STUDYING CRACK RESISTANCE OF REINFORCED-CONCRETE − FIBRE-GLASS COMPOSITE PRESSURE PIPES FOR MICROTUNNELING
Authors: Shepelevich M. , Puzan A. 
Published: February 2020

The results are given for experimental studies of crack resistance of reinforced-concrete - fibre-glass composite pressure pipes when affected by three-way load and internal hydrostatic pressure. Pipes are designed for construction of pressure pipelines, using the trenchless laying (microtunneling) method. BelNIIS Institute Republican Unitary Enterprise (RUE) has developed the design solutions and engineering drawings of pipes in accordance with the order placed by Steklokompozit Industrial Company, Russia. Pipes are made as integrated ones, and they consist of an external thick-wall reinforced-concrete pipe (the cage) enveloping an insert pipe made of fibre-glass composite. Full-scale specimens of pipes with the inner diameter of 800 mm and the (effective) length of 3000 mm were used for studies. The total thickness of pipe wall was 138 mm, with the fibre-glass composite insert thickness 10 mm. Pipes were made in vertical position, with the vibroforming method used for this purpose. During the concrete mixture laying procedure, the fibre-glass composite insert pipe joined with the fibre-glass composite sleeve was used as a permanent formwork. The experimental studies were carried out in two steps: I pipes (2 specimens) were tested by the internal hydrostatic pressure II pipes (2 specimens), including a hydraulically-tested specimen, were tested by the three-way load (according to GOST 6482). During the tests, formation and opening of cracks in longitudinal cross-sections of pipe wall was registered. It was found that strength characteristics of integrated reinforced-concrete composite pipes provide their load-carrying capacity against both the internal hydraulic pressure and the external (three-way) load applied. Thus, when reference loads in terms of crack resistance were applied, there were no cracks in longitudinal cross-sections of pipes when reference loads in terms of strength were applied, the crack opening width never exceeded 0.05 mm. Also, both with the internal pressure and the three-way load applied, the crack opening widths in longitudinal cross-sections of a reinforced-concrete cage were significantly (1.52.5 times) less than the corresponding values resulting from pipe design calculations carried out in accordance with procedures being in force.

Приведены результаты экспериментальных исследований трещиностойкости железобетонно-стеклокомпозитных напорных труб при действии трехлинейной нагрузки и внутреннего гидростатического давления. Трубы предназначены для строительства напорных трубопроводов методом бестраншейной прокладки (методом микротоннелирования). Конструктивные решения и рабочие чертежи труб разработаны РУП Институт БелНИИС по заказу ПО Стеклокомпозит (Россия). Трубы выполнены комплексными и состоят из внешней толстостенной железобетонной трубы (обоймы), охватывающей стеклокомпозитную трубу-вкладыш. Исследования произведены с использованием натурных образцов труб внутренним диаметром 800 мм и длиной ( полезной ) 3000 мм. Суммарная толщина стенки трубы составляла 138 мм при толщине стеклокомпозитного вкладыша 10 мм. Трубы изготовлены в вертикальном положении методом виброформования. При укладке бетонной смеси стеклокомпозитная труба-вкладыш, состыкованная со стеклокомпозитной муфтой, использовалась как несъемная опалубка. Экспериментальные исследования выполнены в два этапа: I трубы (2 образца) испытаны внутренним гидравлическим давлением II трубы (2 образца), в т. ч. образец, прошедший гидравлические испытания, испытаны трехлинейной нагрузкой (по ГОСТ 6482). В процессе испытаний фиксировали образование и раскрытие трещин в продольных сечениях стенки трубы. Установлено, что прочностные характеристики комплексных железобетонно-композитных напорных труб обеспечивают их несущую способность как при внутреннем гидравлическом давлении, так и под действием внешней (трехлинейной) нагрузки. Так, при контрольных нагрузках по трещиностойкости трещины в продольных сечениях труб отсутствовали, а при контрольных нагрузках по прочности ширина раскрытия трещин не превышала 0,05 мм. При этом как при действии внутреннего давления, так и при трехлинейной нагрузке ширина раскрытия трещин в продольных сечениях железобетонной обоймы существенно (в 1,52,5 раза) меньше, чем соответствующие значения, полученные в результате расчета труб по действующим методикам.