Study of stress loss in fibreglass reinforcement under relaxation and creep

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Stress loss of polymer-composite reinforcement in prestressed concrete is one of the main problems affecting their crack resistance and stiffness. However, to date this issue has not been sufficiently studied. The paper proposes methods for determining losses from relaxation of fibreglass reinforcement, and also provides experimental studies of stress losses in fibreglass reinforcement at different levels of initial tension. The results of the study show the nature of the reduction in forces in fibreglass rods, and the dependences of stress loss over time are also proposed.Materials and methods. The results of the analysis and systematic synthesis of data obtained from domestic and foreign sources on the issues of force loss in prestressed composite rods from relaxation and creep are used as a basis. Based on the results of experimental data, logarithmic dependences of voltage losses over time are proposed.Results. As a result of the experiment, it was possible to record the nature of the change in forces in prestressed fibreglass rods. A logarithmic dependence is well suited to describe the relaxation component of stress losses in a fibreglass rod over time.Conclusions. The study of stress losses in fibreglass reinforcement during relaxation and creep showed that stress losses are most pronounced in the first days after tensioning the reinforcement, with a subsequent decrease in the rate of losses over time. Relaxation losses in fibreglass reinforcement were quantitatively determined based on the experiments conducted, which confirmed that the logarithmic dependence describes well the nature of stress losses in the material. The scientific novelty of the study lies in obtaining experimental data on the relaxation of reinforcement made of domestic fibreglass, which complements existing knowledge and allows us to clarify regulatory documents, such as CP 295.1325800.2017. The practical significance of the work lies in the fact that the results obtained allow us to predict the durability and performance characteristics of structures using fibreglass reinforcement, as well as make adjustments to existing engineering solutions to minimize stress losses. Recommendations for practice include the need for further research to refine the relaxation factors as a function of initial stress and to develop more accurate calculation methods for engineering applications.

About the authors

B. Sh. Umarov

Tatavtodor

Email: bulat.umar@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8802-0871

T. A. Zinnurov

Kazan State University of Architecture and Civil Engineering (KSUACE)

Email: leongar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7238-2883

References

  1. Мирсаяпов И.Т., Лим В.А., Мирсаяпов А.И., Сулейманов А.М. Оценка эффективности применения высокомодульной полимерной композитной арматуры // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). С. 145–153. doi: 10.52409/20731523_2023_3_145. EDN KGTHOV.
  2. Мирсаяпов И.Т., Антаков И.А., Антаков А.Б. К расчету ширины раскрытия трещин изгибаемых бетонных элементов, армированных композитной полимерной арматурой // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 12. С. 1663–1672. doi: 10.22227/1997-0935.2020.12.1663-1672. EDN XABHJC.
  3. Мирсаяпов И.Т., Минзянов Р.И., Зайнутдинов А.М. Численное исследование напряженно-деформированного состояния в зоне контакта бетона и арматуры при статическом нагружении // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). С. 122–134. doi: 10.52409/20731523_2023_3_122. EDN JKTSTG.
  4. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Мандрик-Котов Б.Б., Михалдыкин Е.С. Проблемы применения полимерных композиционных материалов в транспортном строительстве // Интернет-журнал Науковедение. 2016. Т. 8. № 6 (37). С. 89. EDN XXYGYT.
  5. Антаков И.А., Сулейманов А.М. Деформативность изгибаемых бетонных элементов, армированных полимерной композитной арматурой // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). С. 101–109. doi: 10.52409/20731523_2023_3_101. EDN HJVCIL.
  6. Мирсаяпов Ил.Т., Антаков И.А., Антаков А.Б. К расчету прогибов изгибаемых бетонных элементов, армированных композитной полимерной арматурой // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 4. С. 413–428. doi: 10.22227/1997-0935.2021.4.413-428. EDN OSLXAT.
  7. Белуцкий И.Ю., Сим А.Д. Обоснование необходимости предварительного напряжения низкомодульной неметаллической арматуры при использовании в изгибаемых бетонных элементах // Дальний Восток. Автомобильные дороги и безопасность движения : междунар. сб. науч. тр. 2015. Т. 15. С. 105–112. EDN VMUFVF.
  8. Кулиш В.И., Казаринов В.Е. Несущие конструкции, напряженно армированные стеклопластиковой арматурой. Хабаровск : НТО Стройиндустрии, 1989. 107 с.
  9. Oskouei A.V., Taleie S.M. Experimental Investigation of Relaxation of Fiber-reinforced Polymer Composites // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2010. Vol. 29. Issue 17. Pp. 2705–2718. doi: 10.1177/0731684409357256
  10. Сулейманов А.М., Туйсина Е.Б. Экспериментальное определение значимости воздействия эксплуатационных факторов на полимерную матрицу пултрузионных стеклопластиковых профилей // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 2 (91). С. 98–109. doi: 10.23968/1999-5571-2022-19-2-98-109. EDN BNLBOU.
  11. Ryngier K., Zdanowicz Ł. Prestressing concrete structures with CFRP composite tendons // Engineering Transactions. 2015. Vol. 63. Issue 4. Pp. 407–420. doi: 10.24423/engtrans.261.2015
  12. Li G.W., Pei H.F., Hong C.Y. Study on the Stress Relaxation Behavior of Large Diameter B-GFRP Bars Using FBG Sensing Technology // International Journal of Distributed Sensor Networks. 2013. Vol. 9. Issue 10. P. 201767. doi: 10.1155/2013/201767
  13. Fornusek J., Konvalinka P., Sovjak R., Vitek J.L. Creep and stress relaxation of pre-stressed GFRP tendons in concrete structures // 9th International Symposium on Fibre-Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures. 2009.
  14. Пискунов А.А., Зиннуров Т.А., Бережной Д.В., Умаров Б.Ш., Вольтер А.Р. О результатах экспериментального и численного исследований напряженно-деформированного состояния бетонных конструкций, армированных предварительно напряженными полимеркомпозитными стержнями // Транспортные сооружения. 2018. Т. 5. № 2. С. 2. doi: 10.15862/02SATS218. EDN XTGBLF.
  15. Зиннуров Т.А., Пискунов А.А., Петропавловских О.К., Яруллин Р.Р., Умаров Б.Ш., Вольтер А.Р. Метод изготовления предварительно напряженных конструкций с композитным армированием и композитным фибробетоном // Транспортные сооружения. 2017. Т. 4. № 2. С. 5. doi: 10.15862/05TS217. EDN ZEKYSD.
  16. Патент RU № 176504 U1. Анкерное устройство для фиксации предварительно-напряженных арматурных стержней / Умаров Б.Ш., Пискунов А.А., Зиннуров Т.А., Сафиюлина Л.Г., Петропавловских О.К., Вольтер А.Р.; заявл. № 2016126915 от 2016.07.04; опубл. 2018.01.22.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).