Міцність армованих блочних конструкцій для захисту цивільної інфраструктури
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/86.264Ключові слова:
блочна кладка, будівельні матеріали, GFRP-арматура, склопластикова арматура, цивільна інфраструктура, надзвичайні ситуації, позаплощинний згин, імпульсне навантаження, динамічний коефіцієнтАнотація
Мета. Встановлення кількісних залежностей між геометричними параметрами блочної стіни, кроком внутрішньої скловолоконної композитної арматури (GFRP), згинальною несучою здатністю та граничним рівнем короткочасного поперечного навантаження для попереднього проєктування захисних огороджувальних конструкцій цивільної інфраструктури.
Методика. Застосовано розрахункову модель еквівалентної односмугової стіни завширшки 1 м, що працює на позаплощинний згин. Несучу здатність визначено з рівнянь рівноваги та сумісності деформацій, жорсткість тріщинуватого перерізу – методом приведеного перерізу, а реакцію на імпульс – одновільною моделлю першої форми коливань. Виконано параметричний розрахунковий експеримент для товщин 190, 240 і 290 мм та GFRP Ø12 мм з кроком 300, 200 і 150 мм.
Результати. Для базової стіни =190 мм і GFRP Ø12 мм з кроком 200 мм отримано
= 36,27 кН·м/м, розрахунковий момент = 23,58 кН·м/м та еквівалентний статичний тиск = 32,75 кПа. Період першої форми тріщинуватої смуги становить = 0,102 с; за прямокутного імпульсу тривалістю 10, 20 і 40 мс розрахункові рівні тиску становлять відповідно 53,93, 28,30 і 17,35 кПа. Збільшення товщини до 240 і 290 мм за кроку 200 мм підвищує відповідно до 51,36 і 72,80 кПа.
Наукова новизна. Запропоновано спільну аналітичну залежність, яка пов’язує опір армованого блочного перерізу з динамічною реакцією через період першої форми тріщинуватої стіни. Показано, що збільшення кількості GFRP-арматури одночасно підвищує момент опору та змінює власний період конструкції, тому ефект від зменшення кроку арматури для коротких імпульсів є нелінійним.
Практична значимість. Отримані залежності можуть використовуватися для первинного підбору товщини модульних блочних стін і кроку GFRP-арматури у захисних спорудах та огороджувальних конструкціях об’єктів цивільної інфраструктури. Розрахунок не замінює сертифікаційних випробувань, нелінійного скінченно-елементного аналізу та перевірок анкерування, зчеплення, вогнестійкості й локального руйнування для конкретного об’єкта.
Посилання
1. Мельник, М., Мельник, І., Панченко, О., & Собко, Ю. (2026). Огляд способів підсилення мурованих конструкцій високоміцними композитами. Будівельні конструкції. Теорія і практика, 18, 216–228. https://doi.org/10.32347/2522-4182.18.2026.216-228
2. Gilstrap, J. M., & Dolan, C. W. (1998). Out-of-plane bending of FRP-reinforced masonry walls. Composites Science and Technology, 58(8), 1277–1284. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(98)00007-4
3. Galati, N., Tumialan, G. J., & Nanni, A. (2006). Strengthening with FRP bars of URM walls subject to out-of-plane loads. Construction and Building Materials, 20(1–2), 101–110. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2005.06.047
4. Tumialan, J. G., Galati, N., & Nanni, A. (2003). Fiber-reinforced polymer strengthening of unreinforced masonry walls subject to out-of-plane loads. ACI Structural Journal, 100(3), 321–329. https://doi.org/10.14359/12607
5. Gattesco, N., & Boem, I. (2017). Out-of-plane behavior of reinforced masonry walls: Experimental and numerical study. Composites Part B: Engineering, 128, 39–52. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.07.006
6. Kashani, H. K., Shakiba, M., Bazli, M., Hosseini, S. M., Mortazavi, S. M. R., & Arashpour, M. (2023). The structural response of masonry walls strengthened using prestressed near surface mounted GFRP bars under cyclic loading. Materials and Structures, 56, Article 112. https://doi.org/10.1617/s11527-023-02201-0
7. Alsayed, S. H., Elsanadedy, H. M., Al-Zaheri, Z. M., Al-Salloum, Y. A., & Abbas, H. (2016). Blast response of GFRP-strengthened infill masonry walls. Construction and Building Materials, 115, 438–451. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.04.053
8. Badshah, E., Naseer, A., Ashraf, M., Shah, F., & Akhtar, K. (2017). Review of blast loading models, masonry response, and mitigation. Shock and Vibration, 2017, Article 6708341. https://doi.org/10.1155/2017/6708341
9. Bui, T. T., & Limam, A. (2014). Out-of-plane behaviour of hollow concrete block masonry walls unstrengthened and strengthened with CFRP composite. Composites Part B: Engineering, 67, 527–542. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.08.006
10. American Concrete Institute, Committee 440. (2022). Building code requirements for structural concrete reinforced with glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars—Code and commentary (ACI CODE-440.11-22). https://www.concrete.org/store/productdetail.aspx?ItemID=44011U22
&Language=English&Units=US_Units
11. ASTM International. (2022). Standard specification for solid round glass fiber reinforced polymer bars for concrete reinforcement (ASTM D7957/D7957M-22). https://doi.org/10.1520/D7957_D7957M-22
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
