автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Прочность изгибаемых элементов из бетона, твердеющего под давлением, при действии поперечных сил

Мгашстерствэ !:ауки, внсшой школу и технической полигаки Российской Федерация

Комитет по знсшей школе

Самарский ордена "Знак Почета" архитоктурно-строотолышЯ институт

На правах рукописи /ЛШ121 Андрей Николаевич

УДК 624.012.4:666.57

I

ПРОЧНОСТЬ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ БЕТОНА, ТБЕИГдаП) ПОД ДАВЛЕНИЕМ, ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОПЕРЕЧНЫХ СМ

05.23.01 - Строитэлышз конструкции, здания л ссору.-'.еппя

Автореферат

днссортацпи па соискание ученой стопени кандидата технических наук

Сзмара 1993

Работа выполнена в Самарском ерхитек'.'урно-строЕГОЛЬНОм институте.

Научный руководитель - член-корреспондент Российской Академик

архитектуры и строцтелышх паук, Д.т.н. проф. Мураш1иа1 Г.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, проф-эссор

Баранова Т. И.

кандидат технических наук, старшей научный сотрудник Климов Ю.А.

Ведущая организация - Государсгвэшшй прооктно-язискательский

институт "Самарагпдропроект"

Защита состоится " 24 " февраля Х993 года в, (Н часов на заседании специализированного Совета К.064.55.01. по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Самарском архитектурно-строительном институте по адресу: 443001, г.Самара, ул.Молодогвардейская, 194; ОНО&Л

О диссергацкой можно ознакомиться в 'библиотеке института.

АЛ

Автореферат разослан " " января_1993 г.

Ученый секретарь специализированного

Совета, кандидат технических наук - у__—(^Л.БУТЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Железобетонные конструкции работают, как правило, в условиях сложного напряженного состояния. Подавляющее большинство кз них подвержено совместит! воздействиям изгибающих моментов и поперечных сил. В связи с этим вопросн оценки сопротивления наклонных солений действию изгибающих моментов и поперечных сил имеют большоо практическое значение.

Этой проблеме посвящено значительное число работ, однако в связи с широким применением новых видов бетонов возникает необходимость в дальнейшем изучении зтого вопроса и в частности влияния физико-механических свойств этих бетонов на работу наклонных сечений. В нормативных документах различных стран при расчете на поперечную силу различают, как правило, лишь тяжелый, песчаный и легкий бетоны, другие вида бетонов нормами оказываются не охвачены.

В настоящей работе рассматриваются наклонные сечения конструкций из бетона, твердеющего под давлением (БТД).

Технологией получения конструкций из БТД и их расчетами в Самарском архитектурно-строительном институте занимаются более 20 лет, а истоки исследований конструкций, обработанных давлением, лежат в 30-х годах нашего столетия (Е.Фрейсике, В.В.Михайлов, А.В.Саталкин и др.).

Применение давления при твердении бетона позволяет значительно улучшить его физико-механические свойства: увеличить прочность в 1,5-2 раза, повысить деформатишость в 1,3-1,5 раза, увеличить долговечность в 2-5-раза и т.д. Изменение физико-механических свойств БТД по сравнению с обычным бетоном существенно влияет на сопротивляемость конструкций внешним воздействиям. Особенно это касается.деформативности материала, изменение которой непосредственно в расчетах но учитывается.

К настоящему времени достаточно глубоко рассмотрено влияние физико-механических свойств БТД на работу нормальных сечений, однако сопротивляемость конструкций из БТД, действию попе-' речных сил не.изучена.

Исходя из вищекзлояенногб можно считать, что рассматривай-* мне в диссертации гсследования влияшуг физико-механичоских (в частности, дефоркатквннх) характеристик Ы'д на пряность ипк-

лонных сечений изгибаемых элементов являются актуальными и полезными для совершенствования методов оценки прочности конструи ций не только из БТД, но и других видов бетона.

Основной целью работы является исследование влияния дефор-мативных свойств бетона, твердеющего под давлением, на несущую способность наклонных сечений и разработка методики их расчета,

В соответствии с целью работы ставились следующие ооновные задачи:

1. Определить характер разрушения изгибаемых элементов из БТД при действии поперечных сип для выбора расчетной модели, позволяющей оценивать напряженно-деформированное состояние и прочность наклонных сечений таких элементов. .; _

2. Экспериментально исследовать и сравнить напряженно-деформируемое состояние изгибаемых элементов из БТД и бетона, твердеющего в обычных условиях в пролете'среза. :

3. Разработать методику расчета прочности наклонных сечен! изгибаемых элементов из БТД. >

Научная новизна работы:

экспериментальные данные, характеризующие работу и разруше ние изгибаемых'элементов из БЗД при действии поперечных сил;

предложения по уточненному расчету прочности наклонных ое-чений изгибаемых элементов из Б!Щ при разрушении по сжатой зоне бетона;

предложения по учету изменения критерия прочности ЫД при плоском напряженном состоянии по сравнению с обычным бетоном равной прочности.

Автор защищает:

результаты экспериментальных исследований деформативных свойств БТД средних классов; ""

результаты экспериментальных исследований влияния избыточного давления при изготовлении образцов на их прочностные и дё-формативные свойства при действии поперечных сил;

результата теоретических исследований по оценке напряжение деформируемого состояния изгибаемых элементов из БХЦ в зоне действия поперечных сил; ;

предложения по учету изменения критерия прочности бетона, тьордокцего под давлением.

Практическая ценность работы

Разработанная методика оценки прочности наклонных сечений конструкций из бетона, твердеющего под давлением, позволяет рассчитывать га с большей точностью, чем по действующим нормативным документам. Кроме того, предлагаемая методика позволяет вскрыть значительные резервы, полученные в конструкциях из БТД, работающих на поперечную силу. Она была применена при конструировании плит покрытия полов под тяжелые эксплуатационные нагрузки в цехах Самарского металлургического производственного объединения. Ее использзвание дало возможность запроектировать конструкцию плит из БТД взамен чугунных.

Апробация работы:0сновные положения и результаты работы докладывались на 46-49-х научно-технических конференциях в г.Самаре в 1989-1992 гг., на всесоюзной научно-технической конференции "Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии" в г.Белгороде в 1991 г., на сессиях Национального комитета ФИЛ. в 1991 г. в г.Новополоцке и в 1992 г. в г.Москве.

Объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Объем работы ш. страниц, из которых W3 страниц машинописного текста, 53 рисунка и фотографий, IG таблиц. Библиографический список содержит III наименований.

. СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В анализе общего состояния рассматриваемых в диссертации вопросов проанализировано большое количество работ, посвященных оценке несущей способности конструкций при действии поперечных сил (Т.И.Баранова, А.Я.Барашиков, М.С.Боришанский, II.И.Васильев, -А.А.Гвоздев, А.Б.Гольшев, А.С.Залесов, И.Б.Игната"ичус,О.Ф.Ильин, Н.И.Карпенко, Ю.А.Климов, В.И.Колчунов, В.И.Лобанов,Б.В.Михайлов, О.А.Рочняк, С.А.Тихомиров, П.Риган, Р.Ватьтвр, дж.ыакгрегор, Э.Ойха и др.).

В результате •фундамбнтальных исследований,проведенных в нолю;! стране и за рубежом,к настоящему времени,с {армировалось три основных подхода к изучению этой проблемы.

Первый подход основан на различных аналогиях^pav^o;:, •¡.•эр^пно;!, арочноИ и т.д.);: применяется,главным образо:.:, за рубожо-.;.

Второй подход вытекает из■традиционно принятого у нас мето да предельного равновесия с применением той или иной физической модели разрушения.

Третий подход основан на применении метода конечного элемента.

Для исследований автором принят второй подход, выбор котор го объясняется тем,что он наиболее нагляден и физически обоснован , а также в большей степени чем другие позволяет учесть особенности БТД.

Б последнее время были проведены достаточно широкие исследования деформативиых характеристик различных видов бетонов (в частности, легких на основе керамзита, аглопорита, пемзы и.пр.) и их влияние на прочность элементов при действии поперечных сил К таким исследованиям можно отнести работы Р.Г.Азаряна, Л.Н.Бру! - ковой, Ю.Л.Воробьева, К.И.Вилкова, О.Ф.Ильина, В.В.Зайцева, А.Т.Лобанова, Я.Н.Морозова и др. Результаты этих исследований показали,что уменьшение деформативности в элементах из керамзи-тобетона приводит к существенному х на 12-11% снижению прочное-ти наклонных сечений. Уменьшение- предельных поперечных сил, вое-принимаемых изгибаемыми элементами из более хрупкого материала вызвано, во-первых, уменьшением высоты сжатой зоны элемента над вершиной наклонной трещины, а,во-вторых, ухудшенмул работы бетона при плоском лапряженном состоянии. При этом уменьшение предельных деформаций в сжатой зоне для балок из керамзитобето.на составило, по сравнению с балками из тяжелого бетона, до 20%. Наоборот, изгибаемые конструкции из перлитобетона показали прочность примерно на 20% больше,чем из равнопрочного тяжелого бетона, при соответственно большей деформативности на 20%. Однако, несмотря на относительно широкие исследования по этому вопросу, обобщения влияния деформативности бетона на прочностные свойств! конструкций, работающих на восприятие поперечных сил, отсутствуют.

/

Анализ работ позволил предположить,что увеличение деформативности бетона, твердеющего под давлением, , которое отмечалось ранее в работах Г.В.Мурашкина,. В.Г.Матвеев, Ь. И. Сесышна, существенно увеличит прочность наклонных сечений конструкций из этого материала.

Для проверки этого предположения был поставлен предварительный эксперимент,в котором были испытаны 18 балок из тяжелоп мелкозернистого и керамзитового бетона без поперечной арматуры. 6

Результаты экспорт,-онта показали,что несущая способность балок из ЕТД примерно- на ¿5-30% больше, чем у равнопрочного бетона, твердевшего в о'бычных условиях.При атом наибольший прирост прочности показали балк'к из керамзитобетона.

В результате проведенного обзора и на основе результатов ' предварительного эксперимента были обоснованы и сформулированы цель к задачи 'диссертационной работы.

На основании предэксперимеита было установлена также,-что в качестве расчетной модели1 может быть выбрана физическая модель изгибаемого .элемента, работающего на восприятие поперечных сил в виде диско-связ'авой системы, которая была предложена в свое время . Ю;.Л.Климовым. „Были рассмотрены и проанализированы модели, но выбрана именно эта, т'ах как с ее помощью учет влияния деформативнос-' тп бетона представляется нам наиболее удобным. Согласно этой модели' элемент состоит из жестких блоков,на которые он разделен нормальными и наклонными трещинами, соединенных в местах концентраций.' деформаций цо^атлив'нмисвязями (рис.1), что соответствует разрупениэ элемента по сжатой зоне бетона от ее раздробления или среза. В первом случае разрушение изгибаемого элемента всегда сопровождается предельными деформациями сжатия.

В конструкциях из БТД максимальные деформации сжатия примерно; на 25$ больше,чем в конструкциях из обычного бетона.

Чтобы учесть эту особенность БЩ автором предлагается рассмотреть изменение деформаций связей между блоками элемента В1 и ВЗ, а также В2 и ВЗ. ...

Для определения абсолютного значения деформаций связи I представим ¿^ через сушу

'V-' е/ - е6 - - а)

I

где - разность максимальных деформаций в изгибаемых образцах из БЩ, й бетона, твердеющего в обычных условиях. и Тогда абсолютная.деформация связи I

I (бе-б'ё){х)сГзс . (2)

Предполагая,что высота сжатой зоны бетона над наклонной тро-, щиной с увеличением ¿'¿> изменяется незначительно и, учитывая, что' ». получим "...■.-

. ьё*-* (ееи * (з)

■ а

Л

V,

Б:

* г—-1

ГГГГТГп

Р и с. I, .. физическая (а) и кшомшкчсская (б) но дол ь л и зо б э тонна то олемопга при даЯсгаин попорочшк сил

r"o л - Kí30?a сгатой zoim -'^тоиа япа w-vtcsi'oK тпулпно1!.

• Ппгт рассмотрит: дпйорепрсвр.чпл. Слок-х В 2 иод наглоикг»Л тро:гл:-:оЙ плг.оМ дс^отацил 0<зтс::а в сыз:: 2 пр.-.кттоски но нрс-Енчтчцзо упруг îe. В -iо ."о врет'л экслортаснтн показали, что на-чалк-иЯ модуль упругости БТД пр:г"орг;г. па ic7- hgikeo, чем у ofifin-:îo:-j 6zio:ui ¿а?ол г;: •Xr-z.owz^.w.c, для оиредо-лзя;;.-!

?.бсолюхной ro-'iO]:"3u::n S¿ я связл Я Б'-Д справс-длппо

l-^-Esíijr ' U)

е., ^ £

Тогда 'л ö,1 - J £pt> fr-)c/:c = J су ■Jjfejdz:, (5) .

о »

где ¿г/, Eg •• п:-лая&чне модули упругости соотз-згстзспно ЕТД п обччного бетона;

г" С

c-„fi7 (-(¿ - о^лоситаяь!!)--: дз^хсзщэт! о^.лг.:: Р. ссотг"тотяогшо в образца п.» 13ТД и обидного öe гон-a.

С учпгсм 4 - Их .

(g)

Тогда, учнтнпая, что з расчетной сдагч пол-угли::? грачкцн слсасой зон" определяется лнсогоЯ JT«,, yuvui п-оворотсз блокоз относительно неЛтра'шно.ч осч соотэзят

,í7" - , ■ 11 - а и / л с ;

- &èï/fce -ce) J, {7;

гдо a©- шсота сглтон сош! бетона цлд накдоаиоЛ хггцтшоЛ.

Сбоз'лолгт углы поворотов блокоз ВХ я В2 'друг сх>!оспт-"5льго друга чсро.з л f i , получгл t с *■ _ «у >/ " ~ h. '

Тогда

у . о. ¿у - ^v' - # /■ ¿> • л

¿Y1 " * Cßjü ÍO)

Англез 'Тормулл (0) го'-лзач, что узолдчонг'о т-атап^м^шос ёор:.:ац;!п сгкахой зоны бел она пэд вэю:::юП н-т.'лошюЯ тртдкн!? на 251 уролггкя"/.^ угод поворота илог.оп 131 ?: ВИ относительно друг друга па В заз::с»з:остп ст угла поворота Л ¿""'о.'.р-эдл-лл-Г'ТСЯ нагельппо к-продопьнпо усдлдт в раислгЛ ар,!л;ут:1, к г.т-с-10 поросочс-.чпя: со :'р::тпчоо::оЛ паклошю.1 грс:д;:гоп, а с:у:"<

зансплоппя ? tero, у блэкг„*.г. листву:? д::о в оо г-'гдягло.

Анализ условия равновесия и условий', деформирования показали, что при, уввличен^ш. предельной .де^|шт.йвйрст,й 1фи • постоянной его прочности происходит увеличение высоты сжатой зоны как в нормальном, так'и в наклонном солениях, а следователз но, и увеличение уоилий в растянутой арматуре в конце пролета среза и в сжатом бетоне. Следовательно, усилия, воспршгимазмио бетоном будут

^ ; сэ)

где Х0 и X - значение внеот скатой, зоны соответственно над вер шиной нормальной й наклонной трощинаыа в элементе из БТД.

Соответственно с увеличением увеличится .и поперечное усилие Ощ .воспринимаемое сжатой зоной над вершиной наклонной трещины ; • \>." ■'.. ■ :

Оы - : ; ■ ,'й;; ; ^^¿¿-^

Для оценки величины усилия, воспр1Шкыаемого попорзчкой арматурой в конце продета среза, необходимо знать значение•проекции наклонной трещины." " '''^У:'-'. '

Анализ результатов экспериментов многих авторов показывает что выйдя на растянутую грань, элемента и приблизиьшцсь к месту приложения внешней -нагрузки, развитие? критической наклонной тре щины прекращается. При дальнейшем увеличении внесшей нагрузка увеличивается ширина раскрытия трещины, возрастает напряжение в бетоно, продольной и поперечной арматуре, и,наконец, происходит разрушение конструкции. И за весь этот период длина горизонталь ной проекции наклонной трещины С практически не' измекяется.1 Поэтому справедливо будет предположить,.что и увеличение не повлияет на величину и уравнение дня определения уси-

лия, воспринимаемого поперечной арматурой.пересеченной наклон-' ной трещиной останется без изменения ;' ;

Для блоков В1 иЬ2 составляются по три уравнения равновесия 'и два уравнения дефорлирования, В то же время для отыскания предельной пЬпереЧноЙ силы', воспринимаемой наклонным сечением, не-■ обходимо определить шесть неизвестных ¿С , зс0 , С , , и 'усыйя. под наклонной трещиной, которое, как показали 6ксяер1:аен$а» 'зависит от мйогих факторов и пока не описывается, приемлемой зависимостью. Таким образом, количество , уравнений для. .определения- всех неизвестных достаточно. ; ' На базо; приведаншх расчетных формул автором была составлена программа расчёта прочйост'и изгибаемого элемента по наклонному сечению, учитывшдая/повшаённую деформативкость БТД и выполнен чис-: . В- результате установлено, что. возрастание ;

предельноД: дофоЬглат]гйности: БТД .увеличивает максимальную попе; ;;' .;й'а1ийшшм ;сечёниём.на 5-12$. При

наклонного сечения растет с :; • уЕ0Л51ченпем, относительного 'пролета Среза, стабилизируясь когда ":" : егове'лйчина до'стйгае^Следовательно, на наиболее опасном ., участке- действия поперечных сил, наблюдается наибольший прирост

.'■Н1-;/'- Предложенные уравнения' для определения углов поворотов бло-: ков В1 и В2 друг, относительно друга, атак&е деформативных ха-:".раатеристик сечений в пролете среза, справедливы и при разруще- , нйи элемента от среза сйатой зоны. В- то' же время специфика оцре-'.■'- ,делен11я'ус1ший, действу1одя всжатойзоне,заключается в том,что : ,: критерием! раэртайН11Я. конструкций в этом олучае считается дости-- Iй,. V' жейке касательными напряжениями в сжатой зоне бетона, на продол-

• :, хен'ии наклонной трещины, продола прочности бетона на срез. При

этом'бетон сжатой зоны находится в условиях плоского налряжен-Р.-^'^'пото состояншр аего- работа; ойределяетоя напряжениями '

* л г-"Напряжение Ьр ,, действующее нормально к развитию наклон-

ной трасиаш, может быть найдено из уравнения равновесия нормаль-

■ V ;ЛЕЫХ . СИЛ бЛОКЭ М'.' ''. • '

: ^ & . ¿¿Г7&Ф Н / «3)

где ~ усилие в продольной растянутой арматуре в места пера: оечвнпя ее квит)гаеской наклонной трещиной; & -угол, образо-

ванный наклонит.: сеченкзм с нейтральной осьЪ балки;

'•¿з » ^¿.г ~ прочность бетона соответственно на скатко к расгямение; ¿£0 - высота сжатой зоны бетона на продолжении наклонной трещины.

lip;: это:.: усилие в продольно': арматуре предложено находить но обобщенной ыотодпке. расчете. прочности нормальных и наклонных сечошш:

где ¿2.- величина пролета сроза.

Результаты численного эксперимента^ котором в качостве оаэр нпл бил пргакт срез сяагой зоны,показали,что увеличение прочное для образцов из БТД составили IO-IBJj,' При это.'.: применялись аналогичные образцы, ко без поперечной арматуры.

Для экспериментальной проверки принятых теоретических предпосылок и полученных теоретических результатов 'были проведены испытания пяти серий" образцов. Экспериментальные образцы продет авляли собой пряглоугольпые балочки сеченпзм 145x80 ш :: пролетом 200 ш. В качестве продольной была принята арматура класса А-Ш?как. наиболее часто применяемая в пзгпбаеь;ых ненапрягаемнх элементах, поперечное армирование в виде 'вязанных хомутов из проволоки 0 5 Вр-I. Образцы первых трах серий изготавливались без поперечно:", арматуры из тяжелого, мелкозернистого и керам-зк-тового .бетона, В каждой серии было шесть образцов: по два из обычного ^исходного" бетона, батона, твердекзлего под давление?:, и обычного бетона, равной с БТД прочностью. Образцы 1У it У-i: изготавливались с поперочной арматурой из тяжелого к мэлкозор-ннстох'о бетона.

Перед испытаниями были определены прочностные п де^орлатшз-ныо характеристики БТД сродной прочности (30*50 Ь21а). Проведено сх сравнение с аналогчлншдз хиракторцехжил; бетона, ткердевзегс в обычных условиях, исходного ;: равнопрочного с БТД. Результаты этих испытаний показали, что дугя тяжелого'бетона деформации, соответствуйте хакешальшг напркЕанкя:.;, увеличились примерло с 200« I0""3 для исходного бетона, творделцзго в обычных условиях, до ^70-10"^ для БТД. .Увеличения предельных деформаций составляем 35/'. Для мелкозернистого бетона деформации увеличн-лпсь соответственно с 175»Ю"5 до 225«10~°, т.е. на Результаты эг'пх

гг

ксиэтлипй сотласшгся с раиоо гго^о/еши:.".: на vV.cnа:', £олоа ;л> v.o;t про!п;гс::г. Српанончо ¡подельных до1ррмациЛ БТД л обнчного tío-una близкой прочности па сяатяэ показали :'х укэлпчснио па 25$, с 20Q-IG~S до ЙСО.Ю~Ь ,гу:я •tic-CJíOro богона ti ra 2ü;¿ а 180»10~йдо 220-КГ4' дал г.олкос-орипстого бетона.

Все образцы были исгл:т:ул двумл сосредоточенными силами с пролетом среза й. - 215 и CL~ 2с5 мм, для да™дуго зада. Армтгрэ--£иш:э л пролет прллолтонлл'нагрузка подбирались 'нулях образом, чхобл разрусоико шюис.* одглэ от егоза с:.-что Л сопи з 1,11 к'Ы со-pi'jLí и с? оо газцпобле^ил в' 1У и V соршч.

По результата-' испытаний били получены распределения дейюр-мацпЛ по BUcoiQ .сяатоЯ зоны бетола, а тагга в арматуре я мает ал пареоечо.чпй ее нормальными и наклонными трещинами. Характерншл ЛЛ.п зсох образцов било то, что деформации крайнего волокна в сжатой гоне ботона в образцах из БТД били значительно больше,чем з образцах из' обычного бетона, причем как исходного, так равнопрочного. Для элементов' р&зруиншапхся о? раздробления это прзш-U0K23' составляло 25-35$. Прирост деформаций растянутой арматуры бмл из столь велик к составлял в конце пролога среза .10-15$, а э .моете пересечения критической наклонной трещиной бил незначительный.

Высота саатой. зени s нормальном сечении для таких образцов оказалась•прпмгрно з 1,2 раза болъшо, чем обычных равнопрочных, а над вордшой наклонной трещины .соответственно ~ на 5-10/?. (табл.!). В о'аххах без поперечной арматуры Босота сзатой яоны для образцов из БТД пленялась незначительно (табл.2).

Моменты трэщинообразоваиня з сорнюс были примерно одинаков»! я составляли для- балок баз поперечного армирования (0,7«-0,Й) Ои, а для балок с поперечным армированием (0,45-f0,55) Qu . Максимальная ширина раскрытия трзщии била зафиксирована п образцах из БТД, -i составлгча (0,8+1,0)мм.

Максимальные прогибы в балках из БТД, несколько превышали прогпйц в элементах пз обычного бетона, однако незначительно (на

По результатам испытаний опытных образцов бнлп проанализированы предложошшо формулы оценки прочности наклонных сечений. Расчоти псказели, что в стадии, предшествующей разрушению в образцах зз ЫД с поперечным армированием, патвльнио усилия п про- 13

м

Таблица!

Марка образца

!Проекция наклонного сечения

С.мм

Высота сжатой зоны в нормальном сечении. мм

Хс"

£

£ иех

АС

Высота сжатой зоны над наклонной трещиной. мм -

,ех.

М

,ех.

Максимальные усилия. рН

сжатом

зетоне

над

накл.

трещ,

под

накл,

трещ,

йвг

в арматтое

продольной

поперечной

а,

в вершине трещины

г.

еле

Разрушающая нагрузкам кН

теоретическая

фактическая

а

'аср

-1-1-1 65 64,5 0,99 25 19 0,76 4,2 56,7 1,34 8,5- 56,2 60,3 73<2

4-2-1 215 55 63,5 1,15 16 .20,4 1,28 3,3 43,7 1,03 8,7 41,8 47,8 57,1

4-3-1 55 61,8 1,12 20 17,а 0,88 .3,6 48,3 1,12 8,7 46,8 ' 51,9 60,2

4-1-2 55** ба 0,97 25 - - 19 0,76 4,65 40Я 2,15 10,4 35,1 50,5 57,7

4-2-2 285 .60. 65,8 1,1 25 23,8 0,95 3,7 37,9 1,8а 10,8 30,6. 44^8 50,а

4—3—2 55 '59 1,07 23 . 20,4 0,89 4,1 30,5 • 1,70 10,4 25,5 48,8 52,6

5-1-1 55 67 1.2а. 15* _ 16,6 1,11 3,7 38 1,1а 8,5 33,8. 48,7 57,1

5-2-1 215 45 71 1,58 20 21,7 1,09 3,2 35,8 0,9а 8,9 33,2 39,а 51,а

5-3-1 45 . 66. 1.47; 17* 18 0,82 3.1 40 ■ 1,09' . 8,7 36,1 48,2 57,7

5-1-2 5-2-2 5-3-2

285

65' 60 6й

65,2 7а .64,6

1,0 1,17 1,08

20, 16 20

Пржечание: х -

разрушение произошло от нормальному сечению.

18,9 0,95 3,1 27,4 1,68 10,7 20,6 38,5 44,0

:; 25 1,38 4,0 27,3 1,55 11,2 22,1 37,3 39,5

22,2 1,11 3,9 30,Г 1,71 • 10,55 25,05 34,5 42,9

срезасжатой зоны, - разрушекие произошло по

Таблица 2

Марка образца Проекция нак- Высота сжатой •зоны в нор- Максимальное усилие. кН Максимальное напряжение, Ша Разрушавшая нагрузка. кН

лонного сече- мальном НИИ, мм сече- в скатом бетоне Оё в продольной арматуре 0* касательное нормальное теоретическая Оа фактическая Оир

ния а, мм Н уех Л6> % . £

1-1-1 55 99,6 1,81 25,9 1,88 9,27 (11,6) 5,89 18,3(23,0) 30,1

1-2-1 215 ■ 60, 98,2 1,64 18,3 1,70 6,88 3,67 12,9 18,2

1-3-1 55 99,1 1,8 28,2 1,50. 9,32 5,30 21,2 33,1

1-1-2 45 99,4 2,21 21,6 1,92 8,93 (10,9) 5,49 13,1(16,0) 23,1

1-2-2 285 50 99,0. 1,98 13,8 1,51 5,87 2,71 8,49 14,3

1-3-2 45 98,0 2,17 26,0' 1,68 9,89 16,8 26,1

2-1-1 58 98,2 1,69 26,2 2,24 8,08 (9,86) 4,32 19,0(21,6) 28,6

2-2-1 215 65 97,9 .1,56 16,7 4,71 1,71 12,9 15,3

2-3-1 60 97,3 1,62 25,8 2,00 7,19 3,23 17,3 22,4

2-1-2 45 98,2 '2,18 20,3 2,09 7,60 (9,27) 3,75 12,1(13,8) 18,1

2-2-2 285, 53 98,0 1,85 13,7 1,53 7,22 1,23 7,7 11,5

2-3-2 45 98,3 2,18 18,7 1.8 6,14 2,34 10,3 14,2

3-1-1 215 60. 97,4 1,62 16,6 1,67 5,59 (6,82) 1,43 12,7 (17,0) 26,9

3-2-1 65 97.1 1.49 15/I 1.91 5.08 1.83 12.2 14.8

3-1-2 265 60 97,7 1,63 15,5 2,08 6,80. (8,30) 2,74 11,7(12,9) 21,1

3-2-2 65 97,5 1,50 12; 2 1,91 4,94 1,74 8,81 11,8

а? асгайчание. 3 скобках указаны значения, вычисленные с уточненным критерием прочности.

дольной арматуре в месте пересечения ее наклонной трещиной был значительно больше, чем в образцах из равнопрочного обычного бетона: в балках из тяжелого бетона на 10-30$, а из мелкозернв того - на 15$. Что касается сил.зацепления в образцах из БЦ то для тяжелого бетона они увеличились на 20-40%, а для мелкозернистого на 30$ (см.табл.П. За счет увеличения высоты сжато зоны примерно на 10-15$ возросли усилия в сжатой зоне бетона.

Таким образом, теоретически прирост прочности, вычислении по предлагаемой методике, составил: для балок из тяжелого бето 15-20$, для мелкозернистого - 10-18$.

Фактические разрушающие нагрузки были близки к расчетным, расхождение не превышало 20$ для Б*Щ и 25$ для обычного бетона Теоретические разрушающие нагрузки," вычисленные по методике СНиП были значительно ниже: на 25-40$ для БТД и примерно на 20-30$ для обычного бетона.

В балках без поперечной арматуры из БТД прирост прочности обусловлен возрастанием касательных напряжений в сжатой зоне бетона о на 20$ (см.табл.2). Значительный в процентном отношении рост нагельных усилий в продольной арматуре (на 15-30$), мало отратается на несущей способности, так как его доля в пре дельной поперечной силе, воспринимаемой наклонным сечением, не превышает 5-8$.

Фактические разрушающие нагрузки в этих образцах оказалис значительно больше, чем вычисленные по нордам (до 80$) и по предлагаемой методике (до 50$). Оказалось, что учет только де-формативных характеристик не отражает в полной мере работу изгибаемых конструкций при разрушении балок от среза сжатой зоны Поэтому возникла необходимость учесть изменение критерия прочности бетона, твердеющего под давлением при плоском напряженно; состоянии.

Известно, что с увеличением класса бетона возрастание его прочности, при плоском напряженном состоянии, отстает от роста прочности на сжатие при одноосном сжатии. В основном, это визы вается двумя факторами - уменьшением деформативности материала с увеличением его прочности, а также меньшей разножесткостью цементного камня и крупного заполнителя в бетоне высоких классов. В этом отноиенпи БТД выгодно отличается'от других бетонов Кроме облей большей дефорпативности его растворная часть дефор

1-3

мируется в менэв стесненных условиях, вызванных начальным полем напряжений. Это свойство БЭД подробно описано в работах Г.В.Му-рашкина и Е.И.Сеськина.Деформации распрессовки, которые возникают в период снятия избыточного давления, при котором происходит твердение бетонной смеси, направлены против деформаций усадки. Они существенно снижают или даже полностью гасят напряжения, возникающие от усадочных деформаций. В результате этого растворная часть практически не испытывает растягивающих напряжений.

Этот фактор автором предлагается учитывать при определении максимальных касательных напряжений в условиях плоского напряженного состояния. Tait как при их определении действие напряжений усадки не учитывается, но подразумевается, формула для определения ^maz. запишется в виде

где - начальные напряжения, возникающие в результате деформаций распрессовки.

Таким образом, расчет элементов при разрушении от среза сжатой зоны над вершиной наклонной трещины производится с заменой формулы (II) на'формулу (I&)

(16)

где высота сжатой зоны бетона на продолжении наклонной трещины.

Вычисленные теоретические разрушающие нагрузки для образцов без поперечного армировиния с учетом начального поля напряжений показали удовлетворительную сходимость с фактическими, полученными из опыта (см.табл.2, данные приведены в скобках).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

I. Обработка бетона в процессе твердения давлением в 2-2,5 Ша значительно (в 2-2,2 раза)повышает несущую способность конструкций, работающих на восприятие поперечных сил. В основном это увеличение обусловливается повышением прочности (в 1,7-2 раза) бетона, твердеющего под давлением (БТД) по сравнению с исходным бетоном.

2. Эксперименты показали, что и в случае равной прочности БХД и бетона, твердеющего в обычных условиях, несущая способность конструкций, обработанных давлением, по наклонным сеченв оказывается на 10-30$ больше.

Анализ показал, что в этом случае увеличение прочности на лонных сечений происходит в результате повышенной деформативно ти БТД. При этом прочность образцов без поперечной арматуры во растает в большей степени, чем с поперечным армированием.

3. Характер разрушения образцов из БХД при действии поперечных сил практически не отличается от характера разрушения конструкций из обычного бетона. Это позволяет принять в качест расчетной модели диско-связевую систему, позволяющую учесть де формативность материала.

4. Рекомендуемый С1М1 расчет на поперечную силу занижает прочность наклонных сечений изгибаемых элементов из бетона, твердеющего под давлением.

5. Предлагаемая методика учитывает повышение деформативно ти сжатой зоны элемента'и позволяет учесть, во-первых, увеличе ние угла поворота блоков элемента, разделенного критической наклонной трещиной и, соответственно, вычислить возрастание си зацепления в ней и повышение нагельного эффекта в продольной арматуре. И, во-вторых, определить увеличение высоты сжатой зо ны бетона в нормальном и наклонных сечениях и возрастание продольных и поперечных усилий, действующих в них.

6. Предложенная методика оценки прочности наклонных сечен с учетом деформативных свойств ЬТД позволяет удовлетворительно оценить прочность элементов с поперечным армированием.

7. Для конструкций без поперечной арматуры, кроме деформа тивных особенностей необходило учитывать изменение критерия прочности бетона, твердеющего под давлением, при плоском напряженном состоянии.

8. Предложенная методика оценки прочности наклонных сечен .изгибаемых элементов из БТД может быть использована и при расч те других видов бетонов, отличающихся дефорлативными свойствам от стандартных, предусмотренных СНиП 2.03.01-84.

Основное содеряшип диссортапак оп/Сч'-ихснаю в оледгл'Ж

работах:

1. Алешин А.Н. Слияние •^сЬс. й различных бего-г.оъ па работу конст&у:ацй по «ашюшиг.! сеченю&'У/^олодие ученые

п специалисты производству, Тззпс^ ослпстной нау-гно-гохн.конф. Куйбы;;ев, 19Э0. 0,1 '2.

2. Мурашкин Г.1;., Алеипл А.Н. Особенности расчета балок из батона, твердеющего иод давлением по попорзчной сщ:е//1';пи::о-хиличоскио проблеет мате ргаловедеяяя п новые тешюлогпя.Тезисы докл.научно-техн.конф. Белгород, 1931. С.56.

3.' Алезии А.Н. Исследование г.олезоботона, твердеющего под давлением на подсрочнуя оилу//Гр;лдос,гроитг.л:-.ство, разработка систем управления п автоматизация,проектирования, соЕор.иенство-ваяпе методов расчета строительных конструкций, использование про;лгаленных отходов для. производства строительных материалов и охрана ©крукавдей среда. ?ег:г:сн 49-й научно-тохн.конф.' Самара, 1992. С.129-130.

4. Алешин А.Н. Особенности капряженпо-деформкруомого состояния наклонного сочснил изгибаемого элекоага из бетона, твердеющего под дазлониеад/Дсз*рукош'.сь. Се-.йС)). Самара, 1392. Деп. во ВНШЗПТШ, р. 11263-52. 27 с. '

5. Алешин А.Н. Экспериментальные исследования прочности наклониих сечений азлезобетонннх батек, твердово под давле-нием/Доп.рукопись. СамАСИ.' Самара, '1392. Деп,. во ВНИШТПИ, - р. й 11264-92. 79 с.

6. Мурзшкин Г.В., Алешин А.Н. Особенности расчета изгибаемых элементов из бетона, твердещзго под давлением по наклонным сечен1гя?1//Материалы сессии ПК ФШ. Новополоцк, 1992.(з пэчати).