CC BY
198
Экспериментальные исследования сталежелезобетонных конструкций, работающих на внецентренное сжатие
В.И.Травуш, Д.В.Конин, Л.С.Рожкова, А.С.Крылов, С.С.Каприелов, И.А.Чилин, А.С.Мартиросян, А.И.Фимкин
Проведён анализ результатов, полученных при испытаниях моделей сталежелезобетонных колонн на центральное и внецентренное сжатие. Проведена оценка существующих методик расчета, предложенных в [1-3], их сравнение между собой и с результатами эксперимента. Представле-ны графики напряжений в моделях под нагрузкой. Сделаны выводы о влиянии дополнительной анкеровки стального сердечника в бетоне на несущую способность моделей.
Ключевые слова: бетон, фибробетон, сталежелезобетон-ная конструкция, жесткая арматура, гибкая арматура.
Experimental Study of Composite Structures, Working
for Eccentric Compression. By V.I.Travush, D.V.Konin,
L.S.Rozhkova, A.S.Krylov, S.S.Kaprielov, I.A.Chilin,
A.S.Martirosyan, A.I.Fimkin
The analysis of the results obtained when testing models of steel-concrete composite columns at central and eccentric compression. The evaluation of existing calculation methods proposed in [1-3], their comparison with each other and with the experimental results. Shows the graphs of the stresses in the models under load. The conclusions about the influence of additional embedment steel core concrete on the bearing capacity models.
Keywords: concrete, fiber concrete, concrete and steel structure, rigid fittings with flexible fittings.
Введение
Необходимость проведения настоящей работы обусловлена отсутствием действующих нормативно-технических документов, регламентирующих расчёт сталежелезобетонных колонн для конструкций зданий и сооружений. Целью работы являлось на основании проведённых испытаний уточнить существующую в [1-3] методику расчета сталежелезобетонных колонн (бетонных колонн с жёсткой и гибкой арматурой) с процентом армирования 5...20%, запроектированных с использованием современных материалов (в том числе -высокопрочных бетонов и фибробетона).
Описание испытанных моделей
В рамках работы были испытаны масштабные модели колонн малой гибкости, разделенные на две группы.
Первая группа моделей в количестве 16 штук имеет размер поперечного сечения по бетону 400х400 мм. Длина
модели колонны - 1640 мм. Поперечное сечение стального сердечника - сварной двутавр из листовой стали С255, С345 по ГОСТ 27772-88. Бетон класса прочности на сжатие В25. Рабочая арматура - класс А400; количество стержней - от 8 до 12 шт., диаметр - 8 мм. Поперечная арматура - класс А240, шаг - 120 мм, диаметр - 4 мм. Процент армирования от 5% до 15%. К первой группе относятся колонны обозначенные далее как К1...К16. Для обеспечения совместной работы стального сердечника с бетоном по аналогии со стад-болтами в части моделей предусмотрена установка упоров на стенках двутавров, выполненных из коротышей арматуры - 8 мм длиной 90.120 мм с шагом около 200 мм (общий вид стального сердечника и расположения упоров приведён на рисунке 1, а). Для той же цели в части моделей на полки двутавра приварена продольная арматура диаметром 8 мм по всей высоте модели, которая должна повысить сцепление бетона и стали.
Вторая группа моделей имеет меньшие размеры и изготовлена в количестве 44 штук. Размер поперечного сечения по бетону 150x150 мм. Длина модели колонны - 600 мм. Поперечное сечение стального сердечника - двутавр, составленный из двух швеллеров №10, для части моделей - усилен листовой сталью по стенке для достижения б0льшего процента армирования. Использована сталь С255 по ГОСТ 27772-88. Бетон класса В80 и фибробетон. Рабочая арматура - класс А400С; количество стержней - 4 шт., диаметр - 8 мм. Поперечная арматура - класс А240 (Вр-1), шаг - 50 мм, диаметр - 4 мм. Процент армирования от 10% до 17,5%. Модели данной группы далее обозначены, как К9-1...К9-22, К10-1...К10-22. Общий вид жесткой и гибкой арматуры колонн группы 2 приведён на рисунке 1, б.
Помимо моделей колонн первой и второй групп подготовлено 6 штук бетонных и фибробетонных призм без дополнительного армирования с характеристиками, отвечающими второй группе моделей. Также для каждой партии заливки бетона и фибробетона было подготовлено по три образца-куба со стороной 100 мм (всего испытано 39 образцов).
Свойства фибробетона подробно описаны в работе [4]. В основе технологии получения данного материала лежит совмещение сверхвысокопрочной матрицы, основной объём которой представляет собой аналог Reactive Powder Concrete («порошкового бетона») и стальной фибры. Фибробетон содержит следующие компоненты: портландцемент марки ПЦ500 Д0Н, средней активностью при пропаривании 48,9 МПа, соответствующий ГОСТ 10178; заполнитель - песок кварцевый с включениями известняка, состоящий из набора стандартных фракций от 0 до 5 мм, в
котором доля частиц фракций не более 0,63 мм составляла 50-65%; органоминеральный модификатор МБ 50К - порошкообразный продукт насыпной плотностью 850 кг/м3, содержащий микрокремнезем, золу-унос, суперпластификатор на основе поликарбоксилатов; стальная фибра длиной 13 мм (временное сопротивление разрыву не менее 1200 МПа, модуль упругости 200 ГПа).
Таким образом, представленные две группы моделей после их испытаний и анализа полученных результатов дают возможность оценить влияние на несущую способность следующих факторов:
- соотношение жесткостей бетонной части сечения и стального сердечника;
- соотношение прочностей материалов бетонной части сечения и стального сердечника;
- масштаб испытуемых моделей по отношению к размерам проектируемых колонн;
- большого диапазона процента армирования от 5% до 17,5%,
- разных способов повышения сцепления стальной и железобетонной частей комбинированной конструкции (стад-болты или дополнительная арматура).
Параметры испытанных моделей, а также приложенные эксцентриситеты и плоскости их приложения приведены в таблице 1. Внутри каждой группы моделей были выделены партии по три (первая группа и бетонные призмы) или две (вторая группа) однотипных модели, которые испытывались
а)
б)
Рис. 1. Общий вид жёсткой и гибкой арматуры колонн первой группы (а) и второй группы (б) и их поперечные сечения (конструкции представлены в разных масштабах)
на одни и те же нагрузки, для обеспечения статистической достоверности полученных результатов.
Описание испытательной установки
В рамках проводимого эксперимента требовалось установить фактическое соотношение распределения усилий, напряжений и деформаций между жёсткой арматурой и бетоном. Для определения относительных деформаций в различных точках модели использована измерительная система, состоящая из тензоизмерительной аппаратуры, датчиков омического сопротивления (тензорезисторов), соединительных проводов с колодками, системы управления, сбора и обработки данных на базе персонального компьютера. Схема установки тензорезисторов на моделях следующая: на стальном сердечнике - в трёх сечениях по высоте (1/4 высоты, в середине, 3/4 высоты), всего: 16 тензорезисторов на полках и стенках двутавра; на поверхности бетона - в середине образца - в вертикальном направлении (всего четыре тензорезистора). Для бетонных и фибробетонных призм без дополнительного армирования тензорезисторы устанавливались как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Для наклейки на поверхность металла использованы фольговые тензорезисторы КФ5П1 с базой 3 или 5 мм, номинальным омическим сопротивлением 200 Ом и тензочувствительностью 2,10...2,20. Для наклейки на бетонную поверхность использованы фольговые тензорезисторы PL-60-11 и PL-90-11 производства фирмы Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd. (Япония) с базой соответственно 60 мм и 90 мм, номинальным омическим сопротивлением 120 Ом и коэффициентом тензочувствительности 2,08.2,12. Для наклеивания датчиков использован клей холодного отверждения на основе цианакрилата CN (для металла) и CN-E (для бетона) производства фирмы Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd. Для защиты измерительных точек от воздействия влаги и металлической стружки использована защитная лента АВМ 75 производства фирмы НВМ (Германия), состоящая из слоя пластилина толщиной 3 мм с малой паропроницаемостью и алюминиевой фольги толщиной 0,5 мм. Вблизи верхней грани каждой модели устанавливался прогибомер системы Максимова с ценой деления 0,01 мм для фиксации вертикальных перемещений, а также контрольный датчик вертикальных перемещений. В качестве тензоизмерительной аппаратуры используются цифровые тензометрические измерительные модули MX840A серии QuantumX производства фирмы HBM (Германия).
Для обеспечения достоверности полученных результатов, а также для минимизации отказа датчиков при многократных перемещениях моделей колонн, вязке арматуры, установки опалубки и вибрирования бетона испытания проводятся в четыре этапа:
1 этап. Испытание призм сечением 150х150х600 мм без жёсткой и гибкой арматуры в соответствии с требованиями ГОСТ 24452-80 «Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона». Испытание пропорциональных образцов стали по ГОСТ 1497-
Таблица 1. Параметры испытанных моделей
л/л Нвддо И, ^ прм. Стыь мр- ГШЦИ Бетси1 9 { || и * п К ЕГ 5 » ш с Куй псовая лрочЕюить М1Ь у и & и м й Й г у 1 ¡1 II Й 6 1 г. з -а-щ Л Ц" к ЗЬ 1. си
1 2 3 >1 5 . * 7 к 9 № 11 12 13
1 К9-] ю.б С2 55 вм «л ¡013 0 1^0 Ш «г ___________
-} К9-2 9 й>6 С255 ил а ЮМ 0 15,0
э К9-7 10.5 С25Л ВЮ гит & 90.1 0 0 15.1 15.]
4 К9-3 10.6 С155 ФБ ил 41 М4.7 0 0 15,0 ]5.&
5 ные ФБ ил 41 N4.7 0 0 15.0 ]5^> И
6 К9-5 пво мл 33 90.] л 15.1 15,1
7 Щ4 С255 БНО ИЛ 33 90,1 3 А 15.1 15 Л
И К9-22 10,6 а и ВЗФ ил 9? А 15.0 I5.fi ва
V С&5 ФВ Г1Л (ГС И1Л 3 А 15,1 15,1
10 К^-14 С255 ФБ ИЛ 69 N1,1 А 15,2 15,1
II КМ!* 10,7 ФЙ Г1И N1.1 3 А 14.9 14.» а
и КУ-6 1М НЮ ДРТ & 9иг] 3 Е ш 15,1 №
и а55. Г1С7 95,] 3 & 15.2 «
14 В&17 46 НЛ ИБ 3 £ 15+] ]4.9
15 ЮЦЙ ФЪ нл 69 N1.1 3 Б ■ 4,1 15.]
ВЗ-21 1П.5 0235 ФБ пет № | 141,) 3 15.0 15.3
\1 ЪУ-У HJ.ii С35.Ч яка мл зй | 94.] 3 л 14,1 |4.9
18 ка-и 10.5 С155 ВОД ИЛ 34 95.] А 14,1 15.1 60
19 КУ. 12 102 ЩЮ П1Л" 34 95.] А >4,2 ]5.Ч й)
30 Ю.6 сз« ФБ нл 64 л 14.0 15.0 ш
3] кма 10.5 С355 ФЬ ИЛ Ь4 МФ.7 л 14.0 15.1
гг КУЛУ С255 ФЬ рп 64 5 А 14,1 «>
К 114 (1:253 И ЦП 27 ^З.й й 0 14,1 ш
и С254 ВЁй 27 и 0 14.1 15Д ш
25 КК1-11 С2Й ВЮЙ ИЛ 94 И>4.4 £ 0 м
№ 17,1 С255 Ф£ РСТ 0 0 ]4.3 15,2
К1Й-15 17..Ч Ф& иЛ 43 144Д 0 0 14.1 15.\ ол
зм С255 ФЬ ист 43 (40,5 У й 15.2
29 к т.* 17.1 ФЯ НП 62 3 А 60
30 кш-](| 17,7 (1255 ФЕ Нй! 62 (#1,9 3 л 14.0 14..1 60
31 К1МЙ 17,4 С155 ФЬ ИЛ 62 3 А 15ь1 15.1 №
32 К](М7 С.1Н ВЙЙ НЕТ 43 Ц2,7 3 л 14.0 ]5.и т
33 К. 10-3(1 17,7 С153 В НО нл 92 Е06,7 3 А 14.0 ]5.й
Продолжение таблицы 1.
34 КИКЗ] ш сзз5 нет 94 ИС^ 3 л 1И 15,2 60
С15Я ИАО НЛ 3.1 ^ Б 15.2 15,1
36 КН}-7 17? СИ до н« ^ Б Ш ш
37 174 СКЙ в во Е11.Л 110,1 15,1 60
38 Щ С2$4 ФЕ Не} [40,У Б 15.] 15Р1
Ь.1 •с- 171 С254 ^ Н*] 14ВД 3 Б 15.1 Л.» «0
тоЩ JV.fi ФЬ ни] Й 14ИУ J и 13Ц0 МР
Л кки С251> ФБ нет 64 14ПН7 5 л 1 5.1 №
42 К№3 17,5 С2$5 ФБ (ГСГГ 140,7 $ А 15,1 еда
43 К Е 0-4 17.7 С255 1380 згст 23 ЭДЙ 5 л 15,Р 15Л №
-М К10-Й сгн 1380 ист 93.11 л ш 15.1 Н)
45 БП 1 и.и ЛС1 9(1 б 0 1*.9
« БП? П,й - ФБ нет 90 ь 15Л Ьл №
47 Й13 - ФБ но 979 0 0 15Л 15Я со
ФБЯ 1 |),(| ФБ 1Г«Т ЕШ 146 и 1М г. и
4? ФБП 3 0,0- - ФБ ЗГС1 1Ш 0 15 А №
50 <ЪШ 3 п.о • ФБ "ГСП Е0П 1*6 У 0 15,3 №
51 ю ш еь 0 и зал 1£4
К С1Н ВгЗ СБ 0 0 1Й4
зз Кп 10.0 Ш* ИСТ Ш 1.5 А 39,У ш
54 кв 10,0 315 НС] 1Э5 2Й.55 1.5 А ЗД) 1*4
И К 1С С255 из* СБ 33.5? л 164
56 К14 С155 л .34,У 164
# К!!! 1О30 ИЗ* ПА л 39;9 лч.к 164
5Я С255 ПА- 178 25н55 1.5 л 40,0 164
Я* 1 К1 СБ 177 2-Й,?? 7: л -ММ1 Й,9
К? 1(и и л [М
$1 КА 10Л С35* 1Э25 СБ 1?8 25, 74 А 4<М>
л? КУ 10.Е СБ 127 7,5 л 3^.7 ЗУ.Н К4
лз | К5 5Д О** Ш се щ я
м Кб С25& Н25 СБ 328 75 А ьм
в? К7 15Л И25 СБ 2БЛ5 75 А 4ЛК.0
1М С2$$ Э** | С£> 128 73 А
Примечания:
1) в строках обозначены: БП - бетонная призма, ФБП - фибробетонная призма; ФБ - фибробетон; 2) в строках обозначены способы дополнительной анкеровки сердечника: СБ - стад-болты (гибкие упоры), ПА - дополнительная продольная арматура, приваренная к сердечнику; 3) в качестве обозначения плоскости приложения эксцентриситета принято: А - эксцентриситет приложен в плоскости стенки двутавра, Б - эксцентриситет приложен в плоскости полок двутавра.
84 «Металлы. Методы испытаний на растяжения». Получение Этап2.1. Испытание моделей стальных сердечников груп-данных о прочности материалов, диаграмм их работы для пы 2 с установленными тензорезисторами в упругой стадии выполнения расчётов. для контроля работы измерительной аппаратуры.
Этап2.2. Испытание моделей второй группы в количестве четырёх штук для контроля работы измерительной аппаратуры и сохранности тензорезисторов в теле бетона.
Этап3 (основной). Испытание моделей первой и второй групп в количестве 56 штук. Испытания контрольных образцов-кубов (одновременно с испытаниями соответствующих моделей) в соответствии с ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».
Испытания моделей выполнялись на тарированном гидравлическом прессе MAN1000 (Германия), моделирующем осевую нагрузку до 1000 тс на испытательной базе ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. Нагружение производилось согласно ГОСТ 8829-94 «Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жёсткости и трещиностойкости» поэтапно ступенями не более 10% от разрушающей нагрузки. На каждой ступени осуществлялась выдержка модели в течение 10 минут. При достижении расчётной (контрольной нагрузки) выдержка осуществлялась в течение 30 минут. Показания приборов считы-вались постоянно на каждой ступени нагружения с частотой 1 Гц. «Центральное» сжатие модели обеспечивалось центрированием модели колонны относительно разметочных рисок на столах пресса, а также путём слежения за показаниями тензорезисторов на первых ступенях нагружения. Если соответствующие тензорезисторы показывали значительную разницу деформаций, модель выравнивалась дополнительно относительно стола. Таким образом, все возникающие в результате испытаний неравномерности напряжений при «центральном» сжатии в поперечных сечениях обусловлены только случайными эксцентриситетами. Внецентренное сжатие моделировалось путем внецентренного приложения нагрузки (рис. 2, 3) с заданным эксцентриситетом.
В процессе испытаний моделей при ступенчатом приложении сжимающей нагрузки на каждом шаге фиксировались: напряжения в стальных и бетонных элементах моделей колонн, вертикальные абсолютные укорочения моделей, значение вертикальной нагрузки, при которой произошли потеря устойчивости модели, её разрушение, либо деформации продолжают нарастать без увеличения нагрузки.
Результаты испытаний
В результате проведённых испытаний были получены массивы данных, характеризующих относительные деформации волокон моделей в местах установки тензорезисторов в зависимости от прикладываемой нагрузки. Величина деформаций в пределах каждой ступени осреднялась. Общая размерность полученных и проанализированных массивов данных составляет около 200 000 значений для каждой модели. При центральном сжатии на 1-ой ступени нагружения нормальные напряжения в упругой стадии вычисляются в соответствии с уравнениями для бетона:
N.
_ ~ _- - б,;
а для стали и арматуры:
р
(2)
Из этих формул можно выразить величины усилий, а также модуль деформации бетона, учитывая его нелинейную работу:
(3)
(4)
(5)
Принимая во внимание, что сумма несущих способностей каждой части сталежлезобетонного сечения равна несущей способности всей конструкции, можно вычислить модуль деформации бетона на приращениях напряжений на (1+1)-ой ступени нагружения, задавшись значением модуля деформации стали, который до наступления пластичности является постоянной величиной 2,1х106 кг/см2:
£б,1+1 —
¡+1
, (б)
где Р+1 и Р. - нагрузки, приложенные к модели на соответствующих ступенях нагружения. Вычислив модуль, можно получить величину напряжения в бетоне:
Напряжения в стали вычисляется аналогично:
^¡+1 = ^,¡41^141 - £с,д + ■ (8) При внецентренном сжатии формула для вычисления
(1)
Рис. 2. Схема приложения внецентренной нагрузки на испытательном стенде (вид сбоку)
модуля деформации бетона на (1+1)-ой ступени нагружения примет вид:
Построены диаграммы напряжений в поперечном сечении элементов. Пример диаграммы приведён на рисунке 4. На данных диаграммах отчетливо выделяется положение нейтральной оси (точка пересечения кривой напряжений и оси абсцисс). Для моделей, испытанных на центральное сжатие, дополнительно построены графики распределения внутренних усилий между бетонной и стальной частями поперечных сечений в процентах на каждом шаге нагружения (рис. 5). Результаты испытаний, а именно - разрушающие нагрузки (Жразр), размеры сжатой зоны поперечного сечения, относительные укорочения испытанных моделей - приведены в таблице 2. Также в таблице 2 приведены значения предельных нагрузок (Л^ ), вычисленных по методикам [1 и 2].
Анализ данных, приведённых в таблице 2, а также построенных эпюр нормальных напряжений показывает следующее.
1. Высота сжатой зоны бетона, рассчитанная по методике, изложенной в [2] и по результатам испытаний, определяется практически во всех случаях «в запас». То есть высота фактически измеренной сжатой зоны бетона превышает расчётную для конструкций с бетонами в среднем на 11%, с фибробетоном - на 16%.
Рис. 3. Общий вид испытательной установки (вторая группа с эксцентриситетом)
2. Относительное укорочение, соответствующее разрушающей или близкой к ней нагрузке, для испытанных конструкций из бетонов зафиксировано в диапазоне от 0,0019 до 0,0001 и в диапазоне от 0,0030 до 0,0006 для конструкций с применением фибробетона. Максимальные укорочения, естественно, соответствуют конструкциям с меньшим процентом армирования.
3. Дополнительная анкеровка стального сердечника в бетоне путём установки стад-болтов не даёт существенного выигрыша в несущей способности (см. строки 53.56 таблицы 2), равно как и приварка дополнительной продольной арматуры (строки 57.58). Тем не менее, отмечается, что конструкции со стад-болтами имеют в среднем вдвое меньшие продольные деформации, чем конструкции без стад-болтов (0,00045 против 0,0011 соответственно). Поэтому следует рекомендовать установку дополнительных анкерующих устройств (по типу стад-болтов) для повышения продольной жёсткости конструкции.
Также во время испытаний отмечено, что разрушение сталежелезобетонных конструкций даже при значительных эксцентриситетах (до 1/3 размера поперечного сечения) происходит плавно за счёт пластических свойств стального сердечника и наличия гибкой арматуры и хомутов. Существенных выколов бетона и полного разрушения бетонной части поперечного сечения не отмечено ни разу.
Расчёты конструкций в соответствии с методиками [1 и 2] по нормативным характеристикам материалов показывают, что:
1) расчёт по руководству [1] в среднем даёт запас около 7% для конструкций с бетоном и фибробетоном;
2) в случаях, соответствующих проценту армирования более 15%, расчёт по руководству [1] даёт отрицательный запас (до минус 14,5% для конструкций с бетоном и минус 11% для конструкций с фибробетоном);
3) расчёт по проекту СП [2] в среднем даёт запас около 25% для конструкций с бетоном и фибробетоном; отрицательных запасов не получено ни для одного случая испытанных конструкций;
4) максимальные запасы (до 52%) по отношению к теоретическим значениям получены для центрально сжатых конструкций, в которых случайные эксцентриситеты практически исключены условиями эксперимента;
5) для конструкций, работающих на эксцентриситеты более 1/30 и на большие эксцентриситеты - до 1/3 поперечного сечения, запас по несущей способности по [2] относительно экспериментальных данных составил 8,4.30%.
Выводы
1. Проведён комплекс испытаний моделей сталежелезобетонных конструкций на внецентренное и центральное сжатие. В общей сложности испытано 66 моделей конструкций, изготовленных с использованием современных бетонов класса прочности на сжатие В25, В80, фибробетона по [4] и сталей С255, С345.
Таблица 2. Результаты испытаний
Продолжение таблицы 2
И К!*--1 с:« НТ 1 В нл || '.■ |4>П А* ? I; 1:т
1- К11НД VI 1 1НГ ± и 1М ПГ1 III 1-1 М 1311
щ клм1 £.1& 1КГ л г- 1.1,1 Л | 1->1II № 5!
39 К1И-Ы 11.Т 1КГ 21 1 и 1 м 1'.Ч II да* 1+.1
4Ы l7.fi нтг ь 1М и г л II Пя
к*, 11 г- Сай Т| ■ сая; о« нет -5" А иг, МИ -- I +.1 --II1
с ею-: 1К1 л мл ■и 1 1 1ПЛ Нд -1
41 Б.10-4 р.-з С1& ви н:: £ л ил ц яч щ.? и
К1ЛЛ СШ 1к:1 А Ш и и!-,* ИД
3.1 ы 111.1 -.13 й И ЛО,? ■м -Ун ]ЦГ!|
ЮЛ СЕ в II -чл -Ь*Л О.п йИЛ
ЮЛ оя Б05 1КгТ и л «л 3-711 1_Н ^41.(1 0.1
Йй Ш юл гЛЧ А +1.И № 0.1 иЛ
КШ ЮЛ С]!? &25 СБ и V 4.1 4ЭОЛ 515.1
№ к"м ЮЛ ИР К5 и А ■"Л 1| ч 0.7 4М1 Л йи -1
КИ ЮЛ Г 3« К?! пл. и л ДД ¿атд "1 1
1У КЮ 1^1 Ша их г.? \ -■"Л Г.! 1.7 м ^71 7 1 ч 1Р.Т
11 МП, с. на гт^ <11 V Л -ЧЛ п.1 ил ■^тил 1
нП К И 1 £14* 1Г5 ■■■и ■п ^ -1 л VJI.II Л1*
Ь-1 1>ы сь 5.1 А -НЛ ьз.и ТЛИЛ -■■Л
к! 1П.1 « А Й.7 ил "и Лал ■и 1У.1
1Р 111 СЯй А -ил 11,1 ¿14 Л II. 5 ., И! X 1 . 1
» ¿1- А 41,1 15,1 ЛЦ 311,4.; Яу ■
а Щ ш а А -ЙЛ ил Им ¿»Л и
а хь щ 015 -Б Й А V ■и: ^ V
2. Достоверность полученных результатов испытаний обеспечена:
- использованием тензометрического комплекса, включающего программное обеспечение ведущего мирового производителя;
- предварительной калибровкой датчиков на тензометри-ческой балке равного сопротивления;
- проверкой тензометрического комплекса для стальных сердечников отдельно от бетона в упругой стадии (до бетонирования), которая показывает корректную работу тензорезисторов и отклонение от теоретических значений не более 2%;
- использование поверенного прессового оборудования, создающего сжимающую нагрузку;
- использование материалов для моделей, соответствующих действующим нормативным документам.
3. При проведении испытаний на внецентренное сжатие для первой группы моделей эксцентриситет составил 1/5 и 1/27 размера поперечного сечения; для второй группы моделей - с эксцентриситетами, равными
от 1/5 до 1/3 размера поперечного сечения. Эксцентриситеты прикладывались как в плоскости большей, так и в плоскости меньшей жёсткости стальных двутавровых сердечников. Результаты испытаний показали удовлетворительную сходимость с теоретическими вычислениями предельных нагрузок по методике [2]. При всех рассмотренных эксцентриситетах, материалах (кроме фибробетона), расчёт конструкций по [2] даёт запас прочности.
4. Изучение сталежелезобетонных конструкций с применением фибробетона требует особого внимания и дополнительных испытаний,так как физико-механические свойства фибробетона и характер его работы в составе комбинированной конструкции не вполне достоверно описываются известными нормативными методиками расчёта [1; 2]. Использование для расчётов сталежелезобетонных конструкций с применением фибробетона нормативов, относящихся к проектированию железобетонных и сталежеле-зобетонных конструкций, не рекомендуется без специального обоснования.
Рис. 4. Диаграмма нормальных напряжений бетона (а) и стали (б) сталежелезобетонной конструкции на примере колонны К1 (процент армирования 10%) с эксцентриситетом 7,5 см в плоскости большей жёсткости
Оизоси 1е.и1иьм ц^фойнацни. шоа и Ннуузкд. г
Рис. 5. Осреднённые напряжения в поперечном сечении (а) и распределение продольного усилия между железобетоном и сталью (б), построенные для модели колонны К9-2, испытанной на центральное сжатие
Литература
1. Руководство по проектированию железобетонных конструкций с жесткой арматурой. - М.: Стройиздат, 1978. - 55 с.
2. СП ХХ.13330.20 ХХ «Сталежелезобетонные конструкции. Правила проектирования». Проект (вторая редакция).
3. СТО АРСС 11251254.001-2015 Сталежелезобетонные конструкции. Правила проектирования / Ассоциация «Объединение участников бизнеса по развитию стального строительства. - М., 2015. - 68 с.
4. Каприелов,С.С. Сверхвысокопрочный самоуплотняющийся фибробетон для монолитных конструкций / Каприелов С.С., Чилин И.А. // Строительные материалы. -2013. - №7. - С. 28-30.
ЬИегаШа
1. Rukovodstvo ро proektirovamyu zhelezobetonnyh konstrukcij s zhestkoj агтайипо]'. - М.: Strojizdat, 1978. - 55 s.
2. SP HKH.13330.20 НКН <^а^е^оЬе^тпуе konstrukcii. Р^йа proektirovamya». Ргое№ ^Ьогауа redakciya).
3. STO ARSS 11251254.001-2015 Stalezhelezobetonnye konstrukcii. PraviLa proektrovam'ya / Associaciya «ОЬ'^'пете uchastm'kov biznesa ро razvitiyu staL'nogo stroiteL'stva. - М., 2015. - 68 s.
4. КарпеО S.S. Sverhvysokoprochnyj samoupLotnyayu-shhijsya fibrobeton dLya monoLitnyh konstrukcij / Kapп'eLov S.S., ChiLin 1.А. // StroiteL'nye materiaLy. -2013. - №7. - S. 28-30.
