РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
ПОХИЛИХ ПЕРЕРІЗІВ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК
2.1. Ціль експерименту
Тріщиноутворення та руйнування залізобетонних елементів по похилим перерізам являє собою складне явище, на його характер впливають різноманітні конструктивні фактори. Незважаючи на багаточисленні експериментальні та теоретичні дослідження задовільної методики розрахунку міцності, тріщиностійкості похилих перерізів поки що не розроблено. Спосіб розрахунку, закладений в діючих нормах, розроблений на основі залежностей, побудованих за результатами експериментальних випробувань балок.
Методика розрахунку залізобетонних елементів на поперечну силу далека від завершення, з метою її вдосконалення, вивчення напружено-деформованого стану залізобетонних балок було поставлено наступні цілі експерименту:
1. Провести експериментальні дослідження напружено-деформованого стану залізобетонних елементів, що згинаються, прямокутного перерізу, без попереднього напруження, в стадіях появи, розкриття похилих тріщин та руйнування по похилому перерізу зі змінним відсотком поперечного армування та відносним прольотом зрізу;
2. Провести оцінку факторів, що впливають на утворення похилих тріщин, та виявити найбільш впливові із них.
2.2. Вимірювальне обладнання, прилади та апаратура
Випробування призм та кубиків на стиск проводилось згідно ГОСТ 10180-78, ГОСТ 24452-80 [48] на гідравлічному пресі 2 ПГ - 125, повіреному у відповідності до ГОСТ 8905-73 "Пресы гидравлические для испытания строительных материалов. Технические условия" зі шкалою силозамірювача 500 та 1250 кН. Швидкість прикладення навантаження складала 0,2 ... 0,6 МПа/сек. Експериментальна оцінка напружено-деформованого стану похилих перерізів залізобетонних елементів, що згинаються велася із застосуванням тензометричного методу - одного з найбільш розповсюджених методів вимірювання деформацій. Перед випробуваннями проводились пробні виміри. В якості первинних перетворювачів використовувалися тензорезистори типу ПКБ, вимір рівня сигналу яких реєструвався за допомогою автоматичного вимірювача деформацій типу АИД - 4 з ціною поділки 1.10-5 з кнопочним перемикачем. Поздовжні та поперечні деформації бетонних призм вимірювалися за допомогою тензорезисторів [177] із базою 50 мм, наклеєних в середньому перерізі призм на взаємно перпендикулярних напрямках по всім чотирьом граням по два - для замірів поздовжніх та поперечних деформацій.
Призми на розтяг випробувались на універсальній випробувальній машині УИМ-50 зі шкалою силозамірювача 0-500кН. На гранях призм в поздовжньому напрямі наклеювались тензорезистори з базою 50 мм, що дозволило визначити середні значення граничних деформацій бетону при розтязі.
Після розпалубки та витримки 28 діб на бетоні були наклеєні тензорезистори із базою 50 мм. Перед наклейкою тензорезисторів у відповідних місцях поверхню бетону знежирювали ацетоном та ґрунтували клеєм БФ-2. На цьому ж клеї наклеювалися тензорезистори, після чого вони витримувалися потрібний час для полімеризації клею. Після цього підпаювалися з'єднувальні дроти, які відповідно нумерувалися.
Вимірювання деформацій арматури проводилось завдяки наклейці на неї тензорезисторів із базою 10 та 20 мм на спеціально зачищених та відполірованих ділянках згідно методиці [177]. Тензорезистори наклеювались по довжині поздовжньої розтягнутої арматури на діаметрально протилежних гранях в площинах, перпендикулярних напрямку дії навантаження попарно, а - на хомутах - в місцях перетину їх похилою тріщиною. Тензорезистори наклеєні на арматурі зверху обмазувалися епоксидним клеєм, що забезпечувало їх надійну гідроізоляцію та неушкодженість при бетонуванні.
Балки випробовувались на універсальній випробувальній машині УИМ-50 з використанням спеціально виготовленого пристосування. Загальний вид випробувальної установки показано на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Загальний вигляд випробувальної установки
Прогини балок всіх серій замірялись прогиномірами 6 ПАО ЛИСИ, з точністю 0,01 мм. Прогиноміри були встановлені посередині балки та під місцем прикладання зосередженого зовнішнього навантаження. На опорах балок, з метою виміру їх деформацій, встановлювались індикатори годинникового типу ИЧ - 10 , повірені згідно з МИ 2192-92 за класом 1.
Схема розміщення індикаторів (I) та прогиномірів (ПР) показана на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Схема розміщення індикаторів та прогиномірів
2.3. Фізико-механичні властивості арматурної сталі та бетону
Для визначення механічних характеристик арматурної сталі згідно [46], котра використовувалась для виготовлення каркасу, від кожного з поздовжніх арматурних стержнів відрізались по 3 коротуни сталі класу А-ІІІ довжиною 0,5 м та по 3 дроту Вр-І на балку від поперечних стержнів. На коротуни наклеювались такі тензорезистори як і на арматуру в балці, що дозволяло порівнювати дані, отримані на основі показань тензорезисторів, які безпосередньо знаходяться в випробувальному елементі з результатами випробувань арматурних стержнів. Крім тензорезисторів, для контролю їх показань на коротунах при випробуванні встановлювались механічні тензометри. Випробування кожного стрижня А-ІІІ проводилося на випробувальній машині УИМ-50 ступенево-зростаючим навантаженням за шкалою силозамірювача 0-25 т, стержнів ВР на УМ-5А ? за шкалою 0-2 т. Під час випробувань визначалася межа текучості ?у, тимчасовий опір розтягу ?u, модуль пружності арматури Es, абсолютне видовження зразка після випробування ??. Усереднені по серії зразків значення межі текучості Rs , площі перерізу Аs, та модуля пружності поздовжньої арматури Es наведені в табл. 2.1. Коефіцієнти варіації цих характеристик сталі складали 2%. Діаграма арматурної сталі А-ІІІ d 16 мм представлена на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Діаграма напруження-деформації для арматурної сталі А-ІІІ
Для експериментальних зразків використовувався звичайний важкий бетон, який виготовлявся на Полтавському