CC BY
44
УДК 624.21.09
АНАЛІЗ ДЕФОРМАТИВНОСТІ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ПЛИТ, АРМОВАНИХ ПІД КУТОМ ДО НОРМАЛЬНОЇ ОСІ
А.В. Більченко, доцент, к. т. н., ХНАДУ
Анотація. Розглядається деформативність плит, армованих арматурою різного діаметра, яку одержано при проведенні експериментів.
Ключові слова: залізобетонна плита, армування під кутом, міцність плити, дефор-мативність, прогини.
Вступ
Малі та середні залізобетонні та сталезалізобе-тонні мости у своєму конструктивному рішенні мають залізобетонну плиту по балках прольотних будов. Якщо розглядати конструктивне рішення таких мостів, то плита в них працює як балочний елемент малого прольоту, тобто моменти виникають тільки в одному напрямку. Виходячи із цього, робоча арматура ставиться теж з короткої сторони плити. Більш раціональним з точки зору розподілу зусиль по полю плити було рішення, в якому залізобетонна плита могла б працювати у двох напрямках.
В даній ситуації це може бути можливим, якщо залізобетонну плиту заармувати під кутом до діючого моменту. Зміна умови роботи і системи армування тягне за собою зміну умови міцності і дефор-мативності.
Мета і постановка задачі
У плитах, що працюють у двох напрямках, виникають як згинальні, так і крутні моменти. Однак на натурних конструкціях, наприклад, плитах, об-
пертих по контуру, кількісна оцінка результатів експерименту була б важкою, оскільки сама конструкція є статично невизначеною. Методика експерименту детально описана в роботах проф. М.І. Карпенко [1, 2] і дозволяє, з одного боку, вивчити поведінку плит із тріщинами, що знаходяться під кутом до стержнів арматурної сітки (похилі тріщини), а з іншого - безпосередньо з експерименту визначити величини згинальних і крутних моментів.
Реалізація задачі
Схема навантаження й армування плит показана на рис. 1. Плити прямокутні в плані 140 х 82 см при товщині И = 6 см. Кубикова міцність бетону до моменту випробування складала 30-38 МПа. Арматура застосовувалась із вираженою горизонтальною площадкою текучості (Яіп = 350-400 МПа). Плити армовані прямокутними сітками (ортотро-пне армування), що розміщені біля розтягнутої при згині поверхні стержнями діаметром 10, 8, 6 мм. Армування виконувалось серіями за схемами (табл. 1).
Таблиця 1 Характеристика плит
Марка плит Кількість Кут нахилу Діаметр по осі “х” (по осі “Г) Діаметр по осі “у” Коефіцієнт армування ^Ьп, МПа Кп , МПа
П-1 4 45° 8 8 0,0156 32,3 398
П-4 4 45° 10 8 0,0158 29,8 350/398
П-8 2 45° 10 6 0,0148 37,1 350/405
П-11 2 60° 10 6 0,0153 32,9 350/405
П-12 2 60° 6 10 0,0150 38,9 405/350
П-9 2 0° 10 - 0,0154 30,4 350
П-10 2 0° 6 - 0,0154 30,8 405
\ і
/ /
0 • Хх\ Дд у1 «Л
/ Лал \Х У \>
—1 —■ \
/гГІ «
Ч В О С/*7 |£ 7
П
Рис. 1. До аналізу експериментів: С0 - зона дослідження
Рис. 2. Прогини залізобетонних плит, що армовані під різним кутом
Рис. 3. Залежність прогинів у плитах, армованих під кутом 45°, від діаметра стержнів за напрямками X і У
Рис. 4. Залежність прогинів у плитах, армованих під кутом 60°, від діаметра арматури за напрямками X і У
Таким чином, при проведенні експериментів ставилося завдання дослідження декількох питань. У даній роботі розглядається загальна деформатив-ність плит у залежності від таких чинників:
- яким чином на загальну деформативність плит впливає схема розміщення стержнів арматури по відношенню до діючого моменту;
- як впливає діаметр арматури по осях Х та У;
- яким чином проходить перерозподіл зусиль між нижнім і верхнім стержнем сітки.
Одержані результати наводяться на рис. 2, 3, 4 серіями і за кожним зразком окремо. При цьому для можливості порівняння коефіцієнт армування в плитах приймається однаковим. Це досягалося зміною кроку арматури від 65 мм для плит, армованих під кутом 0°, і до 100 мм для плит, армованих під кутом 45° та 60°.
Аналіз впливу кута розміщення стержнів до діючого зусилля показав (рис. 2), що прогини плит, армованих під кутом 45°, збільшуються в залежності від величини навантаження в середньому на 25% порівняно з кутом 0°, а при армуванні плит під кутом 60° збільшуються в залежності ще й від того, яка нижня арматура, тобто від коефіцієнта армування за Х та У і складає від 16% до 32%. При малих навантаженнях ця різниця буде меншою.
Аналіз впливу діаметра арматури в сітках при однаковому куті армування по відношенню до діючих зусиль показав (рис. 3), що менші прогини спостерігались при армуванні однаковими діаметрами стержнів (8 х 8 мм). Прогин збільшувався при армуванні по осях Х та У стержнями 10 х 6 мм та 10 х 8 мм. Але слід зазначити, що при останніх схемах армування збільшується крутильний момент за рахунок різниці між кх та ку ,
тому армувати сітки різними діаметрами стержнів по Х та У недоцільно.
Аналіз прогинів плит, армованих під кутом 60°, показав (рис. 4), що в даному випадку ще більшого значення набуває стержень, який розміщений під кутом 30°, тобто має менший нахил до діючого зусилля, незалежно від того нижній це стержень чи верхній, ця схема армування наближається до балкових плит, що видно з рис. 2.
Поставлені прогиноміри в напрямку п та в напрямку ґ фіксували прогин у плитах, армованих під кутом 45° та 60° до діючого зусилля, що свідчить, що ці плити працюють у двох напрямках, при цьому вони набувають парусності. Таким чином, прогини повинні збільшуватись, що і підтверджує експеримент. У плитах, що армовані під кутом 0° до діючого зусилля, прогинів у напрямку ґ не спостерігалось.
Заключення
Проведені експерименти показали, що армування плит під кутом раціональне тільки для кутів 45° однаковими стержнями зменшеного діаметра.
Література
1. Карпенко Н.И. Теория железобетона с трещи-
нами. - М.: Стройиздат, 1976.
2. Бильченко А.В., Карпенко Н.И. Эксперимен-
тальная проверка и исследования параметров теории деформирования железобетонных плит с трещинами, работающих в двух направлениях. - М.: Стройиздат, 1971.
Рецензент: Г.А. Молодченко, ХНАКХ.
професор, д.т.н.,
Стаття надійшла до редакції 20 січня 2005 р.
