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 стиснутій зоні матеріалами, які відрізняються один від
одного за своїми фізико-механічними властивостями. При підсиленні балок
використовували сучасні ефективні матеріали підвищеної міцності та
тріщиностійкості до складних умов експлуатації. Для порівняння з традиційним
способом підсилення залізобетонних балок нарощуванням стиснутої зони за
допомогою додаткової арматури та шару дрібнозернистого бетону були досліджені
інші матеріали, які підсилюють стиснуту зону. Відомо, що підсилення стиснутої
зони згинального елемента виконують при необхідності значного збільшення
несучої здатності і 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
дрібнозернистого бетону, підсилити стиснуту зону шаром сталефібробетону та
шаром полімербетону. Програма випробувань експериментальних балок наведена в
табл. 2.1.
Шар сталефібробетону та полімербетону додатково армували плоским арматурним
каркасом для забезпечення міцності звисів полиць. Арматура підсилення у цих
балках була введена у шар сталефібробетону (полімербетону) і з зварюванням у
чотирьох місцях з поздовжньою арматурою стиснутої зони підсилюваних балок [79,
111].
Для експерименту було виготовлено чотири серії експериментальних балок, по три
штуки в кожній. При цьому балки першої серії підсиленню не підлягали та мали
прямокутний поперечний переріз. Балки другої, третьої та четвертої серій були
підсилені в стиснутій зоні, при цьому їх поперечний переріз змінився з
прямокутного на тавровий.
2.2 Конструкція та характеристика експериментальних зразків
Експериментальні балки виготовляли в заводських умовах. Розміри поперечного
перерізу балок до підсилення склали 100Х200 мм, а загальна довжина – 2000 мм.
На рис. 2.1 наведено конструкцію експериментальних зразків балок без
підсилення серії 1 марки БКСП.
Армування балок виконували двома плоскими каркасами з робочою арматурою у
розтягнутій зоні Ж 18 А-III та конструктивною арматурою в стиснутій зоні Ж 6
А-I. При цьому відсоток армування склав µ=2,55%. Таке армування приймали з тією
метою, щоб у нормальному перерізі виконувалась нерівність о > оR , тобто
імітувався випадок, коли зниження міцностних та деформативних характеристик
реально експлуатованих балок може виникнути за рахунок зниження міцності
стиснутої зони при переармуванні розтягнутої зони.
Поперечне армування було виконано з арматурних стержнів Ж 8 А-III які
встановлювали з кроком 150 мм у зоні чистого згину та 100 мм – за межами зони
чистого згину [30, 35, 78]. При цьому переслідували мету – створити додатковий
запас міцності балок за похилими перерізами, що повинно було виключити
можливість руйнування підсилених і не підсилених зразків балок від дії
поперечної сили.
Рис. 2.1 Конструкція експериментальних балок до підсилення:
а) опалубочне креслення; б) схема армування;
в) арматурний каркас; г) розрахункова схема.
Для запобігання втрати стійкості каркасу в процесі виготовлення були введені
конструктивні горизонтальні стержні, які зв`язували вертикальні каркаси (див.
рис. 2.1)
Як вже було сказано, після підсилення, поперечний переріз балок змінювався з
прямокутного на тавровий. Розміри поперечного перерізу полиці приймали з такого
розрахунку, щоб був гарантований перехід балок з класу переармованих в клас
нормально армованих. При цьому відсоток армування балок знизився і склав µ=
1,87%.
Полицю армували двома поздовжніми стержнями арматури Ж 6 А-I, які були
об’єднані в плоский каркас за допомогою арматурних стержнів Ж 6 А-I,
встановлених у поперечному напрямку з кроком 100 мм. Схема армування полиці
наведена на рис. 2.2.
Рис. 2.2 Конструкція експериментальних балок після підсилення:
а – опалубочне креслення;
б – схема армування полиці;
в – арматурний каркас полиці.
Для приготування бетонної суміші як основного бетону так й бетону підсилення
використовували такі матеріали: шлакопортландцемент М 400 Криворізького
цементного заводу, річний пісок з модулем крупности Мк=1,4...2,0 Кременчуцького
родовища та щебінь крупністю 10...20 (для дрібнозернистого бетону – крупністю
до 10 мм) Октябрьского родовища гранітів м. Кривий Ріг. Попередньо розраховано
склад бетонів за методом абсолютних об`ємів.
При приготуванні сталефібробетонної суміші до основних компонентів
дрібнозернистого бетону додавали фібри довжиною ?=70...80 мм та Ж 1 мм, які
були отримані з відпрацьованих канатів марки ЛК-06Х19=144. Попередньо стальні
фібри знежирювали шляхом їх промивки очищеним керосином з наступною просушкою.
Об`ємний вміст фібр склав 2% [4, 7, 56, 58]. При приготуванні полімербетонної
суміші, як в`яжуче, використовували клей епоксидний універсальний (“ЄДП”) [74,
100].
Витрати матеріалів на 1 м3 основного бетону та бетонів підсилення наведені у
табл. 2.2.
Таблиця 2.2
Склади використаних бетонів
Вид бетону
Марка цементу
Цемент,
кг/м3
Щебінь, кг/м3
Пісок Мк=1,4...2,0
кг/м3
Вода, л
В/Ц
Пласти-фікатор ССБ,
кг/м3
Стальні фібри,
кг/м3
Епоксид-ний клей,
кг/м3
максим. круп-ність зерен до 20мм
максим. круп-ність зерен до 10мм
Основний бетон
400
222
1388
__
539
195
0,86
0,44
__
__
Дрібно-зернистий бетон
400
412
__
1283
442
210
0,51
0,82
__
__
Сталефібро-бетон
400
412
- Київ+380960830922