автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Кратковременная, длительная и усталостная прочность соединения сталь-бетон акриловыми клеями

СП

ПОЛТАВСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ . На правах рукопису

ОД

СИДОРЕНКО В ЯЧЕСЛАВ ГРИГОРОВИЧ у, .

КОРОТКОЧАСНА, ТРИВАЛА ТА ВТОМЛЕНА МІЦНІСТЬ З’ЄДНАННЯ СТАЛЬ-БЕТОН АКРИЛОВИМИ КЛЕЯМИ

Спеціальність 05.23-01 - Будівельні конструкції,

будівлі та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Полтава - 1596

Дисертація с рукопис. • .

Робота виконана у Харківській дертагній академії міського господарства, .

Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор М.С.ЗОЛОГОВ .

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор ■ Е.Д.ЧШАДЗЕ

кандидат технічних наук, доцент ■ В.П.ШіТГО&АНОВ

Провідна організація: Харківський Промбудедіпроект /наукова частика/

Захист відбудеться *уі$п 1996 р. о /^^годкн

на засіданні спеціалізованої ради Д 25.01.02 із спеціальності "Будівельні конструкції, будівлі та споруди" Полтавського теж-нічного університету за адресою: ЗІ450І, м. Полтава, пр. Першо-травневий, 24

З дисертаціє© ножна ознайомитись в бібліотеці університету. Автореферат розіслано " (2&* 1996 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради, доктор технічних наук, професор

ЗЛГАХЬНА ХАРАКТЕРЙС1Ш РОБОТИ

Робота првевішвка дослідяеннв короткочасної, тривалої та втомленої міцності з’єднання сталь-бвтон акряювикя клеяки. Вона вя-хенака за програкоо України, завдання 7.3.6.1 - "Нові полімерні аонлозкціані матеріалі! та покряття у будівельн*х конструкціях".

Актуальність робота обумов;єна:

- перспехгявиіств застосування ярігцення обладнання та ін-кенерпих комуні каці 2 за допоиогоп приклався ння ггрігмльнях вузлів . акраяогяка гяеями у зв'язку зі зкатаям обеятеа реконструкції існуючих підпривиств і нового будівництва, їоцу 49 цаЯ катод ха-раг?ер:ізуеться аідеутністо ехяаднях підготовчих процесів, істотний скороченням трудових затрат, строків будівництва і реконструкції будівбль та споруд, відносно свидкоо зміноо технологічних виробничих яініД і ікяенгрких комунікація, а такоз для зміцнення

та ргненту залізобетонних зотетрукціЯ еляхом створення зовнів-гтьога армування; '

- вязиатеттяи короткочасної міцності. клейових з"едкань пря

різних вядаж кавантажень, а їакон прі дії на ках тривалих ета-тмгтах х цаіслічнях динамічних газангазсань; .

- розробите родазиецдаціЯ е^одо конструкція кріплення інженерних комунікацій з використанням з"еднакня стаяь-ботон на акрилових кяеях;

- створенням методики розрахунку клейового з"єднання, чо

грунтується на ехеиах» які достатньо відтворюють реальні умови роботи з"вднвння. .

Мета роботи. Комплексне дослідження короткочасної міцності югейового з"еднання при різних видах кавантаження кріпильного вуз-іа, впливу різних факторів, а також тривалої та втомленої міц-

З

кості; на основі виконаних експериментів розробка рекомендацій щодо конструкції кріплень інженерних комунікацій втлхом прккясовати методики розрахунку клейового з"еднання; дослідно-промясяо-вя перевірка з'єднання стаяь-беток акриловими клеями.

Завдання яоеяідження;

- експериментально дослідити короткочасну міцність з'єднання ст&ль-бетон на акрилових шеях при дії на нього зусиль: рівномірного ге нерівномірного відриву; зсуву; одночасної дії зсуву і відриву, зсуву і згинального моменту, зсуву та обертального момен

*у; .

- експериментально визначити вплив різноманітних факторів, геометрії з"еднання, міцності бетону, технологічних факторів на міцність з"єдкання; ;

- дослідити міцність і деформативність з*еднання сталь-бетон при дії тривалих статичних і циклічних динамічних навантажень;

- розробити конструкції кріплення інженерних комунікацій безанхерним способом із застосуванням з"єднання сталь-бетон на акрилових клеях;

-створити інженерний метод розрахунку клейового з "єднання сталь-бетон; . ,

- провести дослідно-промислове впровадження запропонованого способу кріплення обладнання та інженерних комунікацій за допомогою поверхневого приклеювання кріпильних вузлів.

Наукова новизна роботи полягає в:

- дослідженні короткочасної міцності з'єднання сталь-бетон акрчловими клеями залежно від виду навантаження, геометрії з"ед-нання, міцності бетону і ряду технологічних факторів;

- вивченні тривалої та втомяеної міцності, а також повзучості клейового з "єднання сталь-бетон;

- розробці конструкції кріплення інженерних комунікацій та

обладнання беаанкерним способом а використанням з’єднання стаїь-бетон ка акрилових щеп;

- створенні інженерного методу розрахунку безанкерних кріп-іень на акрилових клеях.

На захист виносяться:

- результат» дослідження короткочасної міцності з'єднання стаяь-бетон акриловими клеями залежно від веду навантаження, геометрії а"єднання, міцності бетону та ряду технологічних факторів;

- результати дослідження тривалої та вгощено! міцності, а . гажож повзучості жяеЯового з'єднання;

- інженерний метод ро?рв хунту безанкерних кріплень на ак- . рияовях клеях та конструкції кріплення комунікацій безагасерним :пособом з використанням з"сднань стаяь-бетон на акрилових клеях.

Практичне значення роботи полягає у встановленні короткочасної, тривалої та втомленої міцності з'єднання сталь-бетои акриловими (леямя, а тахож можливості інженерного розрахунку безанкерних ' фіштель. '

Результате дослідження знайвгти застосування ка таких про мис-гових об"вктах, як БО "ХЕЮ”; СТО автомобілів /с. Пісочин, і. Харків/, Запорізький КХЗ. .

Апробадія роботи. Результати роботи подані в матеріалах Ш гкраінськоі науково-технічної конференції "Застосування пластмас ’ будівництві та міському господарстві" /м. Харків, 1991 р./,

ЗОП і ХХУЕ конференціях викладачів і співробітників ВДАКГ /1992 ; 1994 рр./, Української науково-технічної конференції "Техніка фізика електронних пристроїв" /м. Суми, 1995 р./, Міжнародної вуково-практнчної конференції "Проблеми і перспективи ресурсо-береження в житлово-комунальному господарстві" /м.Харків, 1995 р./.

За темоо дисертації опубліковано 14 наукових статей і тез

доповідей, одержано 5 патентів на винаходи.

Обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п"яти глав висновків, списку використаної літератури з 127 найме^іувань. У роботі 156 сторінок, в тому числі 130 сторінок основного тексту, 40 - рисунків і 32 таблиці.

ЗУІСГ РОБОТИ . .

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, сформ; пювано наукову новизну дослідження, наведено результати, що виносяться на захист і мають практичне значення.

• У першій пс.вг зроблено огляд наукової бібліографії в гал, зі використання полімерних клеів для з"єднанкя сталь-бетон на бетонних і залізобетонних конструкціях. Цим питанням присвячено роботи Артауонова В.Г., Баженова В.М., Барча І.З., Бергена Р.І., Горшкової В.М., Гур"яноЕа А.В., Ексарева А.Д., Едши-на І.М., Золотова М.С., Ігоніна Л.А., Критова В.Г., Іісекко В. Казанського М.О., Мікульського В.И., Козлова В.В., Маткова Ы.Г Хрульова В.М., їреііціна О.С., а також закордонних вчених Кейгла Ч., Аренса Д., Боттігера У., Дервіса К., Диыыера Л., Калиска Г., Ыюнса М., Вонебергера Д. • .

Накопичений до цього часу експериментальний матеріал підтверджує високу придатність клейового з"єднання сталь-бетон . для кріплення обладнання, будівельних і технологічних конструкцій до фундаментів, бетонних і залізобетонних конструкцій. При цьсіїу забезпечується Еелика надійність стиків. Найбільш га роке використання для даної мети до цього часу одержували епов сг.дні клеї.

Автор пропонує застосовувати дяяцьй'о акриловий клей. Дос

лідження, проведені Золотовим Ы.С., Шутенхо Я.Н., Гарбуз А.О., Спіренде Р.А., Сколянхновим О.ІІ., Золотовим С.Н.. Псурцевоо Н.О. виявим, що акрилові клеї за адгезійнимий хогезійними власти-в остяки не поступаються існуючим, мають кращі технологічні властивості , квотують дешевое і, що не иена важливо, їх компоненти виробляються в Україні. ./ і-' ' - \ '.V . -

На основі аналізу існуючих конструкцій кріплення обладнання та інженерних комунікацій визначено основні види зусиль, що . діють на кріпильні вузяя. До цих зусиль належать: рівномірний і нерівномірний відрив; зсув; одночасна дія зсуву і відриву; зсуву і згинального моменту; зсуву та обертального моменту. У зв"язку з цим розгляну тороботи Барча 1.3. . Золотова М.С., Критова В.Г., Шутенка Л.М., Кснса Ы., Шульца В., Воннеберда Д., присвячені дослідження міцності клейових з'єднань сталь-бетон при дії на нихфсиль рівномірного відриву. Крім того, Ыонс Н. і Шульц В. експериментально досліджували міцність таких з"ед-нань у вкладку дії на них зусиль зсуву. Але вони одержал*, результати при використанні в з"еднапнях сталь-бетон епоксидних клеїв. Акриловий клей в такихз"еднаннях не застосовувався, тому не має даних про його дію в з'єднаннях сталь-бетон. До того ж дослідження тривалої і втомленої міцності взагалі для подібних з"еднань не проводилися. В результаті наведених даних визначено мету і сформульовано задачі цього дослідження. .

. У другій главі досліджено короткочасну міцність зяеднан-ня стаяь-бетон акриловими клеями в залежності від виду навантаження з"еднання, його геометрії, міцності бетону і ряду технологічних факторів. З ціво метою була розроблена методика проведення випробувань. Вона передбачала визначення короткочасної міцності клейового з'єднання залежно від товщини сталевих плас-

тин, товщини клейового шару, міцності бетону, величини віддалення пластин від краю будівельної конструкції, форми, розмірів статевих пластин і масштабного фактору. Розглядається також вплив деяких технологічних факторів /способи підготовки бетону до склеювання, сторона бетонування/ на міцність з"єднання.

Всього для видалення впливу зусиль рівномірного відриву з урахуванням математичного планування було підготовлено і досліджено 768 зразків клейових з'єднань.

Були підготовлені й проведені експерименти щодо визначення міцності з'єднання сталь-бетон акриловими клеями у випадку • впливу на з"єднання нерівномірного відриву, зсуву, одночасної дії зсуву й відриву, зсуву і згинального моменту, зсуву та обертального моменту згідно зі схемами. '

Досліди на рівномірний відрив показали таке: руйнування зразків клейових з'єднань у всіх випадках мало когезійниЯ характер і відбувалося по тілу бетону. . •

Обробку результатів експериментів здійснювали із застосуванням методу найменаих квадратів математичної статистики, що дозволяє знаходити найкращу функціональну залежність певного вигляду. Реалізація цього методу проводилась за допомогою пакету програм * ЕиаеЬо. ; ". Це дало змогу одержати апроксимую-чі Функції /у вигдаді поліному/ залежності міцності з"єднання від різних факторів /геометрії з'єднання, міцності бетону, ' віддалення кріпильного вузла від крап будівельної конструкції, а також виду навантаження кріпильного вузла/. За одержаними функціями побудовано графіки та довірчі смуги до них з показ-тком міцності 5%, \ .

Всі показники міцності зразків клейових з*єднань розміщуються в довірчих смугах. Цв свідчить про високу точність екс-

; ' -■ ■ ' '' а - '

периментів.

Результати досліджень щодо визначення впливу товщини металевих пластин на міцність клейових з"еднань сталь-бетон показали таке. Зміна товщини пластин кріпильного вузла істотно впливав на величину межі міцності клейового з’єднання. Так, при геометричному показнику пластин А :а< ■ 0,045

межа міцності становила Я** » 0,6 Ша, при А » 0,09 -

- 1,2 ЫПа, при Л = 0,133 - 1,92 Ша, при А » 0,178 -

2,6 Ша, при Л « 0,222 - 2,9 Ша, а при А * 0,267 -3,2 Ша. Отже, пря геометричному показнику пластин А = 0,267

міцність клейового з"єднання досягав максимального значення, після чого вона стабілізується. Одержані результати свідчать про те, що при роботі на рівномірний відрив міцність клєЯоеих з"сднань сталь-бетон знаходиться залежно від величини товщини пластин кріпильних вузлів. При цьому збільшення товщини пластин,

і, відповідно, показника Д більве певних значень не приводить до подалыгого зростання міцності клейових з"вднань.

Крім того, експерименти показали, що товщина клейового пару не впливав ка міцність з’єднання стахь-ботон акриловими клеями.

Експерименти щодо визначення впливу міцності бетону на міцність клейового з "єднання- виявили таке. Міцність клейового з"єднання сталь-бетон при рівномірному відриві залежить від міцності бетону. Тая, для бетону класу В7,5 вона сютадаеІ,97, для ВЮ - 2,62, для В20 - 3,53, В25 - 4,48, ВЗО - 4,91, а В40 -5,43 Ша.

Результати експериментів щодо визначення впливу форми, роз-мерів сталевих пластин і масштабного фактору показали така. Міцність клейового з"єднання не залежить від форми сталевих плас-

тин. Розкидання значень міцності з'єднання майже однакове. Статична обробка результатів експериментів свідчить, що коефіцієнт однорідності теж майже однаковий і складає для квадратних і круглих пластин відповідно 0,Б4 і 0,86.

Результати есклерикентів щодо визначення впливу масштаб-лого фактора, розміру сталевих пчастин і, відповідно, їх товщини показали, що змінз товщини пластин/юказника д / та їх площі істотно впливає на міцність клейових з'єднань. Так, при показнику а = 0,114 міцність з'єднати склала для ?>,*. =

= 49 см2 - 2,32 Ша, для Г^,А = 81 см2 - 2,12 МПа, для =

= 100 см2 - 1,75 Ша, а для ^пл * ^25 см^ - 1,5 МПа, при показнику А = 143 вот склада відповідно 2,78 Ша; 2,71 Ша; 2,14 Ша; 1,92 Ша; при А * 0,176 - 3,36 Ша; 3,02 Ша; 2,59 Ша і 2,34 ЫПа; при - А = 0,233 - 3,84 Ша; 2,43 Ша; 3,06 Ша і 2,72 Ша. Тобто збільшення товщини приводить до зростання міцності з'єднання незалежно від площі сталевих шіастин. Збільшення ж площі пластин незалежно від їх товщини призводить до зменшення міцності клейового з'єднання. Так, збільшен-

р

ня площі пластин з 49 до 900 см при а = 0,3 призвело до зкєігоєніш міцності з'єднання майже у 2 рази.

Аналіз результатів проведених експериментів свідчить про те, що збільшення площі сталевих шіастин РПА > 900 ск^ не приводить до суттєвого підвищення несучої здатності клейового з"єднанкя сталь-бетон. •

Аналіз експериментальних даних свідчить також, що зі збільшенням ПЛОЩІ пластин зменшується коефіцієнт однорідності ^-с^н з"єднання. Так, коефіцієнт однорідності для пластин площею = 49 сы2 Сйлав 0,83...0,93; для ^ = 81 см2 -

= 0,82...0,87; для = 100 см2 - Іс^ц = 0,73...

...0,78 та для * 225 СИ2 - ^ . 0,63...0,68. Щ

?ані вадзуоть ка те, пц> иасятабниЯ фактор впливав нэ тільки на міцність з*єднанім, ела і из його однорідність. Така явкчэ пояс-тогться неоднорідністю бетону.' .

Експеримэкти цодо визначення впливу ступеня віддалення хласткн від крап будівельної конструкції ка міцність клейового з"едкзння показали таке. Міцність з* вдій кия збіяьщувться з віддаленням пластини від край бетонного зрэзга. Вона стабіяі-зувться пря у 6. Гак, пря Рр-г^пл * І

міцність з’єднання склала відповідно дія ■ 49 см2 - 1,62

ИПа; 81 «£-1,21 І - 144 см2 - 0,58 КПз; пря

/ ^ у 2 відповідно 2,26; 1,78; 1,18 Шіа і пря

: ^пл, ? 6 склала відповідно 3,76; 3,65 та 3,22 ЫПа. Різні значення міцності пря різких величинах пояекопть-

:я масотабпяи фактором і неоднорідністобвтону. :

Результати експериментів цодо визначення деяких технологічних факторів показала таке. Способа підготовки поверхні бетоцу до гклеюйаиня помітно вляиваптька міцність з"одкання. Пря підготовці поверхні бетону для скяеованяз були використані такі способи очищення: термічний, хімічний та иехвнічниЯ /ручка бучарда, ру-5илький молоток, абразивний круг/. Результати експериментів звідчать, с;о перзі два способи очищення поверхні бетону характеризуються досить блкзккки зкачетшкл міцності клейових з'єднань зталь-бетон /2,03...2,12 Ша/, ало иаПяе «а ЗСЙмзкпіии, ніа при очищенні абразивним кругом. Де пояснветься тим, цо в оста-кньому випадку досягається погне виведення поверхневого пару без значного порупення суцільності бетону. -

. Результати експериментів цодо встановлення вщиву сторони їетонування будівельної конструкції на міцність клейового з"однан-. ' II ■■■■ У'; :

s:b пскеэЕХи, Ц» ця иіциість у вапедку аракес=аїакая на газ ботоцу-

бсиі'т була пр;:блкзпо га 60» ыа;з, кік у випадку пргкхозБзкня ка

сг **

верх бетонування. Так, дяя-шгавткн акс.^ез гЛЧ г 49 си*" збіяьпгн-кк міцності склало 59,3ft, для ГПЛ = Ы см2 - 64,9і, дїя Fon =

= 100 ск2 - 57,7? і дїд FrA =■ 225 ск2 --62,8&. Одночасно спос-торігахсся збіл ьсоння коефіцієнте однарідноеті відпосідкз ta 2088; 22,4; 22,6 і 27,3 Й. Цзй виїкв цодскявтьск такими причинам!. По-пврасе прк уціхьианиі бетонної суміш id певерзош сшксаоть біл яегкі частинки цемзнту, a tckqz иудкеті іі гякшеті чссткнлк, qo v у зспошсвачях. Тояу иоворхкгвмй cap за хінічюш і иахпнічши скадом відрізняється від реатк іаск бетону.

По-друге, прц уцільнзіші бетону крупкі заповюзвечі /щебінка, гравій/ опускаються в >шина чсстнну конструкції, сгвораочи кіццу структуру. .

Експерименти цодо визначання міцності кіьііоекх з “єднань сталь.-бетон пря впжкві т тх зускзь норівновірного відриву показати таке. Руйнування зразків з’єднань відбувалося по ботоку при всіх значеннях екецонтряс;ітету е . ■ . . .

Не основі статистичної оборобкк єксішраішнтаяьких даних, з пикорлетагашк кетодів кореляції побудована графіки зелехності величній руйнівних зусиль від величини ексцентриситету прикладення р.ідраваїьного зусаддл прй парівномірноку рззреві. .

Аналіз здобутих результатів та графіків показує, що несуча здатність клейових з"едтні>* змешу&ться із збільпонняя ексцентриситету Ех;.:етадс-тга відряваяьного зусилля. Нр;г і^оиу руйнівне зускмп при е. = 0,25 а зкеїшклось в 1,8. разк* а г.р»с <г. = 0,4 ь, -в 2,4...2,б рази порівняно, з рівномірним, відроюй дзя всіх зразків кхєЯоеих з'єднань., Наприклад, зразки клейового зведкакня з йїастинакга а* а = 250x250 т і & = 0,12 пря с a 0 руйнува-

_Очии

лися при валивші эускль Р ' - 67,06 хН, при с = 0,25 - а.

РР' « 35,4 кН, при о. « 0,4 а, г. • рр^и“ ж 2^д ^ Експерименти щодо визначення міцності клейових з'єднань етаяь-бетон при впливі на них одночасно зусиль зсуву і відриву показа»» таке. Руйнування клейових з"єднань при випробуваннях відбуваюся по батону.

За результатами випробувань побудовано графік» залежності величини руйнівних зусиль дія клейових з“єднань від кута прикладен-кя навантаження до пластин* /кріпильного вузла/.

іналіз результатів експериментів та графіків показав шке.

Зі збіяьявнням кута прикладення навантаження величніш руйнівного зусилля зростав і при ^ = 90° /випадок зсуву/ вона в 2...2,5 рази більм, ні* при Л = 0°/випадок рівномірного відриву/. Наприклад, для клейового з'єднання з пластиноо х*сі= 150x150 мм при Л = 0° руйнівне зусилля дорівнює' Ррї,ЙМ- 20,8 кН, а пря ■сі, = 90° - = 41,1 кН. Значення руйнівного зусилля для

клейових з’єднань з прямокутники пластинами пря дії вздовя довгої еторонн пластини де^о йільсе, ліж ари дії зусилля вздовя короткої сторони. Пря гіі - 90°, тобто пря зсуві це переведення досягав 152. '

Необхідно відзначити таке. Яючо руйнівне зусилля розкласти на його складові, тобто на зусилля відриву і зсуву і «

то виявиться, цо вокя більше значень руйнівних зусиль рівкомір-ного відриву /прн о^= 0/, азе кеть зусилля зсуву /пра <={/= 90°/.

Експерименти іцодо визначення міцності клейоьих з'єднань сталь-бетон при одночасній дії на них зусиль зсуву і згинального моменту показали таке. Руйнування клейових з"єднань під час випробувань при всіх значеннях ексцентриситету <г відбувалося по бетону. За результатами досліджень з використанням методів кореляції

ІЗ

побудовано графіки залежності величини руйнівного зусилля від ексцентриситету прикладення навантаження ка клейове з’єднання лри одночасній дії зусиль зсуву і згинального моменту.

Аналіз результатів випробувань та графіхів свідчить, цо зі збільпенням ексцентриситету прикладення зусилля зсуву величина руйнівного зусилля зменшується. Так, прикладення навантаження з ексцентриситетом с = 0,5 а приводить до зменшення руйнівного зусилля в 4,5 рззи, а при <г = а - майже в 10 разів порівняно з зусиллям псуву, тобто при >? = 0. Наприклад, при е = 0 /зсув/ для зразків клейового з"еднанкя з пластинами розміром 90x90 мм значення руйнівного зусилля г ' = 46,0 кН, при = 0,5 -

г - 9,9 кН, пря . <2 = о. - = 4,6 кН. Разом з тим

для кріпильних вузлів з пластинами а» а- = 133x133 мм при указаних значеннях С руйнівні зусилля відповідно склали 92,1;

20,6 та 8,65 кН.

* Експериментальні дослідження щодо визначення міцності клейових з"еднань при впливі на них одночасно зусиль зсуву та обертального моменту показали’ таке. Руйнування клейових з "єднань при всіх значенням t плеча прикладення зсувного зусилля відбулося по бетону. За результатами випробувань з використанням методів кореляції побудовано граїіки залежності руйнівних зусиль для клейових з"еднань при одночасній дії зусиль зсуву та обертального моменту від величиник плеча прикладення навантаження.

Аналіз результатів випробувань свідчить, що зі збільшенням плеча прикладення зусиль зсуву величина руйнівного зусилля зменшується. Так, прикладення навантаження з плечем 2=0- приводить до зменпення руйнівного зусилля у порівнянні зі зсувом / Ь = = 0/ майке у 2 рази, пря. І - 2 сс - в 3 рази, а при І - З Л-майже у 6 разів. Наприклад, зразки клейових з’єднань з пластинами . Н

на кріпильних вузлів акриловими клеями до бетонних та залізобетонних конструкцій. Підтверджується можливість кріплення обладнання пим методом.

Розроблено також інженерний метод розрахунку безанхерних кріп-лснь на акрилових клеях. Він полягає у визначенні гаючі приюіеова-кня, товчиїи егалової пластини кріпильного вузла і перевірки міцності з"еднання. При цьому враховується вид навантаження на з"єд-нання: рівномірний і нарівномірний відрив; зсув; одночасна дія зусиль відриву і зсуву, зсуву і згинального моменту, зсуву та обертального моменту /рис. 2/.

Розрахунок клейового з"сянання на рівномірний відрив здійснювали за формулою

РЦр ^ • Р<- 7 /2/

де розрахункова сила рівномірного відриву, прикладена до

центру кріпильного вузла або пло^і приклепвакня; розрахуй-

ховий опір клейового з'єднання при рівномірному відриві площі приклеювання кріпильного вузла або опорної частини обладнання.

. Розрахунковий опір клейового з"єднання при рівномірному відриві визначали за формулою

'Ь* *^5* ’ /З/

де ~ розрахунковий опір бетону розтягу за СНіП 2.03.01-84

"Бетонні й залізобетонні конструкції. Норми проектування"; -коефіцієнт, що враховує віиив гєої^тсичного по^нга ?єееєвої ітастини кріпильного вузла /відношення товщини до розміру сторони пластини/ на міцність клейового з"єднання; ■&1- коефіцієнт, що враховує вплив масштабного фактору, плачі приклеювання; /^съ- коефіцієнт, що враховує ступінь віддалення кріпильного вузла від крап будівельної конструкції і характеризується відношенням р£-: /де Пґ -

плача ділянки бетону в зоні приклеювання/ і визначається відповідно до пункту 3.44 СНіД 2.03.01-84; _ коефіцієнт, що вра-

ГСЕуа ВГЛКВ СГОрекд бОГОІіуБаШИ / Ьц - 1,0 - ДЇЙ £!іПаД!<У ПріІЙ-яез~гкил :я поварим бзшіу, г^о янягій сСбсі) взр:< беїонувашік, і кА = 1,3 - д*я газу <3&тс(іуЕакіія/ї *• коефіцієнт, 40 вра-

ховує строк езужбк кхеяоасго □"адіання.

Розрахунок кзайзоого з*бдианкя на.изрівнойісі&Я /й'оааіізктов-

пяй/ РІДРІІВ ЕІЇКОИуЕОЇИ Зй фЗрУуЗОП

С> . < І . о /и/

' гі. а.^р => »_4 1 вЦр ? ' '

до Яі.вГ^ - розрзхукдова скла, позацгіпрйео ПрИкзадейі до яріп:!-лького вузла; Ра;^ - розрзтукхсаа скза, Що $азйа<ае*ься за фар-кулоо /2/; - коефіцієнт, 40 зраховув вгакз позацснтравого

прикладення сили на міцність іясйоюого а“едканкя.

Розотхуяак кчсЗового змеднання ка зсув здійснивадв за фориулсм

Р <5^ -Рі /5/

* аса^ гла 104 •* до - розрзгуіїкйга зсуьіа с;ілаг прикладена до центральної

осі кріпилькоге вузла; " розразуїжопйЯ спір к-іоДозого

з"сдкагп{к зсуву, що зизгаедагіся за формуяса .

К- ~^.Ьа.£3.‘ /6/

Розрахунок клейоворо з."едкаккя.на. оцначасну. лій ..йідряау і

зсуву

разодіп;* за формул ся

■ . *Рв,ар1 п/

■ . Р • ї>\ п_ сС ^ ^ ^

де Р - розріжуккопа сіш( прикіадеш під кутси оі, до центральна!. осі' кріггааьного зузда.

Розрахукай- клейового з"адканил ка одночасну Дію зсуву і згинач ьеого моменту їгГіїбігуиаяа зй форауяе*»

Р‘ <• {= • ?>. №

, ^8 Ьса р

де ^\.ь, - розра'хугеїйга зеувкз сила, пракяаденз єксцисріїсяїб'Гйй до кріпильного иузда; - кес$іцієят» і$о враховуй вшїи» по-

зацзнтрового прикладення зсувної скзи на ніцність клейового з“єднання.

>

Розрахунок кяейового з"еднання на одночасну дів зсуву та обертального мочакту здійснювали за формулою

де Р^д.ь - розрахункова обертальна скла, прикладена до кріпизь-кого вузла; - коефіцієнт, що враховує розмір плеча прік- .

яадення обертальної скік до кріпильного вузла. .

При розрахунку клейового в"єднання сталь-бетон на витривалість при рівномірному відриві розрахунковий оаір вкзна-

чаях за формулою . ,

;£г=^-їСр, ; по/

де - коефіцієнт, що залежить ВІД Рг і береться за СНІП:

2.03.01-84. - : . : 7 ;

При проектуванні кріпильних вузлів плсцу приклеювання ре-. комевдуеться брати не більве 1000 си^. 7 випадку конструктивного закріплення обладнання залежно від діаметра болтів рекомецду-етьея брати плоаіу приклеювання кріпильних вузлів від 150 до 620 сі*2.

Для кріплення обладнання до фундаментів застосовують кріпильні вузли, конструкція яких складається із сталевої пластини квадратної або прямокутної форин, до якої приварюють у тавр сталевий стержень, що має у верхній частині метричну різь для нагвинчування гайки. Товщину пластини визначають з урахуванням її короткості залегко від діаметра боАта та міцності клейового з”сд-. нання. Вона повинна відповідати умові о > 0,75 <^5’ • Довкк-,

ну болта визначають з урахуванням товщини пластини та опорної частини закріплюваного обладнання, а такок товщини доливкя розчину.

Дїя кріплення трубопроводів та інвих інкенернихкомуні націй

. ■ 22 - : •

до бетонних і залізобетонних конструкцій застосовують кріпильні вузли, цо являють собо» сталову пластину з петлео або крошатейн.

У цих випадках комунікації кріплять до вузлів, опираючи їх або підвіщупчи.

При проектуванні вказаних вузлів рекомендується брати прямокутну дорму пластини. Довга сторона пластини повинна бути розтасована вздовж дії прикладеної до кріпильного вуала сили. Пря цьому товщина пластиіга & визначається діаметром привареної петлі або товщиною кронптейна і перевіряються розрахунком.

При проектуванні та виготовленні кріпильних вузлів тобхід-но такоя керуватися вимогами СНіП 2.03.01-84, типовими з серіями 1.400-6 і 3.400 "Уніфіковані закладні деталі збірних залізобетонних конструкцій інженерних споруд і промислових підприємств" і СН 393-69.

У цій главі наведено такоя технологію безанкерного кріплення обладнання та інженерних комунікацій до бетонних та залізобетонних конструкція за допомогою акрилових клеїв.

Розроблена технологія дозволяв проводити приклеювання кріпильних вузлів за трьома схемами: до, після та під час ионтаау обладнання. Вона передбачав також кріплення обладнання таяхом приклеювання його опорних частин до поверхні бетону.

При монтажі інженерних комунікацій технологія передбачав приклеювання кріпильних вузлів на вертикальну поверхню бетону.

Безанкерні кріплення, засновані на з"еднанні сталь-бетон акриловими клеями, були впроваджені при будівництві й реконструкції об"ектів ряду промислових підприємств. Так, при реконструкції станції технічного обслуговування автомобілів в с.Пісочян /м. Харків/ таким способом було закріплено 22 одиниці верстатного обладнання, технологічні конструкції, а також два конвейєри для подачі мате-

ріалів до ремонтних цехів. На Запорізькому коксохімзаводі при будівництві прохідних електрокабезьних тунелей за допомогоо акрилового клею було закріплено 240 одиниць конструкцій еяектрокабеяь-них розводок. У ВО ХЕЫЗ /м. Харків/ при реконструкції цеху було здійснено кріплення 34 одиниць верстатного обладнання. При цьому верстати кріпилися до бетонних конструкцій /фундаментів, підлог і т.п./ за допомогою кріпильних вузлів і безпосередньо приклеиваниям опорних частин обладнання.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу традиційних кріплень обладнання та інженерних комунікацій до бетонних і залізобетонних конструкцій,

а також характеру зусиль, що діють на них, визначено види навантажень на клейові з'єднання безанкерних кріплень /рівномірний та нерівномірний відрив; зсув; одночасна дія зсуву і відриву, зсуву і згинального моменту, зсуву і крутного моменту/.

2. Експериментальні дослідження свідчать, що руйнування з"єднання сталь-бетон на акрилових клеях незалежно від виду навантаження, геометрії з"еднання /розмірів стальних пластин, товщини клейового шару/, міцності бетону та технологічних факторів відбувалося по бетону-

3. Встановлено, що короткочасна статична міцність з'єднання сталь-бетон на акрилових клеях істотно залежить від геометрії стальних пластин кріпильного вузла /товщини, розміру в плані/, віддалення пластини від краю будівельної конструкції; виду навантаження, міцності бетону /див. п. І/, ряду техното-гічних факторів /способу підготовки поверхні бетону до приклеювання, приклейки до низу чи верху бетонування конструкцій/.

Ці фактори слід враховувати при розрахунку розглядуваних 24 ■

клейових з"еднань.

4. Експериментально показано, що довговічність стале-клейового з"еднання залежить від рівня навантаження і описується степенево» функцією. Встановлено коефіцієнти тривалої міцності залежно від часу експлуатації клейового з"еднання.

5. Визначено, що деформативність клейового з"БДнання сталь-бетон при тривалому завантаженні залежить від рівна навантаження та товщини клейового шару. Стабілізація деформацій повзучості відбувається протягом ЗО...40 діб.

6. Встановлено, що витривалість з"єднання сталь-бетон

на акрилових клеях при багаторазових динамічних навантаженнях визначається витривалісто бетону і не залежить від коефіцієнта асиметрії циклу динамічного навантаження та товщини клейового шару.

7. За результатами досліджень міцності з"еднання сталь-

бетон на акрилових клеях розроблено конструкції кріплення обладнання та інженерних комунікацій безанкерним способом шляхом приклеювання кріпильних вузлів до поверхні бетону, а також створено інженерний метод розрахунку і проектування вказаних з"еднань.. ■ . .

8. Дано рекомендації щодо технології влаштування з'єднання сталь-бетон акриловими клеями. .

9. Здійснено дослідно-промислове впровадження з"еднання сталь-бетон акриловими клеями при безанкерному кріпленні обладнання та інженерних комунікацій. Спостереження за робото» клейових з"еднань в експлуатаційних умовах протягом 2,5 - 4,5 років показали їх високу надійність.

основні пташа дисерїацц опубліковані

В ТАКИХ РОБОТАХ:

1. Сидоренко В.Г., Золотов М.С. Простоеть соединения стальбетон на акрилових пеях // Тез. док*. ХХУІ научно-техн. конф. преподавателей, «спжр. и сотрудн. ХЛИГХ. - Харьков; 1992. -

С. 74-75. . - .

2. Сидоренко В.Г., Золотов М.С. Усталостная прочность сое- . динвнкя стахь-бетон ка акриловых пеях // Тез. дои. ХХУІ каучмо-техн. комі, преп., аепхр. к сотрудн. ХЮГХ. - Харьков: 1992. -

С. 73-74. . ■ , ' \

. 3. Сидоренко В.Г. Прочность соединения стахь-бетон на акри-

лови пеях // Сб. науон. трудов ХИИГХ "Повышение эффективн. и надежн. систем гор. хоз-ва", - К.: 1993. - С. 17-29.

4. Сидоренко В.Г., Золотов Ы.С. Влияние величины асскметрии ципа нагружения на остаточную прочность соединения сталь-бетон на акриловых пеях // Тез. дога. ХХУП науч.-техн. конф. преп., аспир. и сотр. ХГАГХ. - Харьков: Том 3. 1994. - С. 42-43.

5. Сидоренко В.Г. Влияние геометрии пластин крепежного узла на прочность соединения сталь-бетон на акриловом клее // Тез. док, ХХУЦ науч.-техн. <сон$. преп., аспир. и сотр. ХГАГХ. - Харьков:

Том 3. 1994. - С. 43-44.

6. Сидоренко В.Г., Золотов М.С., Шутенхо Я.Н. Усталостная прочность соединения сталь-бетон на акрповых клеях // Сб. науч. тр. ХГАГХ "Повышение эффективности и надежности систем городского хозяйства" - К.: 1994. - С. 13-18.

7. Сидоренко В.Г., Золотов М.С., Шутенко Л.Н. Технология

установки крепежных узлов е помощью акриловых клеев // Коммунальное хозяйство городов. Респ.межвед. науч.-техн. сб. - К.: Тех-ні ка. Вып. 4» 1995. - С. 13-15. . •

8. Сидоренко В.Г., Золотов М.С.. Холодная Т.А. Статистичее-. . 26 . \ \■ ■

кая обработка данных исследований кяеевых соединений строитеаь-шх ехемеитов с использованием ПЭВМ // Тоз« докл. Украинской науч.-техн. конф.2 "Техника я физика электронных систем а устройств". - Сумы: 1995. - С. 384-385.

9. Сидоренко В.Г.* Зояптоэ И.С. Ресурсосбережение при без-акхерноы креплении инженерных коммуникаций // Тез. докя. Неаду-народной науч.-техч. конф.:“Проблемы н перспективы ресурсосбережения в хкякчно-коммуиаяьноы хозяйстве" - Харьков» ХГ.АГХ,

1956. - С. 34-45.

10. Сидоренко В.Г.» Золотов Н.С., Шутенко Л.Н. Самсотверзда-вцэяся композиция для крапления анкерных боятоз в бетоно // Патент РФ на изобретение § І6945І9,

11. Садоренко В.Г., Золотов Н.С., Шутенко Я.Н. Сакоотво|п-даэдаяся коыпоэя ,ия для крепления анкерних баатов в бетоне // Патент Украины га изобретение & 6466.

12. Сидоренко В.Г., Золотов И.О., Шутсжсо Л.Н. Поаккорная композиция дяя кргяаекия анкерных белтэв в Сетенз // Патент ?3

на изобретение Ї 1728279.

13. Сидоренко В.Г., Золотов Н.С., Шутенко Л.Н. 'Пишіврная композиция дяя креляєшя анкерних боштвв в бетона // Патент Украины на изобретение 6593.

14. Сидоренко В.Г., 3 аі о то в Шутенко Л.Н. Санзотперз-дасзаяся конпозкг?ая // Патент Украина на кзобретєіБіе В 6597.

АКШШЗИЯ

Сидоренко В.Г. Кратковременная, длительная и усталостная протіость соединения еталь-бетон акраяовыхи клеяия.

Диссертш^ш является рукописьп на соискание ученей степекл кандидата технических наук по специальности 05.23.01-Строительные конструкции, здагая и сооружения.

Полтавский технический университет, Полтава, 1996.

В реботе содержатся результаты исследований кратковременной прочности соединений сталь-бетон акриловыми клеями при различных видах нагружения: равномерный и неравномерный отрыв; сдвиг; од-новреценное действие сдвига и отрыва, сдвига и изгибающего момента, сдвига и крутящего момента. Определено влияние ряда факторов на прочность клеевого соединения: толщины клеевого слоя и стельных пластин, удаление пластины от края конструкции, прочности бетона, а также ряда технологических факторов. Установлены длительная и усталостная прочность клеевого соединения сталь-бетон.

На основе экспериментальных данных разработаны конструкции крепления оборудования и инженерных коммуникаций к бетонным и железобетонным конструкциям безанкерным способом путем притаей-ки крепежных узлов акриловыми клеями.

Разработан инженерный метод расчета соединения сталь-бетон акриловыми шеями, который заключается в назначении площади приклейки', толщины стальной пластины крепежного узла к проверки прочности клеевого'соединения. ' .

Ключевые слова: акриловый клей; клеевое соединение; безанкер-ное крепление; кратковременная, длительная, усталостная прочность; равномерный и неравномерный отрыв; сдвиг; изгиб; кручение. • ■ . ‘ ' ' ,

ANNOTATION

Sidorenko V.y. Transitory,long-term and fatiqoe strength of steel-concrete Junction with aoril genes.

The dissertation i3 a manuscript for the scientific degree of candidate of technical sciences on speciality 05.23.01. Building constructions, buildings and structures.

Poltava technical university Poltava 1996.

The dissertation contains the results of research on. transitory strength of steel-concrete Junctions with acril glues under different loading conditions: even and uneven tearing off,shear, simultaneous effect of tearing off and shear and bending noae.it, shear and twisting noaent. The following factors influence on glue Junctions strength is deterained; glue layer and s.sel plates thickness, plate moving off from the construction edge, concrete strength and also soae other technological factors. Long-term and fatiSue strength of steel-concrete glue Junctions axe established.

?ha constructions of eguipment and engineering coamunica-tions fixing to concrete, and reinforced concrete structures . using anchorless method and acril glueing of fastening Joints are worked out on the basis of experimental data.

Engineering method of calculation for steel-concrete Junction with acril glues is developed, which consists in setting of glueing area and fastening Joints steel plates thickness and also glue Junction strength control.

Key words: acril glue; glue junction, anchorless fixing; transitory, long-tera, fatique strength; even and uneven tearing

off; shear; bending; twisting. ■