РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Мета та об'єми експериментальних досліджень
Метою експериментальних випробувань є дослідження напружено -деформованого стану, міцності, тріщиностійкості та деформативності залізобетонних згинальних елементів, підсилених у розтягнутій зоні різними способами. При підсиленні балок використовували сучасні ефективні матеріали підвищеної міцності та тріщиностійкості до складних умов експлуатації. Для порівняння з традиційним способом підсилення залізобетонних балок нарощуванням розтягнутої зони за допомогою додаткової арматури та шару важкого бетону були досліджені інші матеріали, які підсилюють розтягнуту зону. Відомо, що підсилення розтягнутої зони згинального елемента є найбільш ефективним способом підсилення нормальних перерізів для армованих балок. З цією метою для описуваних дослідів було прийнято рішення, крім традиційного способу підсилення шаром армованого важкого бетону, підсилити розтягнуту зону шаром сталефібробетону та шаром полімербетону (див. рис.1.9...1.11).
Шар сталефібробетону не містив додаткової арматури, тому що при підсиленні розтягнутої зони не передбачали ушкоджень та відколювань захисного шару бетону. У цьому випадку при розміщенні додаткової арматури потрібно було б відбивати захисний шар бетону підсилюваної балки, інакше не зварена з поздовжньою робочою арматурою балок вона працюватиме окремо. Це практично не дозволить мати додаткових переваг у міцності, тріщиностійкості і деформативності підсиленого елемента.
При підсиленні балок шаром полімербетону зважили на досить велику склеювальну спроможність цього матеріалу [35]. Тому арматура підсилення у цих балках була введена у шар полімербетону із зварюванням тільки у двох місцях з основною поздовжньою робочою арматурою підсилюваних балок.
Для порівняння ефективності перелічених способів підсилення були виготовлені та випробувані за індентичною схемою підсилені балки. Принципові схеми формування дослідних зразків наведені на рис.2.1.
Рис. 2.1. Експериментальні балки: а ? непідсилена марки Б; б ? підсилена сталефібробетоном - БС; в ? підсилена полімербетоном - БП; г ? підсилена арматурою та важким бетоном - БТ
Навпаки, підсилення традиційним способом, тобто додатковими арматурними стержнями і шаром важкого бетону вимагали зварювання через 1000 мм, тобто у трьох точках, що і було зроблено.
Для порівняння експериментами було передбачено два випадки початкового напружено-деформованого стану зразка перед підсиленням. У першому випадку підсилення балок виконували без їх попереднього навантаження. Цей варіант відповідає випадку, коли необхідно збільшити несучу здатність (наприклад, при встановленні нового, більш важкого обладнання) в елементах, які ще не вичерпали свій ресурс.
Другий варіант підсилення мав за мету моделювання випадку певного зношення залізобетонного елемента. У цьому випадку балки були попередньо навантажені зусиллям, яке складало приблизно 0,6...0,7 від руйнівного, отриманого при випробуванні балок серії Б. Таким чином, у балках було досягнуто утворення тріщин шириною розкриття 0,1...0,3 мм, тобто менше за граничні, нормовані у СНиП [93]. Одночасно прогини знаходились теж у межах, що не перевищували допустимі, величиною 1/400...1/520 l. Таким чином, була зроблена імітація підсилення елементів, які відпрацювали досить довгий термін і отримали певні пошкодження та дефекти у розтягнутій зоні. У той же час, стан стиснутої зони дозволяє такі елементи підсилювати і успішно їх експлуатувати у подальшому [10]. При підсиленні балок, які мали початкові пошкодження, зразки розвантажували, після чого було нанесено підсилюючий шар.
Для експерименту було виготовлено чотири серії експериментальних балок прямокутного поперечного перерізу по чотири штуки в кожній. Програма випробувань експериментальних балок наведена в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Програма випробовувань дослідних балок
№ серіїМаркуван-
ня балокСпосіб підсилення і його шифрПоперечний переріз зразківМета випробування123451Б 1 - 1
Б 1 - 2
Б 1 - 3
Б 1 - 4Без підсилення
( базова серія )
Визначення міцності, жорсткості і тріщиностійкості короткочасними випробовуваннями.2БС 2 - 1
БС 2 - 2 Залізобетонні балки, підсилені сталефібро-бетоном в розтягнутій зоні без попереднього навантаження
Визначення міцності та прогинів у середині прольоту балки. Утворення і розкриття тріщин у підсиленій конструкції. Оцінка динаміки росту тріщин.
БСН 2 - 1
БСН 2 - 2 Залізобетонні балки, навантажені до рівня 0,6...0,7 від руйнівного з появою тріщин у розтягнутій зоні , а потім підсилені сталефібро-бетоном у розтягнутій зоні
Продовження таблиці 2.1
123453БП 3 - 1
БП З - 2 Залізобетонні балки, підсилені полімербетоном у розтягнутій зоні без попереднього навантаження
Визначення міцності та прогинів у середині прольоту балки. Утворення і розкриття тріщин у підсиленій конструкції. Оцінка динаміки росту тріщин.
БПН 3 - 1
БПН 3 - 2 Залізобетонні балки, навантажені до рівня 0,6...0.7 від руйнівного з появою тріщин у розтягнутій зоні , а потім підсилені полімербетоном у розтягнутій зоні
4БТ 4 - 1
БТ 4 - 2Залізобетонні балки, підсилені підведенням додаткової арматури у розтягнутій зоні з нарощуванням важким бетоном без попереднього навантаження
Визначення міцності та прогинів у середині прольоту балки. Утворення і розкриття тріщин у підсиленій конструкції. Оцінка динаміки росту тріщин.