К сожалению, чтобы гарантировать, что конструкции имеют желаемую способность к деформации, часто требуется большое количество специально детализированной арматурной стали. В некоторых случаях сборка необходимой арматурной стали может быть сложной и трудоемкой, что приводит к увеличению затрат и увеличению продолжительности строительства.
Что, если бы был лучший способ? Что, если бы конструкция могла быть построена за меньшее время и с меньшими затратами, но при этом демонстрировала ту же деформационную способность??
Кроме того, что, если эта структура будет иметь меньше повреждений после землетрясения, чем это типично для нынешнего строительства??
Исследователи из Мичиганского университета и Университета Висконсин-Мэдисон изучали, можно ли достичь этих целей за счет использования фибробетона в сейсмоустойчивом строительстве.
Фибробетон (FRC) относится к бетону, в котором короткие волокна равномерно перемешаны по всему материалу. Исследовательская группа использовала 1.2 в. длинные стальные волокна с 0.02 дюйм. диаметр из высокопрочной стальной проволоки.
Волокна были замешаны в свежем бетоне перед заливкой в опалубку. Эти короткие волокна, которые беспорядочно распределяются по смеси, действуют как распределенная арматура, которая удерживает бетон вместе после того, как он потрескался.
Исследовательская группа сосредоточилась на изучении использования FRC в стенах и соединительных балках (соединительные балки используются инженерами для соединения соседних стен вместе и тем самым придания жесткости высоким конструкциям). Изолированные стены и сдвоенные стены обычно используются в средних и высотных зданиях, расположенных с высокой сейсмической опасностью.
Строительство соединенных стеновых систем может быть затруднено из-за необходимости в большом количестве арматурной стали, строительство которой может быть затруднено из-за проблем с натягом.
Испытания проводились на крупномасштабных образцах для оценки характеристик стен, построенных в соответствии с текущей практикой, и стен, построенных из FRC. Образцы были построены примерно на 1/3 от полной шкалы, а затем подверглись обратным боковым смещениям для имитации землетрясения.
Результаты этого исследования показали, что когда стены и соединительные балки строятся с использованием FRC, используемого в этом проекте, арматурная сталь может быть значительно уменьшена в стенах и соединительных балках (до 40% в соединительных балках) без ухудшения поведения. Элементы FRC имели такую же или лучшую способность к деформации и показали меньше повреждений после испытаний, чем элементы, изготовленные без FRC.
Поэтому кажется правдоподобным, что использование FRC в строительстве позволит использовать меньше и более простую стальную арматуру, сохраняя при этом хорошие структурные характеристики и потенциально сокращая объем ремонта после землетрясения. Такие результаты приведут к более дешевому способу строительства безопасных зданий с меньшими затратами в течение жизненного цикла для владельца.
Это исследование можно найти в статье под названием «Сейсмический отклик бетонных стен, армированных волокном», опубликованной в выпуске журнала ACI Structural Journal за май-июнь.