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 (s_spo) 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.