Ученые нашли способ сделать прочнее конструкции мостов
Разработка призвана заменить традиционные металлические крепления в ответственных конструкциях, таких как мосты и морские причалы, значительно повысив их долговечность и надежность.
Группа исследователей из Сколтеха и их китайские коллеги из Харбинского политехнического университета успешно испытали новый тип креплений для композитных конструкций. Разработанные ими заклепки из усиленного стекловолокном полипропилена могут стать полноценной заменой тяжелым и подверженным коррозии металлическим болтам, которые до сих пор остаются слабым звеном во многих современных сооружениях.
Проблема, которую решают ученые, носит системный характер. В России, как и во многих странах мира, эксплуатируются десятки композитных мостов, где все основные элементы выполнены из современных полимерных материалов. Однако соединение этих элементов между собой по-прежнему осуществляется с помощью металлического крепежа. Эти болты не только утяжеляют конструкцию, но и часто определяют общий срок службы всего объекта из-за неизбежной коррозии, особенно в агрессивных средах — на морских причалах, химических заводах или в контакте с паром на теплоэлектростанциях.
В России используется множество мостов, полностью выполненных из композитных материалов. Однако есть важный нюанс: композитными сделаны все основные элементы, кроме соединительных узлов — в них применяются металлические болты. Это решение имеет недостатки: металл утяжеляет конструкцию и снижает общий срок ее службы. Из-за коррозии болтов часто именно они определяют ресурс всего сооружения. Особенно остро эта проблема проявляется в агрессивных условиях — например, в морской воде, на химических производствах или в контакте с горячим паром, как в градирнях тепловых электростанций — Александр Сафонов, руководитель исследования, доцент Центра технологий материалов Сколтеха.
В ходе серии испытаний специалисты проверили прочность нового крепления, определив разрушающую нагрузку и количество циклов нагрузки, которое соединение способно выдержать. Сравнительный анализ проводился с традиционными болтовыми и клеевыми соединениями, а также с их комбинацией. Полученные данные подтвердили, что композитные заклепки не только снимают проблему коррозии и снижают общий вес конструкции, но и демонстрируют высокую механическую надежность.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда и опубликованные в авторитетном журнале Materials & Design, открывают путь к созданию полностью композитных конструкций, не имеющих в своей структуре уязвимых металлических деталей. Это особенно актуально для объектов критической инфраструктуры: мостов, портовых сооружений, резервуаров для химически активных веществ и охладительных башен. Внедрение такой технологии позволит существенно увеличить межремонтные интервалы и снизить эксплуатационные расходы, обеспечивая новое качество долговечности и безопасности.
Источник: Новости Mail.ru
Login with Google
Комментарии