СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НА РАСКРЫТИЕ ТРЕЩИН В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ СО ТРАДИЦИОННЫМ АРМИРОВАНИЕМ И АРМИРОВАНИЕМ ФИБРОЙ

Худойберган Алменов; Асрор Чориевич Хуррамов; Шахзод Шухратович Сафаров; Илхомжон Юсуфжонович Мирзаолимов

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

DOI: 10.24412/2181-2454-2022-3-449-456

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НА РАСКРЫТИЕ ТРЕЩИН В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ СО ТРАДИЦИОННЫМ АРМИРОВАНИЕМ И АРМИРОВАНИЕМ ФИБРОЙ

Худойберган Алменов

Ташкентский государственный транспортный университет, к.т.н., доцент.

Асрор Чориевич Хуррамов

Институт механики и сейсмостойкости сооружений им. М.Т. Уразбаева АН

РУз, младший научный сотрудник asrorbekxuramov@mail .ru

Шахзод Шухратович Сафаров

Ташкентский государственный транспортный университет, ассистент

Илхомжон Юсуфжонович Мирзаолимов

Ташкентский государственный транспортный университет, ассистент

АННОТАЦИЯ

В данной статье ставилась задача рассмотреть методы расчёта трещиностойкости для железобетонных элементов со стержневым армированием и фиброармированием. Фибробетон - это материал, обладающий высоким потенциалом для применения в различных конструкционных элементах. Дополнительное армирование фибровыми волокнами может усилить ударную вязкость, увеличить износостойкость, сопротивляемость раскрытию трещин, долговечность конструкции в целом. В статье было сделано аналитическое исследование, составленное на основе нескольких экспериментальных работ по определению трещиностойкости фибробетона.

Ключевые слова: железобетон; фибробетон; прочность; армирование; долговечность.

ABSTRACT

In this article, the task was to consider methods for calculating crack resistance for reinforced concrete elements with rod reinforcement and fiber reinforcement. Fibroconcrete is a material with a high potential for use in various structural elements. Additional reinforcement with fiber fibers can strengthen the impact

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

DOI: 10.24412/2181-2454-2022-3-449-456

strength, increase wear resistance, crack resistance, durability of the structure as a whole. In the article, an analytical study was made, compiled on the basis of several experimental studies to determine the crack resistance of fiber concrete.

Keywords: reinforced concrete; fibroconcrete; strength; reinforcement; durability.

ВВЕДЕНИЕ

Производя расчёт железобетонной конструкции, очень важно верно оценить прочностные характеристики материала при раскрытии и распространении трещин. Проблема улучшения характеристик долговечности при помощи фибробетона привлекает всё больше специалистов. Фибробетон обладает повышенными характеристиками трещиностойкости за счёт того, что фибры вместе с бетонной матрицей образуют материал, способный «работать» при значительном раскрытии трещин, что выгодно отличает данный материал от бетона, армированного стержневой и сетчатой арматурой [1].

При экспериментальных исследованиях трещиностойкости фибробетона были сделаны положительные заключения о характеристиках материала. Пропорциональная дозировка фибры для испытания назначалась в соответствии с российскими нормативно-техническими документами и рекомендациями производителя.

Следующие выводы были сделаны в отношении базальтовой фибры (рис.1), полипропиленовой фибры (рис.3) и стальной (рис.2):

Изделия, армированные микрофибровыми волокнами и стержнями, в основной своей массе характеризуются повышенной прочностью на изгиб,

растяжение и срез. Кроме того, у всех образов были понижены

характеристики водопоглощения,

показатели ударной сопротивления

повышены трещиностойкости, прочности и истираемости.

Применение в качестве сырья фибры из грубого базальтового волокна позволило достичь:

-снижения массы бетонного образца (из-за низкой плотности и неподверженности коррозии базальтовое

Рис.1. Базальтовое волокно

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

DOI: 10.24412/2181-2454-2022-3-449-456

волокно выгодно отличается от стальной фибры);

-увеличения марочной прочности бетона до 30%;

-уменьшения расслаивания бетонной смеси до 40%;

-сокращения времени первичного и окончательного твердения на 25%

[1].

Добавление фибры в бетонную смесь повысило прочность на растяжении относительно базового класса в 3,67-4,54 раза для стальной фибры и в 1,982,32 - для полипропиленового волокна. Такая значительная разница в показателях объясняется достаточно малой объёмной долей полипропиленового волокна, рекомендуемой производителем. При повышении концентрации волокна показатели прочности будут сопоставимы с показателями стальной фибры.

Добавление стальной фибры дало увеличение класса бетона по прочности на сжатие до 20%. Добавление же полипротиленового волокна привело к снижению класса бетона по прочности на сжатие в пределах 8%.

Также было достигнуто увеличение значений

воспринимаемых напряжений до момента трещинообразования в 2-3 раза для стальной фибры и в 1,5-2 раза для полипропиленовой фибры [2].

Проведенные лабораторные испытания показали, что добавление фибры в большей степени способствовало улучшению показателей у бетонов с меньшей прочностью. У высокопрочных бетонов, напротив, эффект был менее выражен, хотя тоже отмечался.

Рис.2. Стальная фибра

МЕТОДОЛОГИЯ

При увеличении объёмной доли фибры разброс полученных значений увеличивается, что свидетельствует о возрастающей неравномерности фибры в образцах. В связи с этим стоит предусматривать дополнительные мероприятия по обеспечению равномерности распределения фибры в конструкции (что необходимо при применении лишь фибрового армирования без применения армирования стержнями).

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

DOI: 10.24412/2181-2454-2022-3-449-456

По результатам опытов были получены значения критического коэффициента интенсивности напряжений (ККИН) для фибробетонов различных составов, что может быть использовано как критерий продвижения трещины и разрушения при расчёте фибробетонных конструкций методами механики разрушения [3].

Сравнительный анализ положений теоретического расчёта на ширину раскрытия трещин согласно методикам [4].

РЕЗУЛЬТАТЫ

На настоящий момент известна расчётная методика для расчёта ширины раскрытия трещин в бетоне, армированном различными типами фибры. Согласно данной методике, ширина раскрытия трещины определяется по формуле:

(1)

где 5 - коэффициент, отвечающий за характер действия внешней нагрузки; фг -коэффициент, отвечающий за продолжительность действия нагрузки; Ц/— коэффициент, отвечающий за влияние фибрового армирования:

(2)

где

(3)

здесь А — площадь поперечного сечения элемента, трещиностойкость которого

проверяется; (]^гес1- приведённый диаметр используемой фибры:

df,red - 1ДЗyjSf ,

(4)

Рис.3. Полипропиленовое волокно

здесь Б / - площадь номинального поперечного сечения фибры; ц/а -коэффициент приведённого армирования по площади:

— 1г2

"fct~ №fv ' Kor ■>

(5)

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

DOI: 10.24412/2181-2454-2022-3-449-456

здесь - коэффициент фибрового армирования по объёму; kor - коэффициент; П - коэффициент, отвечающий за характеристики стержневой арматуры; це -приведённый коэффициент армирования:

(6)

здесь Ц/2 - коэффициент, принимаемый в зависимости от типа фибры; а/ -условное напряжение в крайнем растянутом волокне:

(7)

здесь Жд - момент сопротивления, приведённого к стальному сечению; Е/ -модуль упругости стальной фибровой арматуры; - приведенный

коэффициент армирования по площади сечения:

здесь dred — приведённый диаметр фибровой и стержневой арматуры:

(9)

Ширину раскрытия нормальных трещин определяют по формуле:

Ф1Ф2Фз^тН> (10)

сгс

где а5 - напряжение в продольной растянутой арматуре в нормальном сечении с трещиной от соответствующей внешней нагрузки; 4 - базовое (без учета влияния вида поверхности арматуры) расстояние между смежными нормальными трещинами; - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами; ф! - коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки; ф2 - коэффициент, учитывающий профиль продольной арматуры; ф3 -коэффициент, учитывающий характер нагружения [5].

ОБСУЖДЕНИЕ

Значения напряжения а3 в растянутой арматуре изгибаемых элементов определяют по формуле:

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

DOI: 10.24412/2181-2454-2022-3-449-456

(11)

где Ired , yc - момент инерции и расстояние от сжатой грани до центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента, определяемые с учетом площади сечения только сжатой зоны бетона, площадей сечения растянутой и сжатой арматуры согласно, принимая в соответствующих формулах значения коэффициента приведения арматуры к бетону as2 asi.

Для изгибаемых элементов yc = х, где х - высота сжатой зоны бетона, определяемая согласно при as2 = asi.

Значение коэффициента приведения арматуры к бетону asi определяют по формуле:

Е

(12)

где Es - модуль упругости арматуры; Eb,red - приведенный модуль деформации сжатого бетона, учитывающий неупругие деформации сжатого бетона и определяемый по формуле [6]:

к.

(13)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Относительную деформацию бетона ^b1,red принимают равной 0,0015.

Напряжения as не должны превышать Rbser (расчётное сопротивление арматуры растяжению для второй группы предельных состояний).

Принципы расчёта на раскрытие трещины для фиброармированного бетона и бетона со стержневым армированием значительно отличаются. В обоих случаях учитываются коэффициенты, отвечающие за характер и продолжительность действия нагрузки, модуль упругости арматуры и напряжения, возникающие в ней при растяжении, и на этом сходство в методиках оканчивается [7].

В расчётной методике для фибробетона ключевыми факторами являются используемые приведённые коэффициенты армирования по площади, приведённый диаметр используемой фибры и приведённый диаметр для фибровой и стержневой арматуры вместе. Данные усреднения позволяют учесть неодинаковость отдельных фибровых волокон, хаотичность их расположения в матрице бетона и несовершенство технологий по производству фибробетона. Также можно отметить сложность нахождения базового

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

DOI: 10.24412/2181-2454-2022-3-449-456

расстояния между трещинами, которое вычисляют через значения приведённого диаметра фибровой и стержневой арматуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Согласно для нахождения базового расстояния между трещинами железобетонного элемента нужно учесть отношение площадей сечения растянутого бетона и сечения растянутой арматуры и номинальный диаметр арматуры. Хотя бетон и стержневая арматура и работают совместно, и работа их более предсказуема, чем у фибробетона, они имеют различные модули упругости. При одинаковых деформациях в них возникают разные напряжения. Чтобы подсчитать их, сечение приводят к единому материалу (обычно к бетону) через коэффициент приведения as1.

REFERENCES

1. Классификационный анализ фибр и условий их использования в строительстве / В.В. Акулов [и др.] // Международная научно-техническая конференция молодых учёных БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. С. 5-8.

2. Зерцалов В.Н. Экспериментальное определение характеристик трещиностойкости фибробетона / М.Г. Зерцалов, Е.А. Хотеев // Вестник МГСУ. 2014. № 5. С. 91-99.

3. Горохов М.С. Трещиностойкость фибробетона со стальной анкерной фиброй / М.С. Горохов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. 2014. № 5 (27). С. 47-53.

4. Бердибаев М.Ж., Намозов Ш.З., Хуррамов А.Ч., Эгамбердиев И.Б. Причины возникновения солевой коррозии железобетонных элементов конструкции. Текст: непосредственный // Молодой ученый. 2020. № 42 (332). С.: 23-25. URL: https://moluch.ru/archive/332/74187/ (дата обращения: 25.08.2021).

5. Nishonov, N., Bekmirzaev, D., Ergashov, A., Rakhimjonov, Z., & Khurramov, A. (2021). Underground polymeric l-shaped pipeline vibrations under seismic effect. In E3S Web of Conferences (Vol. 264). EDP Sciences.

6. Berdibaev, M., Mardonov, B., & Khurramov, A. (2021). Vibrations of a Girder on Rigid Supports of Finite Mass Interacting With Soil under Seismic Loads. In E3S Web of Conferences (Vol. 264). EDP Sciences.

7. Хуррамов, А. Ч., Мирзаолимов, И. Ю., & Сафаров, Ш. Ш. (2021). СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ МОСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ИХ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ. Academic research in

Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)

DOI: 10.24412/2181-2454-2022-3-449-456

educational sciences, 2(8), 204-212. 8.