CC BY
12УДК 624.072.2:539.4
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОДОЛЬНОГО ОБЖАТИЯ НА ПРОЧНОСТЬ СТЕНКИ ДВУТАВРОВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СО ЗНАКОПЕРЕМЕННОЙ ЭПЮРОЙ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ
Абдуллаев А.Р., Селимханов Д.Н., Ахмедова Р.К.
Махачкалинский филиал ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно- дорожный государственный технический университет»,
г. Махачкала
Р01: 10.31618^.2413-5291.2021.3.72.491
АННОТАЦИЯ
Проведены экспериментальные исследования по изучению влияния продольного обжатия на прочность стенки двутавровых железобетонных балок.
Установлено, что при центральном приложении продольной сжимающей силы, прочность стенки двутавровых железобетонных балок имеющих знакопеременную эпюру изгибающих моментов в зоне действия поперечных сил, практически мало зависит от степени продольного обжатия.
Проведен сравнительный анализ полученных результатов с результатами подобных экспериментальных исследований проведенных на двутавровых железобетонных балках с однозначной эпюрой изгибающих моментов в зоне действия поперечных сил.
Ключевые слова: экспериментальные исследования, продольное обжатие, двутавровые железобетонные балки, прочность стенки, наклонные трещины, поперечная сила, эпюра изгибающих моментов.
Влияние предварительного обжатия на прочность стенки двутавровых железобетонных элементов остается недостаточно изученным. Результаты имеющихся экспериментальных исследований [1,2,5] свидетельствуют о том, что на прочность стенки железобетонных элементов имеющих высокий процент поперечного армирования (ц.™, = 1^2%),предварительное обжатие не оказывает существенного влияния. Ранее проведенными исследованиями [3,4,] на обычных двутавровых железобетонных балках с
= 1,5%, и однозначной эпюрой изгибающих моментов в зоне действия поперечных сил установлено положительное влияние продольного сжимающего усилия на прочность стенки двутавровых железобетонных элементов при внецентренном его приложении в сторону растянутой от изгиба грани.
Учитывая изложенное , с целью уточнения и дополнения результатов имеющихся
экспериментальных исследований, были изготовлены 6 двутавровых железобетонных балок, 4 из которых были испытаны на совместное действие продольных сжимающих и поперечных сил, при соотношениях М/р= 2,2 и М/р= 4,4, а 2 балки только на действие поперечных сил.
Все опытные образцы были изготовлены из тяжелого бетона с кубиковой прочностью от 24,1 МПа до 27,9 МПа и имели одинаковые размеры и армирование: продольное армирование нижних полок 4 0 16 А-500; верхних 4 0 16 А-400; поперечное армирование стенки 20 6 А-300 с шагом 8 см.
Фактические размеры образцов, призменная прочность бетона и опытные значения разрушающих усилий приведены в табл. 1.
После набора прочности, все балки были испытаны на специальной установке, с помощью системы траверс по схеме приведенной на рис.1. Длина зоны среза в средней части балок была принята постоянной и равной 3Ио=96см. Продольное сжимающее усилие прикладывали только по центру тяжести приведенного сечения элемента. Для приложения к образцам продольной сжимающей силы на балку устанавливалась силовая рама. Продольные и поперечные усилия на опытные образцы создавались с помощью 100 и 40 - тонных домкратов, и ручного гидравлического насоса. Для замера деформаций продольной и поперечной арматур на опытные образцы устанавливались индикаторы часового типа ИЧ-10 и ИЧ-2. Деформации укорочения бетона стенки измерялись с помощью тензометрических датчиков, а прогибы индикаторами ИЧ-10.
Рисунок 1. Схемы испытания опытных образцов балок и эпюра изгибающих моментов
При испытании, первые трещины в балках без продольного обжатия появились в средней части по высоте стенки в исследуемых зонах среза балок, где действуют максимальные поперечные силы. В дальнейшем при увеличении нагрузки в стенках балок образовалась густая сеть наклонных трещин, угол наклона которых составлял 42-45° .Усилия образования первых наклонных трещин в стенке составляли около 15-20% от разрушающих нагрузок.
Первые наклонные трещины в балках с соотношением N/0=2,2 появились при нагрузках Отр =°,20роп , а в балках с N/0=4,4 при нагрузках Отр
=(0,25-0.3)0;
С увеличением величины
продольной силы обжатия от нуля (балки БД-11-3, БД-11-3д) до 4,40 (балки БД-Ш-3.3, БД-Ш-3.4), средний угол наклона трещин уменьшился от 42° до 34°.Нормальные трещины в балках появились позднее при более высоких нагрузках. Так, в образцах с соотношением N/0=2,2, нормальные трещины в полках образовались только при нагрузках составляющих 60% от разрушающих, а в балках с N/0=4,4 нормальные трещины в полках практически не образовались до самого разрушения.
Таблица 1
Характеристики и результаты испытания опытных образцов балок
Шифр балки Относительная длина зона среза с / Ь° Размеры сечения, (см) Прочность бетона Яь, МПа Общая нагрузка на балку по манометру 2Р, кН Поперечная сила в зоне разрушения 0, (кН) Относительна прочность 0/ЯььЬс N О
ь
БД-11-3 3 5,3 32,3 19,8 231,8 117,3 °,346 °
БД-11-3д 3 5,° 32,° 2°,2 227,2 115,° °,356 °
БД-Ш-3.1 3 5,3 32,5 21,3 263,6 133,2 °,363 2,2
БД-Ш-3.2 3 5,2 32,5 2°,5 236,3 119,5 °,345 2,2
БД-Ш-3.3 3 5,2 32,5 21,8 272,7 132,2 °,361 4,4
БД-Ш-3.4 3 5,° 32,° 18,8 2°9,1 1°5,9 °,352 4,4
Разрушения всех образцов произошло вследствие раздробления бетона стенки, при нагрузках приведенных в табл.1., при этом каких-либо признаков разрушения балок по наклонным сечениям не наблюдалось и полки балок остались неповрежденными (рис2).
По результатам проведенных испытаний, построена опытная зависимость относительной прочности (О/ЯьЬЬэ) от степени продольного обжатия сь/Яь , где сь напряжения обжатия в бетоне на уровне центра тяжести приведенного сечения
(рис.3). Как видно из рисунка, с увеличением степени продольного обжатия до сь/Яь = 0,5- 0,55, относительная прочность стенок двутавровых железобетонных элементов повышается незначительно по сравнению с прочностью необжатых балок. Здесь же приведена зависимость относительной прочности стенки балок от степени продольного обжатия в балках с однозначной эпюрой изгибающих моментов полученная на основе экспериментальных исследований проведенных нами ранее [3].Прочность стенки в
этом случае повышается на 5-6% при увеличении относительной прочности стенки двутавровых степени продольного обжатия до сь/Яь = 0,3^ 0,4, но железобетонных элементов . дальнейшее увеличение сь/Яь вызывает снижение
Рисунок 2. Опытные образцы балок после испытания
Полученные результаты с учетом результатов как однозначную так и знакопеременную эпюру
экспериментальных исследований проведенных изгибающих моментов в зоне действия поперечных
ранее [3] позволяют сделать вывод о том, что сил, при центральном обжатии, практически мало
относительная прочность стенки балок имеющих зависит от степени продольного обжатия.
* А 5-*-
1 о ■ -о--
0 0,1 0.2 0.3 0.4 0.5 0,6 &ъ/Яъ
Рисунок 3. Зависимость относительной прочности стенки балок от степени продольного обжатия: 1- балки с двузначной эпюрой изгибающих моментов; 2- балки с однозначной эпюрой изгибающих
моментов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боришанский М. С., Николаев Ю. К. Образование косых трещин в стенках преднапряженных балок и влияние предварительного напряжения на прочность при действии поперечных сил // Сб. НИИЖБ «Прочность и жесткость железобетонных конструкций». - Москва. - 1978.
2. Алиев Г. С. Прочность и трещиностойкость стенок двутавровых железобетонных балок из тяжелого и облегченного бетонов при действии поперечных сил: автореф.дисс. ... канд. техн.наук. - Ленинград, 1979.
3. Алиев Г. С.. Аваев Н. М., Абдуллаев А. Р. Экспериментальные исследования влияния
продольного обжатия на прочность стенки двутавровых железобетонных элементов при действии поперечных сил //Вестник ДГТУ «Технические науки». - Махачкала. - 2002. - № 4.
4. Абдуллаев А.Р., Алиев Г.С., Батдалов М.М. Исследование влияния продольного обжатия на прочность стенки двутавровых железобетонных элементов при действии поперечных сил // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2007. -№2. - С. 87-89
5. Lyngberg B.S. Ultimate shear resistance of partially prestressed reinforced concrete I - beams. In.: "ACI Journal". Proceedings. Vol. № 4, 1976
РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА «ГЕНЕРАТОР ИДЕЙ - ЛАБОРАТОРИЯ ЕГО ПОДДЕРЖКИ» У СТУДЕНТОВ ТЕХНИКУМА
Петрова Светлана Дмитриевна
кандидат педагогических наук, преподаватель, ГБПОУ Краевой индустриальный техникум,
г. Пермь
АННОТАЦИЯ
Постоянное развитие и совершенствование производственных технологий, внедрение аддитивных технологий, автоматизированного конструирования, мехатронных систем, композитных материалов, программного управления оборудованием являются одним из приоритетных направлений экономики нашей страны. Профессиональное образование столкнулось с проблемой повышения уровня технической компетентности обучающихся по востребованным профессиям и специальностям «ТОП - 50»: с одной стороны нехватка педагогических кадров техникумов и колледжей, с другой - кадров рабочих и специалистов среднего звена.
Мы отмечаем, что эвристика в последние годы стала признанной методологической основой разработки и совершенствования техники и производственных процессов.
