РОЗДІЛ 2
ПРОГРАМА ТА МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ. МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ДОСЛІДНИХ БАЛОК
2.1. Програма та об'єм експериментальних досліджень
Для досягнення поставлених мети та задач виконані екпериментальні дослідження зразків у вигляді бетонних кубів і призм та залізобетонних балок, в яких передбачалось вивчити такі питання:
- зміну міцнісних та деформативних характеристик бетону при дії малоциклових короткочасних стискаючих та розтягуючих напружень середніх та високих рівнів;
- роботу збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балок при малоциклових статичних навантаженнях середніх та високих рівнів в залежності від верхнього рівня напруження, типу стика збірних елементів та кількості циклів навантажень.
При дослідженні роботи бетону за дії малоциклового розтягу в більшій мірі варіювались верхній рівень напружень та кількість циклів порівняно з призмами, що випробовувались при малоцикловому стисканні. Це обумовлено тим, що на малоцикловий розтяг досліджень виконано недостатньо, а питання заслуговує на увагу.
Всього під час проведення екпериментів було випробувано 66 кубів і 37 призм на центральний стиск і розтяг за короткочасного й малоциклового навантаження і 12 залізобетонних балок (як згинальні елементи). Загальна кількість випробуваних бетонних та залізобетонних зразків склала 115 штук (табл. 2.1).
Таблиця 2.1
Програма та об'єм експериментальних досліджень
№ серіїХарактеристика і розміри (мм) зразківКількість зразківДосліджувані фактори12341Бетонні куби 150Ч150Ч15019Кубикова міцність бетону на час випробування балок та у віці 28 дібБетонні призми 150Ч150Ч6009Призмова міцність і деформативні характеристики бетону за одноразового та малоциклового стиску на час випробовування балок Залізобетонні балки 100Ч160Ч3000 з ненапруженими стиками над середньою опорою4Напружено-деформований стан балок за одноразового та малоциклових навантажень 2Бетонні куби 150Ч150Ч15012Кубикова міцність бетону на час випробування балок та у віці 28 дібБетонні призми 150Ч150Ч6009Призмова міцність і деформативні характеристики бетону за одноразового та малоциклового стиску на час випробовування балокЗалізобетонні балки 100Ч160Ч3000 з ненапруженими стиками в точках нульових моментів4Напружено-деформований стан балок за одноразового та малоциклових навантажень Продовж. табл. 2.1
12343Бетонні куби 150Ч150Ч15018Кубикова міцність бетону на час випробування балок та у віці 28 дібБетонні призми 150Ч150Ч6009Призмова міцність і деформативні характеристики бетону за одноразового та малоциклового стиску на час випробовування балокЗалізобетонні балки 100Ч160Ч3000 з попередньо-напруженими стиками в точках нульових моментів4Напружено-деформований стан балок за одноразового та малоциклових навантажень4Бетонні куби 150Ч150Ч1506Кубикова міцність бетону на час випробування зразків призм та у віці 28 дібБетонні призми 10Ч10Ч4012Призмова міцність та деформативні характеристики бетону за одноразового стиску на час випробування зразків призм на розтяг Бетонні призми з анкерними пристроями 100Ч100Ч60010Міцність, деформативні характеристики бетону за одноразового та повторного розтягу
2.2. Матеріали для виготовлення дослідних зразків, склад бетону, методика виготовлення дослідних зразків
Ц е м е н т. Для виготовлення бетону використовувався портландцемент з мінеральними домішками М500 Здолбунівського цементно-шиферного комбінату Рівненської області, який задовольняє вимогам ДСТУ БД.2.7-46-96.
П і с о к. В якості дрібного заповнювача був використаний кварцовий пісок Коршевського кар'єру з модулем крупності Мкр = 1,7...2,0 і об'ємною насипною масою 1390...1470 кг/м3 та вмістом глинистих частинок до 5%.
Щ е б і н ь. В якості крупного заповнювача в зразках використовували базальтовий щебінь Вирівського кар'єру Сарненського району Рівненської області фракції 10...20 мм, насипна густина 1350...1470 кг/м3.
Для виготовлення зразків використовували важкий бетон класів В20 і В25. Підбір складу бетону здійснювали у відповідності з рекомендаціями [25] з урахуванням фактичних характеристик вихідних матеріалів. Склад бетонної суміші для основоного бетону зразків приймався за вагою 1:1,75:3,25 при В/Ц = 0,56, а для бетону замонолічування - 1:1,96:3,38 при В/Ц = 0,44.
Для проведення дослідів виготовляли три серії збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балок з різними за конструкцією стиками (рис. 2.1, 2.2). В кожній серії виготовляли по чотири балки. Крім того, балки по серіям відрізнялись поздовжнім армуванням та механічними характеристиками бетону й арматури. Довжина балок складала 300 см, а поперечний переріз прийнято 16Ч10 см.
Дослідні балки армувались таким чином, щоб у них була можливість перерозподілу зусиль під час завантаження. Для цього виконано розрахунок балок за пружної роботи та враховано теоретично перерозподіл у них зусиль за умови, що згинальні моменти над опорою і в прольотах повинні бути рівними (рис. 2.3).
Згідно з розрахунком за пружною стадією роботи балки при і , як прийнято в наших дослідах, значення прольотного моменту складає , а опорного (рис. 2.3, б). Для всіх балок виконано перерозподіл зусиль шляхом накладання додаткової трикутної епюри з
максимальним моментом над опорою (рис. 2.3, в) на епюру при пружній стадії роботи, внаслідок чого отримана нова епюра моментів, в якій опорний і прольотні моменти під силами однакові і рівні (рис. 2.3, г). За цією епюрою згідно з [55], визначалась поздовжня опорна і прольотна арматура (табл. 2.2). За такою схемою перерозподілу зусиль виконувалось дослідження роботи монолітних нерозрізних балок [2].
В прольотах і над опорами приймався однаковий процент армування. Опорна арматура зав