автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние изменения температурно-влажностных условий среды на напряженно-деформированное состояние изгибаемых сталефибробетонных элементов

| и ^ ^

ШЯМСТЕРОТВО ВЫСШЕГО И СРВДИЕГО СШШДШОГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР

КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОЮ ЗНАМЕНИ ШШ1ЕРНО-СТРОИТЕШШЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ХОА11Г НЫ) ТА ЯР

УДК 691.328-624.072.2/4.042.5

Влияние изменения тецпературно-шшжносгних * условий среды на напряхенно-дофорнированноз состояние изгибаемых стаяефибройетонных элементов

(на примера тропического клипам Вьетнаыа) Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции

АВТОРЕФЕРАТ

диосертащш на соискание ученой степени кандидата технических науя

Киев - 1988

Работа выполнено в Киевском ордена рудового Краоного Знаменв кякенерно-сгроительном институте.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

профессор Е.Ф.Лысенко

Официальные оппоненты: -доктор технических наук,

профессор Л.К.Лукша

- кандидат технических наук В.И.Соломин

Ведущая организация - НИИСК Госстроя СССР, г.Киев

Защита диооертащга состоится " ЗД" октября ' 1988 года в /Ь часов на заседании специализированного совета К 068.05.СИ "Строительные конструкции" в Киевском ордена Трудового Краоного Знамени инженерно-строительном институте по адресу: 252037, Киев-37, Воздухофлотский проспект, 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан щЗО " С €Рг 1988 г.

Ученый секретарь специализированного совета канд. техн.наук.доцент

7

А.А.Нилов

ОЩЙ ХАРАКТЕРИСТИКА РАШШ Актуальность работ»

иссе^т-щий

"йцтЬнсщыюе развитие в области строитольса-ьа в сошмлиогачьс -кой Республике Вьетнам в период 1986~ГйЮг.г. требует широкого использования новые достижений научно-технического прогресса .позволяющих повысить экономическую эффективность, обеспечить проч -ность и долговечность зданий и сооружений.

Применение новшс видов сг'роителышх материалов как сталафиб -робетона и других разновидностей бетона является одним из. ваяннх направлений совершенствования несущих и ограндавщиг железобетон -них конструкций зданий, находящихся под непоорвдствешшн воздай -ствнам солнечной радиации и атмосферных осадков. Чзотыз изменения условий эксплуатационной среди при юс значительном перепаде' оказывают по уолъко отрицательнее влияние на физико-дахяническиэ свойства батона, но и во глюгах случаях явялтзтея главными причинами образования опасных дефектов в конатрукпдкх, таких как появлвнкв и раскрытие тракия, местные разрушения и т.д., в результате чего снимется посулу я способность, увеличиваются деформации я снижаются сроки нормальной эксплуатации конструкций и сооружений.

Одним нз способов повышения прочности при одновременном суздэ-отвэнно.ч увеличении трещиносгойкости и плотности бетона является дисперсное армирование стальными фабрами. Проведенные в СССР и . других странах исследования сталефибробетона убедительно подтверждают это.

Исходя из вышесказанного, учат влияния указанна* факторов при проектировании строительных конструкций определяет актуальность настоящей работы.

Цоль работу

- Исследовать влияние циклического изменения тешературно -влажкостних условий на прочностные и двформатнвгше свойства ста-лефибробетона.

- Разработать рокомевдации по обеспечению прочноотя и трещя-ноотойкости нормальных к продольной оси сечений изгибаемых комбя-нированно-арюгроватшх сталефибробетонных конструкций.

Научная., нрвнзпд

- Выявлено влияние объемного процента армирования, фибрами а совместного воздействия температуры и нлакности на прочностные а

двфорштивнш свойства сталефибробетона.

- Установлена связь между циклическим изменением температурно- . влажностннх условий (на примере климата Вьетнама), прочностью и тхющшюстойкостью нормальных сечений изгибаемого комбинированно-армированного сталефибробетонного элемента.

- Разработана методика расчета и определения прочности и мо -манта трещшообразования сечения нормального к продольной оси изгибаемого комбинированно-армированного сталефибробетонного элемента с учетом жарко-влажностных условий климата Вьетнама.

Практическое значений работы:

Полученные экспериментальные данные о влиянии циклического изменения температуры и влажности эксплуатационной среды воспол -няют пробел в изучении свойств сталефибробетона.

Предложенные корреляционные уравнения позволяют прогнозировать прочность и деформативность сталефибробетона в исследуемых пределах параметров фибрового армирования и темлерагурно-влажностных условий.

Разработанная методика позволяет более надежно проектировать сталефибробетонпне конструкции, подверженные действию солнечной радиации и атмосферных осадков, свойственным климату Вьетнама и других районов, близких по климатическим условиям.

Автор защищает:

Обоснование необходимости учета воздействия температурно-влаж-ностннх условий при проектировании железобетонных и сталефибробо -тонных конструкций, эксплуатируемых в условиях климата Вьетнама.

Результаты экспериментальных исследований прочностных и дефор-мативных свойств сталефибробетона в зависимости от параметров фибрового армирования, режима циклического изменения температуры и влажности воздушной среды.

Экспериментально-теоретические зависимости для прогнозирова -ния прочностных и деформативных свойств сталефибробетона при циклическом изменении температуры и влажности.

Аналитические зависимости для определения несущей способности и.трещиностойкости сечений нормальных к продольной оси незащищенных изгибаемых комбинированно-армированных элементов с учетом изменения тешературно-влажностннх условий.

Апробация работы:

Основные результат экспериментальных исследований натурных конструкций покрытия здания из железобетона сЗдли доложены и одобрены на 8-ой научной конференции Ханойокого инженерно-строительного института в 1985г. и утверждены Управлением но наука при Министерства высшего и среднего специального образования СРВ в 1905г.

Результаты экспериментальных исследований прочностных и дв-форыатишнх свойств сталефибробетона при циклической воздействии температуры и влажности были доложены н одобрены на 49-й научной конференции Киевского ордена Трудового Красного Знамени инженер -но-строительного института.

Публикации:

По материалам дисоертащш в открытой печати опубликованы две. статьи, в которых отражено содержание выполненной работы: одна па вьетнамском языка в СРВ; одна на русском языке. Еще одна статья одана' в печать.

Структура и обьем работы:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 158 наименований и трех приложат;?}. Работа изложена на 131 странице машинописного текста и включает 32 таблшщ и 31 риоунок.

Основное содержание работы:

Во введение обосновывается теш диссертационной работы и характеризуется научная новизна и практическая значимость.

В первой главе излагаются результаты влияния жарко-влажпост-ных условий тропического климата Вьетнама на состояние бетонных, железобетонных конструкций и сооружений. Приведены примеры на -турных обследований железобетонных конструкций покрытия зданий, построенных в разных районах СРВ. Указываются причины появления дефектов в конструкциях зданий, связанные о циклическим воздействием температуря и влажности.

Отмечается, 'что вопрос влияния температуры и влажной среды на нанрняенпо-доформированноэ состояние железобетонных конструкций изучался в многочисленных проведенных работах в СССР и за рубежом. Эха проблема наиболее глубоко рассматривалась в исследованиях Александровского C.B., Малованова А.Ф., Гвоздева A.A., Некрасо -ва К.Д., Кричевского А.П., Москвина В.М., Цилосашша Э.Н., Фан -Нгок Данга и др. Данные этих исследований показали, "что измерение температуры и влашости вызывает п г.вЛ9зобвтонянх конструкциях дополнительные внутренние напряжения, которые необходимо учиты -быть при проектировании конструкций и обеспечивать мероприятия по ограничению воздействия окружающей среды на работу конструкций здания.

Рассматриваются вопросы исследования и применения столефибро-бетона в строительстве. На основании данных экспериментальных работ Аболиньша Д.С., Курбатова Л.Г., Бердичевского Г.И., Лобано -ва H.A., Лысенко Е.Ф., Гэтун Г.В., Завицкиса А.Я., Крылова Б.А., Соломина В.И., Сонильпяка A.B., Лобапова И. А., Сунака 0.11., Иванова М.А. и др. отмечают, что сталефибробетон, благодаря ого преимуществам по прочности, траищлостойкости и т.д. в последнее время (10-15 лот ) получил широкое применение в строительстве. В целом ряде случаев эффективным оказалось комбинированное армяро -ванио конструкций стержневой и фибровой арматурой.

Анализ работы показывает, что температурно-влазшостное воз -действие оказывает существенное влияние на изменение прочностных е деформатившпе свойств сталефибробетона. Однако, в проведенных, исследованиях авторы ограничились, в основном, изучением влияния изменения температуры на свойства СФБ при естественной влаге в бетоне, содержащейся после изготовления конструкций или на протяяе -нии их хранения перед испытанием. Одновременному совместному шис -лическому воздействию температуры и влажности, меняющийся по определенному закону, свойственному iura близкому к климату Вьетнама, не уделялось внимания.

Таким образом, задачами настоящих исследований намечены следующие :

- Установить опытные данные прочностных и до форта г.тных ха -р-чктеристик СФБ при изменении параметров фибрового армирования и при циклическом воздействии температурио-влажностных условий.

- Выявить и проанализировать зависимости прочности а дефориз-тивности СФБ от исследуемых факторов: объемного процента фаброьо-го армирования, температуры, влажности и количества циклов их воздействия.

- IIa основе аналитических зависимостей ШиП 2.03.01-84, СНиП 2.03.03-85 и ШиП 2.03.04-85 разработать экспериментально-таорэ -тичоские зависимости дли расчета прочпости и трокзшостойкости сечений, нормальных к продольной оси изгибаемого комбинированно-армированного сталефнбробетопного элемента при циклическом воздой -ствии температуры и влажности.

Вторая глава посвящена разработка методики и проведению экс -перимеиталышх исследований прочностных и деформативных свойств бетона матршщ и сталефибробетона при нормальных условиях эксплуатации ir циклическом воздействии температуры н влажности. Приве -дена методика математического планирования эксперимента, этапы проведения эксперимента и также резим испытания образцов в климатической камере.

Экспериментально исследовались образны следующих размеров (мм): кубы - 100x100x100; призмы - 100x100x400; восьмерки - 50x50x550; балочки - 40x40x160.

Для сопоставимости данных образны матрицы и сталефибробатона изготавливались из одного состава мелкозернистого бетопа класса" В20 с весовым отношением частей Ц : П = I : 3,4 при В/Ц = 0,52. Объемная масса бетона составляла 2,13 Т/и3. Для приготовления мелкозернистого бетона использовался портландцемент M5G0 Ново-Здолбу-новоксго цементно-шифарного комбината и полевошпатный рефулироваи-ный песок с модулем крупности Мк- 1,25 и объемной массой 1,55 Т/и3. В качестве армирующих волокон использовались отрезки стальной проволоки диаметром c/j = I мм, длиной = 50 мм, соответствующей ГОСТу 7485-75. Средневременное сопротивление фибр разрыву составило Rt - 815 МПа, модуль упругости Et = 1,9.10 МПа.

Согласно принятому активному эксперименту выбирались зависи -мне и независимые переменпне. Зависимыми переменными являются основные прочностные и деформативпне свойства СФБ: - прочность куби-ковая, призменная, начальный модуль упругости, прочность па оое -вое растяжение, на растяжение при изгибе, температурно-влажност -ная деформация линейного распмрения и деформации усадки. Независимыми переменными являются объемный процент фибрового армирования, температура, влажность и количество циклов их воздействия.

Исходя из выявления блшпшя одновременных воздействий всех ис-■x'ío,itynv!(x факторов: процента сод врет пил фибр, температуры, влаж -ности и количества циклов их изменения, а также парных взаимодей -ctditíl Дикторов, использовалось математическое планирование окспе -ришнта, при котором, кроме прочих, снижаются сроки и повышается количество результатов.

Общий объем основного и вспомогательного эксперимента соста -игл по 105 образцов кубов, восьмерок, балочек и 97 призм.

Образны основного эксперимента испытывались в климатической каыерэ типа Fe/tron -362-6/51, режимы и последовательность испытания осуществлялась по плану, приведенному в табл.1.

Таблица I

Режимы испытания образцов и климатической камере

Í Количество ¡

i [ЧЕЙ!'

j П i Т

Режимы испытания

температура,¡влажность,

i °С

! V -I-

d

} Номер } серии j образцов

Í _

3

от 20 до 90

от 40 до 100

25А

1

2

9

10

j от 40 j до 80

19

от 40 до. 60

Ь 6

13

14

36

50 50 20 20

120

от 20 до 70

от 40 до 100

25Б 21

50 35

!

j от 40

j до 80

17

18 23

35 35 50

100

Í 24 ! 20 !

I j от 40 Í 22 i i Í 35 !

Д.. до 60 ! ¡

I

О* 20 ДО 50

I

2 3 1 4

25В 50

от 40 3 50

до 100 4 50

II 20

12 20

от 40

по 80 20 35

7 50

от 40 8 50

до 60 15 20

16 20

Продолжении таблицу 1 1-------

75

I

При кавдои режима испытания, когда тешература изменялаоь от 20°С до Ь мако. (50,70 и 90°С), менялась относительная влажноа™ь воздуха от V дако. (60,80 и 100$) до 4056 (рио.1). Средняя: скорость подъема температури принята равной 50°С/чао. Таким образои, при испытании соблюдались условия, наиболее близкие к климату Вьетнама.

Деформации линейного расширения образцов при циклическом изменении температуры в влажности измерялись коыпоратором системы "\л/РМ8аие,П5<е/п" о ценой деления индикатора 0,001 мм на базе 1_ = 250 мм, а относительные деформации при определении начального модуля упругости бетона и сталефябробэтона фиксировались при помощи тензодатчиков о базой 50 мм и индикаторов о ценой деления 0,001 ш. Усадочные деформации определялись после каждых 5

циклов нагревания и охлавдения образцов. Для получения среднего значения каждой характеристики испытнваяиоь по три образца-близ -неца. В ходе испытания в климатической каыэрэ установлено, что температурно-влажносише деформации линейного расширения и дефср^ мации усадки сталефибробетона посла 45-50 циклов становились стабильными.

В третьей главе представлены результаты обработки данных эко-периманталыппс исследований. Данные вспомогательного эксперимента были получены при испытании опытных образцов в возрасте 28 суток при нормальных условиях ( I = 20°С и V = 70$). При этом с увеличением „¿/|у от I до 3% показатели прочности бетонной матрицы повы-

60 ВО 95 115

175 195 210 225

285 305

£100 *

X

0

л во ■ сз

1

Времг» нагрсба Т, мин

а

о X к с)

60

ьо

3 ч' 5'

— \ \ .

\ \

г' У \ \

о

60 80 95 »15

175 195 210 225

285 305

Время нагрс&а Т, мин

5

Рис.1. Режимы иопнтапия образцов в шщматической камора: а - изменение температуры; б - изменение влажности. ± от 20 до Э0°С; V от 40 до 100$.

ь'ллпсь, а именно: кубиковой - па 11-20%; цризменпой -.на 8-18$; прочность на осевое растяжение - на 61-122%; прочность на'растлжо-япо при изгибе - па 56-108$; начальный модуль упругости - на 7-15;?,

Полученный прирост прочности бетонной матрицы при введения в И'.'ГО фибр ОПрОДОЛЛЛСЯ ОГО СЛОСОбЯОСТЬЮ СДОрЖГВЯТЬ ДОфОрШЩШ бото-ка,г,оторко зависят от объемного содрриянрд фибр и их рэмюмпрчого "рлспопояснял в бетона.

Прочностные и даформативныо характеристики СФБ при цикла ч о с, ком изменении температуры и влаянооти определялись посла испита ния образцов в климатической каморо в соответствии с методикой, изложенной в гл.2.

В результате обработки данных эксперимента построена математическая модель для каждой из исследуемых характеристик сталефиб-робетона. Она представлена зависимость« следующего вида:

У - + + * А +

(I)

В частности, деформации усадки впрягаются моделью с парными взаимосвязями и хгх± \

XI — X |'о

где

¿Г/ = -за Х/о г ■ ДХ,- г

дх;

- кодированный масштаб

_ натуральный • масштаб

(3)

ке ** Хи

— Х|"ммм

' - основной уровень (4)

_ интервал варьирования 4 '

Уровни факторов и их характеристики приведош в табл.2.

Таблица 2

Уровни варьирования факторов

1 Уровни факторов | ! • 1 \ Факторы

процент-{темпера-1относи- |количе от-ноэ со -¡тура наг^тельная |во циклов держание¡рева ¡плаглость! цикл, фибр г , ! ! | | V % | Мгикл.

Основной уровень! Х/о Интервал варьи- ! рования { ДХ.1 Верхний уровень ! Ммакс с*о НИЖНИЙ УрОВЭНЬ | Х/мим (-') 2 ! ТО ! 60 ! 35 ! ! . ! I | 20 | 20 ] 15 3.1 90 1 100 - ! 50 I ] 50 | 60 { 20

X

Заменяя X/' в уравнении (I) значениями натуральных факторов по (3), зависимости дач определения прочностных и деформативншс показателей СФБ приобретают следу.чщий вид:

у'= б,'* - в'гЬ * - &Л . (6)

Ноола реализации полного факторного эксперимента плана 2^ полученн уравнения регрессии для прогнозирования прочностных и деформзтивннх свойств СФБ в кодированном и натуральном масштабе соответственно:

- кубш-.овая прочность

у =.19,67 + 1,06 ¿С,-0,525^-0,49 Я-, - 0,88, (7) И^ь = 23,38 + 1,06X1,4-0,026í -0,025 V - 0,059 П ; (8)

- прпзменная прочность:

У я 15,45 + 0.7Л,- 0,38 ДГг~ 0,25«^- 0,64Л* , (9)

Я'Д = 17,87 + 0,7^- 0,02t - 0,01 V - 0,04 П ; (10)

- прочность на осевое растяжение:

у = г,83 + 0,31 л, - 0,1 я:, - о,1бх«, . (И)

= 1,94 + 0,31^1"- 0,0051 - 0,01 п ; (12)

- прочность на растяжение при изгиба:

У = 4,5 + 0.54.Х, - 0,16 ЗСг - 0,38 Хч , (13)

= 4,847 + 0,538М** - 0,008 1 - 0,025 П ■ (14)

- начальный модуль упругости:

у -- 19062 + 825 X, - 321 Хг - 307 ¿Г, - 984 Хч , (15)

Е^ь = 22062 + 825- 16 1 - 15 V/ - 66 П. ; (16)

- температурно-влажностные деформации линейного расширения:

У = 44,77 - 1,56 X, + 17,92 Хг- 1,13 , (17)

= 0,9 1 - 0,06 V ~ 1,54 ЛЦ» - 9,82 ; (18)

- деформации усадки:

Ц = 7,66 - 0,54 X, + 2,64 Хг - 1,38 +

+ 2,66Хц - 0,52 ХгХъ + 0,66 X, Х.ц > (19)

-ч

Снь.Ю= 0,159 t + 0,022 V + 0,023 П - 0,51 М,у -

- 0,0013 + 0,0022111 - 3,00 . (20)

Исходя из условий (7), (9), (II), (13), (15), (17) и (19) ли строены гистограммы влияния изучаемых факторов на прочность и д» формативность СФБ (рис.2).

Анализ полученных результатов эксперимента показал, -что при увеличении объемного содержания фибр от I до 35? и при Изменении режима температуры от 20 до 90°С, влажности от 40 до 100$ и при количестве циклов их воздействия, равном 50, кубиковая прочность СФБ повыпается, по сравнению с по газа толем бетонной матрицы соответственно на 20 и 36$, призмепная прочность - па 15 и 26-$, мо -дуль упругости - ш 12-24$, прочность на осевое растяжение ~ п 1,8-2,5 раза , прочность на растяжение при изгибе - в 2,1 и 2,7 раза, тетературпо-влаяностные деформации линейного расширения уменьшаются на 8 и 13$, а деформации усадки - на 6 и 18$.

При переходе от режима Ь ~ 50°С, \1 = 100$; П = 20 цик -лов на режим i = 90°С, V = 100$ и Л = 50 циклов, кубиковая прочность с увеличением = 1$ до 3$ уменьшается соотвотст -

венно на 21 и 16$, призменная прочность - па 27 и 17$, модуль упругости - на 19 и 16$, прочность на осевое растяяение - на 40 и 36$, прочность на растяжение при изгибе - на 33 и 23$, темпера -турно-влажностныэ деформации линейного расширения увеличиваются в 1,9-и 2,2 раза, а деформации усадки - в 4,3 и 4,9 раза.

При переходе от режима V = 60$, -Ь = 90°С, П - 20 циклоп к режиму V = 100$, + = 90°С, П = 20 циклов и тох же значениях МIV кубиковая прочность СФБ уменьшается на 20 и 16$; призменная прочность - на 12 и 16$, модуль упругости - на 10 и 15$, прочность на осевое растяжение - на 36 и 32$, прочность на растяжение при изгибе — на 31 и 24$, температурно-влажностные деформации 'линейного расширения - па 17 и 12$, деформации усадки увели -чиваются на 29 и 38$.

' С увеличением количества шклов Л от 20 до 50 при режиме i = 90°С, V = 100$ и при тбх же значениях М. кубиковая прочность уменьшатся на 18 и 14$, призменная прочность - па 15$, модуль упругости - на 17 и 14$, прочность на осевое растяжение -на 34 и 27$, прочность на растяжение при изгибе - на 29 и 22$, температурно-влажностные деформации линейного расширения - на 5 и 3%, деформации у садам увеличиваются в 2,1 и 2,2 раза.

Таким образом, совместное воздействио температуры, влажности и количество плюгав их изменения оказывают сутноствонпоо' влияние ня прочности!,'!) и дофорчптивш'о свойств? С'РБ. При зтем птлболт:'"<г:

1.0£ -0.88

-0.il -оМ

23

X.

в.

хг х>

а

л:*

-ОЛО -О.йЬ

-0,50 -о, г 5

-Чйч >625

-107

2

Я»

5

1

х, •♦».бб

-О.М

л» * ** б/ *

1 I

1

-0,16 -о, «5

'У/

1

4Й5Ч

-азе -0,16

Х\

¿С

к

х<

+17,92

-1.56

-1.13

I

Л, 2

•Хч

Яг

э

хч

В:

Р I

л, зСь Ж

%

Я,

*>3

X) -С» А

Рис.2. Гистограммы влияния факторов на прочность и деформа-тивность СФБ.

а - кубиковая прочность; 6 - призманная прочность; в - модуль упругости; г - прочность на осевое растяжение; д -прочность па растяжение при изгибе; ж - температурпо-влаа-ностные деформации линейного растре пая; з ~ деформации усадки.

6

влияние па прочпостпые и доформативпно свойства СФБ оказывают процентное содержание фибр, количество циклов, далее значетач триггера туры и влажности. В частности, гта температурно-влажностные деформации линейного расширения наибольшее влияние оказывает изменение температуры, а на деформации усадки - последовательно количество циклов, колебания температуры и влажности.

Корреляционные зависимости для вычисления деформативно-проч -ностных характеристик сталефибробетона при исследуемых параметрах фибрового армирования 3%, температуры i = 50, 70 и 90°С,

влажности V = 60, 00 и 100$, а также количества циклов П. =20, 35 и 50 их действия дают хорошую сходимость с экспериментальными данными. Максимальная разница между данными эксперимента и расчета не превышает 10$.

В четвертой главе анализируются методики раочета прочности и трещиностойкооти сечений, нормальных к продольной оси изгибаемого комбинированно-армированного сталефибробетонпого элемента при циклическом воздействия температуры и влажности и при изменении только температуры.

На основании принципов и требований СНиП 2.03.01-84, 2.03.04 --84 и рекомендаций по проектированию и приготовлению сталефибробе-тошшх конструкций построен расчетный аппарат, в котором отражены исследуемые факторы - параметры фибрового армирования и цикличес -кого изменения температурио-влажностннх условий (рис.3).

В общем случае условие прочности сечения, нормального к про -дольной оси изгибаемого комбинированно-армированного элемента при циклическом изменении температуры и влажности имеет вид:

M RÎb + Rît S s ~ RZ Stbt ~ Ru S.î • (21)

Высота снятой зоны сечения определяется из равенства:

где Rjb .и - сопротивление сжатию и растяжению СФБ при

циклическом изменении температуры и влажности. Эти значения о про -деляются по формулам (10)-и (14); П,\ п Ru - прочность, стержне -пой арматуры соответственно сжатой и растянутой зон с учетом влияния воздействия температуры о коэффициентами ffsf и ¿Гс(, (ОПпЛ 2.03.04-£4)

/?Л - ^«/î.f • Pu - /?, . (;.!3)

й'и /)/

Rfit /?«*» -^

„t*

а

Щ к

Ai.t

0

./U

fyu ± O*»

Рис.З. Схема внутренних усилий и эпюры напряжений в сечении, нормальном к продольной оси элемента при расчете:

а - по прочности; d - по трещиноотойкости.

Црн учете влияния только температуры, условия (21) к (22) приобретают вид:

M i RU Sib + Rit S«' - Ritt Sftt - /?«■ Ss , (24)

и Rfbfltb + R',t/\i - Rfbt Ant - Ru ft* = О . (25)

где и И^ыг - сопротивление сжатию и растяжению, и опреде-

ляются по формуле:

й1ь = ; /?Дл - , ^ (20)

где и ¿ГД| - коэффициенты условия работы, определенные в

зависимости от значения температуры на уровне центра тяжести ое -чения и /1(« по табл.10 ШиЛ 2.03.04-84, а значения и определялись при нормальных условиях.

Для решения практических задач были нриведепы расчетные формулы расчета прочности и трещиностойкости сечений, нормальных к продольной оси изгибаемого комбинированно-армированного сталефиб--робетонного элемента таврового и двутаврового профиля.

С целью опенки предложенной методики расчета были выполнены численные исследования о учетом влияния реальных условий тропического климата Вьетнама. В качестве примера раочета принимались консольная конструкция.таврового сечения при воздействии изменения температуры на верхней грани сечения от 20 до 85°С, а па нижней -от 20 до 35°С и влажности от 40 до 100$. Для дисперсного армиро -вания приняты фибры из проволоки диаметром I мм, соответствующей ГОСТу 7480-75 и стержневая арматура из стали класса А-П1. В каче -стве матрицы принят мелкозернистый бетон класса В20.

Расчет несущей способности и трещиностойкости опорного сечо-пия конструкции выполнялся при трех вариантах ормирования фибрамп с =1, 2 и 3% и производился при трех режимах эксплуатации:

нормальном, температурном и циклическом изменении температуры и влажнисти по блок-схемам, составленным на основании изложенной выше методики.

Полученные данные расчета прочности изучаемого сечения при -ведены на рис.4, из которого видно, что при циклическом воздействии температурно-влажностных условий несущая способность сечения ' уменьшается по сравнению с показателями, полученными, когда' кон -струкция эксплуатируется только при воздействии температуры или при нормальных условиях.'Так, по сравнению с первым условием, прочность сечения снижается на 10-12$, а во втором - на 20$. Также можно отметить, что с увеличением объомного процента фибрового армирования M^v до 3$ при сохранении содержания стергшевой ар -матури, несушзя способность сечения поЕитется, в среднем, на

Результаты расчета момента трогпчоэбрззовзгая в опорном сечо-•ши послеЩ'С-'ло:'! »очстгУ>:пгт ¡го^члппч но рк«.5, шю.'пэ гтх дх»«чх

М, кн.м

¿60

¿ЬО

¿г о

гоо

—

у 2

—/ у

ъ

3

Рио.4.

Зависимость несущей способности опорного сечения от содержания армирования фибрами: I и Г - при нормальных уоловиях соответственно по данным эксперимента и по рекомендации; 2 и 2' - то же, при влиянии только температуры; 3 - при циклическом воздействии тешара-турно-влажностных условий по данным эксперимента.

1^0 120 юо во 60 ко го

Мсг£,КН.М

1/

А-" —- ^г

---<2-1- — — - . ...

г 5

Рио,5. Зависиыость момента трещино-

образования от содержания армирования фибрами:

а - при нагревании; б - цри остывании; I и Г - при нормальных уело -виях соответственно по данным экс -перимента и рекомендации; 2 и 2' -то же, при влиянии только темпера -туры; 3 - цри циклическом воздействии температуры и влажности по данным эксперимента.

г а

показывает, что согласно предложенной автором методике значения Mtrc как при пэх-ревэнш!, так и при остывании конструл!Пти. ловшга -ется с увеличением параметра М^ . Кроме того, численные значения Mire зависят от условий эксплуатации, при нормальных условиях они наибольшие, а при.экстремальных - снижаются соответственно о повышением с I до в 1,5- 2 раза.

ОПЦИЙ ШВ0ДЦ

1. Циклическое совместное воздействие температуры (от 20°С до 50, 70 и 90°С) и влажности (от 40$ до 60, 00 и 100$) при количестве их циклов до 50 оказывает влияние на изменение прочностных и деформативных свойств мелкозернистого.бетона и сталефибробетона.

2. Результаты приведенных экспериментальных исследований по •• называют, что на прочностные и доформативные свойства сталефибро -ботона наибольшее влияние оказывает объемный процент фибрового ар мирования Mtv , дзлоо следуют тешература i , количество циклов ее изменения и влажности. Изменение влажности оказывает наибольшее влияние па деформации усадки сталефибробетона. При ятом вводениэ л мелкозернистый бетон фибровой арматуры до 3% по объему при данных изучаемых режимах изменения температуры и влажности, прочность бетона в кубах повышается на 30$, в призмах - на 22%, прочность па осевое растяжение - в 2,5 раза, и при изгибе - в 2,3 раза; начальный модуль упругости - па 23$; температурное линейное расширение уменьшается на 12% и деформация усадки - на 15$.

3. Предложенные в работе зависимости для оценки прочности и начального модуля упругости сталефибробетона при циклическом дей -ствйи температуры и влажности удовлетворительно согласуются о р.) •• зультатами эксперимента.

4. На прочность и трециностойкость комбинированно-армирован -них сталэфибробетонннх конструкций наряду с параметром фибрового армирования ( М^ %) оказывает влияние как циклическое совместное изменение температуры (от 20 до 90°С) и влажности (от 40 до 100$) среды, так и само изменение температуры. А имоппо, при - 3$

и указанных показателях температуры и влажности прочность нормаль--ных сечений снижается на 20^, а трогапостойкость - в 1,5 раза.При действии только темперптурн прочность згеямпется tra 9$ л троте-

ПТПГ'КООТГ. -- Ч 2 ряЗЗ.

5. Применительно к климатическим условиям Вьетнама, как но -казали результаты эксперимента и расчета, методика рекомендации на проектирование и изготовление сталефибробетонных конструкций ¿"62_7- занижает прочность и трещиностойкость нормальных сечений комбинированно-армированных элементов.

6. Зависимости для расчета прочности и момента тревдшообразо-ьания сечений комбинированно-армированного сталефибробетонного элемента учитывают влияние исследуемых факторов при их интервалах изменения.

Сопоставление данных раочетов по предлагаемой методике с вычисленными по рекомендациям свидетельствуют о том, что предложен-' ные зависимости отражаю! реальные условия работы конструкции при циклическом воздействии температуры и влажности эксплуатационной ореды.

7. Результаты экспериментально-теоретических исследований могут быть приняты при проектировании сталефкбробетонных комбинированно-армированных конструкций, эксплуатирующихся в условиях климата Вьетнама и подобных ему районов земного тара.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Хоанг Ны> Танг. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций покрытия здания о воздушным слоем жароизоляцаи. В сб.докладов УШ-ой научной конференции Ханойского инженерно -строительного института. Ханой, 1385 (на .вьетнамском языке).

2. Новгородский М.А., Лысенко Е.Ф., Дьюрлл П., Хоанг Ны> Танг. Оценка прочности сталефибробетона нераэрушающими методами. '"Строительные материалы и конструкции", * 2, апрель-июнь 1988. Киев, "ЦудТвельник", с.33.