РАЗДЕЛ 2
ЦЕНТРИФУГИРОВАННЫЕ ТРУБОБЕТОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, РАБОТАЮЩИЕ НА ОСЕВОЕ СЖАТИИ
2.1. Объем и методика проведения исследований. Физико-механические свойства исходных материалов
Очевидно, что несущая способность элементов из стальных труб, заполненных центрифугированным бетоном, зависит от прочностных характеристик применяемых материалов и размеров поперечного сечения сжатого элемента - диаметра элемента, толщины стенки стальной трубы, толщины слоя бетона. Поэтому задача определения прочности (несущей способности) таких элементов содержит множество неизвестных и является достаточно сложной. Для достоверности опытных данных важно выбрать число и условия проведения экспериментов, необходимых и достаточных при решении поставленной задачи, особенностью которой является ее интерполяционный характер, т.е. необходимо определить влияние основных факторов, характеризующих исследуемый трубобетонный элемент, на его несущую способность и деформативность.
Программа для проведения экспериментального исследования трубобетонных элементов, заполненных центрифугированным бетоном, а также обычных трубобетонных образцов, была получена на основе математического планирования эксперимента (табл. 2.1).
Для изготовления образцов применялись электросварные трубы из стали класса С38/23. Механические характеристики металла труб получены испытанием на сжатие образцов пустых труб и на растяжение вырезанных из труб стандартных полосок металла. Трубы с толщиной стенки 2 и 3 мм изготовлялись на специальных станках с последующей электросваркой стыка непрерывным швом.
Таблица 2.1
Характеристика и несущая способность опытных образцов из
центрифугированного трубобетона
Шифр
образцовРазмеры поперечного сечение трубы, смТол-щина бетон-ного слоя tb,
ммПлощадь поперечного сечение, см2Приз-менная проч-ность бетона Rb, МПаНесу-щая способ-ность образ-ца
Nexp,
кНВнеш-ний диа-метр
deВнут-ренний диа-метр
diТол-щина стен-ки
tsстали Asбетона
AbЦТБ-А-12192095,04533,9316,0222450ЦТБ-А-22192095,02533,9144,2322500ЦТБ-А-32192095,03833,9202,6212400ТБ-42192095,0Спл.133,9342,8302900ЦТБ-А-4-12252212,03714,0214,0251650ЦТБ-А-4-22252212,03414,0199,3171300ЦТБ-А-5-32252212,06014,0303,0282100ЦТБ-А-5-42252193,04220,9233,0282270ЦТБ-А-5-52252212,05014,0268,0282000ЦТБ-А-6-42252193,04520,9245,0302250ЦТБ-А-6-52252193,04020,9227,0251950ЦТБ-А-6-62252193,05020,9265,0282200ЦТБ-А-7-12192152,04013,6219,8201500ЦТБ-А-7-22192152,06013,6292,5312500ЦТБ-А-8-12192057,04046,6207,2313400ЦТБ-А-8-22192057,06046,6273,1203100ЦТБ-Б-9-13153112,05319,5429,0202750ЦТБ-Б-11-13153112,05019,5409,0152450ЦТБ-Б-11-23153112,06819,5548,8153000
Продолжение таблицы 2.1
Шифр
образцовРазмеры поперечного сечение трубы, смТол-щина бетон-ного слоя tb,
ммПлощадь поперечного сечение, см2Приз-менная проч-ность бетона Rb, МПаНесу-щая способ-ность образ-ца
Nex,
кНВнеш-ний диа-метр
deВнут-ренний диа-метр
diТол-щина стен-ки
tsстали Asбетона
AbЦТБ-Б-12-13153093,07029,1519,2213465ЦТБ-Б-12-23153093,07829,1588,3213800ЦТБ-Б-13-13153093,07529,1551,0163300ЦТБ-Б-13-23153093,04529,1372,0162650ЦТБ-Б-13253164,54544,0375,0323800ЦТБ-Б-23253164,55844,0464,0273950ЦТБ-Б-33253164,55844,0464,0274250ЦТБ-Б-43253164,54944,0393,0203350ЦТБ-Б-53253193,06829,1564,0273850ЦТБ-Б-63253183,55535,9436,0273700ЦТБ-Б-73253163,55044,0417,0263750ЦТБ-В-14264127,05091,7564,0195050ЦТБ-В-24264122,04033,9479,7314500ЦТБ-В-34264122,06033,9681,9204000ЦТБ-В-44264127,05091,7564,0316000ЦТБ-В-54264127,04891,7549,0265500ЦТБ-В-64264127,04591,7519,0235250ЦТБ-В-74264127,04091,7467,7204700ЦТБ-В-84264127,06091,7663,0316400ЦТБ-В-16-14504462,08028,1919,0204400ЦТБ-В-19-24504462,07528,1873,0204300
Как следует из табл. 2.1, для опытных образцов принят тяжелый бетон класса по прочности на сжатие В25, В35, В45. Для изготовления каждой партии образцов (с различной прочностью бетона) использовался бетон одного замеса, приготовленный промышленным способом на заводе № 2 производственного объединения "Криворожжелезобетон". Бетон для всех партий опытных образцов был приготовлен на гранитном щебне Коломойцевского (в г. Кривом Роге) карьера и на запорожском речном песке. В качестве вяжущего применялся портландцемент активностью 500 Каменец-Подольского цементного завода.
Опытные центрифугированные образцы изготовлялись в горизонтальном положении на ременной центрифуге в производственных условиях на производстве № 2 производственного объединения "Криворожжелезобетон". Известное заранее количество бетона подавалось в трубу при помощи специально изготовленного для этой цели приспособления так, чтобы бетон распределялся равномерно по длине всего элемента. Торцы бетонируемого элемента перед центрифугированием закрывались металлическими крышками. Бетон уплотнялся при вращении образцов со скоростью 1200 об/мин в течение 12 мин.
Стандартные кубы и призмы для определения физико-механических характеристик бетона изготовлялись в металлической опалубке и хранились до испытания в тех же условиях, что и центрифугированные трубобетонные элементы.
К испытаниям все образцы тщательно подготавливались. Поверхность трубобетонных образцов очищалась от коррозионного налета и покрывалась тонким слоем лака. Торцы образцов тщательно выравнивались. Перед испытанием образцы тщательно центрировались в плитах испытательного пресса при помощи пробных загружений.
Образцы испытывались в возрасте бетона 28 суток. Испытание центрифугированных элементов проводилось в лабораторных условиях на гидравлическом прессе ПММ-1000. В процессе испытаний были приняты две схемы передачи нагрузки на трубобетонные образцы: н