автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Усилия от одностороннего воздействия воды и температуры во внецентренно растянутых железобетонных элементах

' - 'сЗ -

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УзССР ТАШКЕНТСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ

JH.-1.II» !,■ >■! ■ Г Ц ЧШМ 1ИМ1.11^ I «а» ■■■ци'лычитями—ичид—

На правах рукописи АБДУРАХМОНОВ Султонбой Эргашевич

УДК 624.071.3.012.45:042.5

УСИЛИЯ ОТ ОДНОСТОРОННЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ воды И ТЕМПЕРАТУРЫ ВО ВНЕЦЕНТРЕННО РАСТЯНУТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

Специальность 05.23.01 — Строительные конструкции,

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент — 1990

Работа выполнена в Наманганском филиале Ташкентского машиностроительного института и ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском, проектио-кон-структорском и технологическом институте бетона и железобетона (НИИЖБ) Госстроя СССР.

Научный руководитель —доктор технических наук,

профессор Милованов А. Ф.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Серых Р. Л.,

— кандидат технических наук, доцент Камбаров X. У.

Ведущая организация — ТашЗНИИЭП.

Защита состоится _1990 г. в

часов на заседании специализированного совета К 067.03.11 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Ташкентском политехническом институте им. Беруни по адресу: 700000, г. Ташкент, ул. Якуба Коласа, 16, ауд. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « ^ ».

_1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 067.03.11,

кандидат технических наук, доцент

Л. И. БАБИЧ

• ' ОЩАЯ ХАРАКТЕРНОЕ ¡КД.

• -•I

.., . 1

■■' ■; Актуальность работы. Железобетон в настоящее Ереып является осноёйыл строительным материалов, широко прженякам в условиях комплексных воздействий типа "среда-нагрузка". Надежность сооружений, работающих в условиях т&шературно-Елажностнсч вог-действии таких как бак-аккумуляторы, резервуары для гранения горячей воды, лотки, каналы существенно зависит сг правильного учета этих воздействий на свойства бетона и возникайте усилия.

В резервуарах, баках-аккумуляторах горячей воды, вода имеет температуру 90-95°С. Действие талпературы и води влияют на характер работы железобетонной конструкции. Переноса тепла и влаги вызывает появление градиентов температуры и влажности по высоте сечения.

Неравномерное распределение температуры и влажности по высоте селения элементов приводит к образованию а емпературно-влгяс-носткых напряжений и дэ£ср:.лций, образованна и раскрытие треирш в железобетонном элементе.

В,настоящее вреьш нет нормативных документов для проектирования келезобетешшх элементов, работавших в условиях одностороннего воздействия горячей воды. Обеспечение долговечности и эксплуатационной надежности железобетонных конструкций можно добиться путем изучения работы и разработки расчета и одностороннего воздействия холодной и горячей воды во внец ел трен но-рас тянутых железобетонных элементах.

Цель диссертационной работы: изучение работы внецентренно-растянутых железобетонных балок из тяжелого батона и из батона

напрягрщем цементе (НЦ) при одновременном действии продольного растягивающего усилия с эксцентриситетом 0,2 и 0,7к од-

постороннего воздействия холодной (20°С) и горячей води с температурой до 95°С разработка рекомендаций по их расчету.

Автор загэдает данные о:

- физико-механических свойствах тяделого бетона и бетона на НЦ при воздействии воды с температурой 20 и 95°С;

- штажностных, температурйо-влалшсстных и температурных деформаций келеосбетонных элементов при одностороннем воздействии воды с и 55°С;

- кривизнах оси внецентренно растянутих железобетонных элементов при действии продольного усилия с эксцентриситетом 0,2 и 0,7 Ь0 в условиях одностороннего воздействия воды и температуры;

- образовании и раскрытии трещин во внецентренно-растянутых железобетонных: элементах из тяжелого бетона и бетона на НЦ при одностороннем воздействии воды и температуры;

- прочности внецентренно-растянутых железобетонных элементов;

- расчете усилий во внецентренно растянутых железобетонных г\л сметах При одг.остороннем воздействии воды, температуры и продольной растягивающей силы. ,

Научную новизну работы составляют данные о:

- атиянии влажноетных деформаций усадки и набухания бетона и температурных деформаций бетона на образование и раскрытие трещин;

- влиянии температуры на самонапряжение бетона вызванного напрягающем цементом;

- влиянии последовательности одностороннего воздействия горячей воды и продольной силы на работу Енецентренно растянутых ^еЛЕ'зо^етонных элементов из тллглого бетона и бетона на НЦ;

- илияичи одностороннего воздействия холодной и горячей

#

год1-1 н температуры на прочность, жесткость внецентренно растянутых

железобетонных элементов из тяжелого бетона и бетона на НЦ;: - предложения по дополнению к главе СНиП 2.03.04-84. Практическое значение работы состоит в разработке рекомендации по расчету усилий от температурно-влажностных воздействий, образования и раскрытия тращн, деформаций и прочности внецент-ренно растянутых железобетонных элементов из тяжелого бетона ч бетона на НЦ, подвергнутых односторонние воздействию горячей воды, которые позволяют более рационально проектировать железобетонные конструкции резервуаров и баков-аккумуляторов горячей воды из тяжелого и самоналряженного железобетона.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований использованы при разработке дополнений к главе СНиП 2.03.04-84 "Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур" и при проектировании институтом Ростовводоканалпроскт экспериментального железобетонного бака-аккумулятора горячей воды для Воронежской ТЭЦ-2, строительство которого намечается в 1990 г., креме того ЦНИШромздашй совместно с НИИЖБ разработал технические проекты железобетонных баков-аккумуляторов горячей воды емкостью от 2 до 20 тыс.куб.м.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях "Повышение качества и эффективности применения бетона и железобетонных изделий и конструкций" Сг.Москва, ВД1ТИ 9 ноября 1938 г.); на четвертом Всесоюзном координационном совещании "Расчет, проектирование и испытание железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях сухого жаркого климата" (г. fepra.ua, 19-23 сентября 1988г.). '

'Объем работы. Диссертадия состоит из введения, б гляа, с ело эш гс рызер оз, списка литературы иг 7? нл:::.'?":^™';;.

Объем диссертации 176 страниц, включал 45 рисунков и 31 таблицу.

Исследования проводились в лаборатории жаростойких' бетонов,' конструкций и огнестойкости железобетонных конструкций НИИЖБ по тепе 1.1.6.3.1-89 в соответствии с общесоюзной научно-технической программой ОЬ.0056-87 "Провести исследования и разработать техническое решение железобетонных баков-аккуцуляторов горячей воды ДЛЯ ТЭЦ".

СОдаКАНИЕ РАБСШ

Экспериментальные исследования проводили на статически определимых однопролетных длиной 2,2 м и статически неопределимых трехпролетных 1,625 +0,75 +1,626 м железобетонных белках общей длиной 4,4 м , сечением 15x15 а! из тяжелого бетона из бетона на

НЦ,

Балки армировали симметрично расположенными 4 стержнями 0 10 мм класса А-И с процентом армированияjм =1,39$. Хомуты 04 мм класса В-1 имели ваг 10 и 15. см. Деформации армг.турн и бетона измеряли индикатором часового типа на базах 1Ь6 и 486 мм. Реперы

I

Я 10 мм приваривали к арматуре и устанавливали в бетоне по высоте сечения через 3 см.

Балки, 1!убы и призмы изготавливали из тяжелого бетона прочностью на сжатие 56,Ь Ша на портландцементе, гранитном цебне и кварцевом пескг по весу 1:1:3:3,2 ,а самонапряжснного бетона прочностью на сзкгтие 76,5 Ша на напрягающем цементе НЦ-Ю, гранитном щебне и кварцевом песке по весу 1:1,0:1,6. Прочность,модуль упругости, температурные и усадочные деформации и деформации набухания бетонов определяли на кубах. 10x10x10 см,призмах 10x10x40 см и 7x7x15 см, которое бетонировали из каждого замеса лзн'лременно с балками. Бетонировали одновременно лз одАого за-

йеса одно- и трехпролетные балки. Вибрирование производили вибраторами на глубину укладываемого слоя. Перед бетонированием в опалубке укрепляли хромель-копелевые термопары для замера температуры бетона по высоте сечения балок.

. Образцы из тяжелого бетона в течение 7 дней находились в нормальных условиях. После распалубки балки и часть призм с боковых сторон гвдроизолировали лаком "Вилад-17"х^. Торцы призм оставались открытыми. Гидроизоляция наносилась толщиной 2-2,5 мм ^ целью создания равномерное распределение, влажности по ширине сечения балок и призм.

Балки, кубы и призмы из бетона на НЦ в течеж? 20 часов до распалубки хранили во.влажных условиях.

Кубы л призмы 1*3 бетона на НЦ после распалубки, Когда бетон приобретал прочность на сжатие 8-10 МПа, подвергали водному твердению в течение двух недель, затем часть из них гидроизслировали.

Энергия самонапряжения, вызванная напрягающим цементом,определялась на призмах 5x5x20 см с помощью динамометрических кондукторов, создающих упругое сопротивление бетону эквивалентное наличии в нем продольной арматуры в количестве 1,0%* Призмы бетонировали в специальной форме непосредственно между траверсами и через 20 часов освобождали от формы и вместе с кондуктором призмы помещали в ванну с водой 17+2°С. Деформации расширения бетона от энергии самонапряжения определяли, замеряя индикатором дефор-

х/ Лак "Вилад-17" (ТУ 6-06-1379-84) пригоден для применения в качестве защиты от увлажнения железобетонных конструкций. Применяли его по предложению института синтетических смол МинхимпроМа СССР г.Владимир. Цена "Вилад-Г7" составляет 4625 руо, за тонну. Расход состава 400-600 г/м2. Изготовляет лак Киевский завод химикаты.

наций прогиба траверс до стабилизации деформации расширения бетона в течение двух недель.

До испытания в течение 5-6 месяцев' все образцы находились в воздушно-сухих условиях цеха.

Для установления распределения влажности бетона по высоте сечения балок использовали гидроизолированные с боковых сторон бетонные призмы размером 7x7x15 см, Высота призм равнялась высоте балок.

Призмш устанавливали в специальную емкость оборудованную для нагрева воды термоэлектрическими нагревателями. Емкость соединялась с установкой для испытания балок. Емкость заполняли еодой так, чтобы нижний торец призмы погружался в воду на 1,5см. Таким образом, бетонные призмы в возрасте 180 суток подвергались одностороннему воздействию холодной и горячей воды одновременно с балками,

После одностороннего воздействия воды призмы вынимались из емкости и раскалывались по высоте через 3 см на 5 частей. Затем бетон каждой части раздробляли до крупности зерен 5...15 ш и высушивали в муфельной печи при Ю5+5°С, Путем взвешивания определяли весовую влажность бетона в каждой части призмы. Установленное среднее распределение влажности по высоте бетонных призм принимали за распределение влажности по высоте сечения опытных балок. Для определения влияния холодной' и горячей воды, на прочность при сжатии и на растяжении в охлажденном состоянии после воздействия воды с температурой 50,70 и 95°с призмы и кубы нспытывались на прессе.

По сравнению с нормальными условиями твердения тяжелый бетон и бетон па НЦ в холодной воде в среднем снижают кубиковую прочность на 5/j, призменную прочность на 3%, прочность на ра-

стяжение при раскалывании на Ъ% и модуль упругости на в%-.

Горячая вода с температурой 95°С снизила в среднем кубико-вую прочность на 32%, призменную прочность на 35% - грочность на растяжение на 20Ц и модуль упругости - на 38$. Как у тяжелого бетона, так и бетона на НЦ, воздействие температур{Г/550С увеличило снижение в среднем прочности на сжатие по 7%, на растяжение - по и модуля упругости - на 9% по сравнению с воздействием , . температуры У5°С.

ь Влияние горячей воды на изменение прочности тяжелого бетона и бетона на Щ предлагается учитывать коэффициентами условий работы бетона при сжатии у^ , ,при растяжении уи " снижение модуля упругости бетона коэффициентом (см.табл. ).

Таблица

Коэффициенты условий Температура воды,°С

работы тяжелого бетона -

и бетона на НЦ 20 60 70 55

0,97 0,93 0,84 0,65. 0,95 0,79 .0,75 0,70 0,94 0,91 0,72 0,60

За 180 суток хранения бетонов в воздушно-сухих условиях цеха при =17+3°С и W =60-70^ деформации влг.иностной усад-in: а призмах иг тяжелого- бетона составили 63,5 и 53,9.10 , а из бетона на НЦ - 71,5 и 58,6.10"®.

При полном погружении в холодную воду в течение одних суток з~призмах;-из тяжелого-' бетона и из бетона на НЦ появились

х/Здесь и далее первые значения даются для высыхающего или увлажняющего бетона без гидроизоляции и вторые значения для бетона с гвдроизолированнымн боковики поверхностями лаком "Вилад-ГЛ

деформации набухания - 15,5x10"®. После 22 суток погружения в воду деформации набухания незначительно увеличились и составили' в призмах из тяжелого бетона 18,7 и ils бетона на НЦ - 16,7.10"^, причем рост деформации набухания бетонов был заметен в первые • 4-5 суток нахождения в воде.

В горячей воде в бетоне 'развиваются температурные деформации расширения и влажностные деформации набухания. За одни сутки погружения в воду с температурой 60°С температурно-влажност-нче деформации тяжелого бетона составили 62,8.10"® и бетона на НЦ - 64,3.10"® и за 6 суток темлературно-влажиостные деформации возросли в призмах из тяжелого бетона до 7<i,6.10~^ и. из бетона на НЦ до 80.10"^.. После часового нагрева воды до 60°С изоляция боковых поверхностей призм из лака "Вилад-17" потеряла свои гидроизоляционные свойства и не препятствовала проникновению воды в бетоны.

Воздействие воды.с температурой 95°С вызвало дальнейшее развитие темпера турно-влажностных деформаций и они достигали значений, у призм из тяжелого бетона 105,8.Ю~^и из бетона на НЦ-104,5.10"® при влажности Сетонов соответственно 6,5 и 7,£$, Дальнейшая вццержка в течение 4 суток не привело к увеличению температурно-влажностных деформаций бетонов. '

Для тяжелого бетона и бетона на НЦ при воздействии холодной и горячей воды коэффициент линейного набухания Сетона можно принять равным 6Л0~3--'Д^М .

Коэффициент линейной температурной деформации влажного бе-¿^М-М.ОЛО"5 °С~!.

Нагрев одни сутки до 60°С привел к Появлению температурных

-5

деформаций у тяжелого бетона 33,6 и £2,9.10 и бетона^на НЦ -43,3 38,5.10"^. За 21 сутки нагрева 60°С температурные дефор-

мации тяжелого бетона уменьшились до 23,6.10"^,а у бетона на НЦ До 32,5 и 34,4.Ю-^. Уменьшение температурных деформаций бетонов произошло из-за развития температурной усадки.

При нагреве до 95°С температурные деформации у тяжелого бетона были 76,5 и 69.10-5, а у бетона на НЦ - 87,5 и 82.5Л0-5.

■ Таким образом, горячая вода с температурой 60 и 95°С вызывает почти в 2,5 раза больше температурно-влажностше деформации как у тяжелого бетона, так и у бетона на НЦ, чет при воздействии уакой же температуры воздуха.

Коэффициент линейной температурной деформации высыхающего тяжелого бетона и бетона на НЦ для температуры 60 г* 95°С рекомендуется принимать 4и яП.б.Ю^град"1.

Испытания железобетонных балок проводили на специально разработанной установке, позволяющей создавать одностороннее воздействие холодной и горячей воды и продольную растягивающую силу. . Нагрев воды осуществляли термоэлектрическими спиралями (ТЭН).

Установка состоит из силовой рамы и емкости для воды. Растягивающие усилия на балку передавали через траверсы и стальные тяги с ножевыми шарнирами. Замер и контроль растягивающего усилия осуществляли по показаниям кольцевого динамометра,установленного в одном кснце силовой рамы. Для обеспечения свободного перемещения балок и предотвращения выхода пара.из емкости были предусмотрены ограничители на концах которых была надета резина. Емкость заполняли водой через устройство, которое соединено с водопроводом. Уровень воды регулировали и поддерживали постоянным. Удаление пара осуществляли через отводную трубу,установленную так, чтос'ы пар вьксдил выше расположения приборов. Создание одномерного температурного й влатностного поля и в бетоне по высоте сечения балси осуществляли тзпло и гидооизсляодеЯ

боковых поверхностей. Нижняя грань балок по всей ее ширине и длине погружалась на 1,5 си. в воду. Регулирование и измерение температуры воды веди терморегулятором Эра-М в комплекте с датчиком, установленным в воде. Распределение температуры в бетоне по высоте сечение балок измеряли с помощью хромель-копелевых термопар, соединенных через'переключатель коммутаторного типа к потенциометру ПП-63. Термопары устанавливали на продольной арматуре на бетоне нижней грани, в середине сечения балок и на бетоне верхней грани. Перемещения опор по вертикали и прогиби балок в пролете измеряли индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм.

Статическую неопределимость трехпролетных балок раскрыли путем измерешя крайних опорных реакций. В качестве крайней опоры трехпролеткой балки использовали систему, включающую в себя нижний и верхний кольцевой динамометр регулируемый винтовым домкратом. Крайние опоры балки удерживали на одной прямой со средними опорами винтовыми домкратами, не позволяя трехпро-) летной балке свободно изгибаться при одностороннем воздействии воды и температуры. Кольцевые динамометры после выранивания оси б&иси показнвали значения крайних опорных реакций. Моменты вызванные односторонним воздействием воды и температуры (95°С) в трехпролетной балке определяли как произведение крайних опорных реакций на расстояние до сечения. В среднем пцрлете балок момент имел постоянное значение, а в крайних пролетах - снижался от средней опоры к крайней.

Суммарную кривизну оси элемента от одностороннего воздействия воды, температуры и внецентренного растяжения, прочность, момент трещинообразования исследовали на однопролетных статически определимых железобетонных балках.

Под одностороннем воздёйствием холодной воды однопролетная балка прогнулась в сторону нижней увлажняемой грани. В балках при одностороннем воздействии холодной воды возникают только вла^ностные деформации от неравномерного распределения влажности бетона по высоте сечения. Влазшостная кривизна оси балок заметно росла первые 7-8 суток и достигла 5,0.10~°см~* для балки из тяжелого бетона и 4,5.10~®ск~* для балки из бетона на НЦ. Выдержка балок при воздействии холодной воды 41-43 суток привела к рс~ ету кривизны оси балки из тяжелого бетона до 5,8.10"°см~^ и балки из бетона на НЦ до бД.КГ^см-*. После 30-ти суточного увлажнения кривизна оси балки как из тяжелого бетона и бзтона на НЦ практически не изменилась. После 41-43 суток увлажнения балки высыхали. За двое с.у™ок высыхания усадочная кривизна оси балки из тяжелого бетона и бетона на НЦ сравнялась с влажностной кривизной.

Второе одностороннее увлажнение балок вызвгло примерно такую же влажностнуи кривизну как при первом увлажнении холодней водой. Кривизна оси балок при высыхании бетона была примерно в два раза больше, чал при его одностороннем увлажнении.

Теоретическую влажностную.кривизну оси (-—) \л/ балок при одностороннем воздействии холодной веды определяли по формуле:

(-гЧЛ -£--(I)

где У/-,\л/е - влажность бетона в г/г у внутренней (соприкасающейся с водой) и наружной (соприкасающейся воздухом) грагагиал-ки.

Значения едсткостнсй кривизны оси ( —. балок из тяжелого бетона и бетона на НЦ определенные по формуле (I) с использованием егмтных значений коэффициента линейного набухпния

\ бетона cL^e.ICT3 m/ml удовлетворительно совпадает с опытными, г/г

При одностороннем воздействии горячей (95°С) воды тшпера-'

турно-влажносткая кривизна ( --- )■ w * еси балок росла с увеличе-

-fil

нием температуры нагрева води и достигла 41,10 см. Увлажнение балки горячей воды в течение четырех суток привело к снижению температурно-влажностной кривизны оси до 37.10~®да~*за счет уменьшения температурного и влажностного перепада вследствие прогрега и увлажнения верхних слоев бетона. Температурно-влажно-стная кривизна оси балок при втором воздействии горячей воды была на 6-8^ болыле, чем при первом.

Теоретическая кривизна оси балок без трещин при 'одностороннем воздействии горячей (95°С) воды определяли как алгебраическую сумму кривизн оси от перепада влажности и температуры считая по формуле

Влажностную кривизну оси ( определяли по формуле

(I) ,а температурная кривизна оси

(_i_)t ю ~ (3)

Для расчета температурной и температурно-влажностной кривизны оси балки сечения по высоте разбивались на 4 части. Арматуру рассматривали как самостоятельную часть сечения.

Приложением продольной растягивающей силы со стороны менее Блажной,т.е. соприкасающейся с воздухом грани балки стали выгибаться в обратную сторону влатностной,температурно-влажностной и температурной кривизне. До образования трещин со' стороны растягивающей менее влажной грани изменение кривизны оси балок из

тяжелого бетона и бетона на НЦ было незначительным. После образования трещин кривизна оси однопролетных железобетонных балок из обоих видов бетона от продольной растягивающей силы стала быстро нарастать.

При продольной силе 0,25-0,3 А/и с 6о"0,2ко кривизна оси балок была равна течпературно-влажностной кривизне. При продольной растягивающей силе 0,3-0,45А/и с Во=0,7ко кривизна оси балок равнялась температурно-влажностной кривизне оси.Кривизна оси балки от продольной растягивающей силы перед разрушением из тяжелого бетона и из бетона на НЦ была равна 80 и при эксцентриситете продольной растягивающей силы 0,2 и 110 й 120. Ю~6см-1при ео=0,7к,. .

При одностороннем нагреве до 95°С температурная кривизна

осп балок из тяжелого бетона достигала 36.10~^см~^,а из бетона

на КЦ - 20,4.10"®см~^. Затем не прекращая нагрузка прикладывали

продольную растягивающую силу с 6^=0,2Н.„ .Кривизна оси балок

из обоих видов бетона до образования трещин уменьшилась до 12-й т

14.10 см . Заметное увеличение кривизны оси от продольной растягивающей силы в ^торону обратную температурой кривизне наблюдалось после образования трещин в растянутой зоне бетона.

Суммарную теоретическую кривизну ( ^ )^ оси железобетонного элемента,подвергнутого одностороннему воздействию воды или нагреву, и затем внецентренному растяжению определяли как алгебраическую сумэду кривизн.'

Для железобетонных элементов без трещин влажностную-кривизну ( определяли по формуле (I),теыпературно-влажно-стнуа ( н (2), а температурную кривизну -(3).

Кривизна оси балок от действия продольной растягивающей силы до образования трещин составляла около 10—15^5 от суммарно'1.

кривизны оси.-

После образования трещин температурно-влажностную кривизну оси от одностороннего воздействия горячей воды определяли по формуле:

(4->4«- ^ ," ^ и (4)

6 К

При одностороннем нагреве кривизну оси балок определяли то же по формуле (4), в которой вместо коэффициента температурно-влажностных деформаций с/ц*, подставляли коэффициент температурной деформации °(а- ,где - температура бетона нижней, более нагретой грани балок.

Кривизну оси балок из тяжелого бетона и бетона на НЦ от действия продольной растягивающей силы с эксцентриситетом 0,2 и 0,7 к определяли по формулам СНиП <¡.03.04-84. .

Теоретические суммарные кривизны вычисленные с учетом влаж-ностной,температурно-влажностной и температурой кривизн удовлетворительно совпала с опытны:.::: кап до образования, так и после образования трещин.

От одностороннего воздействия холпт;оГ: ;; хир^чей воды образование .трещин в бо.-дах из тяжелого бетона и из бетона на НЦ не наблвдалось. При действии продольной силы ро стороны менее влажной" и менее нагретой грани балки с эксцентриситетом 6о =0,2^ момент образования трещш в растянутой зоне соответственно составил 2,34 и 2,38 кН.м. при одностороннем увлажнении холодной воды;■I,9* и 2,15 кН.м. при одностороннем увлажнении горячей водой и 1,-ет и 1,98 кН.м. при одностороннем иагреье.

Трещины в бетоне растянутой зоны образовывались при продольной силе 0,18-0,25А/и с ва «=0,2/1о и сразу же превращались в сквозные и при 0,27-0,32 Л/и , €о =0,7к„ .' трещины в этих бал-

ках не были сквозными. Горячая веда и температура снижали прочность бетона на растяжение и это приводит к уменьшению момента образования трещин. Момент образования трещин в балках из напрягающего бетона был несколько больше из-за предварительного напряжения сжатия вызванного НЦ.

Теоретический момент образования трещин в балках и,я тяжелого бетона определяли по формуле:

/Уе = (lUi,*«^- <jcs + Ow + GW s См.) wpt (5)

i которой учитывается: снижение прочности бетона на растяжзниэ коэффициентом Y¡.-(_ и напряжения в бетоне вызванная усадкой,набуханием от воздействия холодной воды G-*/ , температурно-вложностнымл деформациями (í(^¿npn воздействии горячей воды и температурными деформациями (f^t от нагрева.

Теоретический момент образования трещин в балках из напрягающего бетона определяли по формуле

/У& - ( W-2. Jftt ^+ GÍP1 •• г- (6)

в которой учитывается: снижение прочности бетона на растяжение коэффициентом и усилия вызываемые напряжением бетона на НЦ

в более или менее растянутой арматуре Gjpi и ns

Расчетные моменты образования трещин, определенные по формулам (5) и (б) имели расхождения с опытным 8,4 - 30,3%.

Разрушение однопролетньк железобетЬнных балок при эксцентриситете приложения продольной силы б0= 0,2 и 0,7(^наступало в результате достижения предела текучести в растянутой менее нагретой арматуре. В балках с 6о = 0,2 h-o все сечение было растянутым, так как образовались сквозные трещины. В балках с 60 = 0,7 \ь0 на Есех этапах нагружения наблюдалась сжатая зона ' сечения, которая находилась со стороны воздействия вод« и температуры. Перед разрушении балки с = о,7 fu> высота сжатой

зоны составляла 0,09/to ,бетон сжатой зоны при этом но имел каких-либо признаков разрушения.

Разрушающие моменты от внецентренноуо растяжения в балках ' при эксцентриситете продольной силы 0,2-0,7h<o определяли по формуле:

/Уе' = ZsAs(k0-a.')

На трехпролетных железобетонных статически неопределимых балках определяли момент образования трещин и ширину их раскрытая и усилия, вызванные односторонним воздействием горячей воды, температуры и продольной растягивающей силы, В балках из тяжелого бетона от одностороннего воздействия горячей воды при температурном перепаде по высоте сечения 44°С и в балках из бетона на НЦ при At = 4б°С образовались трепаны .нормальные к продольной оси, в растянутой менее нагретой и менее влажной зоне бетона. Первые трепаны образовались в сечениях балок над средними опорами. Температура нижней, соприкасавшейся с горячей водой грани балок тяжелого бетона и бетона на НЦ была соответственно 66 1 и 68°С, а.Елажность бетонов - 0,038 и 0,055 г/т.

Момент от односторс:;пиго воздействия горячей вода в балке из тяжелого бетона перед образованием трещин „была равна 1,90кН.м. в'балкё-из бетона на НЦ - 2,11 кН.м.

Односторонний нагрев до 95°С у балок тяжелого бетона и бетона на НО при температурном перепаде соответственно 40 и 42°С вызвал образование трещин в растянутой зоне бетона. При этом температура нижней нагреваемой грани бетона достигала соответственно 60 и 61°С. Температурный момент от одностороннего нагрева был у балок из тяжелого бетона 1,69 кН.м., а у балок- из бетона . на НЦ - 1,56 кН, т.е. бил меньше 35-38%, чем при'одностороннем

- 19 -

воздействии горячей воды.

Теоретические моменты образования трещин, вычисленные с учетом усилий от усадки бетона при хранении балок и тешератур-но-влажностных деформаций от воздействия горячей воды и с учетом усилий от линейного распределения температуры и влажности бетона по высоте сеченйя отклонялись от опытных на 16-36%.

Усилия от температурной усадки Еысыхащего бетона при одностороннем нагреве и нелинейного распределения температуры по высоте сечения снизил момент образования трещш на 6-1®.

Учет температурно-влажностных деформаций бетона снизил момент образования трещин при одностороннем воздействии горячей воды на 34%, а при одностороннем нагреве на 42%. При одностороннем нагреве момент образования трещин в высыхающем тяжелом бетоне был меньше на 0,1 кН.м. и в высыхающем бетоне на НЦ на 0,09кНм, по сравнению с моментом образования трещин от одностороннего воздействия горячей воды.

При нагреве уменьшение сопротивления бетона на растяжение было Еызвано температурой и усилиями от усадки бетона. Деформации набухания влажно:", бетона снижали деформации ^етона,вызванные его усадкой.-.

При температуре бетона нижней более увлажненной грани балок 80 С интенсивно развивались трещины в растянутой менее нагретой зоне и это привело к-уменьшению моментов. После стабилизации трещинообрлзования моменты от одностороннего воздействия воды с ростом температуры продолжали возрастать. При температуре бетона 95°С и одностороннем увлажнении в балке из тяжелого бетон г-момент равнялся 2,15 кН.м, и из бетона на НЦ- 2,35 кН.м."

«

При одностороннем нагреве балки из'тяжелого бетона и.балки из бетонч. на НЦ эти моменты равнялись соответственно 1,85 и

-202,05 кН.м,т.е.''на 21% были меньше, чем при одностороннем воздействии горячей воды. Выдержка балок в течение 4 суток при температуре воды 95°С привела к уменьшению моментов у балки из тяжелого бетона на 21% и у балки из бетона на НЦ - на 8%, а при одностороннем нагреве уменьшение моментов составило соответственно 20 и 6%.

. При втором одностороннем воздействии горячей воды у балки из тяжелого бетона с несквозными трещинами момент равнялся 2,0Э кНм и у балки из бетона на НЦ - 2,15 кН.м., а при одностороннем нагреве моменты были соответственно равна 1,75 и 1,95 кН.м. т.о. были почти такие же как и при первом увлажнении или нагреве.

Расчетные суммарные моменты в среднем пролете от одностороннего воздействия горячей воды M-iW и продольной силы Ми в статически неопределимых трехпролетных балках определили по формуле:

и и м (¿ki, + i4W- Л

Mm - Miw t - SIL-' J—Li—— (8)

4L + Ä

Jbi t>i

где (^)tw, ; ; - соответственно кривизна оси от г.д^сстсрс;::;него воздеГи^тс^п горячей в оды,жесткость и длина краЛних пролетов балки; ' bt', lt - то же, в среднем пролете балки.

Продольная растягивающая сила.расположенная по оси балки,не влияет ни на грузовую зпюру ми^ентов, ни на единичную эпюру моментов, поэтому при наличии продольной силы моменты в трехпролет-ной балке от одностороннего увлажнения,нагрева определяли по фор- • муле (8). Влияние продольной растягивающей силы проявляются через кривизну оси и жесткость сечений ,которые определяли по методике -СНиП 2.03.04-84.

Продольная растягивающая сила 0,49h/u прикладывалась после

нагрева и увлажнения. Трещины в среднем пролете проникли на глубину 7-9 см и раскрытие их достигло 0,23-0,28 мм.

При одностороннем нагреЕе балок растянутых продольной силой 0,49 Уи ,доля раскрытия трещин от продольной силы на уровне арлатуры была 80-8855. Эксперименты показали, что одностороннее воздействие' горячей воды вызывает меньшее раскрыти трещин в йалках из тяжелого бетона на 0,05 мм и в балках из бетона на НЦ на 0,03 мм, чем при одностороннем нагреве. Это объясняется тем, что во влажном бетоне возникают деформации набухания, которые уменьшают ширину раскрытия трещин.

В трехпролетных балках с симметричным армированием растянутых продольной силой 0,6-0,7 Л/и,при температуре бетона бо^ее нагретой и более увлажненной грани 95°С в сечениях над средними опора-ми образовались пластические шарниры. Напряжения в более растянутой арматуре.достигли предела текучести. Расчет сечений трехпролетной балки по прочности производили из условия (7).

Расчетные разрушающие моменты вычисленные по формуле (7) удовлетворительно совпадают с опытными.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Определено влияние одностороннего воздействия холодной и горячей воды на прочносише характеристики тяжелого и самонапряженного бетона и установлены значения коэффициентов условий работы бетона при сжатии ¡^ и растяжении ^ и для модуля упругости бетона ^ (см.табл. ).

2. Влажностную, температурно-влажностную и температуркою кривизны железобетонных элементов, работающих без трещин,следует определять по формулам (1)-(4) с учетом коэффициентов темпера-турно-влажностной деформации Лц>«=14.10 для влажного тяжелою

бетона и бетона на НЦ. Для высыхающих бетонов коэффициент температурной деформации °1ц«=11,6.10~®град_*.

2. Одностороннее воздействие горячей воды вызывает большую кривизну, чем односторонний нагрев.

4. Одностороннее воздействие горячей воды с температурой 95°С снижает трещиностойкость элементов из тяжелого бетона и из бетона на НЦ. Теоретические моменты образования трещин,нормальных к продольной оси, рекомендуется определять с учетом напряжений в бетоне от усадки бетона при хранении балок,набухания при увлажнении, температурно-влажностные деформации, при воздействии горячей воды и усилий от нелинейного распределения температуры и влажности по высоте сечения и самонапряжения бетона по формулам (5)-(6).

5. В статически неопределимых железобетонных элементах продольная растягивающая сила снижает усилия, вызванные односторонним воздействием воды и температуры. Снижение усилий происходит за счет уменьшение; гссгкости сечения при образовании трещин.

. 6. Ьесткость сечения и прочность г.слбоииетошюго элемента как тяжелого бетона, 7.1К и из бетона'на НЦ - при одностороннем воздействии холодной и горячей воды или температуры и прсдоль-.ной растягивающей силы сво£0,8к-о рекомендуется определять по формулам СНиП 2.03.04-84.

'Т. Разрушение трехпролетнкс железобетонных балок,подвергну тых одностороннему воздействию воды или температуры до 9Ь°С и растяжению продольной силой произошло в результате образования пластических шарниров в сечениях у средних опор.

8. Предлагаемый метод расчета усилий от одностороннего • воздействия воды или температуры во внецентренно-растлнутых »>;-

лезобетонных элементах позволяет более рационально проектировать стены резервуаров для хранения горячей воды.

9. Экономический анализ показал, что применение вместо стального бака железобетонного дает экономический эффект в объеме 100 тыс.м3 в среднем 859 тыс. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Абдурахмонов С.Э. Экономическая эффективность применения железобетона для резервуаров горячей воды/Совершенствование управления производством, технологическими процесса»,м и оборудованием в региональных межотраслевых комплексах. Ташкент, 1989. - С.213.

2. Абдурахмонов С.Э. Деформативность и трещшостойкость внецен-тренно растянутых железобетонных балок при одностороннем воздействии воды в диапазоне температур 20-95°С. - М., 1989.3 с. Рукопись представлена в ШЖБ Госстроя СССР. Деп. г. ВИВШТПИ 9 сентября 1989 г. И0376.

' ообее Подписано к печати •НО 0^.30 г. Формат бумаги 60Х^^

>ум;»г.1 пигчля. Печать офсетная. Обкч / п. л. Тираж (00 экз. Закал Хъ^^З

От::с»ота}го в типографии ТщлПМ Ташкент, ул. Я Колзср, 16.