Несуча здатність похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої арматури з бетоном

РОЗДІЛ 2. КОНСТРУКЦІЯ ДОСЛІДНИХ ЗРАЗКІВ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ СТАЛЕБЕТОННИХ
БАЛОК БЕЗ ЗЧЕПЛЕННЯ ЗОВНІШНЬОЇ АРМАТУРИ З БЕТОНОМ
2.1. Матеріали дослідних зразків
Для реалізації мети досліджень було запроектовано і експериментально досліджено
12 зразків довжиною 2600 мм з розрахунковим прольотом 2400 мм.
Дослідні зразки виготовлялись із важкого бетону. Бетон дослідних зразків був
виготовлений на основі портланд-цементу Миколаївського цементного заводу і мав
щільну структуру. Дрібним заповнювачем служив кварцовий пісок середньої
зернистості Миколаївського кар’єру. Грубий заповнювач - гранітний щебінь
зернистістю 15-20 мм. Вода – водопровідна, питної якості. Зразки бетонувались у
металевій опалубці. Ущільнення проводилось за допомогою глибинного вібратора.
Догляд за бетоном після бетонування полягав у підтриманні вологого середовища.
Через 4-5 годин після бетонування відкриту поверхню бетону вкривали шаром
вологого піску, який у свою чергу покривали поліетиленовою плівкою на весь
період твердіння бетону. Таким чином забезпечувались сприятливі вологісні умови
твердіння бетону.
В розтягнутій зоні використовувалась стрічкова гладка сталь марки С345 товщиною
6 мм, стержнева арматура періодичного профілю Ж 16 мм класу А 400 (А-ІІІ). А
також стрічка Sika Carbo Dur S512 перерізом 1,2х50 мм з композитного
карбонатного матеріалу (вуглецю) фірми SIKA приклеєні епоксидним клеєм Sikadur
30.
Арматура у стиснутій зоні балок приймалась періодичного профілю Ж 8 мм класу А
400 (А-ІІІ). Поперечна арматура використовувалась гладка Ж 6 мм класу А 240
(А-І).
Також використовувались панелі Sika Wrap Hex - 230C товщиною 0,13 мм з
композитного матеріалу вуглецю фірми Sika приклеєні епоксидним клеєм Sikadur
330.
Фізикомеханічні характеристики бетону на стиск визначалися випробуванням кубів
з ребром 150 мм і призм довжиною 600 мм з поперечним перерізом 150х150 мм
[45-47]. Міцність бетону на розтяг визначалась розколюванням кубів з ребром 150
мм між двома циліндричними катками діаметром 140 мм [45, 46, 51].
Фізикомеханічні характеристики сталі стержневої і стрічкової арматури
визначались на стандартних зразках згідно норм [44, 48]. Випробування зразків
сталі проводилось на розривній машині ТМС-50 з одночасним записом діаграми
розтягу; крім того, для виміру деформації застосовували тензодатчики, що дало
можливість точніше побудувати реальну діаграми розтягу сталі, виключивши
переміщення, викликані проковзуванням в затискачах машини. Характеристика
матеріалів дослідних зразків наведена в табл. 2.1.
2.2. Конструкція дослідних зразків
Для виконання поставлених задач, як дослідні зразки, використовувались балки
перерізом 120х240 мм, робочим прольотом 2400 мм, довжиною 2600 мм в кількості
12 штук.
Всі дослідні зразки об’єднані в п’ять серій залежно від армування розтягненої
зони і плеча прикладання сили. У всіх дослідних зразках в стиснутій зоні
встановлювали два стержні періодичного профілю Ж 8 мм класу А 400 (А-ІІІ).
Перша серія складалась з чотирьох балок в розтягнутій зоні яких
використовувалось змішане армування. Для всіх балкок поперечна арматура
прийнята гладкою Ж 6 мм класу А 240 (А-І), встановлена з кроком 100 мм в
Таблиця 2.1.
Характеристика матеріалів дослідних зразків
Позначення балок
Б-І-1
Б-І-2
Б-І-3
Б-І-4*
Б-І-5
Б-ІІ-1
Б-ІІ-2*
Б-ІІ-3
Важкий бетон
Rb, МПа
44,1
44,1
35,9
35,9
23,4
37,8
37,8
29,3
Rbt, МПа
3,53
3,53
3,83
3,83
2,9
3,33
3,33
3,07
Ebx103, МПа
45,53
45,53
43,49
43,49
34,4
44,92
44,92
40,16
Арматура розтягнутої зони - стрічкова поздовжня
Bsxts, мм
40х6
80х6
110х6
110х6
80х6
50х1,2
Rs, МПа
340
340
340
340
340
3050
Esx105, МПа
1,94
1,94
1,94
1,94
1,94
1,65
Марка
С345
С345
С345
С345
С345
Sika Carbo Dur S 512
Арматура розтягнутої зони - стержнева поздовжня
Ж, мм
16
16
16
16
16
16
16
16
Rs, МПа
312,3
312,3
312,3
312,3
312,3
312,3
312,3
312,3
Esx105, МПа
2,03
2,03
2,03
2,03
2,03
2,03
2,03
2,03
Клас
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
Арматура стисненої зони - стержнева поздовжня
Ж’, мм
8
Rs’, МПа
594,5
594,5
594,5
594,5
594,5
594,5
594,5
594,5
Es’x105, МПа
1,88
1,88
1,88
1,88
1,88
1,88
1,88
1,88
Клас
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
А 400
(А-ІІІ)
Арматура стержнева поперечна
Ж, мм
6
Rsw, МПа
188
188
188
188
188
188
188
188
Eswx105, МПа
2,09
2,09
2,09
2,09
2,09
2,09
2,09
2,09
Клас
А 240
(А-І)
А 240
(А-І)
А 240
(А-І)
А 240
(А-І)
А 240
(А-І)
А 240
(А-І)
А 240
(А-І)
А 240
(А-І)
Арматура (панель) поперечна
tsw, мм
0,13
Rsw, МПа
3500
Eswx105, МПа
2,3
Марка
Sika Wrap Hex - 230 c
* Балка Б-I-4 -це при повторному навантаженні з плечем прикладення сили 1,5h0;
балка Б-II-2 -це балка Б-II-1 після посилення.
Продовження таблиці 2.1.
Позначення балок
Б-ІІ-4*
Б-ІІ-5
Б-ІІІ-1
Б-ІІІ-2
Б-IV-1
Б-ІV-2*
Б-ІV-3
Б-V-1
Важкий бетон
Rb, МПа
29,3
28,3
35,9
29,3
28,3
28,3
37,8
23,4
Rbt, МПа
3,07
2,63
3,83
3,07
2,63
2,63
3,33
2,90
Ebx103, МПа
40,16
37,78
43,49
40,16
37,78
37,78
44,92
34,40
Арматура розтягнутої зони - стрічкова поздовжня
Bsxts, мм
50х1,2
50х1,2
80х6
80х6
80х6
80х6
80х6
Rs, МПа
3050
3050
340
340
340
340
340
Esx105, МПа
1,65
1,65
1,94
1,94
1,94
1,94
1,94
Марка
Sika Carbo Dur S 512
Sika Carbo Dur S 512
С345
С345
С345
С345
С345
Арматура розтягнут