автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Растянутые элементы из керамзитофиброжелезобетона на грубом базальтовом волокне с обычной и высокопрочной арматурой

На правах рукописи

АЛИЕВ Кямал Умарович

РАСТЯНУТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИЗ КЕРАМЗИТОФИБРОЖЕЛЕЗОБЕТОНА НА ГРУБОМ БАЗАЛЬТОВОМ ВОЛОКНЕ С ОБЫЧНОЙ И ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРОЙ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции,

здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2004

Диссертационная работа выполнена в Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: - заслуженный строитель Российской Федерации,

доктор технических наук, профессор Л.Р.МАИЛЯН

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ:

- доктор технических наук, профессор К.А. ПИРАДОВ кандидат технических наук, доцент А.В.НИКУЛИН

- ОАО «СевкавНИПИагропром»

Защита состоится 17 декабря 2004 г. в 13-00 на заседании диссертационного совета Д 212.33.01 в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу:

394006 г. Воронеж, ул. XX лет Октября, 84, корп.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 17 ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.В.ВЛАСОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Фибробетоны представляют собой одну из разновидностей композиционных материалов, которые получают в настоящее время все большее распространение. Особый интерес представляют фибробетоны, армированные минеральными волокнами, главные достоинства которых - дешевое природное сырье и достаточно высокие прочностные характеристики. Наличие в бетоне минеральных волокон увеличивает прочность, жесткость и трещиностойкость конструкций, их морозо- и ударную стойкость, сопротивление усадке, ползучести и другие важнейшие характеристики.

Особую роль играет введение минеральных волокон в легкие бетоны, в частности в такой распространенный их вид как керамзитобетон.

В связи с этим, большой интерес представляют исследования свойств и напряженно-деформированного состояния керамзитофиброжелезобетонных элементов с комбинированным армированием - традиционным стальным с преднапряжением или без него и дисперсным неметаллическим фибровым. Так как фибровое армирование повышает прочность и трещиностойкость растянутого бетона, в фиброжелезобетонных элементах появляется возможность использовать арматуру без преднапряжения.

Существующие нормативные методы расчета железобетонных элементов по предельным состояниям не учитывают или учитывают не в полной мере работу растянутого бетона. Однако при фибровом армировании прочность бетона на растяжение увеличивается, что дает основание учитывать его в расчетах. Не полностью изучено в настоящее время и повышение характеристик керамзитофибробетона на растяжение и другие конструктивные параметры.

Этим и другим малоизученным вопросам и посвящена настоящая работа. Решение их позволит повысить эффективность керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов, способствовать их расширенному внедрению в практику строительства.

Цель диссертационной работы:

- исследовать физико-механические свойства, конструктивные и эксплуатационные параметры и характеристики керамзитофибробетона с различными процентами фибрового армирования грубым базальтовым волокном и работу железобетонных растянутых элементов из него с обычной ненапрягаемой и высокопрочной ненапрягаемой и преднапряженной арматурой; предложить методы расчетной оценки их прочности, деформативности и трещиностойко-

сти, изучить возможности сочетания линейного и

Автор защищает:

- результаты экспериментальных исследований конструктивного керамзитобетона и керамзитофиброжелезобетона на грубом базальтовом волокне;

- результаты статистической обработки полученных опытных данных и рекомендованные значения нормативных и расчетных сопротивлений керамзитофибробетона по первой и второй группам предельных состояний;

-результаты экспериментальных исследований работы керамзитофиброжелезо-бетонных растянутых элементов с обычной ненапрягаемой и высокопрочной ненапря-гаемой и преднапряженной высокопрочной арматурой;

- аналитические зависимости для определения прочностных и деформативных характеристик конструктивного керамзитофибробетона в зависимости от процента содержания в нем фибр, а также длины зоны анкеровки в нем;

- расчет прочности нормальных сечений керамзитофиброжелезобетонных элементов с учетом работы растянутой зоны бетона и растянутой арматуры за условным пределом текучести;

- способ расчетной оценки трещиностойкости керамзитофиброжелезобетонных элементов;

- учет свойств и характеристик конструктивного керамзитофибробетона в расчетах деформативности и ширины раскрытия трещин по СНиП.

Научная новизна;

- получены новые экспериментальные данные о сопротивлении конструктивного ке-рамзитофиброжелезобетона с различными процентами армирования грубым базальтовым волокном осевому сжатию, осевому растяжению, растяжению при изгибе и раскалывании;

- впервые получены данные по длине зоны передачи преднапряжения в керамзито-фибробетоне, даны рекомендации по ее расчетному определению;

- даны практические рекомендации по рациональному диапазону изменения процента фибрового армирования керамзитофибробетона;

-получены новые экспериментальные данные о сопротивлении керамзитофибро-железобетонных растянутых элементов с различным процентом армирования и коэффициентом преднапряжения стальной арматуры;

-выявлены возможности фибрового армирования как способа снижения расхода и понижения уровня преднапряжения стальной арматуры;

- предложены зависимости для описания прочностных и деформативных характеристик керамзитофибробетона и его полных диаграмм деформирования при сжатии и растяжений;

- разработан расчет прочности нормальных сечений керамзитофибро- железобетонных элементов с учетом работы бетона растянутой зоны сечения и высокопрочной арматуры за условным пределом текучести;

- предложен способ расчетной оценки момента образования трещин в керамзитофиб-рожелезобетонных элементах;

- предложено производить расчет прогибов с учетом диаграмм «момент-кривизна» в сечениях с трещинами и между трещинами, а также очертания эпюры кривизн по длине блока между трещинами;

-проведено уточнение различных коэффициентов в расчетах деформативности и трещиностойкости в рамках расчетных методик СНиП.

Достоверность разработанных рекомендаций и методов расчета подтверждается результатами статистической обработки опытных данных автора.

Практическое значение и внедрение результатов. На основании выполненных исследований разработаны практические рекомендации по определению прочностных, де-формативных характеристик и диаграмм деформирования конструктивного керамзитофиб-робетона, а также по расчету прочности, деформативности и трещиностойкосги растянутых керамзитофиброжелезобетонных элементов.

Разработанные рекомендации позволяют более точно оценить сопротивление керамзи-тофибробетона и керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов силовым воздействиям, снижать расход и уровень преднапряжения стальной арматуры в них.

Разработанные рекомендации приняты НИИЖБ Госстроя России для использования при подготовке новых нормативных документов, а также использованы институтом "СевкавНИ-ПИагропром" в нормативном документе регионального значения - "Рекомендациях по расчету и проектированию железобетонных конструкций из керамзитофибробетона с фибровым армированием базальтовым волокном" (Ростов-на-Дону, 1996).

По результатам производственных испытаний на Соколовском заводе ЖБИ освоен выпуск натурных фиброжелезобетонных колец смотровых колодцев, что дало экономию бетона в среднем до 20% и арматуры до 15%.

Произведено внедрение результатов работы в практику проектирования натурных фиб-рожелезобетонных конструкций в ГУП «НИИМосстрой» и ГУЛ «Ростовоблстрой-заказчик».

Результаты исследований автора внедрены в учебный процесс в Ростовском-на-Дону государственном строительном университете, Ростовском государственном архитектурном институте, Новочеркасском государственном техническом университете и Кабардино -Балкарской государственной сельскохозяйственной академии - они включены в программы курсов железобетонных конструкций для студентов строительных специальностей.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 1 монографии и 4 статьях автора, а также в двух научно-технических отчетах РГСУ и СевкавНИПИагропрома.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции (Ростов-на-Дону, 1989), на заседании секции железобетона Ростовского областного управления НТО стройиндустрии (Ростов-на-Дону, 1989), на научно-технических конференциях РГСУ, КБСХА и СевкавНИПИагропрома в 1999...2004 гг.

Работа выполнялась в соответствии с общероссийской научно-технической программой "Архитектура и строительство".

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность, научная новизна, практическая ценность, апробация работы.

В первой главе проводится анализ выполненных ранее исследований Г.И.Бердичевского, И.В.Волкова, БАКрылова, Л.Б.Курбатова, ИАЛобанова, Л.Р.Маиляна, ВАНевского, Ф.Н.Рабиновича, Т.Ф.Шляхтиной и др., посвященных работе фибробетонов и конструкций из него.

Анализ показал, что для фибробетона одними из наиболее эффективных являются:

- керамзитобетон, имеющий заполнитель относительно обкатанной формы, что позволяет сохранить фибры в процессе бетонирования без повреждений и способствует их равномерному распределению по обьему;

- грубое базальтовое волокно, имеющее хорошие физико-химические волокна и невысокую стоимость.

В диссертационной работе поставлены следующие цели исследования:

- исследовать физико-механические свойства, конструктивные и эксплуатационные параметры и характеристики керамзитофибробетона с различными процентами фибрового армирования грубым базальтовым волокном на сжатие и растяжение осевое, при раскалывании и изгибе и работу растянутых элементов из него с обычной ненапрягаемой и высокопрочной ненапрягаемой и преднапряженной арматурой;

- предложить методы расчетной оценки их прочности, деформативности и трещиностойко-сти;

- изучить возможности фибрового армирования как альтернативы преднапряжению линейной арматуры.

Во второй главе исследовали сопротивление керамзитофибробетона с грубым базальтовым волокном сжатию и растяжению - осевому, при раскалывании и изгибе.

Программа экспериментальных исследований включала 54 куба, 27 призм, 27 "восьмерок" и 27 балочек. В опытах изменялись:

- вид бетона - керамзитобетон, керамзитофибробетон;

- процент фибрового армирования Цц равный отношению массы ГБВ к массе цемента и песка - 0, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20%;

- вид испытания - осевое сжатие, растяжение - осевое, при раскалывании и изгибе. Отличительными особенностями испытаний являлись:

-разработанная оригинальная испытательная установка (рис.1) для исследований одноосного растяжения и растяжения при изгибе, позволяющая производить испытания до трех образцов одновременно с идентичными параметрами нагружения;

- предложенная усовершенствованная методика измерения малых деформаций, повышающая точность измерений до 30 раз;

- испытания с постоянной скоростью нагружения и с постоянной скоростью деформирования, что дало возможность получить опытные полные диаграммы деформирования «напряжения-деформации».

Рис. 1. Конструкция разработанной установки для испытаний на растяжение

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что при сжатии максимум повышения прочности (25...30%) и деформативности (45...50%) керамзитофибро-бетона достигался при Цг10...15%. Модуль упругости с повышением процента фибрового армирования уменьшался (до 20%).

При растяжении при том же Цс = 10... 15 % повышение прочности (до 120%) и деформативности (140...160%) было намного больше, чем при сжатии, а снижение модуля упругости - на столько же (на 20%).

Диаграммы деформирования керамзитобетона как при сжатии, так и при растяжении с введением фибр становятся более пологими в восходящей части и более плавными в нисходящей части.

В третьей главе разрабатывались рекомендации по назначению и аналитическому определению характеристик и диаграмм деформирования керамзитофибробетона.

По результатам испытаний были построены кривые распределения прочности, что позволило рекомендовать для использования в практике нормативные и расчетные сопротивления для первой и второй групп предельных состояний.

Для расчетной оценки изменения характеристик керамзитофибробетона и его диаграмм деформирования была выбрана единая базовая зависимость вида:

в которой - координаты максимума; - управляющий параметр, влияющий на форму

кривой.

При использовании базовой зависимости для оценки характеристик керамзито-фибробетона в качестве X выступает процент фибрового армирования, а в качестве У - приращения прочностных и деформативных характеристик керамзитофибробетона. Формулы и параметры для их определения приведены в работе.

При использовании же базовой зависимости для описания расчетных диаграмм деформирования "а - е" керамзитофибробетона, в качестве X и У выступают соответственно деформации Е и напряжения ст бетона, а в качестве Хц и Уц - максимальная прочность R + ДЛ и деформации Ее + Дел, определяемые с учетом приведенных в работе формул.

Наконец, можно использовать базовую зависимость для описания взаимосвязи расчетных диаграмм "ЛЯ - Л Вя" керамзитофибробетона при сжатии и растяжении, в которых в качестве X и У выступают приращения прочности ДЯ и деформативности Д Ёя. Если принять точки максимумов первоначальных диаграмм керамзитобетона

(1)

(без фибр) при сжатии и растяжении за новые начала координат, то точки действующей максимумов новых диаграмм деформирования керамзитофибробетона ложатся на кривые, также хорошо описываемые базовой функцией (рис.2).

В четвертой главе приводятся программа, методика и результаты экспе-

риментальных исследований керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов с обычной ненапрягаемой, а также высокопрочной ненапрягаемой и преднапряженной арматурой.

Программа экспериментальных исследований предусматривала изготовление и испытание 30 балок размерами 8x12x150 см. В них изменялись: -вид бетона: керамзитобетон, керамзитофибробетон; -класс арматуры - А-Ш и Вр-П;

-процент армирования стальной арматурой Ц = 0,245; 0,735; 1,64%; -степень преднапряжения арматуры - 0; 0,67; -эксцентриситет растягивающего усилия - 3 и 7 см.

Прочность бетона составляла 20,1...21,7 МПа. Процент фибрового армирования был принят равным 10%.

Отличительными особенностями методики экспериментальных исследований являласьразработанная новая оригинальная испытательнаяустановка (рис.3), позволяющая:

-сохранять неизменный эксцентриситет приложения внешней растягивающей нагрузки в процессе всего испытания; приведено математическое обоснование этого;

-производить испытания в трехразличныхрежимах - ступенчато, с постоянной скоростью нагружения; ступенчато, с постоянной скоростью деформирования; плавно, с постоянной скоростью деформирования.

Анализ результатов исследований показал, что по сравнению с аналогичными элементами без фибр:

- прочность нормальных сечений повышается (до 12%) при разрушении как по I, так и по II случаю; - высота сжатой зоны увеличивается (до 7%);

- деформации сжатого бетона увеличиваются (до 30%), а деформации растянутой арматуры - снижаются (до 40%); - кривизны сечений при одинаковых абсолютных значениях нагрузки М несколько больше (до 8%), а при тех же относительных М/М|? - практически равны кривизнам аналогичных элементов без фибр; - выгибы при отпуске преднапряжения больше (8%), однако приращения их во времени меньше (до 17%), что снижает суммарный выгиб к началу загружения; - прогибы при одинаковых относительных значениях нагрузки несколько больше (до 8%), чем в элементах без фибр;

- момент образования трещин значительно (до 63%) повышается при любых процентах армирования и коэффициентах преднапряжения; - ширина раскрытия трещин при эксплуатационных уровнях нагрузки намного ниже (до 70% - в преднапряженных и до 200% - в обычных).

С... 1

Рис. 3. Схема испытания образцов на внецентренное растяжение и расположения приборов а) схема расположения тензодатчиков; б - установка для испытаний на внецентренное растяжение: 1 - испытываемый образец; 2 - съемные стальные оголовники; 3-9 -элементы испытательной установки; И1...И4 - индикаторы для измерения деформаций; П1...ПЗ - прогибометры; ИД1...ИД8 - индикаторы для измерения усилий в штангах; У1 ...У8 - угломеры конструкции ЛИСИ; УГ1...УГ2 - гравитационные угломеры

По результатам опытов получено, что фибровое армирование при определенных условиях (в частности, равенстве равнодействующих в рабочей арматуре и среднем уровне преднапряжения арматуры) позволяет:

а)перейти от высокопрочной арматуры к обычной; или

б)отказаться от предварительного напряжения высокопрочной арматуры,

то есть может служить альтернативой высокопрочной арматуре и ее предварительному напряжению.

В пятой главе проводится разработка и совершенствование методов расчета прочности, деформативности и трещиностойкости растянутых керамзитофиброжелезо-бетонных элементов с обычной и высокопрочной арматурой.

Вначале исследовалась длина зоны анкероеки е керамзитофиброжелезобетонных элементах. Она определяется обычно по линейной формуле СНиП. Используя закон сцепления в виде степенной функции, нами предложена нелинейная формула вида: где (2)

в которой d - диаметр арматуры; Яьр - передаточная прочность бетона; а- преднапряжение.

Анализ результатов показал, что опытные значения длины зоны анкеровки оказались ближе к предложенной нелинейной зависимости, чем к нормам. Кроме того, получено, что длина анкеровки арматуры в керамзитофибробетоне уменьшается на 25%.

Учет работы растянутого бетона е расчетах прочности керамзитофиброжелезобетонных элементов произведем условно соединив в одном чертеже (рис.4) диаграммы деформирования краевого сжатого волокна сечения и краевого растянутого волокна сечения (над вершиной трещины). Будем считать действующими для них расчетные предпосылки и

Введем две новые дополнительные расчетные гипотезы.

Первая гипотеза - - связывает деформации крайнего сжатого и край-

него растянутого волокон сечения в момент его разрушения соотношением их прочности на сжатие и растяжение.

Проведя преобразования, получим новую систему уравнений для расчета прочности с учетом работы растянутой зоны бетона:

|ХМ = (0,5—+— 0,5]ЗДЬхь2 + (Нь — )ЬЬ0хь А'Ою - а') =Ми. (4)

Оь

Рис.4. К обоснованию расчета прочности с учетом работы растянутого бетона.

Вторая гипотеза - Еь1и/Еы,и = Еья/еыя - связывает деформации краевых волокон сечения при разрушении соотношением их деформаций, соответствующих прочности бетона на сжатие и растяжение.

После преобразований получим окончательно: ( бы,И

|Гх = (Кь-Яы-) Ьхь + ^сА', - ^Ав = 0; (5)

{ ЕЫ1

I Г е2ад £ыд 1 Г был 1

|2М=|0Л«-+Иц--ОЖ |Ь^ь+1Кь*Вк- I ЬЬоХь+^сА'^Ьо-а^Ми. (6)

I I еь.К .11- Еьк ]

Таким образом, нами получены две новые системы уравнений для расчета прочности нормальных сечений с учетом работы растянутого бетона.

Способ учета работы растянутой арматуры керамзитофибробетонных элементов за условным пределом текучести базируется на рекомендуемой универсальной зависимости коэффициента у^ от величины действующей в отличие от СНиП во всем возможном диапазоне

Запишем условия, которым она должна удовлетворять:

(7)

(8)

(9)

ь.

и предложим для описания единой зависимости —функцию вида:

у = ах2 + Ьх + с, (10)

где в качестве функции у выступает параметр у^, а в качестве аргумента х - отношение

Определив коэффициенты а, Ь, с предложенной зависимости с помощью записанных условий, получим окончательно расчетную формулу

Предлагаемая зависимость (11) имеет ряд особенностей, выгодно отличающих ее от аналогичной зависимости СНиП. Во-первых, она действует во всем возможном диапазоне изменения ¡j/ijR = 0 ... o/^R , а зависимость СНиП - только от 0 до 1. Во-вторых, в предложенной зависимости отсутствуют какие-либо численные коэффициенты, а есть только характеристики и параметры, нормированные СНиП.

Уточнение расчета деформативности базируется на введении в расчет прогибов диаграмм «момент-кривизна» для сечений с трещинами и между трещинами в шагово-итерационном, приближенном и нормативном вариантах, а также очертания эпюры кривизн по длине блока между трещинами.

Расчетные диаграммы для сечений с трещинами и между трещинами совпадают между собой при М £ Mere > а при М > Mere отличаются. При этом диаграмма «А/ - для сечений с трещинами будет иметь скачок по оси кривизн при М= Мск, что же касается диаграммы «М - ае» для сечений между трещинами, то она будет представлять собой кривую, не имеющую скачка при М=

Диаграмма «М- Ш» для сечения с трещинами может быть построена аналогично усредненной, но по максимальным деформациям бетона и арматуры, сосредоточенным в сечении с трещиной, - для этого в расчете предлагается оперировать значениями коэффициентов Vi и V)/,, равными единице, при этом остальные формулы и подход в целом остаются без изменения.

Диаграмма «М- се» для сечения между трещинами может быть построена двумя путями. Первый путь - пошаговое решение уравнений равновесия в сочетании с условием

сплошности сечения. Однако тогда необходимо фиксировать краевые деформации растянутой грани сечения с целью недопустимости превышения ими своих граничных значений, соответствующих предельной растяжимости бетона и, в связи с этим, невозможностью использования гипотезы плоских сечений для определения деформаций растянутой арматуры.

Второй путь заключается в непосредственном использовании диаграммы « М - ®», построенной ранее для сечения с трещиной путем переноса ее части, соответствующей М > в точку с координатами

Другими словами, диаграмма «М- а;» дня сечения с трещинами и между трещинами будут отличаться лишь по оси кривизн, имея практически одинаковые очертания, с той лишь разницей, что в сечении с трещиной диаграмма «М- будет иметь скачок по оси кривизн при М= а в сечении без трещин этого скачка не будет.

Такой подход рекомендуется как при шагово-итерационном построении диаграмм, так и при приближенном и нормативном их построении. В двух последних случаях используются либо какая-либо приближенная зависимость, например аналогичная по структуре формуле ЕКБ-ФИП, либо зависимости, построенные по СНиП соответственно.

Расчетное очертание эпюры кривизн в условной зоне чистого изгиба можно представить в виде (рис. 5):

- ряда параболических кривых, имеющих максимальные значения и точки пересечения в сечениях с трещинами;

- восходящих и нисходящих наклонных отрезков прямых, соединяющих точки максимумов (в сечениях с трещинами) и минимумов (в сечениях между трещинами) и образующих пилообразную ломаную линию;

- горизонтальных отрезков прямых, одна часть которых проведена на уровне максимума, другая - на уровне минимума значений кривизн и образующих ступенчатую ломаную линию.

При параболической эпюре уравнение очертания эпюры кривизн будет иметь вид

х(х) = ах2 +Ьх +с.

(12)

а граничные условия для него

x-t, +е

x = e,+tml 2;

I *

ere

i

1+1 >

® — ®/>

х = аг, -Дэе : ас = ае, =s1+|

ere *

а)

6)

в)

д)

Рис. 5. Теоретические эпюры по длине блока между соседними

трещинами в условной зоне чистого изгиба а - блок между трещинами; б, в, г - параболическая, треугольная и ступенчатая эпюры кривизн; д - единичная эпюра моментов (---эпюра кривизн, построенная по усредненой диаграмме «М- ®»)

При треугольной эпюре уравнение буцет иметь вид

Что же касается расстояния между трещинами I сгс, то его целесообразно определять по рекомендациям В.И. Мурашева.

Определение прогибов с учетом расчетных диаграмм деформирования для сечения с трещинами и между трещинами и очертания эпюры кривизн по длине блока между трещинами будет производиться конечным суммированием прогибов по участкам, равным длинам блоков между трещинами:

I,

Ч-г'сгс

А/ = |л/(д:)е(л:)л.

В работе рекомендуется также новая методика определения момента образования трещин керамзитофиброжелезобетонных элементов. Сохранив эпюру напряжений в сжатой зоне железобетонного элемента треугольной, а в растянутой зоне - прямоугольной, используем часто применяемую предпосылку - продолжение треугольной эпюры в сжатой зоне отсекает на растянутой грани сечения условную ординату равную , т.е.

(19)

Уравнение суммы проекций на горизонтальную ось: Хх = Нь + К'8-Ыы-К5 = Нр, (20)

с учетом указанной предпосылки, а также условий связи высот сжатой и растянутой зон сечения и гипотезы плоских сечений для выражения их взаимосвязи с деформациями арматуры приобретает вид:

После решения уравнения проекций (21) и определения Хь, составляется и решается уравнение моментов относительно нейтральной оси сечения:

Ш = Мь2ъ+Н',/,-Кы2ы-МА-К!р2вр = Мот> (22)

где 2, - плечи усилий относительно нейтральной оси сечения, которое после преобразований приобретает вид

Тем самым, получена расчетная зависимость для определения величины момента образования трещин в преднапряженных и ненапрягаемых элементах, использующая не на методику ядровых моментов СНиП, а уравнения равновесия нормальных сечений.

Сходимость опытных данных с теоретическими, вычисленными по разработанным рекомендациям, оказалась существенно лучше по всем показателям - прочности, де-формативности и трещиностойкости, чем с вычисленными по СНиП. Это дает основание рекомендовать разработанные предложения для практических расчетов железобетонных конструкций.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

основании анализа различных видов неметаллических волокон и бетона в качестве базовых избраны:

-грубое базальтовое волокно, имеющее больший диаметр, модуль упругости и высокое сопротивление разрушению в процессе приготовления фибробетонной смеси, невысокую стоимость, технические условия и налаженное промышленное производство;

•мелкозернистый керамзитобетон, дающий возможность эффективного использования грубого базальтового волокна со свободной ориентацией волокон.

2.Проведены широкомасштабные экспериментальные исследования работы керамзи-тобетона на грубом базальтовом волокне на растяжение осевое, при изгибе и раскалывании, отличительными особенностями которых являлись:

- разработанная оригинальная испытательная установка для исследований одноосного растяжения и растяжения при изгибе, позволяющая производить испытания до трех образцов одновременно с идентичными параметрами нагружения;

- предложенная усовершенствованная методика измерения малых деформаций, повышающая точность измерений до 30 раз;

- испытания с постоянной скоростью погружения и с постоянной скоростью деформирования, что дало возможность получить опытные полные диаграммы деформирования «напряжения-деформации».

3.Выявлено, что при растяжении керамзитофибробетона, как осевом, так и при изгибе и раскалывании: оптимальный процент армирования грубым базальтовым волокном составляет 10...15%; прочность керамзитофибробетона повышается на 100...130%; деформации, соответствующие максимальной прочности, повышаются на 100... 130%; модуль упругости снижается на 10...20%.

При сжатии керамзитобетона на грубом базальтовом волокне: прочность повышается на 25...30%; деформации, соответствующие максимальной прочности повышаются на 40...50%; модуль упругости снижается на 10...20%.

Диаграммы деформирования «напряжения-деформации» керамзитофибробетона на грубом базальтовом волокне при растяжении и при сжатии становятся менее подьемистыми в восходящей ветви и более пологими - в нисходящей ветви.

4. Построены кривые распределения прочности керамзитофибробетона. По результатам статистической обработки опытных данных при надежности 0,95 определены и рекомендованы для применения при проектировании нормативные сопротивления на сжатие и растяжение керамзитофибробетона классов В15, В20, В25 при процентах фибрового армирования Цг=5; 10; 15 и 20%, а также расчетные сопротивления для предельных состояний первой и второй группы.

5. Учет изменения прочностных и деформативных характеристик керамзито-фибробетона при сжатии и растяжении при различных процентах фибрового армирования предложено производить по формуле, аналогичной по структуре формуле ЕКБ-ФИП, определены ее параметры и коэффициенты.

6. Изменение диаграмм деформирования керамзитофибробетона при сжатии и растяжении в зависимости от процента армирования фибрами предложено оценивать формулой ЕКБ-ФИП с учетом разработанных рекомендаций по оценке изменения прочностных и деформативных характеристик бетона.

7. Взаимосвязь изменений характеристик и диаграмм деформирования бетона при сжатии и растяжении предложено описывать расчетной зависимостью, единообразной с расчетными рекомендациями, разработанными для характеристик бетона и его диаграмм деформирования.

8. Проведены экпериментальные исследования работы растянутых керамзито- фибро-железобетонных элементов на грубом базальтовом волокне с обычной ненапрягаемой и вы-

сокопрочной ненапрягаемой и преднапряженной арматурой, отличительными особенностями которых являлась разработанная новая оригинальная испытательная установка, позволяющая:

-сохранять неизменный эксцентриситет приложения внешней растягивающей нагрузки в процессе всего испытания; приведено математическое обоснование этого;

-производить испытания в трех различных режимах - ступенчато, с постоянной скоростью нагружения; ступенчато, с постоянной скоростью деформирования; плавно, с постоянной скоростью деформирования.

9.Испытания выявили, что по сравнению с аналогичными элементами без фибр: прочность нормальных сечений повышается до 12% при разрушении как по I, так и по II случаю; деформации бетона увеличиваются (до 30%); деформации арматуры снижаются (до 40%); высота сжатой зоны увеличивается (до 7%); кривизны при одинаковых абсолютных значениях нагрузки больше (до 8%), а при тех же относительных - равны кривизнам аналогичных элементов без фибр; выгибы при отпуске преднапряжения больше (8%), однако приращения их во времени меньше (до 17%), что снижает суммарный выгиб к началу загру-жения; прогибы несколько больше (до 8%), чем в элементах без фибр; момент образования трещин значительно (до 63%) повышается при любых процентах армирования и коэффициентах преднапряжения; ширина раскрытия трещин намного ниже (до 70% - в преднапря-женных и до 200% - в обычных).

10.Проведенные исследования показали, что фибровое армирование железобетонных элементов способно в определенной степени заменить предварительное напряжение арматуры, получив практически те же характеристики балок по прочности, деформатив-ности и трещиностойкости.

11.Выявлено, что длина зоны анкеровки высокопрочной арматуры в керамзитофиб-робетоне уменьшается по сравнению с керамзитобетоном на 2О...25%. Определены и рекомендованы для практического ее расчета значения численных параметров расчетной зависимости СНиП.

12. Предложены новые способы расчета прочности нормальных сечений растянутых железобетонных элементов на основе:

-двух способов учета растянутой зоны бетона и взаимосвязи деформаций и напряжений крайнего сжатого и крайнего растянутого (над вершиной трещины) волокон сечения;

-способа учета работы арматуры за физическим или условным пределом текучести с помощью единого коэффициента свободного от двойственности расчетной методики СНиП.

13. Произведено уточнение расчета деформативности на основе:

-введения в расчет двух диаграмм деформирования «момент-кривизна» - для сечений с трещинами и между трещинами; предложены шагово-итерационный, приближенный и усовершенствованный нормативный способы их построения;

-предложений по аналитическому описанию очертания эпюры кривизн по длине блока между трещинами.

14. Разработаны рекомендации по корректировке расчета трещиностойкости: -новый расчет момента образования трещин, использующий в отличие от СНиП уравнения равновесия статики нормальных сечений керамзитофиброжелезобетонных элементов; -при расчете ширины раскрытия трещин рекомендовано использовать методику норм с использованием разработанных предложений по учету характеристик керамзитофибробетона.

15 Достоверность разработанных рекомендаций и методов расчета подтверждена лучшей по сравнению со СНиП сходимостью теоретических результатов с опытными данными.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

- 1 монографии:

1.Маилян Л.Р., Алиев К.У. Растянутые элементы из керамзитофибро-железобетона на грубом базальтовом волокне с обычной и высокопрочной арматурой. / Ростов-на-Дону, РГСУ, 2003 г.

- 158с. Лично автором выполнено 63 с.

- 4 статьях:

2.Маилян Л.Р., Алиев К.У. Особенности формирования структуры керамзитобетонов на грубом базальтовом волокне. / Строительные материалы и изделия. - Ростов-на-Дону, РИСИ, 1989.-С. 6-8. Лично автором выполнено 2 с.

3.Алиев К.У. К вопросу испытания бетонных и железобетонных элементов на внецентренное растяжение с постоянным эксцентриситетом. / Строительные материалы и изделия. - Ростов-на-Дону, РИСИ, 1989. - С. 12-14.

4.Маилян Л.Р., Алиев К.У. Совершенствование методов расчета прочности керамзитофиб-рожелезобетонных растянутых элементов. / Расчет и проектирование строительных конструкций. - Ростов-на-Дону, РГСУ, 2002. - С. 83 - 89. Лично автором выполнено 4 ч.

5.Маилян Л.Р., Алиев К.У. Способ определения прогибов с использованием диаграмм « момент-кривизна» в сечениях с трещинами и между с трещинами./Вопросы повышения эффективности строительства. - Нальчик, КБСХА, 2004. - С.89-92. Лично автором выполнено 2 с.

Подписано в печать 12.11.2004 г.

Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Ризограф. Уч.-изд.л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ № 278.

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Введение.

Глава 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ

РАСТЯНУТЫХ ФИБРОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Основные виды фибрового армирования бетонов.

1.2. Свойства материалов для фибрового армирования.

1.3. Существующие технологии приготовления фибробетонов.

1.4. Особенности сопротивления фибробетонных и фиброжелезобетонных элементов силовым воздействиям.

1.5. Выводы по главе 1.

Глава 2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ КЕРАМЗИТОФИБРОБЕТОНА НА РАСТЯЖЕНИЕ ОСЕВОЕ, ПРИ ИЗГИБЕ И РАСКАЛЫВАНИИ.

2.1. Анализ различных видов и характеристик бетона и фибр и выбор базовых исходных материалов.

2.2. Характеристики исходных материалов.

2.3. Особенности технологии изготовления опытных образцов.

2.4. Программа экспериментальных исследований.

2.5. Оригинальная испытательная установка для исследований осевого растяжения и растяжения при изгибе.

2.6. Усовершенствование методики измерения малых деформаций.

2.7. Особенности методики испытаний и приложения нагрузки в экспериментальных исследованиях.

2.8. Анализ полученных экспериментальных результатов работы керамзитофибробетона на растяжение осевое, при изгибе и раскалывании.

2.8.1.Осевое сжатие.

2.8.2.Осевое растяжение.:.

2.8.3.Растяжение при изгибе и раскалывании.

2.9. Выводы по главе 2.

Глава 3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО НАЗНАЧЕНИЮ И АНАЛИТИЧЕСКОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК И ДИАГРАММ

ДЕФОРМИРОВАНИЯ КЕРАМЗИТОФИБРОБЕТОНА ПРИ РАСТЯЖЕНИИ.

3.1. Назначение нормативных и расчетных характеристик керамзитофибробетона.

3.2. Аналитическое определение прочностных и деформативных характеристик керамзитофибробетона.

3.3. Аналитическое описание диаграмм деформирования напряжения-деформации» керамзитофибробетона.

3.4. Взаимосвязь изменения характеристик и диаграмм деформирования керамзитофибробетона при растяжении и сжатии и рекомендации по ее учету.

3.5. Выводы по главе 3.

Глава 4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ КЕРАМЗИТОФИБРОЖЕЛЕ-ЗОБЕТОННЫХ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ОБЫЧНОЙ

НЕНАПРЯГАЕМОЙ И ВЫСОКОПРОЧНОЙ НЕНАПРЯГАЕ-# -

МОИ И ПРЕДНАПРЯЖЕННОИ АРМАТУРОЙ.

4.1. Программа экспериментальных исследований.

4.2. Оригинальная испытательная установка для создания растяжения с постоянным эксцентриситетом.83.

4.3. Математическое обоснование сохранения постоянства эксцен-риситета растягивающего усилия.

4.4. Особенности методики изготовления, испытания и приложения нагрузки в экспериментальных исследованиях.

4.5. Анализ полученных экспериментальных результатов работы керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов с обычной и преднапряженной арматурой.

4.5.1.Несущая способность.

4.5.2.Кривизны и прогибы.

4.5.3.Момент образования трещин.

4.5.4.Ширина раскрытия трещин.

4.5.5.Особенности работы элементов с обычной и высокопрочной арматурой из керамзито- и керамзитофибробетона.

4.6. Выводы по главе 4.

Глава 5. РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ РАСТЯНУТЫХ КЕРАМЗИТОФИБРОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ОБЫЧНОЙ И ПРЕДНАПРЯЖЕННОЙ

АРМАТУРОЙ.

5.1. Длина зоны передачи напряжений с высокопрочной стержневой и проволочной арматуры на керамзитофибробетон и ее расчетное определение.

5.1.1 .Теоретические предпосылки.

5.1 ^.Экспериментальные исследования.

5.1.3 .Анализ результатов и рекомендации по расчету.

5.2. Совершенствование методов расчета прочности нормальных сечений растянутых элементов.

5.2.1 .Учет работы растянутого бетона в расчете прочности.

5.2.2.Учет работы растянутой арматуры за условным пределом текучести.

5.3. Уточнение расчета деформативности.

5.3.1.Диаграммы «момент-кривизна» в сечениях с трещинами и между трещинами.

5.3.2.0чертание эпюры кривизн по длине блока между трещинами.

5.3.3.Расчет прогибов с использованием диаграмм «момент-кривизна» в сечениях с трещинами и между трещинами.

5.4.Рекомендации по оценке трещиностойкости.

5.4.1.Методика определения момента образования трещин.

5.4.2.Уточнение расчета ширины раскрытия трещин.

5.5.Анализ сходимости опытных данных с предложенными теоретическими рекомендациями

5.6.Выводы по главе 5.

Актуальность. Фибробетоны представляют собой одну из разновидностей композиционных материалов, которые получают в настоящее время все большее распространение. Особый интерес представляют фибробетоны, армированные минеральными волокнами, главные достоинства которых - дешевое природное сырье и достаточно высокие прочностные характеристики. Наличие в бетоне минеральных волокон увеличивает прочность, жесткость и трещиностойкость конструкций, их морозо- и ударную стойкость, сопротивление усадке, ползучести и другие важнейшие характеристики.

Особую роль играет введение минеральных волокон в легкие бетоны, в частности в такой распространенный их вид как керамзитобетон.

В связи с этим, большой интерес представляют исследования свойств и напряженно-деформированного состояния керамзитофиброжелезобетонных элементов с комбинированным армированием - традиционным стальным с преднапряжением или без' него и дисперсным неметаллическим фибровым. Так как фибровое армирование повышает прочность и трещиностойкость растянутого бетона, в фиброжелезобетонных элементах появляется возможность использовать арматуру без преднапряжения.

Существующие нормативные методы расчета железобетонных элементов по предельным состояниям не учитывают или учитывают не в полной мере работу растянутого бетона. Однако при фибровом армировании прочность бетона на растяжение увеличивается, что дает основание учитывать его в расчетах. Не полностью изучено в настоящее время и повышение характеристик керамзитофибробетона на растяжение и другие конструктивные параметры.

Этим и другим малоизученным вопросам и посвящена настоящая работа. Решение их позволит повысить эффективность керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов, способствовать их расширенному внедрению в практику строительства.

Цель диссертационной работы:

- исследовать физико-механические свойства, конструктивные и эксплуатационные параметры и характеристики керамзитофибробетона с различными процентами фибрового армирования грубым базальтовым волокном и работу железобетонных растянутых элементов из него с обычной ненапрягаемой и высокопрочной ненапрягаемой и преднапряженной арматурой; предложить методы расчетной оценки их прочности, деформативности и трещиностойкости; изучить возможности сочетания линейного и фибрового армирования.

Автор защищает:

- результаты экспериментальных исследований конструктивного керамзитобетона и керамзитофиброжелезобетона на грубом базальтовом волокне;

- результаты статистической обработки полученных опытных данных и рекомендованные значения нормативных и расчетных сопротивлений керамзитофибробетона по первой и второй группам предельных состояний;

- результаты экспериментальных исследований работы керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов с обычной ненапрягаемой и высокопрочной ненапрягаемой и преднапряженной высокопрочной арматурой;

- аналитические зависимости для определения прочностных и деформативных характеристик конструктивного керамзитофибробетона в зависимости от процента содержания в нем фибр, а также его усадки, ползучести, усадочной трещиностойкости и длины зоны анкеровки;

- расчет прочности нормальных сечений керамзитофиброжелезобетонных элементов с учетом работы растянутой зоны бетона и растянутой арматуры за условным пределом текучести;

- способ расчетной оценки трещиностойкости керамзитофиброжелезобетонных элементов;

- учет свойств и характеристик конструктивного керамзитофибробетона в расчетах деформативности и ширины раскрытия трещин по СНиП.

Научная новизна:

-получены новые экспериментальные данные о сопротивлении конструктивного керамзитофиброжелезобетона с различными процентами армирования грубым базальтовым волокном осевому сжатию, осевому растяжению, растяжению при изгибе и раскалывании;

- впервые получены данные по длине зоны передачи преднапряжения в керамзитофибробетоне, даны рекомендации по ее расчетному определению;

-даны практические рекомендации по рациональному диапазону изменения процента фибрового армирования керамзитофибробетона;

- получены новые экспериментальные данные о сопротивлении керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов с различным процентом армирования и коэффициентом преднапряжения стальной арматуры; ф

- выявлены возможности фибрового армирования как способа снижения расхода и понижения уровня преднапряжения стальной арматуры;

-предложены зависимости для описания прочностных и деформативных характеристик конструктивного керамзитофибробетона и его полных диаграмм деформирования при сжатии и растяжении;

-разработан расчет прочности нормальных сечений керамзитофибро-железобетонных элементов с учетом работы бетона растянутой зоны сечения и ^ высокопрочной арматуры за условным пределом текучести;

- предложен способ расчетной оценки момента образования трещин в керамзитофиброжелезобетонных элементах;

- проведено уточнение различных коэффициентов в расчетах деформативности и трещиностойкости в рамках расчетных методик СНиП.

Достоверность разработанных рекомендаций и методов расчета подтверждается результатами статистической обработки опытных данных автора.

Практическое значение и внедрение результатов. На основании ® выполненных исследований разработаны практические рекомендации по определению прочностных, деформативных характеристик и диаграмм деформирования конструктивного керамзитофибробетона, а также по расчету прочности, деформативности и трещиностойкосги растянутых керамзитофиброжелезобетонных элементов.

Разработанные рекомендации позволяют более точно оценить сопротивление керамзитофибробетона и керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов силовым воздействиям, снижать расход и уровень преднапряжения стальной арматуры в них.

Разработанные рекомендации приняты Всероссийским научно-исследовательским центром "Строительство" (1ЩИЖБ+ЦрИИСК+ВПЖСП) для использования при подготовке новых нормативных документов, а также использованы институтом Ф '' С евкавНИПИагропром'1 в нормативном документе регионального значения

Рекомендациях по расчету и проектированию железобетонных конструкций из керамзитофибробетона с фибровым армированием базальтовым волокном" (Ростов-на-Дону, 1996).

По результатам производственных испытаний на Соколовском заводе ЖБИ освоен выпуск натурных фиброжелезобетонных колец смотровых колодцев, что дало экономию бетона в среднем до 20% и арматуры до 15%.

Произведено внедрение результатов работы в практику проектирования натурных фиброжелезобетонных конструкций в строительных фирмах.

Результаты исследований автора внедрены в учебный процесс в Ростовском-на-Дону государственном строительном университете, Ростовском государственном архитектурном институте, Новочеркасском государственном техническом университете и Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии - они. включены в программы курсов железобетонных конструкций для студентов строительных специальностей.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 1 монографии и 4 статьях автора, а также в двух научно-технических отчетах РГСУ и СевкавНИПИагропрома.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции (Ростов-на-Дону, 1989), на заседании секции железобетона Ростовского областного управления НТО стройиндустрии (Ростов-на-Дону, 1989), на научно-технических конференциях РГСУ, КБСХА и СевкавНИПИагропрома в 1999.2002 гг.

Работа выполнялась в соответствии с общероссийской научно-технической программой "Архитектура и строительство". ш

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1.Ha основании анализа различных видов неметаллических волокон и бетона в качестве базовых избраны: грубое базальтовое волокно, имеющее больший диаметр, модуль упругости и высокое сопротивление разрушению в процессе приготовления фибробетонной смеси, невысокую стоимость, технические условия и налаженное промышленное производство;

-мелкозернистый керамзитобетон, дающий возможность эффективного использования грубого базальтового волокна со свободной ориентацией армирующих волокон.

2.Проведены широкомасштабные экспериментальные исследования работы керамзитобетона на грубом базальтовом волокне на растяжение осевое, при изгибе и раскалывании, отличительными особенностями которых являлись:

- разработанная оригинальная испытательная установка для исследований одноосного растяжения и растяжения при изгибе, позволяющая производить испытания от одного до трех образцов одновременно с идентичными параметрами нагружения;

- предложенная усовершенствованная методика измерения малых деформаций, повышающая точность измерений до 30 раз;

- испытания с постоянной скоростью нагружения и с постоянной скоростью деформирования, что дало возможность получить опытные полные диаграммы деформирования «напряжения-деформации».

3.Выявлено, что при растяжении керамзитофибробетона, как осевом, так и при изгибе и раскалывании: оптимальный диапазон изменения процента армирования грубым базальтовым волокном составляет 10. 15%; прочность керамзитофибробетона повышается на 100. 130%; деформации, соответствующие максимальной прочности, повышаются на 100. 130%; модуль упругости снижается на 10. .20%.

Подтверждено, что при сжатии керамзитобетона на грубом базальтовом волокне: прочность повышается на 25. 30%; деформации, соответствующие максимальной прочности повышаются на 40.50%; модуль упругости снижается на 10.20%.

Диаграммы деформирования «напряжения-деформации» керамзитофибробетона на грубом базальтовом волокне как при растяжении, так и при сжатии становятся менее подъемистыми в восходящей ветви и более пологими - в нисходящей ветви.

4. Построены кривые распределения прочности керамзитофибробетона. По результатам статистической обработки опытных данных при надежности 0,95 определены и рекомендованы для применения при проектировании нормативные сопротивления на сжатие и растяжение керамзитофибробетона классов В15, В20, В25 при процентах фибрового армирования |if=5; 10; 15 и 20%, а также расчетные сопротивления для предельных состояний первой и второй группы.

5. Учет изменения прочностных и деформативных характеристик керамзитофибробетона при сжатии и растяжении при различных процентах фибрового армирования предложено производить по формуле, аналогичная по структуре формуле ЕКБ-ФИП, определены ее параметры и коэффициенты.

6. Изменение диаграмм деформирования керамзитофибробетона при сжатии и растяжении в зависимости от процента армирования фибрами предложено оценивать формулой ЕКБ-ФИП с учетом разработанных рекомендаций по оценке изменения прочностных и деформативных характеристик бетона.

7. Взаимосвязь изменений характеристик и диаграмм деформирования бетона при сжатии и растяжении предложено описывать расчетной зависимостью, единообразной с расчетными рекомендациями, разработанными для характеристик бетона и его диаграмм деформирования.

8.Проведены экпериментальные исследования работы растянутых керамзитофиброжелезобетонных элементов на грубом базальтовом волокне с обычной ненапрягаемой и высокопрочной ненапрягаемой и преднапряженной арматурой, отличительными особенностями которых являлась разработанная новая оригинальная испытательная установка, позволяющая:

-сохранять неизменный эксцентриситет приложения внешней растягивающей нагрузки в процессе всего испытания; приведено математическое обоснование этого; -производить испытания в трех различных режимах - ступенчато, с постоянной скоростью нагружения; ступенчато, с постоянной скоростью деформирования; плавно, с постоянной скоростью деформирования.

9.Испытания выявили, что по сравнению с аналогичными элементами без фибр: прочность нормальных сечений повышается до 12% при разрушении как по I, так и по II случаю; деформации бетона увеличиваются (до 30%); деформации арматуры снижаются (до 40%); высота сжатой зоны увеличивается (до 7%); кривизны при одинаковых абсолютных значениях нагрузки больше (до 8%), а при тех же относительных - равны кривизнам аналогичных элементов без фибр; выгибы при отпуске преднапряжения больше (8%), однако приращения их во времени меньше (до 17%), что снижает суммарный выгиб к началу загружения; прогибы несколько больше (до 8%), чем в элементах без фибр; момент образования трещин значительно (до 63%) повышается при любых процентах армирования и коэффициентах преднапряжения; ширина раскрытия трещин намного ниже (до 70% - в преднапряженных и до 200% - в обычных).

10. Проведенные исследования показали, что фибровое армирование железобетонных элементов способно в определенной степени заменить предварительное напряжение арматуры, получив практически те же характеристики балок по прочности, деформативности и трещиностойкости.

11.Выявлено, что длина зоны анкеровки высокопрочной арматуры в керамзитофибробетоне уменьшается по сравнению с керамзитобетоном на 20.25%. Определены и рекомендованы для практического ее расчета значения численных параметров расчетной зависимости СНиП.

12. Предложены новые способы расчета прочности нормальных сечений растянутых железобетонных элементов на основе:

-двух способов учета растянутой зоны бетона и взаимосвязи деформаций и напряжений крайнего сжатого и крайнего растянутого (над вершиной трещины) волокон сечения; -способа учета работы арматуры за физическим или условным пределом текучести с помощью единого коэффициента yS6, свободного от двойственности расчетной методики СНиП.

13. Произведено уточнение расчета деформативности на основе:

-введения в расчет двух диаграмм деформирования «момент-кривизна» - для сечений с трещинами и между трещинами; предложены шагово-итерационный, приближенный и усовершенствованный нормативный способы их построения;

-предложений по аналитическому описанию очертания эпюры кривизн по длине блока между трещинами.

14. Разработаны рекомендации по корректировке расчета трещиностойкости:

-новый расчет момента образования трещин, использующий в отличие от СНиП уравнения равновесия статики нормальных сечений керамзитофиброжелезобетонных элементов;

-при расчете ширины раскрытия трещин рекомендовано использовать методику норм с использованием разработанных предложений по учету характеристик керамзитофибробетона.

15 .Достоверность разработанных рекомендаций и методов расчета подтверждена лучшей по сравнению со СНиП сходимостью теоретических результатов с опытными данными.

1. Бужевич Г.А. Легкие бетоны на пористых заполнителях. М., Госстройиздат, 1970. - 272 с.

2. Байков В.Н. Напряженно-деформированное состояние железобетонных элементов на базе обобщенных характеристик бетона и арматуры. В кн: Вопросы прочности, деформативности и трещиностойкости железобетона. Ростов-на-Дону, РИСИ, 1980.

3. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М., Высшая школа, 1985. 654 с.

4. Бердичевский Г.И., Трамбовецкий В.П. Об эффективности дисперсного армирования. М., Бетон и железобетон, 1978, N 5, с. 36.

5. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. М., Стройиздат, 1962. 96 с.

6. Баженов Ю.М. Технология бетона. М., 1987.

7. Балдин В.П. Экономия металла в производстве железобетонных изделий и конструкций. Сб. тр. ЦНИИТЭМС. М., 1986.

8. Бетон, армированный стекловолокном (проспект фирмы "L'Avenir", Франция,1991.

9. Бердичевский Г.И., Светов А. А., Курбатов Л.Г., Шикунов Г. А. Сталефибробетонные ребристые плиты размером 6x3 м для покрытий. Бетон и железобетон. 1984, N 4. - с. 33 - 34.

10. Бирюкович К.Л. Исследование совместности стеклянного волокна с минеральными и полимерными матрицами в дисперсно армированных композициях. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Киев, 1975.

11. Волков И.В. Фибробетонные конструкции. Обз. инф. Серия "Строительные конструкции", вып.2. М., ВНИИИС Госстроя СССР, 1988. 18 с.

12. Волынец Н.П., Дьяченко Н.Г., Лошанюк В.И. Справочник инженера -технолога предприятия сборного железобетона. Киев, 1983.

13. Ваганов А.И. Исследование свойств керамзитобетона. М-Л, Госстройиздат, 1960, 68 с.

14. Вальт А.Б., Кучин В.Н. Прочность бетонов на растяжение. М., "Бетон и железобетон", 1993, N 4, с.4.

15. Власов В.К. Закономерности оптимизации свойств бетона с дисперсными минеральными добавками. М., "Бетон и железобетон", 1993, N 4, с. 10.

16. Голышев А.Б., Бачинский В.Я. К разработке прикладной теории расчета железобетонных конструкций. М., "Бетон и железобетон", 1993, N 4, с. 10.

17. Генина Е.Е. Прочность, жесткость и трещиностойкость изгибаемых перлитосиликатобетонных элементов со стеклопластиковой арматурой. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Минск, 1990,18 с.

18. ГОСТ 8829-85. Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Методы испытаний нагружением и оценка прочности, жесткости и трещиностойкости. М., Госстандарт СССР, 1985, 32 с.

19. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М., Издательство стандартов, 1980,45 с.

20. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона. М., Издательство стандартов, 1984,20 с.

21. Гайна А.Л., Кривошеев П.И., Катруца Ю.А., Турчин П.М. Состояние и перспективы развития преднапряженных железобетонных конструкций в УССР. М., Бетон и железобетон, N 4, 1990, с. 4.

22. Долголаптев В.М. Напряженно-деформированное состояние изгибаемых бетонных элементов, армированных стеклянными стержнями. Автореф. канд. техн. наук, Киев, КИСИ, 1991,20 с.

23. Дисперсно-армированные бетоны и конструкции из них. Тезисы докладов Республиканского совещания 10-12 декабря 1975 г. Рига. -143 с.

24. Жеребец В.Е., Климов Ю.А. Армирование конструкций жесткими базальтофибробетонными профилями. В кн.: Реализация научно-технических достижений основа совершенствования сельского строительства. Ростов-на-Дону, СевкавНИПИагропром, 1986, с.75.

25. Красновский P.O., Почтовик Г.Я., Келдыш В.М. О механизме деформирования растянутого армированного бетона. М., Бетон и железобетон, 1962, N 5, с. 52.

26. Канаев С.Ф. Базальтофибробетон в агропромышленном строительстве. Обз. инф. Серия "Строительные материалы". М., ЦНИИЭПсельстрой, 1988, с. 20.

27. Карпенко Н.И., Мухамедиев Т.А. К построению методики расчета стержневых элементов на основе диаграмм деформирования материалов. В кн.: Совершенствование методов расчета статистически неопределимых железобетонных конструкций, М., НИИЖБ, 1987, с.42 50.

28. Колбаско Э.Б. Прочность, трещиностойкость и деформативность изгибаемых базальтофибробетонных и комбинированно армированных элементов. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Киев, НИИСКД986.

29. Крылов Б.А., Соскин Г.М., Карнов А.Н. и др. Прочность фибробетона, армированного различными волокнами. М., "Бетон и железобетон", N8,1989, с.13.

30. Крылов Б.А. Фибробетон и его свойства. Обзор ЦИНИС. М., 1979. вып. 4. -44 е., вып. 5. - 53 с.

31. Курасова Г.П. Свойства конструктивного и высокопрочного керамзитобетона марок 200-500. В кн: Легкие и ячеистые бетоны и конструкции из них. М., ЦИНИС Госстроя СССР, 1969.

32. Курасова Г.П., Волков И.В., Истомин А.С. и др. К нормированию модуля упругости легких бетонов. В кн. тр. НИИЖБ. М., Стройиздат, 1975, с. 34-37.

33. Курасова Г.П. Обоснование нормирования призменной прочности легкого бетона. В кн. тр. НИИЖБ. М., Стройиздат, 1975, с. 88-92.

34. Кудрявцев Г.Н., Носов М.П., Волохина А.В. Полиамидные волокна. М., 1976,с. 57.

35. Курбатов Л.Г., Рабинович Ф.Н. Об эффективности бетонов, армированных стальными фибрами. М., Бетон и железобетон, 1980, N 3, с. 6-7.

36. Курбатов Л.Г. Проектирование и изготовление сталефибробетонных конструкций. Обз. инф. ЦНТИ Госгражданстроя. М., 1985. 55 с.

37. Курбатов Л.Г., Хазанов М.Я., Шустов А.Н. Опыт применения сталефибробетона в инженерных сооружениях. М., 1982. 27 с.

38. Лобанов И.А., Пухаренко Ю.В., Лезов В.Ю. Области эффективного использования низкомодульных волокон в фибробетонах. В кн.: Фибробетон: свойства, технология, конструкции. Рига, 1988, с. 25.

39. Лобанов И.А., Моргун Л.В. и др. Рекомендации по изготовлению изделий из безавтоклавного фибропенобетона для сельского строительства. Ростов-на-Дону, СевкавЗНИИЭПсельстрой, 1984.

40. Лещинский М.Ю. Испытания бетона. М., Стройиздат, 1980, 162 с.

41. Литвинов Р.Г. Стабилизация и развитие трещины в изгибаемых железобетонных элементах. М., Бетон и железобетон, 1993, N 6, с. 27.

42. Михайлов В.В. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых элементов с учетом полной диаграммы деформирования бетона. М., Бетон и железобетон, 1993, N 3, с. 26.

43. Малинина Л.А., Королев К.М., Рыбасов В.П. Опыт изготовления изделий из фибробетона в СССР и за рубежом. Обзор ВНИИЭСМ. М., 1981. 35 с.

44. Маилян Л.Р., Алиев К.У. Растянутые керамзитофибробетонные элементы на грубом базальтовом волокне с обычной и высокопрочной арматурой. Ростов-на-Дону, РГСУ, 2003. 168с.

45. Маилян Л.Р., Алиев К.У. Способ учета работы арматуры за условным пределом текучести. В кн.: Строительные конструкции, материалы и методы производства работ. Ростов-на-Дону, СевкавНИПИагропром, 2001. с. 43-48.

46. Маилян Л.Р., Алиев К.У. Нормативные и расчетные сопротивления керамзитофибробетона. В кн.: Совершенствование расчетов, проектирования и технологии изготовления строительных конструкций. Ростов-на-Дону, СевкавНИПИагропром, 2002, с. 42-43.

47. Маилян Р.Л., Структура, прочность и деформативность облегченных бетонов на карбонатных заполнителях. В кн. Структура, прочность и деформации легкого бетона. М., Стройиздат, 1973, с. 56-61.

48. Маилян Р.Л., Маилян Л.Р., Шилов А.В., Абдаллах М.Т. Изгибаемые элементы из керамзитофибробетона с высокопрочной арматурой без преднапряжения и причастичном преднапряжении. Известия высших учебных заведений "Строительство", N 12,1995, с. 19 22.

49. Методические рекомендации по расчету изгибаемых железобетонных элементов, НИИСК Госстроя СССР, Киев, 1979,28 с.

50. Маркарян Т.Г., Мхикян P.M., Велиджанян С.В. Технология изготовления стеклофибробетонных изделий. М., Бетон и железобетон, 1990, N 4, с. 10.

51. Махова М.Ф., Джигирис Д.Д., Сергеев В.П., Маилян JI.P., Шилов А.В., Бочарова Т.М. Выбор рациональных видов дисперсного армирования тонкостенных фибробетонных конструкций. Киев, Строительство Украины, N 5-6,1994, с. 29.

52. Михайлов К.В., Евгеньев И.Е., Асланова Л.Г. Применение неметаллической арматуры в бетоне. М., Бетон и железобетон, N 4,1990.

53. Михайлов В.В. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. М„ Стройиздат, 1978.

54. Мирошниченко К.К., Звездин О.А. Повышение качества приготовления фибробетона. М., Бетон и железобетон, N 7,1989, с. 37.

55. Методические рекомендации по определению основных механических характеристик бетонов при кратковременном и длительном нагружении. НИИЖБ, М., 1984, 58 с.

56. Методические рекомендации по определению параметров диаграммы "сг s" бетона при кратковременном сжатии. Киев, 1985,26 с.

57. Методические рекомендации по расчету изгибаемых железобетонных элементов. НИИСК, Госстрой СССР, Киев, 1979, 32 с.

58. Малышев В.Ф., Голанцев В.А. О формовочных свойствах бетонных смесей, армированных синтетическими волокнами. В кн.: Интенсификация технологических процессов в производстве сборного железобетона. Л., ЛИСИ, 1988, с. 27.

59. Мешкаускас Ю.К. Конструктивный керамзитобетон. М., Стройиздат, 1977, 128с.

60. Материалы, армированные волокнами (перевод с английского Л.И.Сычевой). М., Стройиздат, 1982,150 с.

61. Моргун Л.В. Свойства фибропенобетонов, армированных полиамидными волокнами. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л., ЛИСИ, 1986, 25 с.

62. Нанизашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции. М., Высшая школа, 1990.

63. Новое в проектировании бетонных и железобетонных конструкций. /Под ред. А.А.Гвоздева./М., Стройиздат, 1979.

64. Новое о прочности железобетона. /Под ред. К.В .Михайлова/, М., Стройиздат,1977.

65. Назаренко В.Б. Развитие методов расчета прочности железобетонных элементов. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Киев, 1982, 20 с.

66. Окунев Г.Н. Расчет изгибаемых элементов с учетом неупругих свойств бетона. М., Бетон и железобетон, 1993, N 8, с.28.

67. Осипов В.К., Акопов В.Г. Определение коэффициента упругопластичности бетона сжатой зоны. М., Бетон и железобетон, 1988, N 4, с. 36-37.

68. Осипов В.К., Шилов А.В. Фибробетонные конструкции крыш сельских зданий. В кн.: Совершенствование расчетов, проектирования и технологии изготовления конструкций для сельского строительства. Ростов-на-Дону, СевкавНИПИагропром, 1992, с. 58 62.

69. Патент 62-19385JP, МКИ3 С04В28/02. Состав легкого армированного волокном бетона (Асахи Касей Коге К.К. 1987. - N 3 - 485. - с. 2).

70. Патент 61-17780JP, МКИ3 С04В16/06. Способ изготовления цементных изделий, армированных волокном (Асахи Касей Коге К.К. 1987. - N 3 - 751. - с. 1).

71. Патент 62-18504JP, МКИ3 С04В16/06. Формирование изделий из цемента, армированного волокном (Тэйдзин К.К. 1987. - N 62 - 18504. - с. 1).

72. Патент 62-21743JP, МКИ3 С04В16/06. Пучки волокон для армирования цементных изделий. (Юнитика К.К. 1987. - N 62 - 21743. - с. 3).

73. Пащенко А.А., Сербии В.П., Паславская А.П. и др. Армирование неорганических вяжущих веществ минеральными волокнами. М., Стройиздат, 1988, 186 е.

74. Пащенко А.А., Сербии В.П. Армирование цементного камня минеральным волокном. Киев, Будивельник, 1970. - 45 с.

75. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). М., 1985.

76. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.0184). М., 1985.

77. Рабинович Ф.Н. Дисперсно армированные бетоны. М., Стройиздат, 1989. 162с.

78. Рабинович Ф.Н. Композиционные материалы и конструкции из бетона, армированного высокопрочными волокнами. М., Бетон и железобетон, N 1,1993.

79. Рабинович Ф.Н., Романов В.П. О пределе трещиностойкости мелкозернистого бетона, армированного стальными фибрами. М., Механика композиционных материалов, 1985, N2, с. 277-283.

80. Рабинович Ф.Н. Об оптимальном армировании стеклофибробетонных конструкций. М., Бетон и железобетон, 1986, N 3, с. 17-18.

81. Рабинович Ф.Н. Ограждающие конструкции из гипса, армированного стекловолокном. М., Строительные материалы, 1972, N 1, с. 21-23.

82. Рабинович Ф.Н. Бетоны, дисперсно армированные-волокнами. Обзор ВНИИЭСМ. М., 1976, 73 с.

83. Рабинович Ф.Н. О механических свойствах цементного камня, дисперсно-армированного стекловолокнами. М., Бетон и железобетон, N 10, 1993, с. 20-22.

84. Рабинович Ф.Н. О минимально необходимом содержании дисперсной арматуры в композиционных материалах с пластичными и хрупкими матрицами. В кн.: Исследование и расчет экспериментальных конструкций из фибробетона. JL, ЛенЗНИИЭП, 1978, с. 84-95

85. Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из бетонов на пористых заполнителях. М., Стройиздат, 1978.

86. Рекомендации ЕКБ-ФИП (Международные рекомендации для расчета обьгчных и предварительно напряженных железобетонных конструкций). М., 1970.

87. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций. М., Госстрой СССР, 1987.

88. Рекомендации по применению сталефибробетона в конструкциях дорожных одежд и мостов. Барнаул, "Алтайавтодор", 1988.

89. Стрельников А.Н. Полидисперсноармированный ячеистый бетон и особенности технологии изделий на его основе. Автореф. дисс. канд. техн. наук. JL, ЛИСИ, 1991, с. 24.

90. Стеклофибробетон и конструкции из него. Обз. инф. Серия "Строительные материалы". М., 1991.

91. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М., Госстрой СССР, 1989.

92. СНиП 2.03.03-85. Армоцементные конструкции. М., Госстрой СССР, 1985.

93. Солодский С.И., Боликов А.Е. Оценка работы бетона на растяжение при изгибе. М., Бетон и железобетон, 1993, N 9, с. 9.

94. ТУ 69 УССР 87-85. Волокно базальтовое грубое. Технические условия. Киев, Минсельстрой УССР, 1985.

95. ТУ 10.20 УССР 11-87. Лоток базальтофибробетонный каналов навозоудаления. Киев, Госагропром УССР, 1987.

96. ТУ 10.20 УССР 12-87. Плиты подоконные базальтофибробетонные. Киев, Госагропром УССР, 1987.

97. Узун И.А. Коэффициенты упругопластичности бетона сжатой зоны на всех стадиях работы элементов. М., Бетон и железобетон, 1993, N 8, с. 26.

98. Фибробетон в Японии. Экспресс-информация. "Строительные конструкции". М., ВНИИИС Гостроя СССР, 1983, 26 с.

99. Фролов Н.П. Стеклопластиковая арматура и стеклопластбетонные конструкции. М., Стройиздат, 1980, 202 с.

100. Фибробетон и его применение в строительстве /Под ред. Б.А.Крылова/. М., Стройиздат, 1979,173 с.

101. Хайдуков Г.К., Волков И.В., Лагинов А.Х. Прочность, деформативность и трещиностойкость стеклофибробетонных элементов М., Бетон и железобетон, N 9,1990.

102. Хайдуков Г.К., Волков И.В., Карапетян А.Х. Прочность, деформативность и трещиностойкость стеклофибробетонных элементов М., Бетон и железобетон, N 2, 1988, с. 35.

103. Ходжаев А.А., Маилян Д.Р. К аналитическому описанию полной диаграммы сжатия легкого бетона. В кн.: Наука ВУЗа перестройке. Ростов-на-Дону, РИСИ, 1988, с. 18-20.

104. Холмянский М.М., Курилин В.В., Ерин Н.Н., Зальцман А.С. Расчет сталефибробетонных элементов на чистый изгиб. М., Бетон и железобетон, N 2,1991.

105. Шляхтина Т.Ф. Особенности подбора составов дисперсно армированных бетонов. В кн.: Технология и долговечность дисперсно армированных бетонов. Л., ЛенЗНИИЭП, 1984, 7-12 с.

106. Шляхтина Т.Ф. Оптимизация параметров армирования бетонов, дисперсно армированных синтетическими волокнами. В кн.: Технология и долговечность дисперсно армированных бетонов. Л., ЛенЗНИИЭП, 1984, 52-58 с.

107. Шилов А.В. Физико-механические характеристики легкого бетона с различными видами фибрового армирования. В кн.: Совершенствование расчета, проектирования и изготовления строительных конструкций. Ростов-на-Дону, СевкавНИПИагропом, 1995.

108. Шилов А.В. Керамзитофиброжелезобетонные изгибаемые элементы с высокопрочной арматурой без предварительного напряжения. Дисс. канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, РГАС, 1996,168 с.

109. AGI Comitee 544. State-off-art report on fiber reinforced cemente. Ju "Fiber reinforced concrete". American.

110. Filkigton. Diasing guide glass fibre reinlorced cement. Filkington. St. Melens.

111. Arfibre /Проспект фирмы "Asahi Ciass", Япония.

112. Forduce M.W. and Wodehouse R.G. and Buildings. A design gufde for the arcchitect and engineur for the use of Glass Reiuforced Cement in constz u ction.

113. Ford L.B/ Well panel projects in the USA /Precast concrete 1981. F. 214-217.

114. Prefa bricated thin-Walled coucrete units. FiP.

115. State of art report. Thomas Telford Limited, London, 1984.

116. GFRS Japan's Rissing star in Bufling Materials Market. Concrete Produkts. 1986, Vol. 89 N 3 P. 28-29.

117. Glass and Architecture. 1982, N 8, F. 20-22.

118. GRC Fireproof Siding from Agahi Class /Проспект фирмы "Horiban", Япония.

119. The art of construction /Fhe Architects Journal. 1980. Vol. VIIN 28, p. 127-136.

120. Aoyama H., Noguchi H. Mechanical properietes of concrete under load cycles ideealiving seisnie actions /Comite Euro-international du beton//Bulletien de information. Roma, 1979. N131.

121. Baker A.L.L. The ultimate-load theory applied to the desing of reinforced and strestressed frames//Concrete Publication Limited. L., 1956.

122. Sargin M. Stress-Strain relationchips for concrete and the analisis of structural concrete section //SM. Stud; N 4, Solid Mechanics (Division, University of Vaterloo. Ontario. Canada, 1971.

123. Rebm G. Uber die Grundlagen des Verbundes Zwischen Stahl und Beton. Deutscher Ausschup fur Stahlbeton. Heft 138, Berlin, 1961.