Результати експериментальних досліджень сталезалізобетонного структурного покриття

УДК 624.012.3.042

І., д. т.н., професор, , Гасій Г. М. (Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка, м. Полтава)

Результати експериментальних досліджень

сталезалізобетонного структурного покриття

В статті викладені матеріли за результатами експериментальних досліджень сталезалізобетонного структурного покриття, розробленого кафедрою КМДтаП ПолтНТУ. Доведено, що дослідна конструкція здатна сприймати великі навантаження.

1. Конструкція зразку та технологія його виготовлення

Експериментальний зразок конструкції сталезалізобетонного структурного покриття був виготовлений в м. Полтаві на кафедрі НГП Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка. Схема зразка наведена на рис. 1.

При виготовленні зразка використовувалися такі матеріали:

- Електрозварні прямошовні труби згідно ГОСТ 10704—91, із розмірами поперечного перерізу Ø18×1.5 мм та Ø12×1.5 мм, відповідно нижнього поясу та розкосів;

- Закладні деталі розмірами 100×100×5мм і 100×50×5 мм;

- Арматурні стрижні Ø6 і Ø4, відповідно класів арматури А-ІІІ і Вр-І, для армування плити.

Після виготовлення за допомогою електрозварювання сталевої структури до неї приварювалися закладні деталі. В перевернутому стані структура установлювалася на бойок на місці виготовлення, після чого встановлювалися арматурні сітки та опалубка з дощок по контуру майбутньої плити. Арматурні сітки виготовлялись за допомогою електродугового зварювання. Зварювання проводилося фтористокальцевими електродами марки УОНИ-13/45. Зварні роботи виконувались відповідно до існуючих норм.

По закінченню бетонування і ущільнення відкрита поверхня бетону ретельно загладжувалась. Разом з цим для визначення фізико-механічних властивостей бетону виготовлялись по три комплекти контрольних призм розміром 100×100×400 мм, та кубів з ребром 150 мм із ущільненням на вібростолі в сталевих інвентарних опалубках. Склад бетону наведено в таблиці 1.

Перші п’ять діб відкрита поверхня бетону дослідної конструкції регулярно зволожувались та покривалися шаром опилок для утримання вологи, після чого зразок зберігався до випробовувань в лабораторних умовах при температурі°С та відносній вологості повітря%.

Таблиця 1

Склад бетону, що приймався для виготовлення зразка

Клас бетону за міцністю	Витрата матеріалів, кг, на 1м³ бетону	В/Ц
Цемент	Пісок	Щебінь
В20	375	600	1300	0,65

Рис. 1. Креслення дослідного зразка.

2. Методика проведення експерименту

Згідно з програмою експериментальних досліджень вивчалася зміна напружено-деформованого стану дослідного зразку від дії навантаження. Зразок випробовувався при досягненні проектної міцності бетону.

При проведенні випробування конструкції замірялись поздовжні відносні деформації і прогини. Для заміру деформацій використовувалися електротензорезистори з опором 307,5±0,3 Ом і базою 20мм, які наклеювалися в найбільш характерних перерізах конструкції. Загальна кількість електротензорезисторів склала 167 штук, за допомогою яких замірялися деформації у 40 характерних перерізах металевої решітки та 8 перерізах залізобетонної плити.

Прогини замірялися прогиномірами «Максимова».

Для наклеювання тензорезисторів використовувався клей БФ-2. До проведення випробовувань, згідно з ГОСТ 21615—76, виконувалась перевірка тензорезисторів. До наклеєних і перевірених датчиків припаювались з’єднувальні проводи, і знову перевірявся опір тензорезисторів. Для зняття показань тензорезисторів при випробуванні конструкції використовувався вимірювач деформацій «АИД - 4».

Зразок досліджувався на дію короткочасного навантаження в лабораторії кафедри НГП Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка. Завантаження здійснювалося за допомогою металевих вантажів (рис. 2), які прикладалися у вузлах конструкції. Всього кількість точок прикладання вантажів дорівнювала 9. У кожному вузлі прикладалося по одному вантажу вагою 43кг на кожній із стадій. Випробування відбувалося у шість стадій.

Для проведення досліду було виготовлено спеціальні опори. Відповідно до програми експериментальних досліджень макет покриття спирався на опори у 4-х точках.

Рис. 2. Дослідна конструкція в процесі випробування.

Метою експериментальних досліджень було визначення характеру деформування та несучої здатності конструкції.

Головною задачею при випробуванні структурного сталезалізобетонного покриття було встановлення характеру розподілу напружень в елементах конструкції та виявлення залежності інтенсивності зростання прогинів від навантаження.

Рис. 3. Схема дослідної конструкції з розташуванням на ній вимірювальних приладів.

3. Аналіз експериментальних даних про напружено-деформований стан та несучу здатність

Згідно прийнятій методиці проведення експериментальних досліджень несучої здатності і деформативності макету монолітного сталезалізобетоного структурного покриття вимірювання деформацій проводились в найбільш характерних перерізах конструкції (рис. 3). В ході проведення досліджень напружено-деформованого стану експериментального зразка під дією навантаження відмічались характерні особливості розподілу деформацій по висоті перерізу і довжині стержнів.

а)

б)

Рис. 4. Графіки залежностей деформацій від навантаження

а – переріз 24-24 (розкос); б – переріз 33-33 (нижній пояс)

В результаті обробки показів заміряних за допомогою електротензорезисторів, були отримані значення деформацій та побудовані графіки залежностей деформацій від навантаження (рис. 4). А за отриманими показами прогиномірів був побудований графік залежності прогинів від навантаження (рис. 5).

Із графіка, на якому відображений характер росту деформацій перерізу 24-24 (рис.4, а) бачимо, що на початкових стадіях завантаження деформації були спершу одного знаку а потім іншого. Це свідчить про те, що на початкових навантаження стержень решітки працював на центральний стиск, та з поступовим збільшенням навантаження почав виникати ексцентриситет, що призвів до виникнення згинального моменту, який в свою чергу спричинив вигин стержня. За результатами досліду такий характер деформування був притаманний для розкосів. На графіку, який відображає характер росту деформацій перерізу 33-33 (рис.4, б) бачимо, що при збільшені навантаження деформації набували більших значень, це свідчить про те, що елементи нижнього поясу конструкції працювали на зусилля розтягу.

Рис. 5. Графік залежностей прогинів від навантаження.

По результатам обробки експериментальних даних, отриманих внаслідок випробування структурного сталезалізобетонного покриття можна зробити наступні висновки:

1. Структурне сталезалізобетонне покриття не доводилося під час випробування до руйнування, розрахункове навантаження, яке прикладалося, достатньо велике і склало 22779Н. По завершенню випробування конструкція була ретельно обстежена і не було виявлено ніяких первинних ознак руйнування, тобто можна припустити, що прикладене навантаження є лише деякою частиною від реальної несучої здатності конструкції.

2. Було встановлено, що деформації по висоті перерізу та по довжині елементу можуть змінювати знак. Це свідчить про те, що у вузлових з’єднаннях діють згинальні моменти.

1. І., , Пенц ізобетонні конструкції. – Полтава: ПНТУ, 2005. – 181с. 2. І., М, Нижник ізобетонні структурні конструкції. – Полтава: ПНТУ, 2006. – 146с.