автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Анкеровка напрягаемой арматуры в приопорной зоне преднапряженных железобетонных балок

ГОССТРОЙ СССР

[ТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКГНО-ЭКСПЕИШЕНТМЬНЬЙ ИНСТИТУТ ПРОМЫШЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (ЩШпромзданий)

На правах рукописи

ГУЛАЛИЕВ Сурен 1афизович

УДК 624,012.46.072.232:539.413

АНКЕРОВКА НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРЫ В ПШОПОРНОЙ ' ЗОНЕ ГГРШАШШЕШЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЯОК

Специальность: 05.23.01 - Строительные конструкция, здания

я сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ш

О О

Москва 1992

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском и проектно-эксперимонталыюм институте лро'лншленных зданий и сооружений (ЩШпромэданяй).

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических наук,профессор

А.С.ЗМЕСОВ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОПЛОНЖШ - доктор технических наук

э.н.кодаш

кандидат технических наук Т.Н.СУДАКОВ

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ - ЦНИИЭП реконструкции городов

Защита состоится "/5"' 1992 г. в /<? час. на

заседании специализированного совета Д 033.17.01 при Центральн научно-исследовательском и лроектно-зкспергментальном институт промышленных зданий и сооружений то адресу: 127238, Москва. Дм ровское шоссе, 46, в конференц-зале (8 этаж),-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 11 "_ 1992 г.

,, .. _ . »с»11".

Ученый секретарь "

специализированного совета . кандидат архитектуры | ; \ Н.А.Чернншева

Актуальность работы. В соответствии с требованиями СНиЛ 2.03.01-84 расчет прочности наклонных сечений железобетонных оде-лентов на действие изгибающего момента в приопорной зоне является во всех случаях обязательны:.!. Для ряда типовых преднапрядснных конструкций с арматурой без анкерных устройств (стропильные балки и фермы. ригели, прогоны и др.) данный расчот монет бцть опредатяп-дим. Этот расчет определяет прочность анкеровки растянутой арматуры в приопорной зоне аелезобетонных элементов-одного из наиболее вакннх факторов, обеспечивающих прочность конструкция. Рекомендуемая СНиП 2.03.01-24 расчетная методика по определению прочности анкеровки напрягаемой арматуры разработана на основе экспериментальных исследований центрально нагруженных призматических образцов при передаче предварительного напряжения с арматуры на бетон к при ввдергиванли арматуры из призм, поэтому она не полностью отражает специфику напряженно-деформированного состояния приопорных зон предварительно напряженных балочных элементов. В связи с этим вопросы совершенствования оценки прочности анкеровки напрягаемой арматуры в приопорной зона железобетонных балок являются ватными, так как станет возможным повышение точности и надежности расчета конструкции.

Целью работы является разработка более совершенных расчетных положений по оценке прочности анкеровки напрягаемой сгераневой арматуры в приопорной зоне преднапрякенных железобетонных балок, которые позволят дополнить методику расчета прочности наклонных сечений на действие изгибающего момента.

Объектом исследований являются предварительно напряженные яе-лезобагонные балочные конструкции со стержневой арматурой на свободных: опорах.

Предметом исследований является прочность анкеровки напряга-

емой стерглевой арматуры в приолорной зоне преднапряженных железе бетонных балок при действии изгибающего момента в наклонном сечении, а такке напряженно-деформированное состояние концевых участков этих конструкций в стадии передачи усилия предварительного обжатия.

Основная идея диссертационной работы заключается в определении прямым путем усилил, воспринимаемого продольной арматурой в наклонном сечении, проходящем у опоры, за счет ее сопротивления издергиванию.

Методы исследования включают в себя экспериментальную часть, состоящую из испытания опытных образцов на действие усилия предва рительного обяатия и на изгиб при действии внешней нагрузки, анализ напрякенно-деформироваяного состояния элемента и на основе результатов экспериментальных данных разработку методов расчета.

Научные положения, разработанные автором и выносимые на защиту:

- впервые получено, что прочность ашееровки продольной арматуры на свободных опорах балок практически не зависит от величина предварительного напряжения в арматуре и в бетоне, а также подтверждено, что толщина защитного слоя бетона сверх некоторых граничных значений и групповое расположение арматуры в поперечном се чении элемента не.; влияют на прочность анкером® арматуры;

- предельное усилие, воспринимаемое продольной арматурой в наклонном сечении при исчерпании прочности аннеровки, определяется как линейная функция пропорционально прочности бетона на скати и площади'контакта арматуры с бетоном в пределах опорного блока с учетом косвенной арматуры, в отличие от существующих косвенных ме тодов оценки прочности аннеровки арматуры на свободных опорах;

- длина зоны передачи напряжений определяется более точной,

по сравнению с существующей, функцией в зависимости от величины предварительного напряжения в арматуре, передаточной прочности бетона и диаметра арматуры;

- продольные трещины раскалывания, возникающие в преднапрякен-ных элементах с косвенной арматурой в стадии передачи усилия обжатия вдоль арматуры, при юс ограниченной ширине раскрытия и длине развития не сникают прочность анкеровки напрягаемой арматуры на концевых участках балок, относительно чего до настоящего вромони не имеется однозначного решения.

Обоснованность и достоверность полученных на основе предложенной методики расчета результатов подтверждаются достаточный приближением к экспериментальным данным.

Научную новизну результатов исследований, полученных автором, составляют:

экспериментальные данные о влиянии величины предварительного напряжения в арматуре и в бетоне 6"$Р , длины заделки арматуры за внутреннюю грань опоры £к , диаметра с£4 и количества стеркней п. арматуры, толщины защитного слоя йе и прочности бетона Не на прочность анкеровки арматуры в приояорной зоне железобетонных балок;

результаты исследований напряженно-дефорлиров~нного состояния концевых участков преднапряженных балок в стадии передачи усилий обжатия;

экспериментальные данные об образовании продольных трещин раскалывания и юс влиянии на прочность анкеровки напрягаемой аркатуры на концевых участках балок;

разработанная методика расчета прочности анкеровки продольной арматуры в приопорной зоне железобетонных балок, отличающаяся тем, что она и для напрягаемой и для ненапрягаемой арматуры имеет единый

подход и определяет прочность анкеровки прямым путем через прочность бетона, площадь контакта арматуры с бетоном в пределах опорного блока с учетом косвенной арматуры.

Научное значение работы заключается в развитии методов расчета прочности наклонных сечений железобетонных балок на действие изгибающего момента при определении усилия, воспринимаемого продольной арматурой в наклонном сечении за счет ее сопротивления выдергиванию, путем установления автором более точных и физически совершенных зависимостей мекду предельны:.! усилием в арматуре при исчерпании прочности анкеровки и влияющими на него факторам.

Практическое значение работы состоит в том, что разработанная методика расчета позволяет повысить точность и надежность расчета прочности анкеровки растянутой арматуры за наклонной трещиной. В отдельных случаях данная методика позволяет уменьшить количество поперечной арматуры, предусмотренной для восприятия изгибающего момента в наклонном сечении, и устранить дополнительные усиливающие анкерные устройства продольной арматуры и тем самим сократить материальные и трудовые затраты на изготовление ¡железобетонных констру! ций. Результаты работы могут быть использованы при разработке нормативных документов.

Результаты исследований использованы:

- НИИЖБом Госстроя СССР при разработке дополнений и изменений СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" ;

- при изготовлении и испытании опытных преднапряяенных железобетонных конструкций с рациональным поперечным и косвенный армированием по типовым сериям ГОСТ 2270Г.0-77, ГОСТ 22701.5-77, Ш-23--2/70, 1.225-2 на ПО "Железобетон" г.Петрозаводска ;

- дан расчетной оценки прочности наклонных сечений типовых конструкций серий 1.462.1-10/89, 1.465.1-15, 1.465.1-7/84,

I.462.1-16/88, 1.462.I-I/88, I.462.I-I8. I.04I.I-3.

Основные положения диссертационной работа доложены на•технических совещаниях подсекции лаборатории теории железобетонз НИЖЕ (1989, 1990 гг.), секции несущих конструкций ЦНИИпромэданлй Госстроя СССР (1987, 1988, 1989 гг.) и конференциимолодых ученых'и специалистов в области бетона и железобетона в г.Москве (1988 г.).

Материалы выполненных исследований опубликованы в 3-х печатных работах.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы, включающего III наименований, и содержит 182 страницы,в том числе 60 рисунков и 7 таблиц.

Работа выполнена в течение I986-I99Q гг. в ЦНИИпромзданий и НКИЕБ (экспериментальная часть) Госстроя СССР под руководством д.т.н.,проф. Залесова A.C. и при консультативной помощи к.т.н. Шарапова Р.Ш.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Прочность наклонных, сечений предварительно напряженных элементов на действие изгибающего момента определяется прочностью анке-ровки напрягаемой арматуры за наклонной трещиной. В свою очередь прочность анкеровхи напрягаемой арматуры в цриопорной зоне железобетонных балок зависит от напряженно-деформированного состояния концевых участков балок.

Исследованию вопросов анкеровки арлатуры в бетоне и прочности наклонных сечений на действие изгибащего момента посвящены работы М.М.Холмяяского, А.А.Гвоздева, С.А.Дмитриева, А.С.Залесова, Н.И. Карпенко, К.В.Михайлова, С.А.Мадатяна, Н.А.Маркарова, Т.И.Астровой. А.И.Брауна, Т.Гараи, Б.С.Гольдфайна, М.И.Додонова, Т.Ж.Нунусова,

В. А. Ко пышна, Н.М.Мулина, Г.Н.Судакова, Р.В.Петросяна, Р.Ш.Шарипо-ва, И.Гийона, Г.Рема, С. Е.Фрайфельда и др.

Несмотря на значительное число исследований, рассматривающих вопросы анкеровки арлатуры в бетоне, они основываются на разных гипотезах и схемах загрукения, которые трудно сопоставить и обобщить для разработки более общей методики расчета. Разработанные теории ! расчетные модели приводят к введению параметров, определяемых эксп риментально в каждом конкретном случае. Они не полностью отражают физическую сторону процесса сцепления арматуры с бетоном.

Рекомендации норм, разработанные на основе экспериментальных 1 следований центрально нагруженных призматических.элементов, позвол. ют определять длину зоны передачи напряжений в стадии предварителы го обжатия..Однако они не полностью учитывают напряженно-деформированное состояние концевых участков балочных элементов в стадии,бли: кой к разрушению, что приводит в раде случаев к существенному рас» ждению фактических и расчетных значений предельного усилия N5, во* принимаемого напрягаемой арматурой в наклонном, сечении при исчерпании прочности анкеровки арматуры за наклонной трещиной. В связи с этим для оценки прочности анкеровки напрягаемой арматуры за наклонной трещиной в преднапряженных элементах бита проведены экспериментально-теоретические исследования, направленные на ранение следуод задач:

- исследовать экспериментальным путем параметры напряженно-деформированного состояния концевых участков преднапряженных железоб! тонных балочных образцов в стадии передачи напряжений с арматуры ш бетон (изменение напряжений в арматуре б» и в бетоне <Г|Р, длину 301 передачи напряжений ?*и образование продольных трещин раскалывания!

- оценить влияние напряженно-деформированного состояния, сфор тировавшегося при передаче напряжений о арматуры на бетон, на прочность анкеровки напрягаемой арматуры в приопорной зоне железобетон-

них балок;

- определить экспериментальным путем влияние уровня предварительного напряжения в арматуре сГ4/> и бетоне Сер,длины задолки арлзтуры за внутреннюю грань опоры £х , толщины защитного слоя си и прочности бетона , а такне диаметра с£5 и количества п арматурных стержней на прочность анкеровки напрягаемой арматуры в приопорной зоне опытных образцов при действии внешней нагрузки;

- установить зависимость мезду предельным усилием Кб . воспринимаемым арматурой в наклонном сечении при исчерпании прочности анкеровки арматуры за наклонной трещиной» и факторами, влияющими на него ;

- разработать предложения дая нормативно—рекомендательных документов по расчетной оценке прочности анкеровки напрягаемой арматуры в приопорной зоне нелезобетонных балок.

Для выполнения задач исследования были изготовлены и испытаны при передаче усилий обжатия и приложении внешней нагрузки восемь серий опытных образцов (всего 27 образцов). С целью сокращения количества опытных образцов программа испытания была составлена в заде "звездочки" {рис.1), т.е. таким образом, чтобы при исследовании каждого фактора использовались три образца (с макси-. мальным, средним и минимальными значениями переменного фактора). Причем один из трех образцов, "базовый" БН-0, используется во всат случаях.

За базовый "БН-О" принят образец размерам поперечного сечения В х А = 150x300 мм, с двумя напрягаемыми стеркнями класса

и диаметром 16 мм с величиной предварительного напряжения С5Р = 550 Ша. Длина образцов составляла 2600 ш. Прочность бетона на сжатие при испытании внешней нагрузкой составляла 47 Ша, а передаточная прочность -ЯО МПа. Концевые участки всех образцов

бн-1в-г-н ^—ч ^—,Бн-1б-г —. бк-Тб-2-к 6 ,5вЕ ]-(6,300)-)

би-1и-н

,5Н-]В-{ .—. 5Н-18-1-В

5«ЛЛ(Ш

5«-уПН

»заЛ зо I

(Ч

ВЙ-йи

>1

Л6Н-ЙВ ^с«/ - БН-ЮВ

. БН-И/В-

(аг-щ

5Н-0

зо

45

(а^А _

4 п=г.

-.■10

бн-кк

БН-ЙН

1=3

БН-Ув

'БН-МВ

г*,'3*

50 ! БН-УТ1 В БН-Ш в

бн-1н-1 __ бн-1н-1-в

Рис. I . Программа экспериментальных исследований

снабжались косвенной арматурой в виде сеток из гладкой арматуры диаметром 6 ш класса A-I. Они размещались на участке длиной 160 мл с шагом 50 мм. Толщина защитного слоя бетона составляла Qe= 2 с?5 = = 32 мм. При испытании на изгиб длина участка опирания для

этого образца составляла 10 <£4 = 160 мм.

По ветвям "звездочки" изменяется тот параметр образца, влияние которого на прочность наклонного сечения на действие изгибею-щего момента исследуется в образцах, расположенных по стой ветви. При этом остальные параметры образца не изменяются и остаются такими, как в базовом образце.

Испытания опытных образцов производились двумя последователъ-ншн этапам!. На первом этапе при передаче предварительного напря-нения с арматуры на бетон определялись длина зоны передачи напряжений 2Р , изменения напряжений в арлатуре (Tj и бетона бер, моменты появления продольных трещин раскалывания беге , ширина раскрытия GCre и длина развития ¿а-с этгос трещин, потери предварительного напряжения (fs . Для этого контролировались деформации в ар/а туре gs , продольные и поперечные деформация в бетоне 8g по концевым участкам на уровне напрягаемой арматуры и на середине длины балки вдоль арлатуры, величина втягивания арматуры в бетон

Второй этап испытания опытных образцов (на изгиб при загруже-нии кратковременной нагрузкой) производился на стенде рамного типа для оценки прочности наклонного сечения на действие изгибающего момента с учетом анкеровки продольной арматуры за наклонной трещиной. Нагрузку на балку передавали двумя сосредоточенными силами с помощью гидравлического домкрата через распределительные траверсы. При выбранной схеме нагружения величина пролета среза составляла CL = = 1,92 #„ = 500 мм. Величина нагрузки на домкрате Р контролировалась по манометру насосной станции, а величина опорной реакции Qo - кольцевым динамометром. При этом определялись изменения д«форма-

ций (напряжений) в продольной и поперечной аркатуре, втягивания свободных концов арматуры в бетон, а также были получены опытные величины нагрузок грещинообразования и прочности.

В результате проведенных исследований установлено, что при передаче усилий обжатия имеется определенное несоответствие фактических и расчетных значений дайны зоны передачи напряжений £Р, Анализ показал, что формула СНиП 2.03.01-84 при величинах преднаиряжения до 500 МПа дает завышенные (на 30%), а при (э&Р:>650 МПа за-

ниженные (на 2Ь%) значения действительных значений длины зоны 2р. Статистическая обработка полученных экспериментальных значений, а также данных других авторов показывает, что длина зоны ¿¡> может рассчитываться по следующей зависимости:

£ = (0,4 —+ 6) 4 . (Г)

Изучение изменения напряжения в арматуре по длине концевых участков при поэтапной передаче усилий обжатия показало (рис.2), что на начальных этапах предварительного обжатия напряжения в арматуре <3^ в контролирующие сечениях практически одинаковы. Данный факт свидетельствует о том, что передаваемые напряжения реализуются яо дайне участка, не доходящего до указанных сечений. На последующих этапах с увеличением передаваемого напряжения д (Заграница зоны одинаковых напряжений в арматуре отодвигается от торца элемента. Это показывает, что длина зоны передачи напряжений £р с увеличением дСГлр возрастает, поэтому в сечениях, находящихся в пределах длины £*/> , передается только часть усилия обжатия,численное значение которой равно площади эпюры касательных напряжений сцепления, расположенной до рассматриваемых сечений. При дальнейшем увеличении передаваемого напряжения графики изменения напряжений в аркатуре в пределах длины зоны передачи напряжений приобретают ломаный характер, близкий к линейному.

400 1

(760)

320 б

(610)

5

240

(460) к

5

,160 г

(305)

,8° V

(305) 1

Р

100 200 300

Рис.2. Изменение напряжений в арматуре по длине концевых участков при поэтапной передаче усилий обжатия (1-6-этапы передачи преднапряяента)

Таким образом установлено, что изменение напряжения в арматуре (н в пределах дайны зоны зависит, в основном, от расстояния до торцевой поверхности ^и уровня передаваемого напрякения бар. Напряжения 6$ тем выше, чем больше величина преднапряяент б"5р и длина Расчетные значения величины (За» определяемые по методике СНиП 2.03.01-84, удовлетворительно соответствуют фактическим данным, полученным в эксперименте (расхождение не превышало 10%).

Опыты показали, что в процессе передачи усилий обжатия на концевых участках образцов, даке запроектированных с учетом требований норм, могут возникать продольные трещины раскалывания. Данные трещины при их ширине раскрытия ЧсГе4 0,15 т и длине развития £сгс ^ 240 мм не оказали существенного влияния на длину зоны , не привели к нарушению сцепления арматуры и бетона. На втором этапе испытаний при действии внешней нагрузки эти трещгшы не сякэяяи

прочность анкеровки напрягаемой арматуры за наклонной трещиной.

При испытании опытных образцов на действие внешней нагрузки наблюдались три схемы разрушения. По первой схеме отмечалось исчерпание несущей способности образцов вследствие продергивания напрягаемой арлатуры на приопорных участках. По этой схеме разрушалась большая часть опытных образцов, как это и было запланировано в программе испытаний. По второй схеме разрушение образцов происходило по нормальным сечениям в зоне чистого изгиба из-за достикения напряжений в растянутой арматуре условного предела текучести. Трети схема разрушения характерна для образцов, разрушение которых происходило по наклонному сечению от действия поперечной силы. Разрушение по второй и третьей схемам происходило в результате недооценки прочности наклонного сечения на действие изгибающего момента при проектировании по методике норм.

Образование наклонных трещин в опытных образцах происходило при нагрузке 0,}еГс равной 0,50...0,70 от разрушающей О0,и. Величина нагрузки, соответствующая моменту появления наклонной трещины, зависела от ряда факторов, в том числе от дайны заделки арматуры за внутреннюю грань опоры , величины предварительного напряке-ния в продольной арматуре бьр и др.

При рассмотрении трещиносгойкости наклонных сечений опытных образцов установлено, что с увеличением величины предварительного • напряжения СГ$Р и длины участка £х тращиностойкость наклонных сечений возрастает. При увеличении длины участка £х с 80 ш до 200 мм (в 2,5 раза) нагрузки, приводящие к образованию наклонной трещины, в образпзх с величиной предварительного напряжения в арматуре (Г5р = 360 , 550 , 630, 860 МПа. увеличиваются соответственно в 1,1 раза, 1,15 раза, 1,25 раза, 1,50 раза. При малой длине задоя-ки арматуры за внутреннюю грань опоры ( 80 мм <5с?з)) влияние величины предварительного напряжения (Г5р на трещиностойность на-

клонного сечения несущественно. Данное обстоятельство объясняется тем, что, по всей видимости, напряжения сцепления, обуславливающие продольное обяатие бетона, в пределах указанной длины достигают значений,близких к предельным,« поэтому площади эпюр их распределения, а, следовательно, и напряжения обжатия бетона практически одинаковы.

Прочность наклонных сечений элементов на действие изгибающего момента определялась по предельным напряжениям в арматуре при исчерпании прочности анкеровки напрягаемой арматуры за наклонной трещиной. При рассмотрении влияния величины предварительного напряжения <5"sP на прочность анкеровки арматуры за наклонной трещиной установлено (рис.За), что указанный фактор не влияет на прочность анкеровки арматуры за наклонной трещиной. Так, например, при изменении значений Gsp от 0 до 860 МПа значения предельных напряжений в арматуре при исчерпании прочности анкеровки в образцах, испытанных при длине участка опирания = Ю ds, изменялись в пределах 815... ...890 Я1а. Следует отметить, что данное явление наблюдалось при различной длине участка опирания . Так, в образцах, которые ис-пнтывались при длине участка опирания = 80, 125 и 200 мм, продергивание арматуры из опорного блока происходило при достижении напряжений в них в среднем соответственно 6$ = 756, 860 и П00 МПа. При.этом максимальное отклонение от средних значений не превышало 102.

Отсутствие влияния предварительного напряжения на прочность анкеровки объясняется тем, что в силу действия на заделку значительного поперечного обжатия от опорной реакции, а также относительно небольшой дайны заделки 2х по сравнению о длиной зоны независимо от величины предварительного напряжения в аргатуре в предельном состоянии полнота эшзры напрянений сцепления, обусловливающих сопротивление арматуры выдергиванию, в этих случая:: получа-

200 400 600 800 МПа

/> /и

/// V

у

1/ /

Ь)

1000

800 600 400

МПа

1 у У У

1 1 У

1 1 ■ / / /

1

800-

600

¿Ц 400

л.

10

16

22 ми

зшт

50 МПс

Рис.3. Зависимость предельных напряжений в арматуре С$,и при исчерпании прочности анкеровки арматуры от величины предварительного напряжения.^ Сэ). длины заделки ериатуры -сх КО), диаметра аркатуры *4 (в), количества стержней п. д

толщины защитного слоя бетона а« ш), и прочности бетона кг (е)

ется практически одинаковой, близкой к прямоугольной. Поэтому значения прочности анкеровки тоже близки друг к другу по величине.

Также установлено, что в образцах с разным уровнем преднапряжения в арматуре <£р при одинаковом уровне обжатия бетонного сечения (= соп.$ъ. ) и, наоборот, с разным уровнем обжатия бетона Свр при одинаковом уровне в арматуре прочность анкеровки напрягаемой арлатуры за наклонной трещиной остается неизменной (см.рис. За). Так, напряжения в арматуре при нарушении анкеровки составляли в среднем <5$ = 836 МПа, а отклонения от него при разных величинах указанных факторов не превышали 6$.

Результаты испытаний образцов с различной длиной участка опи-рания показали (см.рис.36), что с увеличением длины Сх. предельные напряжения в арлатуре при исчерпанйи прочности анкеровки <5з,и увеличиваются практически по линейному закону. Так, при длине участка огшрания (?х = 80 мм (5 с£1), = 125 мм (8 с?&) и 2х. = 160 мм (10 ) арматура продергивалась при напряжении в ней соответственно <5$,и = 755 МПа, б&,<«.= £45 Ша и (ч,и= 920 МПа.

Такке было установлено, что с увеличением диаметра арматуры предельные выдергивающие усшшя возрастают, соотвегствупцие напряжения в арлатуре (5ь,ц. (см.рис.Зв) снижаются. При этом с увеличением диаметра арматуры относительная дайна участка опира-ния (А = ) уменьшается. В обоих случаях прослеживает-

ся практически линейная зависимость.

При рассмотрении влияния числа стержней арматуры на прочность анкеровки установлено Сем.рис.Зг), что при расстоянии между стержнями 2 и более количество стержней практически не влияет на прочность анкеровки. Предельное напряжение в арматуре при исчерпании прочности анкеровки в среднем составило (н.ц = 930 МПа, а предельное усилие и, воспринимаемое арматурными стеркнями, увеличивалось пропорционально их числу. Опыты показали, что уменьшение

расстояния между стержнями менее чем на 2 cf?s может привести к снижению прочности анкеровки. Очевидно, указанное явление возникает вследствие того, что объем бетона, расположенный между соседними стержнями, испытывает от' этих стержней воздействия в виде касательных ГеС*1) и распорных РсС*) напряжений. При небольшой толщи» этот объем бетона может раздробляться или срезаться относительно окружающей бетонной оболочки. Б результате площадь контактной поверхности бетона и арматуры может уменьшаться, что приводит к снижению прочности анкеровки.

Влияние толщины защитного слоя <Хе на прочность анкеровки проявляется только при ее значении йе= i c£s - в этом случае прочность анкеровки оказалась на 25$ ниже, чем в образцах с толщиной защитного слоя бетона 2 и 3 (см.рис.Зд). Прочность анкеровки при толщине защитного слоя 2 &<, и 3 С^ практически была оди накова.

При рассмотрении влияния прочности бетона на прочность анкеровки напрягаемой арматуры за наклонной трещиной установлено (см. ркс.Зе), что изменение прочности бетона от Rg = 35 МПа до 52 МПа практически не влияет на прочность анкеровки арматуры. При этом предельное напряжение в арматуре в среднем составляет 6s)M= 8SO Ш1 Б образцах с бетоном прочностью = 31 МПа выдергивающее усилие : арматуре на 17$ ниже, чем в остальных образцах. Такое незначитель ное влияние изменения прочности бетона в указанных пределах на прочность анкеровки объясняется тем, что, как выявлено и в других работах, прочность бетона на сжатие не может полностью характериз вать прочность анкеровки арматуры. Действительно, разрушение сцет ления арматуры с бетоном может происходить по разным схемам, для которых критерием предельного состояния могут оказаться разные по казатели качества бетона. Так как связи между этими характеристик

ме бетона нелинейные, то влияние прочности бетона при сжатии на прочность анкеровки тоже носит нелинейный характер. На значительный разброс результатов при выявлении влияния прочности бетона на прочность анкеровки указывается и в других работах. На основании анализа большого числа экспериментальных данных предлагается при прочностях бетона до 30...40 Ша принимать взаимосвязь меиду прочностью бетона и прочностью анкеровки линейной.

Обобщение данных, полученных по кавдому варьируемому параметру, позволило установить, что усилие , воспринимаемое продольной арматурой при исчерпании прочности анкеровки арматуры за наклонной трещиной, зависит от прочности бетона длины заделки продольной арматуры £х , диаметра <£ь и количества »г арматурных стержней, то есть,

л,). е>

Обработка опытных данных показала, что момент Мь » воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей растянутую зону наклонного сечения, определяется по формуле

где 1*/$ - величина усилия в растянутой арматуре в точке ее пересечения наклонной трещиной;

расстояние от равнодействующей усилий в продольной арма~, туре до равнодействующей усилий в сжатой зоне.

Величину усилия в арматуре предлагается определять по формуле

= ' (4)

но не более ^А*.

Здесь ¡?б - лризменная прочность бетона на сяатие (при проч-

ности бетона больше 30 МПа принимать ее равной 30 МПа);

Д5б - площадь контакта арматуры с бетоном в пределах опорного блока, определяемая по формуле

= , <5>

где Г1 - количество арматурных стержней ;

(#$- диаметр арматурных стержней;

2х - расстояние от расчетного сечения на уровне растянутой арматуры до торца элемента (длина заделки продольной арматуры).

Между площадью поперечного сечения косвенной арматурой А^, ее расчетным сопротивлением и предельным усилием , воспринимаемым арматурой ври продергивании, должно соблюдаться условие

о,^N5 4 К<,А5!> (6)

где ^ - площадь поперечного сечения косвенной арматуры, расположенной на длине 2Х в плоскости раскалывания.

Сопоставление опытных и ¡»счетных значений предельных усилий

, воспринимаемых продольной арматурой, определенных по предлагаемой методике, показало их хорошее приближение. Среднее соотношение между опытными и расчетными значениями близко к единице, среднее квадратическое отклонение составляет Б = 0,119, максимальное расхождение не яреЛшаат 20$.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации содержится новое решение задачи определения прочности анкеровки напрягаемой арматуры в приопорной зоне предна-пряженных железобетонных балок при оценке прочности наклонных сечении на действие изгибающего момента, которое распространяется

для арматуры с любым уровнем предварительного напряжения, в том числе и на арматуру без предварительного напряжения. На основании проведенных исследований автором сформулированы следующие выводы.

1. .Анализ фактических значений длины зоны передачи напряжений ?р показал, что формула СНиЛ 2.03.01-84 при величинах преднапряже-ния до 6*Sp = 500 Ша дает завышенные, а при Csp >/ 650 МПа заниженные значения длины £Р . Поэтому для определения длины зоны может быть рекомендована зависимость вида (I),

2. Изменение напряжения в арматуре 6s в пределах длины зоны £р зависит от расстояния до торцевой поверхности ¿х. и уровня передаваемого напряжения б$р. Напряжения (5"s тем выше, чем больше величина преднапряжения б$р и длина Расчетные значения £TS, определенные по методике СНиЛ 2.03.01-84, удовлетворительно соответствуют фактическим.

3. Установлено, что в процессе передачи усилий обжатия возникают продольные трепшны раскалывания. Данные трещины при их ширине раскрытия ¡2iri$0,I5 мм и длине развития ¿еге é240 ми не оказывают существенного влияния на дайну зоны £р , нэ приводят к снижению прочности анкеровки арматуры за наклонной трещиной.

4. Испытания опытных образцов на действие внешней нагрузки показали, что при малой длине участка опираншг ^ 5 ) увеличение величины дреднапряжения не приводит к повышению трещиностой-костн наклонного сочения. С увеличением дайны участка опирания влияние преднапряжешш в арматуре <3£р на трещиносгойкость наклонного сечения возрастает.

5. Проведенные исследования показали, что при дайне участка опирания Ex. é 15 величина предварительного напряжения в арматуре Gs/> и напряжения от обжатия в бетоне не влияют на прочность анкеровки арматуры в приопорной зоне железобетонных балок.

6. Прочность наклонного сечения на действие изгибающего момента увеличивается пропорционально длине участка опирания прочности бетона , диаметру с£$ и количеству п стержней растянутой арматуры. ,

7. Увеличение толщины защитного слоя бетона С£е больше 2

не влияет на прочность анкеровки арматуры. Уменьшение толщины защитного слоя бетона и расстояния между арматурными стержнями в свету меньше 2 может привести к снижению прочности анкеровки арлатуры.

8. Сравнение опытных и расчетных значений разрушающих нагрузок и соответствующих им предельных усилий в арлатуре показало, что,опытные значения превышают расчетные по СНиП 2.03.01-84 на 30...55$. Для расчетной оценки прочности анкеровки стержневой арматуры в приопоряой зоне железобетонных балок предлагаются зависимости вида (4)-(б).

9. Разработанные предложения по расчету прочности анкеровки стержневой арлатуры в приопорной зоне балок позволяют вести более надежное и точное проектирование железобетонных балочных элементов со стержневой арматурой. В раде случаев применение данной методики позволит назначить более экономичное армирование железобетонных конструкций.

Основные положения диссертации опубликованы в следующие работах: .

1. Шарияов Р.Ш., Гулалиев С.Х, К вопросу о прочности наклонных сечений преднапряженных элементов со стержневой арматурой при действии изгибающего момента // Сб. тр. / ШИЖБ. - Новые экспериментальные исследования и методы расчета железобетонных конструкций. -,М„ 1989. - С.94-102.

2, Гулалиев С.Х., Шарипов Р.III. Изменение напряжений в арма-

уро на концевых участках балок в стадии, передачи усилий обжатия '/ Экспресс-обзор / Сер.З. Промшленность сборного железобетона.-ып.2.В1ШЭС;.1, 1990. - С.27-29.

3. Залесов A.C., Еарипов Р.Ш., Гулалиев С.Х. Анкеровка про-олыши арматуры преднапряженных балок на свободных опорах // Бе-он и железобетон. - 1991. - № 3. - С.19-21.

ПОДП. К ППЧ. 1-1.01.02г. ЗАКАЗ 1 ТИРАЖ 1 ОО ЭКЗ.

ВПИПИ ТРУДА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОССТРОЯ СССР