РОЗДІЛ 2
Програма і методика проведених експериментальних досліджень
2.1. Програма експерименту
Відомо, що математично описати напружено-деформований стан елементів, виконаних із матеріалів, що деформуються нелінійно і нерівномірно, у загальному випадку буває неможливо. А для вузлів з'єднання трубобетона з монолітним залізобетоном задача ускладнюється тим, що бетон вузла знаходиться в складному напруженому стані. Задачею дослідження є одержання інженерного методу розрахунку, що дозволяє враховувати зміну напружено-деформованого стану з початку завантаження до моменту досягнення граничного стану, визначати, при відомих деформативних характеристиках матеріалів і виду напруженого стана, поздовжні і поперечні деформації, переміщення і напруги в будь-якому перерізі елемента. Для успішного рішення поставленої задачі необхідно провести експериментальні дослідження, встановити умови їх проведення і кількість дослідів.
Ціль експериментів - виявити й описати вплив різноманітних типів конструктивного рішення на напружено-деформований стан вузлів з'єднання трубобетоних стійок із монолітними конструкціями при різноманітних методах завантаження.
Експериментальні дослідження вузлів з'єднання трубобетоних конструкцій із монолітним залізобетоном, завантажених короткочасним навантаженням, були проведені в лабораторії кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій Полтавського державного технічного університету імені Юрія Кондратюка
Виходячи з того, що напружено-деформований стан вузлів з'єднання трубобетоних стійок із монолітними залізобетонними конструкціями залежить від багатьох чинників: конструктивного рішення, геометричних характеристик елементів вузла і виду завантаження, було виготовлено декілька серій експериментальних зразків:
1) серія ТБИ - досліджувалася при роботі на згин (вузол з'єднання трубобетоної колони і залізобетонної балки монолітного перекриття) рис. 2.1 - 2.3;
Рис. 2.1. Конструкція експериментальних зразків серії ТБИ 1
2) серія ТБС - досліджувалася при роботі на позацентровий стиск (вузол з'єднання трубобетоної колони і монолітного залізобетонного фундаменту) рис. 2.4 - 2.8;
3) серія СБФ - досліджувалася при роботі на позацентровий стиск (вузол з'єднання сталебетонної колони і монолітного сталебетонного фундаменту стаканного типу) рис. 2.9.
Рис.2.2. Конструкція експериментальних зразків серії ТБИ 2
Рис.2. 3. Конструкція експериментальних зразків серії ТБИ 3
Зразки відрізнялися конструктивним рішенням (тип, ТБИ1 ТБИ2, ТБИ3 і тип ТБС1, ТБС2, ТБС3, ТБС4, ТБС5) і довжиною з'єднувальних елементів.
Експериментальні зразки складаються з короткого трубобетоного елемента (довжина 4D) і з'єднаного з ним монолітного залізобетонного. Були запроектовані і виготовлені шість типів вузлів з'єднання трубобетоної стійки з монолітною залізобетонною конструкцією:
Рис.2. 4. Конструкція експериментальних зразків серії ТБС 1
Рис.2. 5. Конструкція експериментальних зразків серії ТБС 2
Рис.2.6. Конструкція експериментальних зразків серії ТБС 3
Рис.2.7. Конструкція експериментальних зразків серії ТБС 4
Рис.2. 8. Конструкція експериментальних зразків серії ТБС 5
Рис.2. 9. Конструкція експериментальних зразків серії СБФ
1) з'єднувальний стрижень із трубчастого елемента діаметром 114 мм і товщиною стінки 5 мм (тип ТБИ1, ТБС1) рис. 2.1, 2.4.;
2) з'єднувальний стрижень з арматурного каркаса з 10 арматурних стрижнів класу АIII діаметром 12 мм (тип ТБИ2, ТБС2) рис. 2.2, 2.5;
3) арматурні анкерні стрижні, приварені до труби, з арматурних стрижнів класу АIII діаметром 14 мм (тип ТБИ3, ТБС3) рис. 2.3, 2.6;
4) арматурні анкерні відгини, приварені до труби під кутом 45? , з арматури класу АIII діаметром 12 мм (тип ТБС4) рис. 2.8;
5) арматурні анкерні відгини, приварені до труби під кутом 90? , з арматури класу АIII діаметром 12 мм (тип ТБС5) рис. 2.7;
6) з'єднувальний виступ із трубчастого елемента діаметром 200 мм і товщиною стінки 5 мм (тип СБФ) рис. 2.9 .
Характеристики прийнятих експериментальних зразків подані в табл. 2.1.
У таблиці прийнято таке маркування:
- третя буква в шифрі зразка відображає характер роботи зразка: "И" - робота на згин; "С" - робота на позацентровий стиск;
- перша цифра відображає тип з'єднувального елемента (див. вище.);
- друга цифра відображує порядковий номер зразка (ТБИ 1-1, ТБИ 1-2), або засіб завантаження і ексцентриситет (ТБС 4-1, ТБС 4-2, ТБС 4-3).
Для зразків серії СБФ було прийняте окреме маркування:
- букви шифру відображують назву типу зразка (сталебетонний фундамент);
- цифри - порядковий номер зразка (СБФ 1, СБФ 2).
Кожний тип містить у собі 1-2 експериментальний зразок. Для всіх серій зразків були виготовлені бетонні призми і кубики для визначення фізико-механічних властивостей матеріалу.
Таблиця 2.1
Геометричні характеристики експериментальних зразків
Серія
Бетонний елементТрубобетонний елементЗ'єднувальний елементЕксцентриси-тет
е,ммВид завантаженняШирина
b,ммВисота
h,ммДовжина
Lb,ммДіаметр,
D, ммТовщина
стінки
t,ммДовжина
Lt,ммТрубчатий елемент
d ? t, ммАрматур - ний каркасАнкерні стержніДовжина
Lz,ммТБИ 1-12003005001597630114?5680ТБИ 1-22003005001597630114?5680ТБИ 2-1200300500159763010?12680ТБИ 3-1200300500159763010?14400ТБИ 3-2200300500159763010?14400ТБС