Ключевые теги

Реклама

новости партнёров

Архив сайта

Реклама

Некоторые вопросы экспериментального исследования работы сталебетонных балок

Добавлено: 18-03-2016, 16:30     Автор: admin     Категория: Бюджетный комитет, Электронная торговля

Некоторые вопросы экспериментального исследования работы сталебетонных балокРазделы: Размещена 04.03.2014. Последняя правка: 04.03.2014. МГТУ им. Носова Научный руководитель: А. Л. Кришан, МГТУ им. Г. И. Носова, зав. каф. ПЗиСК, кафедра проектирования зданий и строительных конструкций, д. т.н., проф. УДК 69.07 Стержневые железобетонные конструкции массового применения выполняются, в большей части, прямоугольного, двутаврового или таврового поперечного сечения. Намного реже форма сечения принимается пустотной, преимущественно коробчатой без наполнения бетоном. Практика европейских стран и Японии свидетельствует о применении в больших объемах сталебетонных конструкций при возведении различных зданий,  что говорит об экономической целесообразности их использования в практике строительства. Применение нашли данные конструкции и в нашей стране, где используются бетоны с относительно невысокими прочностными характеристиками. Рассматривая производства несущих железобетонных конструкций в общем объеме, то конструкции из бетонов классов В15…В30 занимают  наибольший удельный, а, к примеру, конструкции из высокопрочного бетона класса В45 составляют около 0,1%. Если проанализировать структуры производства железобетонных конструкций то можно заметить, что из высокопрочного бетона можно изготавливать до 5% общего объема изделий. Все это обуславливается незначительным объемом производства высокопрочных цементов, в связи, с чем вынуждает промышленность стройиндустрии использовать цементы средних и низких марок для изготовления подавляющего большинства железобетонных конструкций.

Второй значимой причиной можно назвать отсутствие качественных заполнителей. Все это в сочетании с традиционной технологией формования и изготовления в целом не позволяют получать высокопрочные бетоны. Самым значительным конструктивным недостатком изгибаемых сталебетонных элементов  является сложность обеспечения совместной работы бетонного ядра и внешней стальной оболочки при эксплуатационных нагрузках.  Из-за разности начальных коэффициентов поперечной деформации бетона и стали (v ≈ 0,18 ÷ 0,25, v ≈ 0,3), в процессе постепенного увеличения приложенной к сталебетонной балке изгибающей силы, обойма и ядро работают совместно только в начальный период загружения на некотором промежутке времени. Затем, из-за указанной разницы в деформативных свойствах, внешняя оболочка норовит оторваться от поверхности бетона, способствуя возникновению в нем радиальных растягивающих напряжений. Это может привести к нарушению сцепления между стальной оболочкой и бетонным ядром. Факторами, усиливающие этот процесс, может стать усадка бетона и низкая прочность сцепления бетона с оболочкой. Эффективность железобетонных конструкций может быть повышена за счет совершенствования схем армирования и особенных конструктивных решений. Рядом исследований доказано, что одна из оптимальных схем связана с применением внешнего армирования[1, 2]. В этом случае в качестве продольной арматуры используются стальные прокатные профили.

Применение внешней арматуры позволяет: - упростить конструкцию опалубки. - значительное повышение огнестойкости (огнестойкость элементов с внешним армированием составляет 80 % от огнестойкости колонн из обычного железобетона и в четыре раза выше огнестойкости металлических колонн). Для сокращения расхода металла  на 50% в одноэтажных промышленных зданиях заменяют стальной каркас железобетонным, выполненным из высокопрочного бетона. По сравнению с традиционными железобетонными конструкциями недостатками конструкций с внешним армированием будут являться пониженная огнестойкость и коррозия внешней арматуры.

Для защиты от неблагоприятных воздействий в настоящее время внешнюю арматуру обрабатывают специальными покрытиями, которые одновременно являются антикоррозионными и огнезащитными. Вышеперечисленные недостатки доказывают, что на данном этапе изготовления конструкций массового использования остается весьма актуальной задача разработки и практического использования более совершенной конструкции сталебетонных балок. Особенности характера работа традиционных стальных и железобетонных конструкций, существенно отличается от работы элементов из стальных труб, заполненных бетоном. Анализ действительной работы сталебетонных конструкций под нагрузкой  может служить ключевым моментом к пониманию особенностей  их поведения. По  характеру работы элементы из стальных труб, заполненных бетоном, существенно отличаются от традиционных стальных и железобетонных конструкций.  Ключевым моментом к пониманию особенностей поведения сталебетонных конструкций может служить анализ их действительной работы под нагрузкой [3]. Поэтому целью данной работы является оценка эффективности конструкции сталебетонных балок по результатам исследования их прочности и жесткости при действии изгибающего момента.

Для решения поставленной задачи были изготовлены и испытаны 4 серии сталебетонных образцов. Лабораторные образцы имели поперечное сечение 80х160 мм из стали марки 09Г2С с пределом текучести σ p, y = 370 МПа закрытые с торцов пластинами 170х90 толщиной 10 мм. Две серии изготавливались из бетона класса В30 с толщиной металла 3 мм (ВОМ-3) и две серии из такого же бетона с толщиной металла 5 мм (ВОМ-5). Длина образцов составляла 1500 мм. Принятая схема загружения обеспечивала разрушение балок от действия изгибающего момента. Испытания балок производили на специальном стенде, прикладывая нагрузку на образец в третях пролета в виде двух сосредоточенных сил. Нагрузку создавали с помощью гидравлических домкратов, подключенных параллельно к ручному гидравлическому насосу марки НВ-140. Величину прикладываемой нагрузки фиксировали с помощью образцового манометра марки МО-160. 1) индикаторы часового типа с ценой деления 0.01 мм; 4) электротензорезисторы типа ПКБ с базами 20 мм. Всего на один образец с длиной 1500 мм при испытании на действие изгибающего момента крепилось два ИЧТ, два датчика Аистова, наклеивалось девятнадцать электротензорезисторов и устанавливалось два прогибомера. Все опытные элементы закрывались с торцов металлическими пластинами, выполненными из стали Ст.3 толщиной 10 мм и размерами 170х90 мм. Непосредственно перед проведением испытаний лабораторных образцов сталебетонных элементов определялись предел текучести и модуль упругости материала стальной трубы, кубиковая, призменная прочности и начальный модуль упругости исходного бетона конструкций. Ввиду отмечаемой многими исследователями концентрации напряжений в приопорных частях, на торцах стальные трубы укладывали на неподвергающиеся деформации стержни. Для оценки эффективности сталебетонных балок предложенной конструкции было выполнено сопоставление их прочности и жесткости с результатами расчетов, выполненных для стальных балок (без учета бетона), а также железобетонных балок, имеющих геометрические и конструктивные характеристики аналогичные  исследованным сталебетонным балкам (табл.1). В маркировке серий приняты следующие условные обозначения: образцы с бетонным ядром класса В30 – ВОМ – сталебетонная балка из бетона класса В30 испытываемая на действие изгибающего момента; X – толщина стенки металлической обоймы равной 3 мм и 5 мм. Результаты таблицы 1 свидетельствуют о том, что в образцах всех серий проявилась несущая способность большая, чем у металлической и железобетонной балки. Наибольшую эффективность показали образцы серии ВОМ-3.  серии BOМ-3 по сравнению с металлической на 49,6%  и с железобетонной  на 13,5%;  серии BOМ-5 соответственно на 46,9%  и на 55,5%. Еще более значительно отличаются прогибы при одинаковой нагрузке, которые для сталебетонной балки оказались на 86 % меньше по сравнению с  железобетонными балками и на 37% - по сравнению с металлическими. Характер разрушения образцов сталебетонных балок прямоугольного сечения соответствовало характеру работы сталебетонных образцов, проведенных другими исследователями [1, 2, 3]. Для всех серий разрушение сопровождалось образованием гофры в верхней зоне сжатия балки и раздроблением бетона в прилегающих областях.

В стадии перед непосредственным разрушением наблюдались существенные деформации отклонения от горизонтальной оси, достигающие 15 % и более. оболочка в центральной части образца выгибалась, стремясь принять в верхней части волнистую форму, и далее на шкале испытательного пресса наблюдалось снижение нагрузки. Рост прочности бетонного ядра работающего в условиях объемного напряженного состояния напрямую повышает несущую способность сталебетонной балки. При этом прогибы  исследованных балок меньше, чем у металлических  за счет заполнения стального профиля бетоном, который существенно повысил эффективную жесткость их нормального сечения. 1. Клименко Ф. Е., Гайдаш Н. Л. Исследования сталежелезобетонных изгибаемых элементов с листовой сталью // Вестн.

Львов, политехн, ин-та. Вопросы современного строительства. - 1971. - № 51. - С. 30 - 35. 2. Клименко Ф. Е., Барабаш В. М., Орловский Ю. И. и др. Сталебетонные неразрезные ригели с внешним полосовым армированием // Бетон и железобетон. - 1985. - №4. - С. 15-17. 3. Матвеев В. Г. Экспериментальные исследования работы нормальных сечений тонкостенных изгибаемых элементов // Современные методы исследований строительных конструкций, технологий и систем: Межвуз. сб. - Магнитогорск: Магнитогорск. техн. ун-т. - 1998.

- С. 37 - 47. Комментарии пользователей:

Комментариев: 0   Просмотров: 36
[rating]
[/rating]

Видео-бонус:

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Карта