Партнер Великобританії
Джіє Чен, викладач Рідерської школи будівництва та геодезії (SCES)
Партнер в Одеській політехніці
Безушко Денис, професор Інституту цифрових технологій, дизайну та транспорту
Спільні дослідники
Стефані Барнетт HoS SCES
Цілі проекту
На жаль, багато інфраструктури, наприклад, будівель і мостів, в Україні зруйновані або пошкоджені війною, що триває. Незабаром очікується масштабна реконструкція країни. Однак відбудова всієї пошкодженої інфраструктури є величезною фінансовою проблемою та трудомістким процесом. Запропонований проект розробить інтелектуальну технологію ремонту з використанням композитних матеріалів із вуглецевого волокна та інноваційних конструкційних композитів для покращення частково або локально пошкодженої інфраструктури економічно ефективним способом. За оцінками, ця інтелектуальна технологія ремонту буде набагато дешевшою (від 1% до 50% витрат на реконструкцію залежно від розміру пошкодженої інфраструктури) порівняно з повною реконструкцією пошкодженої інфраструктури. Цей проект принесе величезну фінансову економію та скоротить час реконструкції, що прискорить економічний розвиток України. Проект відповідає тематиці наукових досліджень та науково-технічних (експериментальних) розробок МОН України на 2022-2026 роки за напрямом: Створення та застосування технологій отримання, зварювання, з’єднання, діагностики та обробки з конструкційних, функціональних і композиційних матеріалів; Наукові дослідження з проблем будівництва та архітектури в контексті повоєнної відбудови країни.
Задачі проєкту
Розробити композитний ремонт із вуглецевого волокна та інноваційні конструкційні композити для покращення пошкодженої інфраструктури економічно ефективним способом для сприяння економічному розвитку та добробуту України.
1. Оцінити пошкоджену інфраструктуру та встановити контрольні показники для ремонтної інфраструктури за допомогою вуглецевого волокна-клейового композиту.
2. Розробити ремонт композитних матеріалів із вуглецевого волокна з оптимізованими формами та розмірами для змінних інфраструктур із підтримкою розрахунків залізобетонних конструкцій із вуглецевого волокна за методом кінцевих елементів у програмному комплексі Lira SAPR, LUSASA або ABAQUS.
3. Розробка рекомендацій, що відповідають нормативним документам України та враховують сучасний світовий досвід щодо зміцнення пошкоджених залізобетонних конструкцій за допомогою вуглеволокнисто-клейового композиту.
4. Дослідження інноваційні біоімітовані сендвічі, композитні компоненти вуглецевого волокна – бетону та вуглецевого волокна – сталі в інфраструктурі.
5. Дослідити нові 3D-друковані ламіновані композити з біоімітацією для застосування в будівельній промисловості. Загальновідомо, що композити з вуглецевого волокна мають легкість, високу міцність і жорсткість. Однією з його застосувань є відновлення пошкоджених конструкцій за допомогою технології адгезії, що забезпечує високу міцність з’єднання, яка використовується в аерокосмічній галузі, суднобудуванні та будівництві. У цьому проекті буде використовуватися передова технологія прогнозного моделювання, розширена когезивна модель пошкодження (ECDM), розроблена д-ром Джіє Ченом з UoP [1-3], щоб розробити відповідний ремонт для склеювання композитів з вуглецевого волокна на пошкодженій сталі або бетоні та оптимізувати ремонт для досягнення найкраща стійкість до пошкоджень відремонтованих інфраструктур. ECDM використовуватиметься для прогнозування міцності з’єднання відремонтованих конструкцій, а також для оптимізації розміру, товщини та форми композитних латок і клейових шарів, щоб відповідати різним ремонтам, які потребують різні інфраструктури.
Процес ремонту клеєм із вуглецевого волокна є особливо швидким, що дуже підходить для відновлення пошкодженої інфраструктури за короткий проміжок часу, щоб відповідати вимогам часу для відновлення країни в Україні.
Інноваційні біоімітовані композитні сендвічі, розроблені доктором Джіє Ченом [4, 5], можуть бути використані як нові конструкційні матеріали. Запропонований проект також розробить композитні компоненти з вуглецевого волокна – бетону та вуглецевого волокна – сталі, забезпечуючи латки або заміни на пошкоджених ділянках інфраструктури.
Нова технологія, нещодавно розроблена доктором Джіє Ченом [6]: 3D-друк біоімітованих ламінованих композитів із підвищеною стійкістю до пошкоджень можна використовувати для заміни деяких пошкоджених ключових елементів, наприклад, сталевих з’єднань, що визнано економічною та ефективною технологією.
Головний дослідник Великобританії (PI) д-р Jiye Chen разом з українською стороною керуватимуть проектом і відіграватимуть роль в обговоренні та дослідженні кожної мети та досягненні очікуваних результатів. Українська сторона працюватиме разом з UK над кожною ціллю з необхідними вхідними даними або переглядом, зокрема надасть сайт для тематичного дослідження, необхідного для цього проекту для перевірки, і широко розповсюдить результати досліджень в українській будівельній галузі та провідних міжнародних журналах, наприклад, композиційні конструкції та будівельні матеріали та конструкції.
Роль кожного партнера
Джіє Чен вживатиме заходів разом з ІП України та всіма КІ для досягнення цілей 1, 2.
Безушко Денис вживатиме заходів за сприяння ГУ Великобританії та всіх КІ для завершення мета 3.
Джіє Чен та Костянтин Дядура за підтримки всіх КІ вживатимуть заходів виконати завдання 4 і 5.
Тривалість проєкту
Дата початку проекту: 02.01.23
Дата завершення проекту: 31.08.23
Очікувані результати
1. Встановіть контрольні показники для ремонтопридатних інфраструктур за допомогою клейового композиту з вуглецевого волокна.
2. Розроблений композитний ремонт із вуглецевого волокна з оптимізованими формами та розмірами для змінної інфраструктури.
3. Надано рекомендації, що відповідають нормативним документам України та враховують сучасний світовий досвід щодо зміцнення пошкоджених залізобетонних конструкцій за допомогою вуглеволокнисто-клейового композиту.
Зі звітом за проєктом можна ознайомитись в доданому файлі.
