• Главная
• Новости
• Цифровой расчет прочности фибробетона — новые технологии в строительстве

Ученые разработали цифровой инструмент для расчета прочности фибробетона

Исследователи Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета разработали программный комплекс, позволяющий прогнозировать прочность сталефибробетонных балок и плит при изгибающих нагрузках.

По замыслу разработчиков, такой инструмент может частично заменить натурные испытания конструкций на этапе проектирования и тем самым сократить затраты на проведение расчетов и изготовление экспериментальных образцов. По заявленным данным, экономия при проектировании может достигать 30%.

Что представляет собой сталефибробетон

Сталефибробетон относится к композиционным материалам. В его бетонной матрице равномерно распределяются стальные волокна — фибры, которые дополнительно армируют материал по всему объему.

Такое армирование позволяет повысить сопротивление бетона растягивающим и изгибающим нагрузкам. Благодаря этому в ряде конструкций можно оптимизировать толщину элементов, сохраняя необходимые показатели прочности и несущей способности.

Сталефибробетон применяется при устройстве промышленных полов, дорожных и инженерных конструкций, а также на объектах, где предъявляются повышенные требования к надежности и устойчивости материала к нагрузкам.

Как работает цифровой расчет

Разработанный программный комплекс позволяет определять предельный изгибающий момент элементов с различной геометрией сечения — прямоугольной, тавровой и двутавровой.

В расчетах могут учитываться разные виды стальной фибры: фрезерованная, изготовленная из стального листа или полученная из проволоки.

При традиционном подходе для проверки характеристик материала требуется изготовление опытных образцов и проведение физических испытаний на специализированном оборудовании. Цифровой расчет позволяет получить предварительный результат значительно быстрее.

Инженеру необходимо задать характеристики бетонной матрицы, параметры конструкции и используемый тип фибры. На основе этих данных программа рассчитывает нагрузку, которую способен воспринимать рассматриваемый элемент.

Это особенно важно потому, что различные виды фибры отличаются формой, технологией производства и характером распределения внутри бетона. Соответственно, их влияние на механические характеристики конструкции также может различаться.

Где может применяться такая технология

Подобные расчетные инструменты могут быть востребованы при проектировании конструкций, где необходимо одновременно обеспечить высокую прочность, надежность и рациональное использование материала.

В числе возможных областей применения разработчики называют мосты и эстакады, промышленные полы, инженерные и защитные сооружения, а также другие конструкции, работающие под значительными изгибающими нагрузками.

Что это значит для архитектурных композитов

Разработка подобных цифровых методов интересна не только для сталефибробетона. Она отражает более широкий процесс, который сегодня происходит в строительной отрасли: характеристики композитных материалов все чаще стремятся прогнозировать еще до изготовления готового элемента.

При этом важно разделять разные виды фибробетона. В исследовании ННГАСУ речь идет именно о сталефибробетоне, армированном металлическими волокнами. В архитектуре же широко применяется стеклофибробетон, где армирующую функцию выполняет щелочестойкое стекловолокно.

Задачи у этих материалов могут отличаться. Сталефибробетон прежде всего востребован там, где ключевую роль играет несущая способность конструкции. Стеклофибробетон позволяет создавать относительно тонкие архитектурные элементы сложной геометрии, сочетая прочность материала с меньшей массой по сравнению с массивными бетонными изделиями.

Именно поэтому стеклофибробетон применяется при изготовлении фасадных панелей, архитектурного декора, карнизов, колонн, элементов входных групп, объемных деталей и других изделий, где необходимо точно воспроизвести форму и рельеф.

Развитие расчетных моделей для фибробетонов показывает общее направление отрасли: проектирование постепенно становится точнее, а свойства материала все чаще учитываются еще до начала производства.

Для архитектуры это особенно важно. Чем сложнее геометрия элемента, его размеры, точки крепления и условия эксплуатации, тем большее значение приобретает предварительная инженерная проработка. Современные технологии позволяют рассматривать фибробетон не просто как материал для изготовления декоративной формы, а как полноценный инженерный композит, параметры которого должны соответствовать конкретной архитектурной задаче.