Усовершенствование железобетонных стен: экспериментальное и численное моделирование

Содержание

1. Введение
2. Проблемы старых зданий на Западном побережье Калифорнии
3. Различные виды повреждений железобетонных стен
4. Цель исследования
5. Способы реконструкции
6. Нумерическое моделирование
7. Результаты испытаний
8. Ретрофитинг с использованием армированного волокнистого полимера
9. Сравнение ретрофитинга и неретрофитированного образца
10. Будущие исследования

Введение

Привет всем! Меня зовут Энди Альбрайт, и я аспирант Виргинского технологического института. Сегодня я хотел бы поделиться с вами результатами моего исследования по экспериментальной реконструкции некорытных стен из железобетона с использованием численного анализа.

Проблемы старых зданий на Западном побережье Калифорнии

Структуры, построенные на западном побережье Калифорнии в период до 1970-х гг., не соответствуют современным сейсмическим стандартам. В случае сильного землетрясения они оказываются в опасности частичного разрушения. Это главная причина, по которой было решено провести исследование и разработать методы реконструкции таких стен.

Различные виды повреждений железобетонных стен

Диагональное разрушение, гибкое разрушение, разрыв арматурных соединений - все это типичные виды повреждений железобетонных стен. Также возможно скольжение стен по диагонали или их поперечное отклонение. Целью нашего исследования было выявить типичные паттерны повреждений старых стен и исследовать методы их реконструкции.

Цель исследования

Основной целью нашего исследования было изучение возможных повреждений старых некорытных стен во время землетрясения. Мы также хотели разработать эффективные рекомендации по реконструкции таких стен, чтобы обеспечить безопасность зданий.

Способы реконструкции

Для реконструкции мы рассмотрели два метода: использование армированного волокнистого полимера (АВП) и шоткрипта. АВП является более дешевым, эффективным с точки зрения затрат и экологически безопасным способом реконструкции. Мы также провели численное моделирование для дальнейшей проверки наших результатов.

Нумерическое моделирование

Для численного моделирования мы использовали модель неразрушимой балки и стержня. Мы также использовали элементы скорлупы для эмуляции АВП и пружинные элементы для отделения АВП от стены. Наши результаты численного моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Результаты испытаний

Мы завершили испытания на двух образцах: контрольном и образце с АВП. В контрольном образце мы наблюдали типичные повреждения, характерные для некорытных стен. Однако в образце с АВП повреждения были заметно снижены благодаря использованию этого материала.

Ретрофитинг с использованием армированного волокнистого полимера

Армированный волокнистый полимер (АВП) является эффективным методом ретрофитинга некорытных стен. Он улучшает гибкость и прочность стен, а также уменьшает склонность к разрушению. Использование АВП также позволяет снизить затраты на реконструкцию и улучшить экологический аспект.

Сравнение ретрофитинга и неретрофитированного образца

Наши результаты показывают, что ретрофитинг стен с использованием АВП значительно улучшает деформационные характеристики и уменьшает вероятность разрушения при землетрясениях. Хотя улучшение прочности не было значительным, улучшение гибкости структуры является важным аспектом безопасности.

Будущие исследования

В настоящее время мы продолжаем исследование ретрофитинга стен с использованием шоткрипта. Мы также планируем провести дополнительное численное моделирование для дальнейшей валидации наших результатов. Идеальным исходом нашего исследования будет разработка рекомендаций по ретрофитингу, которые можно будет применить на практике.

Мы хотели бы поблагодарить национальный институт стандартов и технологии и компанию Simpson strong TI за поддержку этого проекта. Мы также выражаем благодарность нашим научным руководителям и комитету, которые оказали неоценимую помощь в реализации этого исследования.

Спасибо вам всем!