel members / E. Aggelopoulos - Guildford, University of Surrey. - 2007. — p. 144.

77. Alemdar F. Use of composite materials to repair steel structures vulnerable to fatigue damage / F. Alemdar, A. Matamoros, C. Bennett, S. Rolfe, R. Barrett. - University of Kansas. - 2010.

78. Al-Mosawe A. A REVIEW OF THE BOND CHARACTERISTICS BETWEEN STEEL AND CFRP LAMINATE UNDER STATIC AND IMPACT LOADS / A. Al-Mosawe, R. Al-Mahaidi, X. Zhao // Fourth Asia-Pacific Conference on FRP in Structures. - vol 2013. - 2013. - p. 12.

79. Al-Nini A. Flexural Behavior of Double-Skin Steel Tube Beams Filled with Fiber-Reinforced Cementitious Composite and Strengthened with CFRP Sheets / A. Al-Nini, E. Nikbakht, A. Syamsir, N. Shafiq // Materials. - vol 13. - 2020. -p. 3064.

80. Altaee M. Experimental Investigation of CFRP-Strengthened Steel Beams with Web Openings / M. Altaee, L. Cunningham, M. Gillie // Journal of Constructional Steel Research. — 2017. — №138. — pp. 750-760.

81. Altun F. Analytical investigation of a three-dimensional FRP-retrofitted reinforced concrete structure's behaviour under earthquake load effect in ANSYS program / F. Altun, F. Birdal // Nat. Hazards Earth Syst. 2012. - №12. - C. 3701-3707.

82. Analytical approach / C. Pellegrino, E. Maiorana, C. Modena // Materials and Structures. - vol 2008. - 2008. - pp. 353-363.

83. Avgoulas E.I. Biomimetic-inspired CFRP to perforated steel joints / E.I. Avgoulas, M.P.F. Sutcliffe // Composite Structures. - No. 152. - 2016. - pp. 929938.

84. Banea M.D. Adhesively bonded joints in composite materials: an overview/ M.D. Banea, L.F.M. da Silva // Proc. IMechE. - Vol. 223. - 2009. - p. 18.

85. Batikha M. Strengthening of thin metallic cylindrical shells using fibre reinforced polymers / M. Batikha, J. Rotter, J. Chen - Edinburgh: Scotland, UK, The University of Edinburgh. - 2008. — p. 158.

86. Brairi S. Improved stresses analysis of a functionally graded beam under prestressed CFRP plate / S. Brairi, B. Kerboua, I. Bensaid // Advanced Composites Letters. - No. 27. - 2018. - P. 10-22.

87. Carolin A. Carbon fibre reinforced polymers for strenthening of structural elements / A. Carolin. -Sweden. - Division of Structural Engineering Department of Civil Mining Engineering. - 2003. - p. 194.

88. Cazacu C. Experimental research in flexural behavior of carbon fiber polymer strengthened beams / C. Cazacu, T. Galatanu, P. Mizgan, R. Muntean, F. Tamas // Procedia Engineering. - No. 181. - 2017. - pp. 257-264.

89. Chajes M. J. Applications of advanced composites to steel bridges: a case study on the ashland bridge (Delaware-USa) / M. J. Chajes, A. P. Chacon, M. W. Swinehart, D. R. Richardson, G. C. Wenczel: Department of Civil and Environmental Engineering College of Engineering University of Delaware. - 2005. - p. 86.

90. Chen T. Flexural Strength of Carbon Fiber Reinforced Polymer Repaired Cracked Rectangular Hollow Section Steel Beams / T. Chen, M. Qi, Xiang-Lin Gu, and Qian-Qian Yu // Hindawi Publishing Corporation. The Scientific World Journal. - ID 204861. -2015. - p. 9.

91. Ciupack Y., Pasternak H., Bonding technology in steel structures / Y. Ciupack, H. Pasternak // Proceedings of the METNET seminar 2016 in castellon. -2016. - №6. - C. 19-31.

92. CNR-DT 202/2005 Guidelines for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Existing Structures. Metallic

structures - CNR - Advisory Committee on Technical Recommendations for Construction. - 2007. - P. 57.

93. Colombi P. Fatigue reinforcement of steel elements by CFRP materials: experimental evidence, analytical model and numerical simulation / P. Colombi, G. Fava, C. Poggi, L. Sonzogni // Procedia Engineering. - No. 74. - 2014. -pp. 384-387.

94. Danilov A. Analytical and finite element modeling in the calculation and design of reinforcements of stretched elements by fiber-reinforced polymers based on high-strength fiber using adhesive joints / A.I. Danilov, I.A. Kalugin // Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. - 2018. - № 5. C. 414-426.

95. Danilov A. Cascade method of stretched elements strengthening by FRP / A. Danilov, I. Kalugin // E3S Web of Conferences. 22nd International Scientific Conference on Construction the Formation of Living Environment, FORM 2019. -2019. - p. 04037.

96. Danilov A. CFRP Reinforcement adhesive joint performance on the transversely damaged steel elements under axial tension / A. Danilov // MATEC Web of Conferences. - 2017. - № 177. - C. 00033.

97. Dawood M. Design guidelines for strengthening of steel-concrete composite beams with high modulus CFRP materials / M. Dawood // SCHNERCH, "Design Guidelines for Strengthening Steel Beams". - 2006. - p.10.

98. Dawood M. Fatigue and Overloading Behavior of Steel-Concrete Composite Flexural members Strengthened with High Modulus CFRP Materials / M. Dawood,S. Rizkalla, E. Sumner // Journal of Composites for Construct. - vol 2007. -2007. - p. 45.

99. Dawood M. Fundamental behavior of steel-concrete composite beams strengthened with high modulus carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials: the requirements for the Degree of Master of Science / Mina magdy riad dawood. - the Graduate Faculty of North Carolina State University. - 2005. - p. 225.

100. Deng J. Behaviour under static loading of metallic beams reinforced with a bonded CFRP plate / J. Deng, M.M.K. Lee // Composite Structures. - 2007. -№78. - C. 232-242.

101. Deng J. Flexural strength of steel-concrete composite beams reinforced with a prestressed CFRP plate / J. Deng, M.Lee, S. Li // Construction and Building Materials. 2011. - №25. - C. 379-384.

102. Deng J. Numerical study on notched steel beams strengthened by CFRP plates / J. Deng, J. Li, Y. Wang, W. Xie // Construction and Building Materials. -No. 163. - 2018. - P. 622-633.

103. Deng J. Stress analysis of steel beams reinforced with a bonded CFRP plate / J. Deng, M.M.K. Lee, S.S.J. Moy // Composite Structures. - 2004. - №65. - C. 205-215.

104. Design and Testing of Bonded and Bolted Joints: NPL Manual. -2007. - p. 120.

105. Designation: D 3528 - 96 (Reapproved 2002): Standard Test Method for Strength Properties of Double Lap Shear Adhesive Joints by Tension Loading.

106. Farshchi Tabrizi S. Strengthening of Steel Structures with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) / S. Farshchi Tabrizi, S. Rizkalla, R. Seracino, A. Gupta - Raleigh, North Carolina, North Carolina State University. - 2013. — p. 126.

107. Fava G. Strengthening of metallic structures using carbon fiber reinforced polymer materials / G. Fava, P. Colombi, C. Poggi - Turin, Polytechnic of Turin. - 2007. — p. 197.

108. Galvez P. Study of the behaviour of adhesive joints of steel with CFRP for its application in bus structures / P. Galvez, A. Quesada, M.A. Martinez, M.J.L. Boada, V. Diaz // Composites Part B. - No. 129. - 2017. - pp. 41-46.

109. Ghafoori E. A Retrofit Theory to Prevent Fatigue Crack Initiation in Aging Riveted Bridges Using Carbon Fiber-Reinforced Polymer Materials / E. Ghafoori, M. Motavalli // Polymers. - No. 8. - 2016. - p. 308.

110. Ghafoori E. Application of pre-stressed un-bonded CFRP for strengthening of metallic structures / E. Ghafoori, A. Hosseini, E. Pellissier, M. Hueppi,

M. Motavalli // 9th International Conference on Fibre-Reinforced Polymer (FRP) Composites in Civil Engineering (CICE 2018). - Paris. - 17-19 JULY 2018. - P. 375388.

111. Grésille A. Carbon fiber strengthening and jacking of engineering structures / A. Grésille. - Division of Structural Engineering. - 2009. - p. 74.

112. Harries K. Steel-frp composite structural systems / K. Harries, S. El-Tawil // Conference: International Conference on Composite Construction in Steel and Concrete 2008. - 2008. - pp. 1-12.

113. Hart-Smith L. Adhesive-bonded double-lap joints: Technical report / L. Hart-Smith - Long Beach, California. - 1973. - 105 P.

114. Hosseini A. An experimental investigation into bond behavior of prestressed CFRP to steel substrate / A. Hosseini, M. Wellauer, E. Ghafoori, A. S. Marzaleh, M. Motavalli // Proceedings of SMAR 2017, fourth conference on smart monitoring, assessment and rehabilitation of civil structures. - September 13-15. -

2017. - p. 68-76.

115. Hosseini A. Prestressed unbonded reinforcement system with multiple CFRP plates for fatigue strengthening of steel members /A. Hosseini, E. Ghafoori, M. Motavalli, A. Nussbaumer, X. Zhao, R. Koller // Polymers. - No. 10. -

2018. - p. 264.

116. Kaluza M. Methacrylate adhesives to create CFRP laminate-steel joints - preliminary static and fatigue tests / M. Kaluza, J. Hulimka // Procedia Engineering. - No. 172. - 2017. - pp. 489-496.

117. Kamruzzaman M. A Review on Strengthening Steel Beams Using FRP under Fatigue / M. Kamruzzaman, M. Z. Zamin Jumaat, N. H. Ramli Sulong, A. B.M. Saiful Islam // Hindawi Publishing Corporation. The Scientific World Journal. -ID 702537. -2014. - p. 21.

118. Karatas M.A. A review on machinability of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite materials / M.A. Karatas, H. Gokkaya // Defence Technology. - No. 14. - 2018. - pp. 318-326.

119. Keykha A.H. A numerical investigation on the structural behavior of deficient steel frames strengthened using CFRP composite / A.H. Keykha // Civil Engineering Dimension. - Vol. 20, No. 1. - 2018. - pp. 1-7.

120. Kirk A. Strengthening of Steel Structures with High Modulus Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) Materials: Bond and Development Length Study / A. Kirk, J. Nau, S. Emmett, S. Rizkalla - Raleigh, North Carolina, North Carolina State University. - 2009. — p. 228.

121. Klaiber F. Strengthening of steel girder bridges using FRP / F. Klaiber, A. Abu-Hawash // Proceedings of the 2003 Mid-Continent Transportation Research Symposium. - 2003. - p. 12.

122. Koller R. CFRP-Strengthening and Long-Term Performance of Fatigue Critical Welds of a Steel Box Girder / R. Koller, I. Stoecklin, S. Valet, G. Terrasi // Polymers. - № 6. - 2014. - pp. 443-463.

123. Lanier B. Study in the improvement in strength and stiffness capacity of steel multi-sided monopole towers utizling carbon fiber reinforced polymers as a retrofitting mechanism / B. Lanier, S. Rizkalla, W. Rasdorf, J. Nau - Raleigh, North Carolina, North Carolina State University. - 2005. — p. 166.

124. Linghoff D. Performance of steel beams strengthened with CFRP laminate - Part 1: Laboratory tests / D. Linghoff, M. Al-Emrani, R. Kliger // Composites: Part B. - vol Part B 41. - 2010. - p. 509-515.

125. Litvinov A. Applying carbon fiber in building structures / A. Litvinov, T. Liutu, P. Himmi, J. Kvach - Lappeenranta, Saimaa University of Applied Sciences. - 2010. — p. 46.

126. Lu Y. Study of the Tensile Properties of CFRP Strengthened Steel Plates / Y. Lu, W. Li, S. Li, X. Li, T. Zhu // Polymers. - №7. - 2015. - pp. 2595-2610.

127. Lupasteanu V. Behaviour of cfrp-to-steel interface in adhesively bonded single lap joints experimental set-up / V. Lupasteanu, N. Taranu, P. Mihai, G. Opri§an // Buletinul institutului politehnic din iasi. - №4. - 2015. - pp. 63-73.

128. Lupasteanu V. Comportarea regiunii de interfata dintre otel si lamelele compozite polimerice armate cu fibre de carbon la imbinarile adezive / V.

Lupasteanu, N. Taranu, P. Mihai, G. Oprisan, R. Lupasteanu // Article. - January 2016. - https://www.researchgate.net/publication/311822841.

129. Majidi H. Failure Assessment of Steel/CFRP Double Strap Joints / H. Majidi, S. Razavi, F. Berto // Metals. 2017. - №7. - C. 255.

130. Nagai M. Bonding characteristics and flexural stiffening effect of CFRP strand sheets bonded to steel beams / M. Nagaia, Y. Hidekumab, T. Miyashitaa, Y. Okuyamaa, A. Kudoa, A. Kobayashib // Procedia Engineering. - No. 40. - 2012. -pp. 137-142.

131. Narmashiri K. Failure analysis and structural behaviour of CFRP strengthened steel I-beams / K. Narmashiri, N. Sulong, M. Jumaat // Construction and Building Materials. - № 30. - 2012. - pp. 1-9.

132. Narmashiri K. Shear strengthening of steel I-beams by using CFRP strips / K. Narmashiri, M. Jumaat, R. Sulong // Scientific Research and Essays. - № 5(16). - 2010. - pp. 2155-2168.

133. Nozaka K. Effective Bond Length of Carbon-Fiber-Reinforced Polymer Strips Bonded to Fatigued Steel Bridge I-Girders / K. Nozaka, K. Shield, J. Hajjar // Journal of bridge engineering. - № 10. - 2005. - pp. 195-205.

134. Ochi N. Experimental study on strengthening effect of high modulus cfrp strips with different adhesive length installed onto the lower flange plate of I shaped steel girder / N. Ochi, M. Matsumura, N. Hisabe // Procedia Engineering. - No. 14. - 2011. - pp. 506-512.

135. Peiris N. A. Steel beams strengthened with ultra high modulus CFRP laminates: abstract of dissertation, the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, College of Engineering at the University of Kentucky. - 2011. - p. 307.

136. Pellegrino C. FRP strengthening of steel and steel-concrete composite structures: An analytical approach / C. Pellegrino, E. Maiorana, C. Modena // Materials and Structures. - №42. - 2009. - pp. 353-363.

137. Petri B. Finite element analysis of steel welded cover plate including composite doublers / B. Petri, A. Matamoros - University of Kansas. - 2008. — p. 68.

138. Phan H.B. The behaviour of cfrp strengthened steel joints / H.B. Phan, H. Jiao, D. Holloway, C. Taylo, X. Zhao. - Australia: University of Tasmania. -2015. - p. 94.

139. Puigvert F. Fatigue and creep analyses of adhesively bonded anchorages for CFRP tendons / F. Puigvert, A.D. Crocombe, L. Gil // International Journal of Adhesion and Adhesives. - Vol. 54. - 2014. - pp. 143-154.

140. Puigvert F. Static analysis of adhesively bonded anchorages for CFRP tendons / F. Puigverta, A.D. Crocombeb, L.Gila // Construction and Building Materials. - No. 16. - 2014. - pp. 206-215.

141. Ritchie A. Strengthening Long Steel Columns of S-Sections against Global Buckling around Weak Axis Using CFRP Plates of Various Moduli / A. Ritchie, A. Fam, C. MacDougall // American Society of Civil Engineers. - vol 19. - 2015. - p. 11.

142. Rizkalla S. High modulus carbon fiber materials for retrofit of steel structures and bridges / S. Rizkalla, M. Dawood // Developments in Composites: Advanced, Infrastructural, Natural and Nano-compsoites. - vol 2006. - 2006. - p. 10.

143. Salama T. Strengthening Steel Bridge Girders Using CFRP / T. Salama, A. Abd-El-Meguid - The University of Alabama at Birmingham, Birmingham, AL. - 2010. - p. 184.

144. Salvado R. Carbon Fiber Epoxy Composites for Both Strengthening and Health Monitoring of Structures / R. Salvado, C. Lopes, L. Szojda, P. Araujo, M. Gorski, F. Velez, J. Castro-Gomes, R. Krzywon // Sensors. - № 15. - 2015. - pp. 10753-10770.

145. Schnerch D. Proposed design guidelines for strengthening of steel bridges with FRP materials / D. Schnerch, M. Dawood, S. Rizkalla, E. Sumner // Construction and Building Materials. - No. 21. - 2007. - pp. 1001-1010.

146. Schnerch D. Strengthening of steel-concrete composite bridges with high modulus carbon fiber reinforced polymer (CFRP) strips: Design Guidelines for the Use of HM Strips / D. Schnerch, M. Dawood, Dr. S. Rizkalla. - North Carolina State University. - 2007. - p. 40.

147. Selvaraj S. Design of Steel Beams Strengthened with Low-Modulus CFRP Laminates / S. Selvaraj, M. Madhavan // American Society of Civil Engineers. -vol 24. - 2020. - p. 14.

148. Shchurov E. Experimental Studies of Steel Beams Reinforced with Carbon Plastic Composites / E. Shchurov, A. Tusnin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2020. - Vol. 869. - № 052023. doi:10.1088/1757-899X/869/5/052023.

149. Shi J. Study on the interface constitutive relation between carbon fiber fabric and steel / J. Shi, B. Jia, Y. Ren, X. Zhang, J. Luo // Materials. - vol 13. -2020. - p. 16.

150. Valsangkar A. Fatigue crack propagation in underwater carbon fiber reinforced polymer (cfrp)-retrofitted steel panels / A. Valsangkar, H. Mahmoud - Fort Collins, Colorado: Colorado State University. - 2015. — p. 117.

151. Vujtech J. Application of carbon FRP for fatigue strengthening of old steel structures / J. Vujtech, P. Ryjacek, M. Vovesny // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. — 2017. — №175. — pp. 1-6.

152. Xiang K. Calculation of flexural strengthening of fire-damaged reinforced concrete beams with CFRP sheets / K. Xiang, G. Wang // Procedia Engineering. - No. 52. - 2013. - pp. 446-452.

153. Yang Y. Bond behavior and durability of CFRP-to-steel bonded joints under cyclic loading and freeze-thaw and salt fog: Dissertation for obtaining the Doctor degree in Civil Engineering / Y. Yang. - lisboa. - 2018. - 196 c.

154. Yousefi O. Investigation of flexural deficient steel beams strengthened by cfRP / O. Yousefi, K. Narmashiri, A. Ghods // Indian Journal of Fundamental and Applied Life Sciences. - № 4. - 2014. - pp. 372-380.

155. Yu Q. Fatigue Behaviour of CFRP Strengthened Out-of-Plane Gusset Welded Joints with Double Cracks / Q. Yu, T. Chen, X. Gu, N. Zhang // Polymers. - No. 7. - 2015. - pp. 1617-1637.

156. Zhao X. Performance of cfrp strengthened lightsteel beams subjected to end bearing forces / X. Zhao, R. Al-Mahaidi // Asia-Pacific Conference on FRP in Structures. - № 6. - 2007. - pp. 937-942.

157. Zhu Z. Flexural fatigue behavior of large-scale beams strengthened with side near surface mounted (SNSM) CFRP strips / Z. Zhu, E. Zhu, Y. Ni, D. Li // Engineering Structures. - No. 180. - 2019. - pp. 134-147.

Приложение 1

СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИДЦйОНЫ11з1Н1>ЙИСЫКЯОвАИЛ1:СК1« ■ЧоСЮОаСцЦЙ 'ОСМЛРСВЕИНьйЯ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (НИУ МГСУ)

Ярославское ¡и.. 26, Москва. 129337 тел.; 4-7 [phone], факс; [phone] [e-mail]. www.mgsu.ru / мгсу.рф 0КГ10 02066523, ОГРН 1027700575044 ИНН/КП П 7716103391 / 771601001

Настоящий акт составлен о том, что результаты экспериментально-теоретических исследований и методика расчета несущей способности стальных конструкций, усиленных углекомпозитными материалами на основе эпоксидных олигомеров, выполненные при непосредственном участии Щурова Е.О., использованы при разработке стандарта ОАО «Препрег-Современные композиционные материалы» - СТО 61664530. - 2017 «Усиление металлических конструкций композиционными материалами на основе применения технологии системы внешнего армирования. Проектирование и технология производства работ». Усиление углепластиковыми ламелями растянутых и изгибаемых стальных элементов металлических конструкций повышает их несущую способность на 1530%. Приклеивание прочных и легких ламелей на стальные элементы не требует сварки или устройства болтовых соединений, может проводиться в полевых

.рт.

Акт о внедрении результатов исследований

условиях.

Директор научно-технических НИУ МГСУ

д.т.н., профессор

Заведующий лабораторией «Сов{ композиционные стро:

материалы» НИУ МГСУ д.т.Н.

стро:

92050