CC BY
10
УДК 624.012.45 DOI: 10.30977/BUL.2219-5548.2019.86.1.181
РОБОТА СТАЛЕ Ф1БРОБЕ ТОННИХ ЛОТК1В ДЛЯ ПРИТРАСОВОГО ВОДОВ1ДВЕДЕННЯ НА АВТОМОБ1ЛЬНИХ ДОРОГАХ П1Д ЧАС ДП КОРОТКОЧАСНИХ ПОВТОРНИХ НАВАНТАЖЕНЬ З Р1ЗНИМИ Р1ВНЯМИ ЗАВАНТАЖЕННЯ
Андр1йчук О.В.1, Ясюк 1.М.2 1 2Луцький нащональний техшчний ун1верситет
Анотаця. Наведенг результати експериментальних дослгджень деформативностг перергзу сталеф1бробетонних лотюв притрасового водов1дведення за умови короткочасних повторних навантажень з р1зними р1внями прикладання зусиль Псус = 0,3; 0,5; 0,7. Представлено методику проведення експериментальних досл1джень.
Ключовi слова: сталеф1бробетон, СФБ, сталева ф1бра, водов1дведення, лоток, несуча здат-шсть, мщтсть.
Вступ
Сталефiбробетон (СФБ) - ефективний ма-терiал для виготовлення багатьох нових та шдсилення наявних будiвельних конструк-цш, якому останш роки надасться належна увага [1-7].
Порiвняно з класичним затзобетоном вш мае вищу трiщиностiйкiсть та жорстюсть, тому його доцiльно застосовувати для виготовлення лотюв для притрасового водовщве-дення, якi можуть використовуватися також i в гiдромелiоративних системах.
Анал1з публжацш
Дослiдження СФБ набувае все бшьшо! популярностi для шдсилення рiзних будiве-льних конструкцiй, зокрема i в дорожньому будiвництвi - жорстке цементно-бетонне по-криття дорщ злiтно-посадковi смуги аерод-ромiв; пдроспоруди: причали, дамби, греблi, труби; просторовi споруди; елементи мостiв та ш. Отриманi результати попереднiх досл> джень лотюв для притрасового водовщве-дення iз СФБ, що проведено авторами статп, представлено в працях [8-10].
Експериментальш дослiдження лоткiв систем притрасового водовщведення виготов-лених iз СФБ пiд час ди повторних навантажень, порiвняння отриманих даних iз результатами випробувань типових лотюв i виявлення переваг та недолтв у застосуваннi дисперсно-армованого бетону в конструкци лоткiв е актуальним та доцшьним завдання.
Мета й визначення завдання
Метою ще! статтi е висв^лення результа-тiв проведених авторами дослщжень з визначення деформативност сталефiбробетонних лоткiв водовiдведення в процес короткочас-
них повторних навантажень з рiзними рiвня-ми !х прикладання.
Результати дослщжень 1з визначення
деформативност сталеф1бробетонних лотокав водовщведення при короткочасних повторних навантаженнях
Для проведення запланованого дослщжен-ня виготовлено по три сталефiбробетоннi лот-ки-близнюки з вщсотком армування ц = 1 %; ц = 2 % i ц = 3 %. Кожний вид зразкiв тдда-еться впливу короткочасних повторних навантажень з рiзними рiвнями завантаження: П = 0,3; п = 0,5 та п = 0,7 iз кроком прикладання зусилля, що становить 8-12 % вщ руйшв-ного. Детально конструктивш рiшення, тех-нологда виготовлення та методику дослiдження експериментальних лотюв представлено в статтях [8, 9].
Пiд час дослщження лоткiв для порiвнян-ня !х деформативностi проведено експериментальш дослiдження згiдно з табл. 1, вщпо-вiдно до мети та завдань, поставлених у робота
Таблиця 1 - План експериментально! частини для дослщженш лотюв водовiдведення
Навантаження
Доыпджуваш параметрн
Матрнця пл а нова но го експернменту
л 0 -1
м 1 2 3
ц 0:3 0=5 0:70
Особливо сп зразив
Стале-фюро-бетонш:
С12.15: и ~ 1 %; и = 2 %; и == 3 %
Маркувакня ■зразив
3 СФБП-1:-1-
ЗСФБп-1:-1-2
ЗСФБп-1:-1-3
ЗСФБп-1:-1-1
ЗСФБп-1:-1-2
ЗСФБп-1:-1-3
ЗСФБп-1:-1-1
ЗСФБп-1:-1-2
ЗСФБп-1:-1-3
ЗСФБп-1:-1-1
ЗСФБШ:-1-2
ЗСФБп-1;-1-3
ЗСФБпс:3-1
Випробування дослiдних зразкiв (лоткiв) виконувалося шляхом прикладання до мета-лево! траверси зосередженого вертикального навантаження, що дie на лоток як рiвномiрно розподшене (рис. 1).
Рис. 1. Загальний вигляд випробування лот-кiв: 1 - металева траверса; 2 - дослщний водовщвщний лоток; 3 - нерухома основа; 4 - гiдравлiчний домкрат; 5 - зразковий динамометр; 6 - верхня плита пресу ПСУ-125; 7 - нижня плита пресу ПСУ-125; 8 -датчик визначення перемщення; 9 - штанга перемщення
У процес дослiдження нижня частина лотка спираеться на жорстку основу. Для цього використано гiдравлiчний прес ПСУ-125. Для пiдвищення точностi вимiрювання дiево-го зусилля використовуеться зразковий про-тестований динамометр, що дозволяе вимiря-ти навантаження з точнiстю 50 Н. Навантаження створюеться гiдравлiчним домкратом.
Навантаження до зразкiв 3-1 серн ЗСФБп. 1;+1-1.3, 3СФБп+1;_1-1_3, 3СФБп+1+1-1..3, 3СФБп_1;-1-1...3, 3СФБп0;0-1 прикладалося ступенями в середньому через 1,43 кН, що становило 8-12 % вщ руйнiвного. Пiсля кожного ступеня навантаження робилась ви-тримка протягом 5-7 хв, пiд час яко! знiмали покази iндикатора вертикально! ои, показни-ки тензометричного комплексу та вимiрюва-лася ширина розкриття трiщин. Розванта-ження зразкiв на циклах виконувалося такими ж ступенями. Режим навантаження зразюв подано на рис. 2.
1 0 Рсус/Ри 0,8
0.4 0,2 0
а. 0,7 а),б),в) 1
0,5 /\ /\ /
ь 41 \\ /А\ // у
Рис. 2. Режим навантажень дослщних лотюв водовiдведення: а) 3СФБп+1-1-1..3, 3СФБп_1;_1-1.3; б) 3СФБп_1;+1-1...3, 3СФБп+1;+1-1.3; в) 3СФБпо;о-1
Результати дослщжень
Руйнiвне навантаження для елеменпв 3СФБп+1;+1-1.3 (армування СФБ ц = 3 %) склало Fu = 12,5 кН, а саме для зразка 3СФБп+1;+1-1 воно становило F = 12,5 кН, для зразка 3СФБп+1;+1-2, F = 13,33 кН i для зразка 3СФБп+1;+1-3, F = 11,67 кН.
На одинадцятому цикл пiд час навантаження F = 10,83 кН, F = 11,67 кН i F = 12,50 кН перемiщення перерiзу зразкiв 3СФБп+1+1-1.3 становило А/ = 1,00 мм, А/ = 1,3 мм та А/ = 1,50 мм вщповщно. Подальшого навантаження дослщш зразки не сприймали та в> дбувся процес !х руйнування.
Перемiщення перерiзу зразюв
3СФБп+1;+1-1.3 на дiлянцi F = 0.10,00 кН вщбувалося лiнiйно та досягло за умови F = 10,00 кН значення А/ = 0,51 мм. У разi навантаження максимального зусилля на циклах F = 10,00 кН перемiщення перерiзу зра-зкiв були в межах А/ = 0,51.0,91 мм. Значення перемщення перерiзу дослщних елеменпв 3СФБп+1+1-1..3 були усередненi та подаш на рис. 3.
1 2 3 и .,50
л
0,5 —
О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
Перемщення перер1зу, А1 мм
Рис. 3. Усередненi перемiщення перерiзу до-слiдних елементiв 3СФБп+1;+1-1.3: 1 -тд час 1-го циклу; 2 - пщ час 2-го... 10-го циклiв; 3 - тд час 11-го циклу
Руйнiвне навантаження для елеменлв 3СФБп+1;-1-1.3 (армування СФБ ц = 3 %) становило Fu = 13,33 кН, а саме для зразка 3СФБп+1;-1-1 F = 12,50 кН, для зразка 3СФБп+1;-1-2 F = 14,17 кН i для зразка 3СФБп+х;.1-3 F = 13,33 кН.
На одинадцятому циклi пiд час навантаження F = 5,00 кН, F = 6,67 кН, F = 8,33 кН, F = 10,00 кН, F = 11,67 кН i F = 13,33 кН пе-ремiщення стiнок зразкiв 3СФБп+1;.1-1.3 становило А/ = 0,26 мм, А/ = 0,43 мм, А/ = 0,79 мм, А/ = 1,43 мм, А/ = 2,66 мм та А/ = 4,50 мм вщповщно. Подальшого навантаження дослщт зразки не сприймали та вь дбувся процес !х руйнування.
Перемщення перерiзу зразкiв 3СФБп+1;-1-1.3 на дiлянцi F = 0.4,34 кН вiдбувалося лiнiйно та досягло за умови F = 4,34 кН зна-чення А/ = 0,21 мм. У випадку навантаження максимального зусилля на циклах F = 4,34 кН перемщення перерiзу зразшв були в межах А/ = 0,21.0,23 мм. Значення перемь щення перерiзу дослiдних елеменлв 3СФБп+1;-1-1.3 були усередненi та подат на рис. 4.
2 3 ^ _ —-с—-" ____ о Р-13,
/11=0,21 - 0,23: /7=4,34
-
0 12 3 4 5
Т1ере\п1цення перерщ:, 11 мм
Рис. 4. Усереднет перемiщення перерiзу до-слiдних елеменпв 3СФБп+1;-1-1.3: 1 - тд
час 1-го циклу; 2 - тд час 2-го. 10-го ци-клiв; 3 - пiд час 11 -го циклу
У дослщжент елеменпв 3СФБп_1;+1-1.3 (армування СФБ / = 1 %) руйтвне навантаження становило Fu = 7,17 кН, а саме для зразка 3СФБп-1;+1-1 F= 5,67 кН, для зразка 3СФБп-1;+1-2 F = 8,5 кН i для зразка 3СФБп. 1;+1—3 F = 7,17 кН. Зразки не витримали максимального навантаження на 1 -му циклi Fmax = 10,00 кН.
Руйтвне навантаження для елеменпв 3СФБп-1;-1-1.3 (армування СФБ / = 1 %) становило Fu = 9,17 кН, а саме для зразка 3СФБп-1;-1-1 F = 10,00 кН, для зразка 3СФБп. 1;-1-2 F = 8,33 кН i для зразка 3СФБп.1;_1-3 F = 9,17 кН.
На одинадцятому циклi пiд час навантаження F = 5,00 кН, F = 6,67 кН, F = 8,33 кН i F = 9,17 кН перемiщення стiнок зразшв 3СФБп-1;-1-1.3 становило А/ = 0,16 мм, А/ = 0,27 мм, А/ = 0,43 мм i А/ = 0,51 мм вщповщно. Подальшого навантаження дослщт зразки не сприймали та вщбувся процес 1х руйнування.
Перемщення перерiзу зразкiв 3СФБп-1;-1-1.3 на дiлянцi F = 0.4,34 кН вщбувалося лiнiйно та досягло за умови F = 4,34 кН значення А/ = 0,12 мм. У разi навантаження максимального зусилля на циклах F = 4,34 кН перемщення перерiзу зразкiв були в межах А/ = 0,12.0,14 мм. Значення перемщення перерiзу дослщних елеменпв 3СФБп.1;_1-1.3 були усередненi та подат на рис. 5.
' 1 2 3 л -Р=9,17
,12 - 0,14; =4,34
-
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Перемщення перерезу. Л мм
Рис. 5. Усереднет перемщення перерiзу дослщних елеменпв 3СФБп.1;_1-1.3: 1 - пщ час 1-го циклу; 2 - пщ час 2-го. 10-го ци-клiв; 3 - пщ час 11 -го циклу
Руйтвне навантаження для контрольного зразка 3СФБп0;0-1 (армування СФБ / = 2 %) становило Fu = 11,67 кН. Значення перемь щення перерiзу дослiдного елемента 3СФБп0;0-1 поданi на рис. 6.
3 F= 11,67
ZTZt
J/=0,27: f =7,17 Лг/
0,5 1,5
0,4 0,6 0,8 1 1,2
Перемйцення nepepisy, J/ мм
Рис. 6. Усередненi перемiщення nepepi3y до-слiдних елементiв 3СФБпо;о-1: 1 - пiд час 1-го циклу; 2 - шд час 2-го... 10-го циклiв; 3 - шд час 11-го циклу
На одинадцятому цикл шд час наванта-ження F = 8,33 кН, F = 10,00 кН i F = 11,67 кН перемщення стiнок зразкiв 3СФБп0;0-1 становило А/ = 0,60 мм, Al = 0,78 мм та А/ = 1,50 мм вщповщно. По-дальшого навантаження дослiднi зразки не сприймали та вщбувся процес ïx руйнування.
Перемiщення перерiзу зразюв 3СФБп0;0-1 на дiлянцi F = 0.7,17 кН вщбувалося лшш-но та досягло за умови F = 7,17 кН значення Л/ = 0,27 мм. У процес навантаження максимального зусилля на циклах F = 7,17 кН перемщення перерiзу зразюв були в межах Л/ = 0,27. 0,50 мм.
Висновки
Пщ час повторних навантажень, рiвень яких не перевишуе 70 % вщ руйтвних, СФБ лотки працюють практично пружно.
Збiльшення вiдсотка армування сталевими фiбрами з ц = 1 % до ц = 2 % дае прирют за не-сучою здаттстю (у середньому) для лотюв зi СФБ за умови повторних малоциклових наван-тажень до 40 %, а з ц = 1 % до ц = 3 % дае прирют за несучою здаттстю до 58 %.
Лiтература
1. Бабич СМ., Кочкарьов Д.В., ФЫпчук С.В. Дослщження опору високомщних бетошв та ф1бробетон1в пробиванию // Ресурсоекономш матер1али, конструкци, буд1вл1 та споруди. -2017. - Вип. 34. - С. 71-85.
2. Бабич СМ., Андршчук О.В., Ясюк 1.М. Вико-ристання сталефiбробетону для дорожньо-транспортних споруд // Мiстобудування та те-риторiальие планування: иауково-теxиiчиий збiриик. - Кшв: КНУБА, 2014. -Вип. № 54. -С. 33-41.
3. Бабич СМ., Андршчук О.В. Проектування та виготовлення безиапiрииx труб iз сталефiбро-
бетону // Рекомендацп. - Луцьк: Луцький НТУ, 2012. - 32 с.
4. Борисюк О.П., Зятюк Ю.Ю. Напружено-деформований стан залiзобетонних балок тд-силених пiд навантаженням сталефiбробето-ном i композитами при дп малоциклових навантажень // Ресурсоекономш матерiали, конструкцп, будiвлi та споруди: зб. наук. праць. - Ршне: НУВГП, 2016. - Вип. 33. -С. 298-303.
5. Бiлозiр В.В. Вплив низхiдноi вiтки дiаграми деформування сталефiбробетону за розтягу на несучу здатшсть балок // Вюник Львiвського нацiонального аграрного унiверситету. Серiя: Архiтектура i сiльськогосподарське будiвниц-тво. - Дубляни: ЛНАУ, 2015. - Вип. 16. -С. 60-64.
6. Опанасенко Е.В., Берестянская А.А. Виды фибрового армирования // Ресурсоекономш матерiали, конструкцп, будiвлi та споруди. -2015. - Вип. 30. - С. 57-64.
7. Андршчук О.В., Бабич С.М. Сталефiбробе-тонш безнатрш труби: монографiя. - Луцьк: РВВ Луцького НТУ, 2012. - 150 с.
8. Андршчук О.В., Ясюк 1.М. Виготовлення при-дорожшх лотюв водовiдводу зi сталефiбробе-тону // Науковi нотатки: збiрник наукових праць - Луцьк: Луцький НТУ, 2014. - Вип. 45. - С. 7-14.
9. Андршчук О.В., Ясюк 1.М. Методика експе-риментального дослщження дисперсно-армованих придорожнiх лотюв водовщведен-ня // Вiсник Одесько'1' нащонально'1' академп будiвництва та арх^ектури: зб. наук. праць. -Одеса: ОНАБА, 2015. - Вип. 58. - С. 11-18.
10. Андршчук О.В., Ясюк 1.М. Дослщження мш-шсних характеристик сталефiбробетонних ло-тюв водовiдведення // Ресурсоекономнi мате-рiали, конструкцп, будiвлi та споруди: науковий збiрник. - Рiвне: НУВГП, 2015. -Вип. 31- С. 371-378.
References
1. Babych Ye.M., Kochkarov D.V., Filipchuk S.V. Doslidzhennia oporu vysokomitsnykh betoniv ta fibrobetoniv probyvanniu [Investigation of resistance of high durable concrete and fiber-reinforced concrete penetration] / Ye.M. Babych, // Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budi-vli ta sporudy. - 2017. - Vyp. 34. - S. 71-85.
2. Babych Ye.M., Andrychuk O.V., Yasiuk I.M. Vykorystannia stalefibrobetonu dlia dorozhno-transportnykh sporud [Use steel fiber reinforced concrete for road constructions] // Mistobuduvan-nia ta terytorialne planuvannia. Naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. - Kуiv: KNUBA, 2014. -Vyp. № 54. - S. 33- 41.
3. Babych Ye.M., Andrijchuk O.V. Proektuvan-nia ta vyhotovlennia beznapirnykh trub iz stale-fibrobetonu [Design and manufacture of non-pressure pipes made of steel fiber reinforced concrete] // Rekomendatsii. - Lutsk: Lutskyj NTU,
2012. - 32 s.
4. Borysiuk O.P., Ziatiuk Yu.Yu. Napruzheno-deformovanyj stan zalizobetonnykh balok pidsylenykh pid navantazhenniam stalefibrobeto-nom i kompozytamy pry dii malotsyklovykh navantazhen [reinforced concrete beams stressstrain strengthened under loading steelfibercon-crete and composites at action lowcycle load ] // Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy: Zb. nauk. prats. - Rivne: NUVHP, 2016. - Vyp. 33. - S. 298-303.
5. Bilozir V.V. Vplyv nyzkhidnoi vitky diah-ramy deformuvannia stalefibrobetonu za roztiahu na nesuchu zdatnist balok [Influence of descending branch of diagram of deformation of steel fibre concrete at tension on bearing strength of beams] // Visnyk Lvivskoho natsionalnoho ahrar-noho universytetu. Seriia: Arkhitektura i silsko-hospodarske budivnytstvo. - Dubliany: LNAU, 2015. - Vyp. 16. - S. 60-64.
6. Opanasenko E.V., Berestianskaia A.A. Vydy fybrovoho armyrovanyia [types fiber reinforcement] // Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy. - 2015. - Vyp. 30. - S. 57-64.
7. Andrijchuk O.V., Babych Ye.M. Stalefib-robetonni beznapirni truby [Steel fiber reinforced concrete non-pressure pipes]: monohrafiia. -Lutsk: RVV Lutskoho NTU, 2012. - 150 s.
8. Andrijchuk O.V., Yasiuk I.M. Vyhotovlennia prydorozhnikh lotkiv vodovidvodu zi stalefib-robetonu [making of wayside trays of overflow-pipe with stell-fibre-concrete] // Naukovi notatky: zbirnyk naukovykh prats. - Lutsk: Lutskyj NTU,
2014. - Vyp. 45. - S. 7-14.
9. Andrijchuk O.V., Yasiuk I.M. Metodyka ek-sperymentalnoho doslidzhennia dyspersno-armovanykh prydorozhnikh lotkiv vodo-vidvedennia [methodology of experimental research dis-persed-reinforced trays of roadside drainage] // Visnyk Odeskoi natsionalnoi akade-mii budivnytstva ta arkhitektury: zbirnyk naukovykh prats. - Odesa: ONABA, 2015. -Vyp. 58. - S. 11-18.
10. Andrijchuk O.V., Yasiuk I.M. Doslidzhennia mitsnisnykh kharakterystyk stalefibrobetonnykh lotkiv vodovidvedennia [study durable characteristics steel fiber concrete trays sewage systems] // Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy: naukovyj zbirnyk. - Rivne: NUVHP,
2015. Vyp. 31 - S. 371-378.
Андршчук Олександр Валентинович1, к.т.н., доц. каф. будiвництва та цившьно! шженерп, тел. +38 033-226-24-60, aleklutsk@gmail.com, Ясюк 1ван Миколайович2, молодший науковий ствробггник НДЧ Луцького НТУ, тел. +38 096673-00-31, Ivanqwe91 @gmail.com, 1,2Луцький нацюнальний техшчний ушверситет, 43000, Украша, м. Луцьк, вул. Львiвська, 75.
Работа сталефибробетонных лотков для притрасового водоотвода на автомобильных
дорогах во время действия кратковременных повторных нагрузок с разным уровнем приложения усилий
Аннотация. Приведены результаты экспериментальных исследований деформативности сталефибробетонных лотков притрассового водоотведения при кратковременных повторных нагрузках с различными уровнями приложения усилий цСуС = 0,3; 0,5; 0,7. Представлена методика проведения экспериментальных исследований. Ключевые слова: сталефибробетон, СФБ, стальная фибра, водоотведение, лоток, несущая способность, прочность.
Андрейчук Александр Валентинович1, к.т.н., доц. каф. строительства и гражданской инженерии, тел. +38 033-226-24-60, aleklutsk@gmail .com, Ясюк Иван Николаевич2, младший научный сотрудник НИЧ Луцкого НТУ, тел. +38 096-67300-31, Ivanqwe91@gmail.com, 1,2Луцкий национальный технический университет, 43000, Украина, г. Луцк, ул. Львовская, 75
Operation of a steel fiber reinforced concrete highway gutter drain on the roads during the short repeated loadings with different levels of effort
Abstract. The results of experimental studies of deformations of steel fiber reinforced concrete highway gutter drain under short-term reloads with different levels of effort tfcyc = 0.3; 0.5; 0.7 are given. Methods of experimental research are presented. Goal. The purpose of this article is to elucidate the results of the conducted research on determining the deforma-bility of steel fiber reinforced concrete highway gutter drain at short-term re-loads with different levels. Methodology. For the planned study, steel fiber reinforced concrete highway gutter drains with a percentage of reinforcement ¡i = 1% were manufactured; ¡i = 2% and ¡ = 3%. Each type of sample is affected by short-term reloads with different loading levels: n = 0.3; n = 0,5 and n = 0,7 with an effort step of 8 - 12% of the destructive force. During the study, the bottom of the gutter rested on a solid base. The hydraulic press of PSU-125 was used for this purpose. To improve the accuracy of the measurement of the active force, an exemplary tested dynamometer is used, which makes it possible to measure the load with an accuracy of 50 N. The load is created by a hydraulic jack. Results. At repeated loads, the level of which does not exceed 70% of the destructive ones, the SFRC gutter works almost elas-tically. Increasing the percentage of reinforcement with steel fibers from ¡i = 1% to ¡i = 2% gives an increase in bearing capacity (on average) for gutter with SFRC at repeated low-cycle loads up to 40%, and from ¡i = 1% to ¡i = 3% gives an increase in carrying capacity of up to 58%. Key words: steel fiber reinforced concrete, SFRC, steel fiber, water drainage, road gutter, durability, fracture toughness
Andriichuk Oleksandr1, Ph.D., Assoc. Prof. Department of construction and civil engineering, tel. +38 033-226-24-60, aleklutsk@gmail .com,
Yasiuk Ivan2, Junior Researcher at Lutsk National Technical University, +38 096-673-00-31, Ivanqwe91 @gmail.com,
12Lutsk National Technical University, 43000, Ukraine, Lutsk, st. Lvivska, 75.
