Попередньо напружені конструкції зниженої енерговитратності зі склопластиковим і стальним армуванням

Оцінка напружено-деформованого стану перерізів виконується в відповідності з підходом Бондаренко В.М. Дана оцінка складає внутрішній цикл ітерацій; встановлення характеру перерозподілу зусиль між елементами, перерізами - зовнішній цикл ітерацій.

Повільність діаграм деформування бетону і СПА забезпечує збіжність ітераційних процесів.

У розрахунках за деформаціями, а також при визначенні жорсткостей перерізів використовується підхід В.І. Мурашева.

У розділі 10 висвітлюються особливості впровадження результатів роботи на об'єктах різноманітного функціонального призначення Грузії та України, у спеціальних спорудах , в проекті нормативного документа України "ДБН. Ремонт та підсилення несучих конструкцій промислових будівель та споруд, що експлуатуються (реконструюються)".

ВИСНОВКИ

1. Розроблено новий тип склопластбетонних попередньо напружених конструкцій зі самозаанкереною арматурою, натягування якої створюється відтягуванням вниз шляхом безпосереднього прикладення до неї поперечних навантажень. Підсилення кінцевих ділянок СПА, захист і розміщення її основної частини в пазі поза тілом бетону у вогнезахисному неагресивному середовищі забезпечують достатньо високий ступінь надійності, можливість застосування не стійких у бетоні скловолокон і полімерних зв'зуючих, у тому числі холодного затвердіння. Істотно знижуються енергетичні і фінансові витрати, вперше представилося можливим попереднє напруження монолітних конструкцій, статично невизначених систем.

2. Для розроблених склопластбетонних конструкцій створені ефективні типи СПА із різноманітними анкерними закінченнями, неенергомісткі способи їх виготовлення намоткою і контактним формуванням із застосуванням полімерних зв'зуючих гарячого і холодного затвердіння.

3. Експериментально досліджені деформативно-міцнісні властивості розробленої СПА. Встановлено, що в залежності від способу виготовлення, вихідних матеріалів, що затосовуються, їх кількісного співвідношення, розмірів поперечних перерізів величини тимчасового опору стрижневої однонаправленої СПА (двохгілкової, яка одержана намоткою, і з петльовими закінченнями, виготовленої контактним формуванням), знаходяться в межах ? = 500... 900 МПа, модуль деформацій =(4...5)?104 МПа.

4. Розроблена СПА хаотичного наповнення , що має анкерні закінчення. Встановлені у випробуваннях деформативно-міцнісні показники даної СПА на основі використання епоксидних композицій: ?си = 350 МПа, Ес = 3,3?104 МПа.

5. Через порівняно високу деформативність СПА запропоноване багатоетапне натягування її розсуненням і стягуванням у пазі в горизонтальній площині і наступним відтягуванням у вертикальній площині, розроблена методика розрахункового визначення параметрів натягування СПА з урахуванням деформованої схеми.

6. Розроблена методика розрахунку запропонованих склопластбетонних попередньо напружених конструкцій з урахуванням фізичної нелінійності, особливостей їх роботи, перерозподілу зусиль між склопластиковою шпренгельною і склопластбетонною балковими частинами.

7. Проведені експериментальні дослідження дозволили виявити закономірності деформування розроблених склопластбетонних конструкцій, характер вичерпання несучої спроможності та тріщиноутворення. Експерименти підтвердили ефективність (величина навантаження тріщиноутворення збільшувалась в 2,5 і більше разів) обтиснення відтягуванням СПА; факт зростання зусилля обтиснення на 30...50% на другій його стадії (після фіксації положення напруженої СПА і зняття відтягуючого навантаження).

Зіставлення експериментально отриманих даних і результатів розрахунку за розробленою методикою показало їх прийнятну відповідність, ухилення склали до 6%.

8. Запропоновані нерозрізні статично невизначені склопластбетонні рамні та балочні конструкції з попередньо напруженою самозаанкереною СПА в прольотах і на опорах, передбачені вирішення для випадків збірного і монолітного виконання.

9. Запропоновані принципи розрахунку різноманітних склопластбетонних статично невизначених систем з урахуванням перерозподілу зусиль на основі використання програмних комплексів "Міраж" та ін. у сполученні з блоком оцінки напружено-деформованого стану перерізів.

10. Розроблені електроізоляційні бетонні елементи в склопластикоивх обоймах, попередньо напружені технологічним натягуванням скловолокон при намотці.

Експериментально встановлено, що склопластикова обойма в 2...4 рази підвищує міцність на розтягування, в 9...14 разів при осьовому стиску. В аналогічних елементах, одержаних заповненням бетоном склопластикових трубчастих зразків, тобто без обтиснення технологічним натягуванням, ефект при осьовому стиску зменшується і забезпечує зріст міцності вже в 4...7 разів, однак суттєво спрощується виготовлення елементів, відкриваються широкі можливості використання в реконструкції.

11. Досліджені бетонні елементи в склопластикових обоймах, одержаних намоткою і контактним формуванням, попереднє напруження яких здійснюється обтисненням по торцях перед полімеризацією і відпусканням після її закінчення. Обтиснення не потребує енергетичних витрат і підвищує, як показали експерименти, тріщиностійкість розтягнутих елементів в обоймах, одержаних намоткою, в 1,52 рази, згинальних - в 1,34 рази, в обоймах контактного формування відповідно в 1,4 і 1,25 рази. На відміну від залізобетонних конструкцій, попереднє напруження підвищує міцність елементів: розтягнутих в обоймах, одержаних намоткою, в 1,39 рази, згинальних - в 1,15 рази; в обоймах контактного формування відповідно в 1,2...1,6 рази і в 1,2 рази.

12. Розроблено спосіб підвищення несучої спроможності гнучких позацентрово стиснутих елементів, попередньо напружених зовнішнім склопластиковим армуванням.

13. Запропоновані електроізоляційні конструкції з комбінованим (зовнішнім і внутрішнім) армуванням і використанням суперпластифікаторів для зниження водоцементного співвідношення. Попереднє напруження, сушка і полімеризація здійснюються в єдиному процесі, що суттєво знижує енергетичні витрати.

14. Експериментально досліджені діелектричні властивості розроблених попередньо напружених конструкцій із зовнішнім армуванням, закономірності їх опору одночасним механічним і електричним навантаженням. Дані конструкції при використанні в них висушених бетонів володіють близькими до фарфору діелектричними показниками: питомий об'ємний опір ізоляції =1012... 1014 Ом?м, імпульсна електрична напруга перекриття =120кВ( 10кВ/см) і більш. Попереднє напруження підвищує величину граничного за умовами електроізоляції механічного навантаження на 20...40%, при дії електричних імпульсних напруг перекриття - на 50...65%.

15. Аналіз тривалих натурних досліджень впливу кліматичних умов на роботу згинальних елементів в склопластикоивх обоймах показав, що в найбільш несприятливих випадках міцність знижується на 20...22%, деформативність зростає на 8...10%.

16. Запропоновані комбіновані конструкції зі склопластикових панелей-оболонок та склопластбетонних попередньо напружених бортових (балкових) елементів, а також у вигляді замкнутих циліндричних склопластикових оболонок з боковими попередньо напруженими склопластбетонними днищами.

17. Розроблені локально попередньо напружені залізобетонні конструкції заводського виготовлення, які відрізняються зниженою енерговитратністю і високим рівнем технологічної гнучкості.

18. Розроблена енергозберігаюча система зміцнення стрижневої арматури із сталі класу А-ІІІ витяжкою без застосування висадки анкерних голівок і реалізуючі її установки.

19. Проведені експериментальні дослідження залізобетонних згинальних елементів, попередньо напружених відтягуванням арматури, що підтвердили можливість використання за даним способом обтиснення напруженої арматури класу А-ІІІ без зміцнення витяжкою. Зіставлення результатів експериментів з даними, які одержані розрахунком за розробленою методикою, показало їх прийнятну відповідність: відхилення до 7,4%..

20. Результати роботи впроваджені у новому будівництві і реконструкції об'єктів різноманітного функціонального призначення Грузії та України, у спеціальних спорудах, в проекті нормативного документа України "ДБН Ремонт та підсилення несучих конструкцій промислових будівель та споруд, що експлуатуються (реконструюються)".

Основні положення дисертації опубліковані у 49 роботах, в тому числі:

1.Салия Г. Ш., Шагин А. Л. Бетонные конструкции с неметаллическим армированием. - М: Стройиздат, 1990. - 145 с.

2.Салия Г.Ш. Предварительное напряжение бетонных элементов поперечным нагружением неметаллической арматуры //Коммунальное хозяйство городов: Науч.техн.сб. - Вып.6. - К.: Техника, 1996. - С.18-21.

3.Салия Г.Ш. Предварительно напряженные конструкции с двухветвевой стеклопластиковой арматурой //Сб.докл.междунар.конф. "Ресурсосбере-гающие конструктивно-технологические решения зданий и сооружений".- Том II, часть 6-7. -Белгород: Изд. "Крестьянское дело". - 1997. - C. 197-202.

4.Салия Г.Ш. Предварительное напряжение элементов со стеклопластиковой арматурой, полимеризующейся в бетоне //Коммунальное хозяйство городов: Науч.техн.сб. - Вып.8. - К.: Техника, 1997. - С.14-16.

5.Салия Г.Ш. Локальное предварительное напряжение конструкции в заводских условиях //Науковий вісник будівництва. - Харьков:ХГТУСА, 1997. - № 1. - С.73-76.

6.Салия Г.Ш. Несущие элементы с неметаллическим армированием //Труды Междунар.конф. "Научно-практические проблемы современного железобетона". - Киев: НИИСК. - 1996. - С.254-257.

7.Салия Г.Ш. Эксцентричное предварительное напряжение внецентренно сжатых элементов стеклопластиковым армированием // Коммунальное хозяйство городов: Науч.техн.сб. - Вып.9. - К.: Техника, 1997. - С.8-11.

8.Салия Г.Ш. Критерии оценки надежной работы комплексных конструкций для объектов электротехнического назначения // Труды Междунар.конф. "Надежность строительных конструкций зданий и сооружений".- Черкассы: ЧИТИ. - 1993. - С.36-37.

9.Салия Г.Ш. Локально предварительно напряженные элементы с арматурой класса А-III: // Зб. наук. пр. "Проблеми теорії і практики залізобетону": - Полтава: ПДТУ. - 1997. - С.410-413.

10.Салия Г. Ш.. Расчёт натяжения стеклопластиковой арматуры при предварительном обжатии изгибаемого элемента // Труды Междунар.конф. "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве". - Харьков: Курьер ЛТД. - 1996. - С.46-49.

11.Салия Г. Ш. Предварительное напряжение внецентренно сжатых бетонных элементов в стеклопластиковых обоймах //Сб. тр. конф. "Сталежелезобетонные конструкции. Исследования, проектирование и строительство": - Кривой Рог: Кр.ТУ. - 1996. - С.38.

12. Салия Г.Ш. Экспериментальные исследования локально предварительно напряженных элементов с арматурой класса А-111 // Науковий вісник будівництва: - Харьков: ХГТУСА, 1998.- №2 . - С. 201-204.

13. Салия Г.Ш. Предварительно напряженные элементы с самозаанкеренной стеклопластиковой арматурой и экспериментальная оценка их работы. //Науковий вісник будівництва: - Харьков.: ХГТУСА, 1998. - №2 . - С199-201.

14.Салія Г.Ш. Попереднє напруження статично невизначених склопластбетонних конструкцій //Вісник Сумського державного аграрного університету. -Вип. 2.- Сум: Козацький вал, 1998. - С 119-120.

15. Салия Г.Ш. Предварительное напряжение стальной и стеклопластиковой арматуры в условиях реконструкции // Тр. 5-ой конф. Межрегиональной Ассоциации ''Железобетон''- Москва: НИИЖБ , 1998. - С 36-37.

16. Салия Г.Ш. Многоэтапное локальное предварительное напряжение конструкий // Тр.Междунар.конф. "Ресурсоекономні матеріали, конструкціі, будівлі та споруди" - Ровно: Укр.держ.акад.вод.госп.- 1996. - 72 с.

17. Салия Г.Ш. Предварительно напряженные стеклопластбетонные конструкции шпренгельного типа // Науковий вісник будівництва. - Харьков: ХГТУСА,1999. - №5. - С.61-66

18. Салия Г.Ш. Энергосберегающие конструкторско-технологические решения перекрытий увеличенных пролетов.// Науковий вісник будівництва: -Харьков.: ХГТУСА , 1999.- № 5. - С. 59-61

19. Салия Г.Ш. Конструкции покрытий на основе стеклопластбетонных и стеклопластиковых элементов // Коммунальное хозяйство городов: Науч.техн.сб.. - Вып. 18. - К: Техника, 1999. - С. 45-49.

20. Салия Г.Ш. Оснастка линии электропередач 0,4кВ: Отчет о НИР/ Груз. политехн. ин-т ; № ГР 01-143/86; Инв. №. - Тбилиси, 1988. - 80 с.

21. Шагин А.Л., Салия Г.Ш., Домбаев И.А. Обжатие конструкций оттягиванием стальной и стеклопластиковой арматуры // Материалы междунар.конф. "Инженерные проблемы современного бетона и железобетона. Конструкции зданий и сооружений. Методы расчета"- Том 1, часть 2.- Минск: НПФ "Рансо". - - 1997.- С.241-249.

22. Шагин А. Л., Салия Г. Ш. Эффективность стеклопластиковых обойм при различных эксцентриситетах приложения нагрузки // Сб.тр. конф.. "Сталежелезобетонные конструкции. Исследования, проектирование и строительство". - Кривой Рог: Кр.ТУ . - 1996.- С.37.

23. Шагин А. Л., Салия Г. Ш., Бабаев В. Н., Горошко Л. М. Технологический комплекс по изготовлению конструкций сборно-монолитных зданий // Коммунальное хозяйство городов: Науч.техн.сб. - Вып.9. - К.: Техника, 1997.- С.54-56.

24. Шагин А. Л., Салия Г. Ш. Сборно-монолитная каркасная система для строительства в сейсмоопасных регионах. // Коммунальное хозяйство городов: Науч.техн.сб. - Вып.6. - К.: Техника, 1996.- С.21-25.

25. Shagin A.L., Salia G.Sh. Buildings and constructions with glassplastic spaced structures.-Proceedings International Congress ICSS-98 . - Volume II, Moscow, Russia. - 1998. - Р.696-702.

26. Шагин А. Л. Избаш М.Ю., Салия Г.Ш. Специальные конструкции из стеклопластиков // Монтажные и специальные работы в строительстве. - 1998. -№7-8. - С. 38-41.

27. Шагин А. Л., Салия Г. Ш., Адилов А.Э.Особенности применения шагового метода в расчетах предварительно напряженных конструкций // Коммунальное хозяйство городов: Науч.техн.сб. - Вып.18. - К.: Техніка, 1999. - С.6-10..

28. Шагин А. Л., Салия Г. Ш., Адилов А.Э., Магомедов Ю.А. Локально предварительно напряженные перекрытия и покрытия повышенной жесткости // Науковий вісник будівництва. - Харьков: ХГТУСА, 1999. - №5. - С 56-59.

АНОТАЦІЯ

Салія Г.Ш. "Попередньо напружені конструкції зниженої енерговитратності зі склопластиковим і стальним армуванням". - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Харківська державна академія залізничного транспорту, Харків, 1999.

В дисертації запропонований і досліджений принципово новий клас склопластбетонних попередньо напружених конструкцій з застосуванням розробленої самозаанкереної склопластикової арматури зниженої енерговитратності. Розроблені і досліджені попередньо напружені елементи з зовнішнім і внутрішнім склопластиковим армуванням, а також комбіновані конструкції зі склопластбетонних і склопластикових елементів. Запропоновані принципи розрахунку.

Розроблені локально попередньо напружені залізобетонні елементи зниженої енерговитратності заводського виготовлення, системи зміцнення і натягування арматури.

Запропоновані вирішення впроваджені на об'єктах України і Грузії, в спеціальних спорудах, проекті нормативного документа України.

Ключові слова: склопластикове армування, склопластбетонні елементи, намотка, попереднє напруження, втрати напружень, діелектричні показники, корозійна стійкість.

SUMMARY

Saly G.Sh. Lowered power expenditure prestressed structures with qlass-reinforced plastic and steel reinforcement. - Manuscript.

Thesis on seeking for Doctor of Sciences on speciality 05.23.01 "Construction structtures, buildings and structures". Kharkow State Academy of Railway Transport, Kharkow, 1999.

Basically new class of glass-reinforced plastic concrete prestressed structures with using author developed selfanchored glass-reinforced plastic reinforcement is investigated and suggested in this thesis.

Glass-reinforced plastic contact with concrete medium is excepted. Strength along inclinated section and fireprotection are provided. Reinforcement stress loses and power expenditure for manufacturing are lowered. Methods of calculating one and multiply staged reinforcement tensioning parametres and stress losses are developed.

Presfressed elements with exterior and interior glass-reinforced plastic reinforcement and combined glassplastic concrete and glassplastic elements structures are suggested. Mechanism of their resistance to mechanical and electric loads, environment is studied.

Suggested decisions are installed at the using activities of Ukraine and Georgia and at special structures.

Key words: glass-reinforced plastic reinforcement, glass-reinforced plastic concrete, reeling, prestressed reinforcement, power losses, dielectric indexes, corrosion firmness.

АННОТАЦИЯ

Салия Г.Ш. Предварительно напряженные конструкциии сниженной энергозатратности с стеклопластиковым и стальным армированием.- Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. -Харьковская государственная академия железнодорожного транспорта, Харьков, 1999.

Диссертация посвящена созданию эффективных предварительно напряженных стеклопластбетонных и железобетонных конструкций сниженной энергозатратности, их исследованию, разработке принципов расчета и внедрению в новом строительстве и реконструкции.

Предложены новые виды самозаанкеренной стеклопластиковой арматуры и способы их получения; экспериментально установлены закономерности деформирования при кратковременном и длительном действии нагрузки. Получаемая намоткой двухветвевая арматура имеет временное сопротивление Rsn=800...900 МПа, модуль деформации Es=5·104 МПа; однонаправленная с петлевыми окончаниями - Rsn=500...600 МПа, Es=4·104 МПа; хаотического наполнения с анкерными окончаниями - ?си =350 МПа, Eс=3·104 МПа. Длительная прочность составляет примерно 0,7 от кратковременной. На основе использования разработанной арматуры предложен и экспериментально исследован принципиально новый класс предварительно напряженных стеклопластбетонных конструкций, в которых напрягаемая арматура не имеет контакта с щелочной средой бетона, анкеровка осуществляется за счет зацепления за бетон, натяжение - оттягиванием поперечной нагрузкой. Обеспечивается возможность предварительного напряжения монолитных, неразрезных систем; повышения прочности по наклонным сечениям; применения различных связующих холодного отверждения; снижения энергозатратности и стоимости.

Разработаны предварительно напряженные бетонные конструкции с внешним стеклопластиковым армированием, электроизоляционные несущие элементы сниженной энергозатратности. Исследованы закономерности их деформирования и сопротивления одновременным механическим и электрическим воздействиям. В случае обжатия, создаваемого технологическим натяжением волокон, стеклопластиковые обоймы увеличивают прочность при осевом сжатии в 9...14 раз, при осевом растяжении в 1,8...2,8 раза в зависимости от толщины обоймы (1...3 мм) по сравнению с аналогичными бетонными элементами без обойм. В проведенных экспериментальных исследованиях выявлено, что в элементах, получаемых заполнением стеклопластиковых трубчатых образцов бетоном, указанный эффект роста прочности уменьшается и составляет 4-7 раз.

Разработаны и исследованы элементы в обоймах и с комбинированным армированием, предварительно напряженные механическим способом. Обжатие повысило трещиностойкость при растяжении в 1,52 раза, при изгибе в 1,34 раза по сравнению с аналогичными элементами без обжатия. Аналогично возрастают величины удельных импульсных электрических напряжений перекрытия и сопротивления изоляции.

Экспериментально установлено, что в отличие от железобетонных конструкций, предварительное напряжение стеклопластбетонных элементов повышает их прочность в 1,15...1,4 раза.

Разработан способ повышения несущей способности гибких сжатых элементов предварительно напряженным внешним стеклопластиковым армированием.

Предложены комбинированные конструкции из разработанных предварительно напряженных стеклопластбетонных элементов с внешним и внутренним стеклопластиковым армированием и стеклопластиковых оболочек и складок, получаемых способом намотки; даны решения узлов их сопряжения.

Разработаны методики определения параметров одно- и многоэтапного натяжения арматуры, потерь напряжений. Предложены принципы расчета разработанных конструкций и систем на их основе по предельным состояниям с учетом физической нелинейности. При этом используется шаговый метод в сочетании с внешним и внутренним циклами итераций на каждом шаге нагружения либо догружения.

Разработаны локально предварительно напряженные железобетонные конструкции сниженной энергозатратности заводского изготовления и не ориентированные на использование традиционно применяемых энергоемких высаженных головок системы деформационного упрочнения и натяжения стальной арматуры; экспериментально обоснована возможность применения в них без деформационного упрочнения арматуры класса А-III, выпускаемой металлургическими предприятиями Украины и Грузии.

Результаты работы внедрены в новом строительстве и реконструкции на объектах Украины и Грузии, в специальных сооружениях, в проекте нормативного документа Украины.

Ключевые слова: стеклопластиковое армирование, стклопластбетонные элементы, намотка, предварительное напряжение, потери напряжений диэлектрические показатели, коррозионная стойкость

Размещено на Allbest.ru