автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Прочность по нормальным сечениям, трещиностойкость и деформации изгибаемых железобетонных элементов с рабочей арматурой серповидного профиля

^ £

'Ч

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ с^ АКАДЕМИЯ

УДК 624.072.22. 012. 454-42(043. 3)

БАНЭЕКУЛИ8АХ0 Нухизи Жан

ПРОЧНОСТЬ ПО НОРМАЛЬНЬШ СЕЧЕНИЯМ, ТРЕОШНОСТОЙКОСТЬ И ДЕФОРМАЦИИ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С РАБОЧЕЙ АРМАТУРОЙ СЕРПОВИДНОГО ПРОФИЛЯ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции,

здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МИНСК - 1997

Работа выполнена на кафедре " Железобетонные и каменные конструкции " Полоцкого государственного университета.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Терин В. Я.

Научный консультант : доктор технических наук,

профессор Мадатян С. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Пастушков Г. П.

Оппонирующая организация: АО " Белпромпроект "

Зашита состоится "$0 "с/^аЗ/М, 5-99? г. в )Оо0часов на заседании совета по защите диссертаций Д. 02.05.09 в Белорусской государственной политехнической академии по адресу: 220027, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 65, ауд. 202, Белорусская государственная политехническая академия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусской государственной политехнической академии. Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печать» просим направить по вышеуказанному адресу.

кандидат технических наук,

доцент

Тур В. В.

Автореферат разослан

1997 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций Д. 02.05.09 кандидат технических наук, доцент

Е. М. Сидорович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основным видом не-напрягаеиой стержневой арматуры железобетонных конструкций является- горячекатаная арматурная сталь класса А-Ш С А-400

До недавнего времени в странах Содружества независимых государств С СНГ ) такая арматура выпускалась в виде стержней с так называемым кольцевым периодическим профилем по ГОСТ .5781. Однако, как показала практика, наряду с обеспечением надежного сцепления с бетоном, данный вид профиля имеет существенные недостатки. Во-первых, из-за большого угла наклона поперечных ребер к продольной оси стержня неэффективно используется металл при работе стержней на растяжение. Во-вторых, за счет концентраторов напряжений в местах пересечения поперечных ребер с продольными происходит заметное снижение усталостной прочности. Кроме этого, данный профиль нетехнологичен и вызывает повышенный износ валков чистовых клетей прокатных станов.

Это побудило к поиску более эффективного вида профиля и освоению в ряде прокышленно развитых стран мира производства арматуры с так называемым серповидным периодическим профилем. Его отличительная особенность заключается в том, что поперечные ребра имеют переменную высоту, своеобразное серповидное очертание и не пересекаются с продольными.

Исследования опытных партий такой арматуры показали, что она обладает существенно более высокой усталостной прочностью и значительно технологичнее арматуры с кольцевым профилем, позволяет экономить при прокатке 5-8 7« стали. Однако, для её массового внедрения потребовался комплекс исследований, направленных на отработку оптимальных параметров профиля и обеспечение надежной работы железобетонных конструкций.

Работа выполнена в соответствии с задачами комплексной программы " Строипрогресс 2000 " Научно-исследовательского, проек-тно-конструкторского и технологического института бетона и железобетона ( НИИЖБ ) Министерства строительства и архитектуры Российской Федерации, а также в соответствии с концепцией снижения материалоемкости и энергоемкости, повышения качества, надежности и сокращения сроков строительства на основе совершенствования индустрии сборного железобетона, утвержденной Госстроем Республики Беларусь в 1992 году.

Целью работы является установление взаимосвя-

зи параметров профиля стержневой арматуры с ее механическими свойствами, а также прочностью по нормальным сечениям, трешинос-тойкостью и деформациями изгибаемых железобетонных элементов.

Задачами работы являются:

- определить геометрические параметры кольцевого и серповидного профилей стержневой арматуры опытной партии диаметром 25 мм и исследовать ее механические свойства;

- изучить влияние параметров профиля на прочностные и пластические характеристики свойств арматуры;

- исследовать прочность по нормальным сечениям, трещиностой-кость и деформации изгибаемых железобетонных элементов с рабочей арматурой кольцевого и серповидного профилей при различных проч-ностях бетона, геометрии сечения и величины относительной высоты сжатой зоны.

Научную новизну работы составляют:

1. Экспериментальные данные о влиянии параметров периодического профиля на:

- механические свойства арматуры класса A-III С А-400 ) диаметром 25 мм;

- прочность по нормальным сечениям, трещиностойкость и деформации изгибаемых железобетонных элементов.

2. Результаты экспериментальных исследований характера образования и развития нормальных трещин в зависимости от геометрии сечения, прочности бетона, величины его защитного слоя при различных параметрах профиля рабочей арматуры.

Практическое значение работы состоит в том, что результаты проведенных исследований способствовали:

- установлению геометрических параметров серповидного профиля стержневой арматуры, принятых в ТУ 14-2-949-91, ТУ РБ 04778771-001-93 и ГОСТ 10884-93;

- переходу на промышленное производство и применение в железобетонных конструкциях стержневой арматуры серповидного профиля.

Экономическая значимость полученных результатов заключается в том, что производство арматуры серповидного профиля экономически выгодно по сравнению с производством арматуры кольцевого профиля, так как это позволяет экономить до 8 % стали, снижает себестоимость проката.

Автор защищает:

- результаты экспериментальных исследований параметров про-

Филя и механических свойств стержневой арматуры опытной партии серповидного и кольцевого профилей диаметром 25 мм;

- результаты экспериментально-теоретических исследований прочности по нормальный сечениям, трешиностойкости и деформаций изгибаемых железобетонных элементов, армированных стержневой ар-натурой серповидного и кольцевого профилей класса A-III ( А-400 ) диаметром 25 им.

Данная диссертационная работа написана БАНЗЕК9ЛИВАХ0 Мухизи Жаном единолично. Все проведенные исследования арматуры опытной партии и испытания балок, результаты которых вошли в диссертацию, выполнены автором в лаборатории арматуры НИИЖБ и в лаборатории кафедры " Железобетонные и каменные конструкции " Полоцкого государственного университета под научным руководством заведующего кафедрой, кандидата технических наук, доцента ТЕРИНА Вячеслава Дмитриевича, и с научным консультантом, доктором технических наук, профессором МАДАТЯГОМ Сергеем Ашотовичем.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях молодых ученых и специалистов НШЖБ в Москве в 1990-1992 гг., на научно-технической конференции Полоцкого государственного университета в Новополоцке в 1991 г., на республиканской научно-технической конференции в Могилеве 23 - 24 октября 1991 г. и др.

Публикация. По теме диссертации опубликовано две работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, основной части, содержащей пять глав, основных выводов, списка использованных источников из 150 наименований, в том числе 25 на иностранных языках. Работа изложена на 138 страницах, включая 80 страниц машинописного текста, содержит 12 таблиц и 33 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается оценка современного состояния решаемой проблемы, основание и исходные данные для разработки темы, обосновывается необходимость проведения работы.

В общей характеристике работы обосновываются актуальность темы диссертации, связь работы с крупными научными программами, цель и задачи исследования, научная новизна, практическая и экономическая значимость полученных результатов, излагаются основ-

ные положения диссертации, выносимые нэ защиту, указываются научные конференции, на которых были представлены результаты исследований, публикации по теме диссертации, структура и объем диссертации.

Первая глава посвящается анализу состояния вопроса. Развитие железобетона тесно связано с повышением прочности и снижением расхода .массовых видов арматурной стали. Одним из основных путей снижения расхода арматурной стали в железобетоне является повышение прочностных свойств и расширение областей применения тех ее новых видов, которые характеризуются наиболее высокими "прочностными и эксплуатационными показателями. Этому посвящены экспериментальные исследования В. А. Брагинского, Б. П. Горячева, Ю. П. Гущи, В. П. Коневского. А. А. Кугушина, С. А. Мадатяна, Г. И. Мамедова, В. 3. Пешкова, В. Г. Михайлова, К. В. Михайлова, Н. М. Мулина. 0. И. Падина. Б. Н. Папу, Г. П. Пастушкова, Т. М. Пешльда, 0. И. Рыбакова, Б. М. Сергеенко, Г. Н. Судакова. И. Н. Тихонова, В. Д. Терина, И. Г. 9злова, А. М. Фридмана, В. Т. Черненко и многих других.

Одним из путей ускорения научно-технического прогресса в области строительства является дальнейшее развитие методов расчета бетонных и железобетонных конструкций, и усилия многих ученых направлены на их совершенствование. В настоящее время наиболее перспективным направлением совершенствования методов расчета железобетонных конструкций является использование аналитических зависимостей. связывающих между собой напряжения и деформации арматуры и бетона при растяжении и сжатии, что в ряде случаев приводит к существенной экономии стали.

С. й. Иадатянои предложен вариант аналитической зависимости " — £$ " и расчетный аппарат, позволяющий при проектировании наиболее полно использовать свойства арматурной стали с учетом их изменчивости в процессе изготовления конструкций. Иноговариантные расчеты, проведенные с применением этого аппарата, показали хорошую сходимость теоретических и опытных результатов для конструкций с высокопрочной напрягаемой арматурой. Однако, практически отсутствуют данные о применении указанного метода для расчета железобетонных конструкций с ненапрягаемой рабочей арматурой, имеющей площадку текучести на диаграмме растяжения.

.Одна из важнейших проблем теории - сцепление арматуры с бетоном, которое является одним из фундаментальных свойств железобетона и обеспечивает его существование как строительного мате-

риала. Данный Фактор наиболее значим в зонах анкеровки, характеризующихся существенным изменением усилий в- арматуре по длине. Вне этих зон характер сцепления арматуры с бетоном также оказывает влияние на эксплуатационные свойства 'конструкций, прежде всего на трешиностойкость.

Одним из основных Факторов, обеспечивающих совместную работу бетона и арматуры, является ее профиль. Выпускаемая до недавнего времени в странах Содружества независимых государств С СНГ ) арматура по ГОСТ 5781 имеет кольцевой периодический профиль с двумя продольными и пересекающимися с ними поперечными ребрами С выступами ). Высота поперечных выступов и расстояние между ними назначались с учетом технологии проката. Ширина выступов принята из условия обеспечения требуемой площади среза. Такая Форма профиля обеспечивает совместную работу металла выступов с основным стержнем, а также создает хорошие условия контакта между бетоном и поверхностями выступов.

В течение последних лет в ряде промышленно развитых стран ( ФРГ, Великобритании, Японии и др. ) были организованы научно-исследовательские работы по изучению влияния периодического профиля на свойства арматуры и сцепление ее с бетоном. Анализ стандартов этих стран С 01№-488, ВБ4449, ЛЗ-ЗП2 ) показал несоответствие кольцевого периодического профиля стержневой арматуры по ГОСТ 5781 их требованиям. Это. а также неоспоримые преимущества выпускаемых за рубежом профилей по сравнению с кольцевым, побудило к переходу на производство аркатуры с так называемым серповидным профилем. Для этого, потребовалось решить комплекс научных задач, часть из которых рассматривается в данной работе.

Во второй главе изложены результаты исследований механических свойств и параметров профилей стержневой арматуры опытной партии.

Основным способом оценки механических свойств арматурной стали является испытание ее натурных образцов на растяжение. Исследование механических свойств и параметров профилей осуществляли на натурных образцах опытной партии арматуры диаметром 25 мм, прокатанной из стали марки 35ГС одной плавки с профилями кольцевым и серповидным. Было отобрано и испытано по 25 образцов каждого профиля.

Испытание натурных образцов проводили на разрывной машине Фирмы " БНЕИК " производства ФРГ, оснашенной электронно-тензо-метрическим устройством для записи полной диаграммы •

Данное устройство в автоматическом режиме позволяет определять необходимые параметры диаграммы растяжения натурного образца, такие как предел упругости, предел текучести, временное сопротивление, модуль упругости и другие величины.

За основу оценки влияния параметров периодического профиля арматуры на сцепление с бетоном принимается критерий Рема £ , определяемый по формуле

-г-

где плошадь проекции боковой поверхности поперечных ребер на плоскость, перпендикулярную оси арматурного стержня;

(1п- номинальный диаметр стержня;

Ь - шаг поперечных ребер.

Для вычисления проводили измерения параметров профилей натурных образцов.

Для натурных образцов кольцевого профиля определяли по формуле

где ф- диаметр натурного образца с учетом выступов поперечных ребер;

б - Фактический диаметр сердечника; Ь| - ширина продольного ребра;

высота продольного ребра. Для натурных образцов серповидного профиля ^ определяли по

Формуле

Зч 6 о1п II t

где Ев1~ суммарная величина безреберных участков по окружности стержня между окончаниями поперечных ребер натурного образца; Ь3- высота поперечного ребра натурного образца в его середине;

- высота ребер в точках четверти длины поперечных ребер.

На рис. 1 показаны кольцевой С а) и серповидный С б) профили стержневой арматуры опытной партии, а результаты определения параметров профилей приведены в табл. 1.

б1

У

Рис. 1. Стержневая арматура кольцевого (а) и серповидного (б) профилей

Результаты определения параметров профилей арматуры

Таблица 1

Г 1 ! Вия | ■ а ...... . — 1 — ■1 ■ " е I 1 I N Ь, ьь I I 1 Р ......т 1

! г |профиля) мм |град.

1-Г 1 к | ( с | — - 25 25 ..... ■ 24,1 24,6 1 27.1 27.2 28.3 27.4 ■ ' 1 ! ю.о 12,0 | 14,5 .„ . 1 2.1 1.4 1.5 1.3 1.5 1.1 1,5 2,7 .,. ... .. 1.7 2,0 I 69 1 51 1 0,14557 | 0,04549 | Г

Примечания:

1. К - арматура кольцевого профиля;

2. С - арматура серповидного профиля

После испытания натурных образцов определяли характеристики механических свойств.

Результаты испытаний арматуры опытном партии и статистическая обработка данных С табл. 2 ) показали, что она соответствует требованиям к классу й-III ( А-400 ) по ГОСТ 5781.

Таблица 2

Результаты испытаний арматуры опытной партии и статистическая

обработка данных

1 ------г (Наименование | - ...... i Арматура | с кольцевым профилем 1 ......... - ....... \ Арматура | с серповидным профилем |

X i i i | S |Х-1,645| 1 I I X i i i | S |X-1,64S| 1 1 1

S бу, Н/кп» 1 I Н/мм1 | I«.,* 1 1 5р, z ! Í— . л 426,25 664,75 21,35 14,57 1 1 ! | 11,40 1407.55 | 1 10,20 ¡648,02 | j 1,40 ! 19,05 1 I 1,20 j 12,60 j r 1. . 1 446,25 685, 75 25,62 16,12 1 I 1 | 10,50 ¡429,03 | j 9,50 1670.17 I 1 1,30 j 23.49 j | 1.15 I 14,23 | i i . i

Примечания:

1. X - среднее значение характеристики;

2. S - среднее квадратическое отклонение характеристики

В третьей главе описывается методика проектирования, изготовления и испытания опытных балок.

Для изучения особенностей изгибаемых железобетонных элементов, армированных стержневой арматурой серповидного профиля класса A-I II ( А-400 ) диаметром 25мм, были запроектированы две серии опытных балок прямоугольного по всей длине и таврового в зоне чистого изгиба сечений. Исходя из сортамента арматуры и соблюдения правил конструирования были установлены следующие геометрические размеры опытных балок: 150 х 300 х 4000 ни, номенклатура которых приведена в табл. 3.

Балки армировали вязанными каркасами с хомутами из арматуры класса A-I диаметром 6 мм с шагом 105 мм. В крайних третях пролета в сжатой и растянутой зонах балок была также предусмотрена арматура класса Д-1 диаметром 6 мм. Рабочая продольная арматура -стержни класса A-III С А-400 ) диаметром 25 мм кольцевого и серповидного профилей. Балки изготавливали из тяжелого бетона на

Таблица 3

Номенклатура опытных балок

II I 1 | |Поперечное| Шифр | |Серия| | (-| | сечение | балок 1 II 1 I Свойства ба арматуры, МПа 1 6-ц 1 "1 Кь, 1 МПа |

1 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 | I Б— 1 - К | 424 1 | 668

1 1 1 | | 1Б-1-С | 1 | 447 | 687 1

1 I 1 1 1 | • 1025 1 1 1 | 1 | 1 1 1

1 1 ! 1 1 1 | 1БТ-1-К | 426 1 | 664

1 I 1 1 1 и | 1БТ-1-С | 1 1 446 | 683 1 47,8 |

1 1 1 1 1 | 1025 ! 1 1 1 1 | 1 1 1

1 1 1 1 1 1 | 1Б-2-К | 427 1 | 664

1 1 | 1Б-2-С | 442 | 687

1 1 • • 1 1 1

I 1 2025 | | 1- - -1-----1-----1 II 1 1 1 • -1------ 1

1 1 1 1 1 ! 1 1 ( 1 | ИБ-1-К | 424 1 1 | 668

1 1 1 1 | ПБ-1-С | 1 | 447 | 687 1

1 1 1 1 1 | ф 1025 1 1 1 1 | | 1 1 |

1 1 1 1 1 I | ПБТ-1-К | 426 1 | 664

1 и 1 1 | и | ПБТ-1-С | 1 | 446 | 683 1 21,8 |

1 1 1 1 1 | 1025 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 > 1 | 11Б-2-К | 428 1 | 663

1 1 | ПБ-2-С | 450 | 686

1 1 • « 1 1 1

1 1 2025 | | 1 1 1 1 1 . 1 |

портландцементе марки М400. Одновременно из того же бетона Формовали кубы размером 150 х 150 х 150 мм и призмы размером 150 х 150 х 600 мм, необходимые для определения Фактических характеристик бетона.

Испытание опытных балок производили по балочной схеме до разрушения с приложением сосредоточенных усилий в третях пролета. Нагружение осуществляли с помощью гидродомкрата через распределительную траверсу. Нагрузку прикладывали ступенями с выдержкой на каждом этапе 10 - 20 минут. В процессе испытаний измеряли деформации бетона и арматуры, прогибы и ширину раскрытия нормальных трешин и их развитие по высоте сечения вплоть до разрушения. Все приборы располагались в зоне чистого изгиба опытных балок.

Деформации крайнего волокна сжатой зоны бетона измеряли двумя индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм на базе 400 ми и с ценой деления 0,001 мм на базе 100 мм. Деформации бетона по высоте сечения измеряли четырьмя тензометрами Гугенберге-ра с ценой деления 0,001 мм на базе 100 мм. Деформации рабочей растянутой арматуры измеряли с помощью прогибомера с ценой деления 0,01 мм на базе 400 мм. Прогибы опытных балок от внешней нагрузки измеряли тремя прогибомерами с ценой деления 0,01 мм, расположенными в третях и в середине пролета. Ширину раскрытия нормальных трещин измеряли на уровне рабочей арматуры при помощи переносного микроскопа марки ИПБ-2 с 24-кратным увеличением.

В четвертой главе изложен расчет прочности по нормальным сечениям, трещиностойкости и деформаций изгибаемых железобетонных элементов.

Разрушение всех опытных балок происходило по нормальным сечениям в зоне чистого изгиба. В основном наибольшие значения напряжений в растянутой арматуре при разрушении наблюдались у опытных балок, армированных стержневой арматурой серповидного профиля. Это объясняется тем, что у стержневой арматуры серповидного профиля более высокие прочностные и пластические характеристики свойств, чем у стержневой аркатуры кольцевого профиля. В балках таврового сечения напряжения в растянутой арматуре при разрушении не намного отличаются от напряжений в аналогичных балках прямоугольного сечения.

Теоретическую оценку прочности по нормальным сечениям опытных балок производили с учетом фактических параметров диаграммы растяжения арматуры, Фактических геометрических размеров балок и прочности бетона в день испытаний по методике, разработанной

С. А. Мздатяном, а также для сравнения, по СНиП 2. 03. 01-84*.

Метод С. А. Мадатяка базируется на следующих предпосылках и допущениях:

1. Для некоторого среднего сечения в зоне изгиба, характеризуемого средними деформациями сжатого бетона £Ьт и растянутой арматуры Еш выполняется гипотеза плоских сечений, тр есть

2. Эпюра напряжений сжатого бетона условно-прямоугольная с высотой х, величина которой определяется по средней высоте зпюры деформаций сжатого бетона в зоне изгиба х

хгЦг-, (4)

Л ь

где % = = 0,35;

5 6*5

Параметр определяют по формуле 0. Р. Ильина, и А. С. Залесова:

1

л = -

0,93 - 0, 0038 Яь

3. Предельные напряжения бетона в сжатой зоне равны Йь;

4. Предельные напряжения растянутой арматуры определяются из ее предельных деформаций и уравнений диаграммы растяжения.

При упругой работе арматуры, то есть при 0 < 6>5 <■ 6е[, Ь5_ Ё~'~

= <5)

-5

При £ 6 Пб^,

При П < (э5 ^ ^и >

^♦-а-М.,)"

С?)

э9 ' "

где т^ - параметр упругости, определяемый по формуле

го =

0,002

ИГ

Л= 1,38 -0,5871'

^г) - деформации в аркатуре при напряжений Пбу;

5. Разрушающий момент определяется из условий равновесия

Таким образом, в расчете используются характеристики диаграммы растяжения арматуры т^, П, б'ц, би> Е$ и 6р а также параметры прочности и деФормативности бетона

В конечном итоге задача сводится к определению напряжений в арматуре в предельном по прочности состоянии по первоначально вычисленной относительной высоте сжатой зоны бетонаДу при условии,

что <э5 = <оу.

Результаты расчета разрушающих моментов балок по методике СНиП и по методике С. А. Мадатяна показали хорошую сходимость с опытными.

Значения моментов образования нормальных трещин определяли визуально по появлению на побеленной поверхности балок трешины, видимой при помощи микроскопа марки НПБ-2 с 24-кратным увеличением. Подтверждением правильности определения опытного момента образования нормальных трещин является заметное, непропорциональное увеличение прогибов балок при достижении нагрузки трешинооб-разования. Расчетный момент образования нормальных трещин вычисляли по методике СНиП. Полученные результаты опытных и расчетных моментов образования трещин показывают, что методика СНиП в целом обеспечивает хорошую сходимость расчетных значений с опытными.

Кроме того, было подтверждение, что геометрия серповидного периодического профиля не оказывает влияния на момент образования нормальных трещин, несмотря на значительное меньшее Св 3,2 раза)

значение критерия Рема по сравнению с арматурой кольцевого профиля. Геометрия сечения балок оказывает большое влияние на момент образования нормальных трепшн и на ширину их раскрытия.

Ширина раскрытия трещин atrc является одни« из главных нормируемых параметров, на который оказывает влияние вид профиля арматуры.

Согласно теории В. И. Мурашева, величина atrc может -быть найдена из условия

0 = Ч> ^ I (9) С ГС TS с СГС' Ki)J

Изменяемыми параметрами, зависящими от профиля арматуры, в этом выражении будут и itrc. ^

Анализ известной зависимости У, = 1,3 — S —— показал,

Ми

что ввиду того, что величина S изменяется от 1 ( для гладкой арматуры ) до 1,1 С для периодического профиля то без особых погрешностей влиянием вида профиля арматуры на величину Ч^ можно пренебречь.

Наибольшее влияние вид профиля рабочей арматуры оказывает на расстояние между трещинами Ссгс.

Согласно известной зависимости

1 = — ft* , (10)

crí -JI СО t

с, та*

где и=-,5- - отношение площади сечения стержней к их периметру; п <1п

ц - коэффициент армирования;

СО- коэффициент полноты эпюры сцепления;

Тс>тах- максимальное напряжение сцепления арматуры с бетоном.

На основе анализа многочисленных опытных данных И. М. Хол-мянского и других установленно, что параметр г- ^/(^'^та*) для тяжелых бетонов средней прочности изменяется от 0,7 для стержней периодического профиля, до 1,0 для гладких стержней.

Учитывая, что опыты проводились на арматуре с кольцевым профилем, имеющим критерий Рема ^ = 0,15 ( для гладких стержней = 0 ). и приняв линейной зависимость г— получим значение параметра г для арматуры серповидного профиля с ^ = 0,045, равное 0,91.

Таким образом, основываясь на формуле В. И. Мурашева, можно сделать вывод, что значения ширины раскрытия трещин для изгибаемых элементов с рабочей арматурой серповидного профиля должны превышать аналогичные значения для балок с рабочей арматурой кольцевого профиля в 1.3 раза при прочих равных условиях.

Анализ экспериментальных данных показал, что расстояние между.трещинами в зоне чистого изгиба и ширина их раскрытия обладают большой изменчивостью С коэффициент вариации для Etrt Достигает 0,530, а для ¡}сгс - 0,385 ).

Опытные зависимости осгс—6$ С рис, 2 ) показывают, что применение в изгибаемых железобетонных элементах арматуры серповидного профиля с критерием Река в 3.2 раза меньшим, чем у арматурь кольцевого профиля по ГОСТ 5781, не оказывает отрицательного влияния на ширину раскрытия нормальных трещин.

Расчет прогибов опытных балок производили по методике СНиП. Опытные и расчетные значения прогибов имеют удовлетворительну* сходимость. Влияния вида профиля рабочей арматуры на прогибы н« установлено.

В пятой главе дается оценка технико-экономической эффективности от применения стержневой арматуры серповидного профиля t железобетонных конструкциях.

Переход на промышленное производство арматуры серповидногс профиля позволил обеспечить сокращение времени обработки валко! на 25 - 30 %, повышение их износостойкости на 30 - 40 %, экономм стали до 8 % и, как следствие, снизить себестоимость проката.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Путем экспериментальных исследований установлено, что горячекатаная стержневая арматура диаметром 25 мм с серповидным периодическим профилем по ТУ 14-2-793-88 с критерием Рема = 0,0455 имеет более высокие прочностные и пластические характеристики свойств, чем стержневая арматура той же партии с кольцевьн периодическим профилем по ГОСТ 5781 с = 0,1456;

2. Проведенные исследования показали, что вид периодического профиля рабочей арматуры не сказывается на прочности по нормальным сечениям изгибаемых элементов;

3. Расчетные разрушающие моменты по СНиП и по методике С. А, Мадатяна с учетом Фактических диаграмм деформирования арматур) имеют хорошую сходимость с опытными;

Рис. 2. Графики зависимости ширины раскрытия трешин асгс от напряжений & в арматуре

для опытных балок: 1-1БТ-1-К; 2-1БТ-1-С: 3-1Б-2-К! 4-1Б-2-С: 5-ПБ-1-К; 6-ПБ-1-С

4. Величины моментов образования нормальных трещин в опытных балках прямоугольного сечения на 46,0 7. и 43,3 1 выше, чем в аналогичных опытных балках таврового сечения соответственно первой и второй серий, что объясняется различной геометрией поперечных сечений, и достаточно точно оценивается расчетом. Несмотря на значительную ( в 3,2 раза ) разницу в величине критерия Рема, вид периодического профиля арматуры не оказал заметного влияния на величину момента образования нормальных трещин;

5. Проведенные эксперименты показали, что ширина раскрытия нормальных трещин не зависит от вида профиля рабочей арматуры. Установлено, что для балок прямоугольного сечения ширина раскрытия трещин на 41,7 *Л и 26,8 % больше, чем для аналогичных балок таврового сечения соответственно первой и второй серии. В расчетах ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси изгибаемых железобетонных элементов, рекомендуется не учитывать вид периодического профиля рабочей арматуры с критерием Рема не ниже 0,045;

6. Опытные и расчетные по СНиП значения прогибов балок имеют удовлетворительную сходимость независимо от вида профиля рабочей арматуры;

7. Проведенные исследования показали, что применение ненап-рягаемой стержневой арматуры серповидного профиля в изгибаемых железобетонных конструкциях не оказывает отрицательного влияния на их эксплуатационные качества;

8. Полученные результаты способствовали установлению параметров серповидного профиля стержневой арматуры, принятых в ныне действующих нормативных документах, и -переходу на промышленное производство и применение такой арматуры в железобетонных конструкциях, что дало значительный экономический эффект.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Исследование свойств и совместной работы с бетоном арматуры класса А-III серповидного профиля. Научно-технический отчет / Мадатян С. А.. Герин В. Д., Банзекуливахо М. Ж. и др.: Под ред. С. А. Мадатяна. - И.: НИИЖБ, 1991. - 198 с. ;

2. Герин В. Д.. Банзекуливахо И.Ж. Изгибаемые элементы с арматурой серповидного профиля // Совершенствование существующих и создание новых ресурсосберегающих технологий и оборудования в машиностроении, сварочном производстве и строительстве. Ч. 2. Тез. докл. конФ. - Минск, 1991. - С. 52-53.

рэзгамэ

БАНЗЕКУЛ1ВАХА ПУХ131 Жан КОШАСЦЬ ПА НАРМАЛЬНЫХ СЯЧЭННЯХ, ТРЭШЧЫНАСТОЙКАСиЬ I ДЭФАРМАШ1 ВЫГ1НАЕМЫХ ЖАЛЕЗАБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТАЗ 3 РАБОЧАЯ АРМАТУРАЙ СЕРПАПАДОБНАГА ПРОЯЛЮ

Ключавыя словы: иоцнасиь па нармальных сячэннях, трэшчынас-■тойкасиь, дэфаркаиы!, стрыжнявая арматура серпапалобнага проФ1лю, прамавугольнае 1 таОравае сячэння, параметры проф1лю, меха-н1чныя уласц1васи1 арматуры, геаметрыя сячэння, методыка разл1ку.

Абсентам даследвання з'яуляециа вывучзнне коинаси! па нармальных сячэннях, трэшчынастойкаси1 1 дэФармацый выг1наемых жале-забетонных элементау з рабочай арматурай серпапалобнага проф1лк>.

Мэтай работы з яуляецца устанаОленне узаемасувяз1 парамет-рар проф1лю стрыжнявой аркатуры з яе механ1чным1 уласц1васиямх, а таксама моцнасшо па нармальных сячзннях, трзшчынастойкасцю 1 дз-Фармаиыям1 выг1наекых жалезабетонных элементау.

Даследаваны механ1чныя уласц1васц! арматуры кальцавога 1 серпапалобнага проФ1ля5 дыяметрам 25 мм, пракатанай з адной плаук! стал1 иаркд 35ГС, Вызначаны параметры перыядычнага профилю 1 установлен 1х уплыу на характарыстык! уласи!васц1 арматуры. Праведзены выпрабаваннх 12 бэлек прамавугольнага 1 та9равага ся-чэнняО з рабочай арматурай кальцавога 1 серпапалобнага проф1лю, варыяцыяй працэнта арм1равання 1 трываласцю бетону.

Атрыманы эксперыиентальныя даныя аб моцнасц! па нармальных сячэннях, характары утварзння 1 разв1цця нармальных трэшчын, праг1банне бэлек у залежнасц1 ад геаметры! сячэння, моцнасц1 бетона; велхчьпи яго ахоунага слою пры розных параметрах проф!лю рабочай арматуры.

Разл1к моцносц! па нармальных сячэннях выканан па БНШ, а таксама па петодыцы С. А. Мадацяна з выкарыстаннем фактычных дыяграа дэфарм1равання арматуры. Разл1к шрыны раскрыцця нармальных трэшчын 1 праг1баЗ бэлек таксама выканан па БШП.

Вын1к1 гзтай работы садзейн!чал1 устанауленню параметра^ серпапалобнага профхлю, принятых у цяпераших нарматыунъи даку-ментах, 1 переходу на прамысловую вытворчасць 1 прымяненне у жалезабетонных канструкцыях такой арматуры.

РЕЗЮМЕ

БАНЗЕКУЛИВАХО Мухизи Жан ПРОЧНОСТЬ ПО НОРМАЛЬНЫМ СЕЧЕНИЯМ, ТРЕЩИНОСТОЯКОСТЬ И ДЕФОРМАЦИИ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С РАБОЧЕЙ АРМАТУРОЙ СЕРПОВИДНОГО ПРОФИЛЯ

Ключевые слова: прочность по нормальный сечениям, трещино-стойкость, деформации, стержневая арматура серповидного профиля, прямоугольное и тавровое сечения, параметры профиля, механические свойства арматуры, геометрия сечения, методика расчета.

Объектом исследования является изучение прочности по нормальным сечениям, трещиностойкости и деформаций изгибаемых железобетонных элементов с рабочей арматурой серповидного профиля.

Целью работы является установление взаимосвязи параметров профиля стержневой арматуры с ее механическими свойствами, а также прочностью по нормальным сечениям, трещиностойкостыо и деформациями изгибаемых железобетонных элементов.

Исследованы механические свойства арматуры кольцевого и серповидного профилей диаметром 25 мм, прокатанной из одной плавки стали марки 35ГС. Определены параметры периодического профиля и установлено их влияние на характеристики свойств арматуры. Проведены испытания 12 балок прямоугольного и таврового сечений с рабочей арматурой кольцевого и серповидного профилей и вариацией •процента армирования и прочности бетона.

Получены экспериментальные данные о прочности по нормальным сечениям, характере образования и развития нормальных трещин, ■прогибах балок в зависимости от геометрии сечения, прочности бетона, величины его защитного слоя при различных параметрах профиля рабочей арматуры.

Расчет прочности по нормальным сечениям выполнен по СНиП, а также по методике С. А. Мадатяна с использованием Фактических диаграмм деформирования арматуры. Расчет ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов балок также выполнен по СНиП.

Результаты этой работы способствовали установлению параметров серповидного профиля, принятых в ныне действующих нормативных документах, и переходу на промышленное производство и применение в железобетонных конструкциях такой арматуры.

SUMMARY BANZEKULIVAHO Muhizi John NORMAL SECTIONS STRENGTH, CRACK RESISTANCE AND DEFORMATIONS OF BENDING CONCRETE ELEMENTS WITH UORKING REINFORCING BARS UITH SICKLE GEOMETRV

Key words: normal sections strength, crack resistance, deformations, reinforcing bars with sickle geometry, rectangular and T-beam sections, profile parameters, mechanical properties of reinforcing bars, section geometry, method of calculation.

The objective of the research is to study the normal section strength, crack resistance and deformations of bending concrete elements with working sickle-like deformed bars.

The aim of the work is to establish the interconnection between profile parameters of reinforcement with its mechanical properties, and also normal sections strength, crack resistance and deformations of bending concrete elements.

The research was carried out on mechanical properties of reinforcement with ring and sickle geometry with the diameter 25 mm, smelted from the same type of steel mark 35MnSi. The parameters of the periodical profile was defined, and their effect on the characterictic properties of the reinforcements were also defined. The investigation test were carried out on the 12 rectangular and T-section beams with ring and sickle-like profiled working reinforcement bars and with a variation of the percentage of reinforcement and the strength of the concrete.

Experimental normal strength data, the formation and developing characterictics of normal cracks, beam flexure due to section geometry, the thickness of concrete cover layer with different profile parameters of the working reinforcements were obtained.

The normal section strength was calculated according to the building code SNiP and also on the S. A. Hadatyan metod, which is based on the use of the real deformation diagrams of reinforcing bars. The width of open normal cracks and deflections of the beams were also calculated using the building code SNiP.

The résultats of this work enabled the establishment of parameters of sickle-like deformed reinforcing bars adopted in the codes in use, and urged the industrial production of this type reinforcement and its use as reinforcement in concrete elements.