Аналіз деформативних властивостей плит ПАГ-14
Для оцінки можливості використання композитної склопластикової арматури у конструкції плит аеродромних покриттів було проведено порівняльний аналіз методом кінцевих елементів (МКЕ) двох моделей плит:
– плита ПАГ-14А600.1 – залізобетонна попередньо напружена плита з напруженою арматурою зі сталі класу А600;
– плита ПАГ-14 з напруженою та допоміжною склопластиковою арматурою.
При моделюванні плит враховувалися конструктивні особливості, що регламентуються стандартом ГОСТ 25912, які наведені в табл. 1.
Таблиця 1 – Особливості еталонної (ПАГ-14А600.1) та досліджуваної (ПАГ-14GFRP.1) плит
|
Параметр |
ПАГ-14А600.1 | ПАГ-14GFRP.1 |
| ККількість та діаметр стрижнів напружуваної арматуры | 10 х ф14 | 10 х ф14 |
| Напруження в напружуваній арматурі, МПа | 530 | 530 |
| Кількість та діаметр поздовжніх стрижнів в сітці С1 | 4 х ф5 | 4 х ф4 |
| Кількість та діаметр поздовжніх стрижнів в сітці С1 | 6 х ф8 | 6 х ф6 |
| Кількість та діаметр поздовжніх стрижнів в сітці С2 | 4 х ф5 | 4 х ф4 |
| Кількість та діаметр поздовжніх стрижнів в сітці С1 | 52 х ф5 | 52 х ф4 |
Зв’язок елементів напруженої та ненапружуваної арматури, а також зв’язок арматури з бетоном при моделюванні приймався ідеальним. Стрижні арматури моделювалися з використанням балкових елементів, бетон – тривимірними кінцевими елементами (див. мал. 1). Попередня напруга в стрижнях напруженої арматури моделювалася завданням температурних перепадів і КЛТР відповідно до залежності:
∑ = – ЕаΔТ
Як критерій для оцінки працездатності плит розглядався критерій міцності бетону при розтягуванні/стисненні (при впливі згинальних навантажень). Згідно з ГОСТ 25912 бетон, що використовується для виробництва плит, повинен за міцністю на стискання бути не нижче класу В30. Відповідно до СНиП 2.06.08 для бетонів класу В30 встановлено такі розрахункові опори для граничних станів першої групи:
– стиснення осьове – 17 МПа;
– розтяг осьовий – 1,2 МПа.
В якості розрахункового випадку при моделюванні плит розглядалося випробування плит згідно зі схемою А ГОСТ 25912 (див. мал. 2). Відповідно до стандарту контрольне навантаження на плиту ПАГ-14А600.1 при випробуваннях за схемою А становить 35,3 кН.
Мал. 1. Звичайно-елементна модель плити для аеродромних покриттів (зверху вниз – арматура, що напружується, сітка С1, сітка С2, бетон)
Мал. 2. Моделювання навантажень та граничних умов,відповідних випробуванню плит за схемою А
Результати розрахунку напружено-деформованого стану (НДС) еталонної та досліджуваної плит наведено на мал. 3 та в табл. 2.
Мал. 3. Напружений стан в еталонній (згори) та досліджуваній (знизу) плитах, Па
Таблиця 2 – Порівняльний аналіз НДС плит
|
Параметр |
ПАГ-14А600.1 | ПАГ-14GFRP.1 |
| Розтягуюче напруження в нижній зоні, МПа | 1,22 | 1,24 |
| Стискаюче напруження в верхній зоні, МПа | 6,88 | 6,99 |
| Прогин, мм | 2,91 | 2,95 |
З результатів розрахунку видно, що максимальне напруження, що розтягує, в нижньому шарі бетону у плити, армованої склопластикової арматурою, незначно (на 1,6%) перевищують аналогічні, що виникають в залізобетонній плиті.
