Experimental studies of the bearing capacity of composite cross section beams made of pultrusion fiberglass rofile (PFP)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The article discusses the results of field tests of composite I-beam beam made of pultrusion fiberglass profiles (PSP) to assess their bearing capacity and deflections. The relevance of the study is due to the limited use of solid beams made of pultrusion fiberglass profiles for relatively large spans, which requires the use of composite beams. Constructive solutions have been developed for beams of composite I-section made of pultrusion fiberglass profiles, the belts of which are made of paired corners, with solid and perforated walls. Currently, there is no current regulatory documentation at the level of codes of practice or GOST, which provides a method for calculating the bearing capacity for composite sections made of PSP, especially beams with a perforated wall.Materials and methods. Experimental studies were performed on a three-point bend. During the field tests, vertical movements of the beams and wall deformations relative to the shelves were recorded.Results. According to the results of field tests, the bearing capacity, deflections, and composite I-beams with solid and perforated walls were determined. A comparative analysis with the results of experimental and numerical studies has been carried out.Conclusions. The significance of field tests is to assess the bearing capacity and deflections, beams of composite I-section made of pultrusion fiberglass profiles with three-point bending, the possibility of further development and improvement of their calculation methods.

About the authors

M. A. Salakhutdinov

Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)

Email: lider-kazann@yandex.ru
SPIN-code: 6070-2960

D. N. Aripov

Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)

Email: architector-1992@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5912-9672
SPIN-code: 8877-9543

A. R. Khanekov

Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)

Email: khanekova@kgasu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6202-2040
SPIN-code: 5786-6122

S. S. Kiselev

Email: kazanbuilder2002@gmail.com

References

  1. Кузнецов И.Л., Салахутдинов М.А., Арипов Д.Н., Фахрутдинов А.Э. Разработка и экспериментальные исследования конструкций навеса над трибунами из пултрузионных стеклопластиковых профилей // Известия вузов. Строительство. 2019. № 9. С. 96–108. doi: 10.32683/0536-1052-2019-729-9-96-108. EDN PUHXJW.
  2. Сулейманов А.М. Эффективные композиционные материалы строительного назначения // Полимерные композиционные материалы нового поколения для гражданских отраслей промышленности : сб. докл. научн. конф. Всеросс. науч.-исслед. институт авиационных материалов. М., 2015. С. 184–195. EDN UUZBZX.
  3. Шакиров А.Р., Сулейманов А.М. Выбор конструктивно-подобного образца для испытания на ползучесть клеевых соединений элементов усиления конструкций // Известия КГАСУ. 2023. № 4 (66). С. 8–16. doi: 10.52409/20731523_2023_4_8. EDN AIRICV.
  4. Антаков И.А., Сулейманов А.М. Деформативность изгибаемых бетонных элементов, армированных полимерной композитной арматурой // Известия КГАСУ. 2023. № 3 (65). С. 101–109. doi: 10.52409/20731523_2023_3_101. EDN HJVCIL.
  5. Fiore V., Calabrese l., Scalici T., Valenza A. Evolution of the bearing failure map of pinned flax composite laminates aged in marine environment // Composites Part B Engineering. 2020. No. 187. Р. 107864. doi: 10.1016/j.compositesb.2020.107864
  6. Гимранов Л.Р., Гайнетдинов Р.Г., Багаутдинов Р.М., Атяшева И.С. Составная балка с гофрированной стенкой из тонкостенных оцинкованных профилей // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 4. С. 29–36. doi: 10.33622/0869-7019.2023.04.29-36. EDN EQIPVY.
  7. Lei Cao, Dan Zeng, Yang Liu, Zhaochao Li, Hao Zuo. Deflection calculation method for UHPC composite beams considering interface slip and shear deformation // Engineering Structures. 2023. No. 281 (5). Р. 115710. doi: 10.1016/j.engstruct/2023/115710
  8. Zeinali E., Nazari A., Showkati H. Experimental-numerical study on lateral-torsional buckling of PFRP under pure bending // Composites Structures. 2020. No. 237 (1). P. 111925. doi: 10.1016/j.compositesb.2020.111925
  9. Correia J.R., Branco F.A., Silva N.M., Camotim D., Silvestre N. et al. First-order, buckling and post-buckling behaviour of GFRP pultruded beams. Part 1: experimental study // Comput Struct. 2011. No. 89 (21–22). Рр. 2052–64. doi: 10.1016/j.compstruc.2011.07.005
  10. Estep D.D. Bending and shear behavior of pultruded glass fiber reinforced polymer composite beams with closed and open sections. West Virginia University, 2014.
  11. Fernandes L.A., Gonilha J., Correia J.R., Silvestre N., Nunes F. et al. Web-crippling of GFRP pultruded profiles. Part 1: experimental study // Compos. Struct. 2015. No. 1 (120). Рр. 655–577.
  12. Liu T., Harries K.A. Flange local buckling of pultruded GFRP box beams // Compos. Struct. 2018. No.1. Vol. 189. Рр. 463–472. doi: 10.1016/j.compstruct.2018.01.101
  13. Vieira J.D., Liu T., Harries K.A. Flexural stability of pultruded glass fibre-reinforced polymer I-sections // Proceedings of the Institution of Civil Engineers — Structures and Buildings. 2017. No. 171 (11). Рр. 855–866. doi: 10.1680/jstbu.16.00238
  14. Ganesan G., Kumaran G. An experimental study on the behaviour of GFRP pultruded I beam reinforced with CFRP laminates // International Journal of Advanced Technology and Engineering Exploration. 2018. No. 5 (45). Рр. 232–242. doi: 10.19101/IJATEE.2018.545012
  15. Vieira E.D., Vieira J.D., Cardoso D.C. Local buckling of pultruded GFRP I-section subject to bending // Conference : Brazilian Conference on Composite Materials. 2018. doi: 10.21452/bccm4.2018.06.05
  16. Каюмов Р.А., Шакирзянов Ф.Р., Гимранов Л.Р., Гимазетдинов А.Р. Определение характеристик вязкоупругой модели стеклопластика по результатам изгиба труб квадратного сечения // Известия КГАСУ. 2022. № 2 (60). С. 37–44. doi: 10.52409/20731523_2022_2_37. EDN BYHQBR.
  17. Liu T. Stability behavior of pultruded glass-fiber reinforced polymer I-Sections subject to flexure (Doctoral dissertation, University of Pittsburgh). 2017. URL: https://d-scholarship.pitt.edu/31511/1/LiuT_ETDPITT2017.pdf.
  18. Cardoso D.C., Vieira J.D. Comprehensive local buckling equations for FRP I-sections in pure bending or compression // Composite Structures. 2017. No. 15 (182). Рр. 301–10. doi: 10.1016/j.compstruct.2017.09.027
  19. Kasiviswanathan M., Upadhyay A. Flange buckling behaviour of FRP box-beams: a parametric study // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2018. No. 37 (2). Рр. 105–17. doi: 10.1177/0731684417736142
  20. Kasiviswanathan M., Upadhyay A. Effect of Shear Lag on Buckling of FRP Box-Beams / Rao A., Ramanjaneyulu K. (eds.) // Recent Advances in Structural Engineering. Vol. 2. Lecture Notes in Civil Engineering.Vol. 12. Singapore, 2019. doi: 10.1007/978-981-13-0365-4_65
  21. Каюмов Р.А., Луканин С.А., Паймушин В.Н., Холмогоров С.А. Идентификация механических характеристик армированных волокнами композитов // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. 2015. Т. 157. Кн. 4. С. 112–132. EDN VBEYRR.
  22. Martins D., Proenca M., Correira J.R., Gonilha J., Arruda M., Silvestre N. Development of a novel beam to column connection system for pultruded GFRP tubular profiles // Composite Structures. 2017. No. 171. Pр. 263–276. doi: 10.1016/j.compstruct. 2017.03.049
  23. Satasivam S., Feng P., Bai Y., Caprani C. Composite actions within steel-FPR composite beam systems with novel blind bolt shear connections // Engineering structures. 2017. No. 138. Рр. 63–73. doi: 10.1016/.engstruct.2017.01.068
  24. Кузнецов И.Л., Фахрутдинов А.Э., Арипов Д.Н. Исследование болтовых соединений элементов из пултрузионных стеклопластиковых профилей (ПСП) // Полимерные композитные материалы нового поколения. Трансфер инноваций из авиации в приоритетные сектора экономики России : сб. ст. Всеросс. науч.-техн. конф. ВИАМ. Ульяновск, 2018. С. 6–15.
  25. Mutsuyoshi H., Nguyen H., Zatar W., Ishihama T. Flexural behavior of pultruded hybrid fiber-reinforced polymer I-beam with bonded-and-bolted splice joints // Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board. 2016. No. 2592 (1). Pр. 45–55. doi: 10.3141/2592-06
  26. Sebastian W.M., Ross J., Keller T., Luke S. Load response due to local and global indeterminacies of FRP-deck bridges // Composites Part B: Engineering. 2012. Vol. 43. No. 4. Pр. 1727–1738. doi: 10.1016/j.compositesb.2012.01.061
  27. Adilardi A., Russo S. Innovative design approach to a GFRP pedestrian bridge: Structural aspects, engineering optimization and maintenance // Proc., 15th Int. Conf. on Bridge Maintenance, Safety and Management. CRC Press. Balkema, Taylor and Francis Group, Leiden, Netherlands, 2010. Pр. 2455–2459.
  28. Салахутдинов М.А., Каюмов Р.А., Арипов Д.Н., Ханеков А.Р. Численное исследование несущей способности балки составного двутаврового сечения из пултрузионных стеклопластиковых профилей // Известия КГАСУ. 2022. № 2 (60). C. 15. doi: 10.52409/20731523_2022_2_15. EDN BHRXOY.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».