Строительство и архитектура/3. Современные
технологии строительства, реконструкции и реставрации.
Меркулов С.И., Стародубцев
С.В.
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Государственный университет — учебно-научно-производственный комплекс»,
г. Орел
Экспериментальные исследования
стержневых железобетонных элементов составного сечения подвергнутых изгибу с
кручением
Экспериментальные исследования выполнены с целью получения опытных параметров несущей способности, деформативности и трещиностойкости железобетонных элементов составного таврового сечения с предварительно напряженной арматурой при совместном действии крутящего и изгибающего моментов. В настоящее время проведены комплексные исследования железобетонных элементов составного сечения [1], при этом объем исследований элементов составного сечения при изгибе с кручением незначителен [2].
Были изготовлены опытные образцы составного таврового сечения 2-х серий (Б-1, Б-2) отличающихся компоновкой поперечного сечения. Экспериментальные образцы каждой серии состоят из сборного элемента БС и монолитной части. В образцах серии Б-1, бетон домоноличевания располагался в верхней части сечения и составляет полку тавра. В образцах серии Б-2 – в верхней части сечения и составляет полку и часть стенки тавра.
Сборные элементы БС изготовлены из бетона класса В25, габаритные размеры элемента 120х120х1500. В качестве напрягаемой арматуры была принята стержневая арматура 1Ø12 мм класса Aт-V (А800) по ГОСТ 5781. На приопорных участках сборных элементов при создании преднапряжения на стержневую арматуру устанавливали дополнительное армирование вязальной проволокой Ø2 мм в виде спирали, что исключило возможность проскальзывания рабочей арматуры. Поперечное армирование из проволоки диаметром 4 мм класса Вр-I (В500) по ГОСТ 5781-82*. Поперечное армирование выполнено с шагом 50-100 мм по всей длине элемента.
Программа экспериментальных исследований приведена в таблице 1.
Таблица 1 - Программа экспериментальных исследований
Схема испытаний |
Приложение нагрузки |
Сечение образца |
Серия |
|
№ схемы |
Схема нагружения |
|||
|
1 |
l1=l2=1/3l |
|
Б-1 |
2 |
l1=620мм l2=160мм |
|||
1 |
l1=l2=1/3l |
|
Б-2 |
|
2 |
l1=620мм l2=160мм |
При изготовлении сборных балок опытные величины предварительного напряжения при отпуске арматуры (sspo) в среднем составили 613,6 МПа.
Сборные элементы БС добетонированы до таврового сечения проектного размера бетоном класса В12,5. Для создания жесткого шва соединения бетонов разных классов использовались выпуски арматурного каркаса К-1 и природная шероховатость бетонов.
Для экспериментальных исследований был разработан и изготовлен стенд, позволяющий проводить испытания на совместное действие изгибающего и крутящего моментов. Стенд представляет собой конструкцию шарнирно-рычажного типа сваренную из прокатных профилей, состоящую из опорной балки, стоек, шарнирно соединенных рычагов и упоров, обеспечивающих устойчивость опытных образцов на стенде. Конструкция опор и упоров опытных балок обеспечивала их устойчивость на всех этапах испытаний.
Выполнен анализ основных параметров железобетонных образцов составного сечения, работающих при совместном действии крутящего и изгибающего моментов, на различных стадиях нагружения. Экспериментально определен характер трещинообразования и развития трещин железобетонных образцов составного сечения; изучено изменение расстояния между трещинами и длины развития трещин по мере увеличения нагрузки (выявлен многоуровневый процесс образования трещин), относительных деформаций сжатого бетона Установлены особенности деформирования и разрушения железобетонных элементов составного сечения.
В результате нагружения статической нагрузкой были получены опытные диаграммы «деформации - нагрузка» (рисунок 1, 2).
Рисунок 1 – Графики зависимости «деформации - нагрузка» передней грани
Рисунок 2 – Графики зависимости «деформации - нагрузка» задней грани
Экспериментальные исследования позволили установить механизм разрушения железобетонных элементов составного сечения при изгибе с кручением. Разрушения образцов произошли с образованием спиральной трещины, деформированием поперечных стержней и раздроблением бетона в зоне спиральной трещины.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Меркулов С.И. Исследование усиленных железобетонных конструкций [Текст] / С.И. Меркулов, В.М. Дворников, А.И. Татаренков, Д.С. Меркулов / Известия ВУЗов Строительство. – 2009. – №9. – С. 46-129
2. Меркулов Д.С. К выбору расчетной модели силового сопротивления железобетонных элементов при изгибе с кручением [Текст] / Меркулов Д.С./ Промышленное и гражданское строительство. – 2009. - №10. – С. 26-47.