Аналіз ефективності підсилення згинаних залізобетонних елементів нарощуванням стиснутої зони: огляд досвіду та перспективи застосування для балок з базальтопластиковою арматурою
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2026.66.4626Ключові слова:
базальтопластикова арматура, BFRP, підсилення залізобетонних конструкцій, нарощування перерізу, набетонка, стиснута зона, напружено-деформований станАнотація
Глобальна проблема руйнування залізобетонних конструкцій, спричинена корозією сталевої арматури, прискорила перехід будівельної галузі на неметалеву композитну арматуру, зокрема арматурні стрижні з полімеру, армованого базальтовим волокном (BFRP). Арматура BFRP має значні переваги, зокрема високу міцність на розтяг, повну корозійну стійкість та екологічну стійкість. Однак відсутність межі плинності та відносно низький модуль пружності арматури BFRP вимагають застосування специфічних підходів до проектування. Для запобігання раптовому розриву та крихкому руйнуванню конструкції міжнародні стандарти рекомендують проектувати такі балки як надміцні елементи, що забезпечує більш безпечний режим руйнування за рахунок руйнування бетону в зоні стиснення, але призводить до збільшення прогинів при експлуатації та обмеженого використання потенціалу міцності на розтяг композитної арматури. Мета даного дослідження узагальнити міжнародний досвід зміцнення залізобетонних елементів, що піддаються згину, шляхом збільшення розмірів поперечного перерізу, а також теоретично обґрунтувати доцільність застосування бетонних накладок на конструкції, армовані BFRP. Систематичний аналіз попередніх досліджень показав, що збільшення висоти зони стиснення покращує жорсткість конструкції, зміщує нейтральну вісь вгору та збільшує несучу здатність приблизно на 60–88%, демонструючи при цьому значний потенціал для покращення характеристик балок, армованих BFRP.
Посилання
1. Tran, H., & Nguyen-Thoi, T. (2025). Flexural behavior of beams reinforced with FRP bars: Test database, design guideline assessment, and reliability evaluation. Buildings, 15(18), 3373. https://doi.org/10.3390/buildings15183373 DOI: https://doi.org/10.3390/buildings15183373
2. Alhoubi, Y., Mahaini, Z., & Abed, F. (2022). The flexural performance of BFRP reinforced UHPC beams compared to steel and GFRP-reinforced beams. Sustainability, 14(22), 15139. https://doi.org/10.3390/su142215139 DOI: https://doi.org/10.3390/su142215139
3. Ebrahimzadeh, S. (2023). Review of affected parameters on flexural behavior of hollow concrete beams reinforced by steel/GFRP rebars. International Journal of Structural and Construction Engineering, 17(7), 298–313.
4. ACI Committee 440. (2015). Guide for the design and construction of structural concrete reinforced with fiber-reinforced polymer (FRP) bars (ACI 440.1R-15). American Concrete Institute.
5. Canadian Standards Association. (2012). Design and construction of building structures with fibre reinforced polymers (CAN/CSA-S806-12). Canadian Standards Association.
6. Genedy, M. (2014). A new CFRP-UHPC system for strengthening reinforced concrete T-beams (Master's thesis, University of New Mexico).
7. Song, Y., Yao, S., & Liu, L. (2022). Flexural reinforcement of over-reinforced beam by ultrahigh performance concrete layer. Mathematical Problems in Engineering, 2022, 9171300. https://doi.org/10.1155/2022/9171300 DOI: https://doi.org/10.1155/2022/9171300
8. Safaa, A., & Kadhim, M. M. A. (2025). State of research on shear strengthening/repairing of RC beams with ultra-high-performance concrete (UHPC). Civil and Environmental Engineering, 21(2), 1326–1347. https://doi.org/10.2478/cee-2025-0097 DOI: https://doi.org/10.2478/cee-2025-0097
9. Al-Osta, M. A., Isa, M. N., Baluch, M. H., & Rahman, M. K. (2017). Flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened with ultra-high performance fiber reinforced concrete. Construction and Building Materials, 134, 279–296. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.094 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.094
10. Chen, C., Cai, H., & Cheng, L. (2021). Shear strengthening of corroded RC beams using UHPC–FRP composites. Journal of Bridge Engineering, 26(1), 04020111. https://doi.org/10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0001653 DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0001653
11. Yin, H., Teo, W., & Shirai, K. (2017). Experimental investigation on the behaviour of reinforced concrete slabs strengthened with ultra-high performance concrete. Construction and Building Materials, 155, 463–474. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.08.077 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.08.077
12. Prem, P. R., & Murthy, R. (2016). Acoustic emission and flexural behaviour of RC beams strengthened with UHPC overlay. Construction and Building Materials, 123, 481–492. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.033 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.033
13. Garg, V., Bansal, P. P., & Sharma, R. (2019). Retrofitting of shear-deficient RC beams using UHPFRC. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 43, 419–428. https://doi.org/10.1007/s40996-019-00241-7 DOI: https://doi.org/10.1007/s40996-019-00241-7
14. Lampropoulos, A. P., Paschalis, S. A., Tsioulou, O. T., & Dritsos, S. E. (2016). Strengthening of reinforced concrete beams using ultra-high performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC). Engineering Structures, 106, 370–384. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.10.042 DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.10.042
15. Zheng, Y.-Z., Wang, W.-W., & Brigham, J. C. (2016). Flexural behaviour of reinforced concrete beams strengthened with a composite reinforcement layer: BFRP grid and ECC. Construction and Building Materials, 115, 424–437. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.04.038 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.04.038
16. Nadir, W., Kadhim, M. M. A., Jawdhari, A., Fam, A., & Majdi, A. (2023). RC beams strengthened in shear with FRP-reinforced UHPC overlay: An experimental and numerical study. Structures, 53, 693–715. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2023.04.117 DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2023.04.117
17. Karpiuk, V., Tselikova, A., Khudobych, A., Karpiuk, I., & Kostyuk, A. (2020). Study of strength, deformability property and crack resistance of beams with BFRP. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7(106)), 24–33. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209378 DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209378
18. Mokhtari, S., & Hassan, M. (2024). Performance of bond between old and new concrete layers: The effective factors, durability and measurement tests—A review. Infrastructures, 9(10), 171. https://doi.org/10.3390/infrastructures9100171 DOI: https://doi.org/10.3390/infrastructures9100171
19. Mahmoud, M., Eladawy, M., Ibrahim, B., & Benmokrane, B. (2024). Interface shear capacity of basalt FRP-reinforced composite precast concrete girders supporting cast-in-place bridge-deck slabs. Journal of Bridge Engineering, 29(12). https://doi.org/10.1061/JBENF2.BEENG-6806 DOI: https://doi.org/10.1061/JBENF2.BEENG-6806
20. Duan, S.-J., Feng, R.-M., Yuan, X.-Y., Song, L.-T., Tong, G.-S., & Tong, J.-Z. (2025). A review on research advances and applications of basalt fiber-reinforced polymer in the construction industry. Buildings, 15(2), 181. https://doi.org/10.3390/buildings15020181 DOI: https://doi.org/10.3390/buildings15020181
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Olexander Valovoi, Alexander Eremenko, Maksym Valovoi, Viktor Malashenko
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
