РАЗДЕЛ 2
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЧНОСТИ КОРОТКИХ СЖАТЫХ
СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ
Для разработки методики расчета и выявления физических закономерностей
разрушения коротких сталежелезобетонных элементов, армированных продольной
арматурой и поперечными пластинками, были проведены экспериментальные
исследования их несущей способности при осевом сжатии.
2.1. Изготовление и хранение опытных элементов
Программой экспериментальных исследований было предусмотрено изготовление
четырех серий А, Б, В и Г опытных образцов. В каждую серию входило по
двенадцать бетонных, три железобетонных (далее ЖБ) и девять сталежелезобетонных
(далее СтЖБ) элементов. Состав, количество и размеры опытных элементов каждой
из серий приведены на рис. 2.1:
Рис. 2.1. Количество и состав типовой серии опытных элементов
Элементы серий А и Б были изготовлены из тяжелого бетона класса В35 по
прочности на сжатие, а образцы серий В и Г- из тяжелого бетона класса В50.
Для изготовления тяжёлого бетона использовали портландцемент М500 Балаклейского
цементного завода активностью 476 кг/см2 при нормальной густоте цементного
теста (НГЦТ) 28%, плотностью сц = 3,1 г/см3 , который был доставлен с завода
сразу же после его расфасовки. В качестве крупного заполнителя применялся
гранитный щебень крупностью 5-10 мм, предварительно промытый в металлической
ёмкости, с последующим высушиванием. В качестве мелкого заполнителя бетона
использовали кварцевый песок Безлюдовского карьера (Харьковская область)
крупностью Мкрп =2,4.
Состав тяжёлого бетона подбирали в соответствии с «Руководством по подбору
составов тяжёлого бетона» НИИЖБ’а Госстроя СССР [95, 96] и рекомендаций В.И.
Гоца [34]. Уточнение составов бетона производилось на пробных замесах [125,
127].
Таблица 2.1
Состав тяжелого бетона по весу
Класс бетона по прочности на сжатие
Расход материалов на 1м3 бетонной смеси, кг
В/Ц
Цемент
М500
Песок
крупностью
2,4 мм
Гранитный
щебень
фракцией
5..10 мм
Вода
Пласти-
фикатор
С-3
В35
280
631
1244
207
0,74
В50
480
464
1207
218
2,4
0,45
С целью улучшения строительно-технических свойств бетона и, в первую очередь,
повышения подвижности и текучести бетонной смеси при бетонировании СтЖБ
элементов, в состав бетона класса В50 была введена пластифицирующая добавка С-3
в количестве 0,5% от массы цемента в пересчёте на сухое вещество. Введение
пластифицирующей добавки С-3 в состав бетонной смеси произведено одновременно
со всем количеством воды затворения [78]. Суперпластификатор С-3 изготовлен на
основе натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и
формальдегида [9].
Как показала практика [9, 78, 138], пластифицированные бетонные смеси
обеспечивают рост осадки конуса (ОК) от 2…4 см до 20…25 см в течение 2…3 часов
с момента их приготовления.
Кроме того, введение добавки С-3 в таком количестве в бетонную смесь исключает
её расслоение и делает её легкоподвижной. Такие технологические качества
конструкционных бетонов особенно необходимы при монолитном возведении СтЖБ и
сталетрубобетонных конструкций. Поэтому изучение несущей способности
нагруженных СтЖБ конструкций на основе пластифицированных бетонов призменной
прочностью 400 кг/см2 (39,24 МПа) и выше, имеет на наш взгляд, не только
научное, но и практическое значение.
Опытные образцы запроектированы в виде бетонных призм размером 150х150х600 мм,
150х150х100 мм и 150х150х75 мм, а также кубиков с ребром 150мм. Одновременно с
бетонными образцами изготовляли ЖБ и СтЖБЭ в виде призм размером 150х150х600
мм. Продольная арматура этих элементов в сериях А, Б, В и Г состояла из четырёх
стержней диаметром 12мм из стали класса А400С (рис. 2.2) Донецкого
металлопрокатного завода. Согласно сертификату № 1129 от 7.07.2005 года,
арматура Ш12мм класса А400С имеет следующие механические характеристики: предел
прочности ув = 54,7 кН/см2, предел текучести ут = 40,2 кН/см2 и относительное
удлинение е = 0,39 [77].
Поперечные стержни ЖБ и концевые поперечные стержни арматурных каркасов СтЖБ
элементов изготовлены из холоднотянутой проволоки периодического профиля Вр-I
предприятия ОАО «Днепрометиз» диаметром 4мм.
Для поперечного армирования СтЖБ элементов стальные пластины размером 146х146
мм нарезались на гильотине из листа 1250х2500 мм толщиной t=1,8мм, прокатанного
на ОАО МК «Запорожсталь» из стали марки 08 кп.
Изготовление элементов арматурных каркасов и их сборка произведены в
механических мастерских Харьковской национальной академии городского хозяйства.
Отклонение линейных размеров элементов каркасов находится в пределах ± 0,5 мм.
Насаживание пластинок на продольную арматуру выполнено по скользящей посадке, а
крепление поперечных стержней (хомутов) и пластин произведено электродуговой
сваркой. Электроды приняты диаметром 3 мм.
Шаг хомутов арматурного каркаса железобетонных призм принят равным 150мм, т.е.
равным стороне квадратного сечения элемента. Шаг расположения поперечных
стальных пластин соответствующих СтЖБ призм принят в переделах их высоты 150мм,
100мм и 75мм. При этом поперечные пластины СтЖБ элементов серий А и В приняты
сплошными (без отверстий), а в пластинах серий Б и Г предусмотрены
технологические отверстия диаметром соответственно Ш60мм и Ш75мм. Схема
армирования и общий вид каркасов для изготовления ЖБ и СтЖБ элементов приведен
соответственно на рисунках 2.2…2.4.
Рис. 2.2. Схема армирования и общий вид каркасов железобетонных элементов серий
А, Б, В и Г
Сталежелезобетонные образцы - призмы, как отмечено ранее, были запроектированы
высотой h