Размещено на http://www.allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

Ільницький Борис Мар'янович

УДК 624.012.035

Несуча здатність похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої арматури з бетоном

05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі і споруди

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів -2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному університеті “Львівська політехніка”

Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник - Заслужений діяч науки і техніки України,

доктор технічних наук, професор

Клименко Федір Єлисейович,

професор кафедри “Будівельні конструкції

та мости” Національного університету

“Львівська політехніка”

Офіційні опоненти:

- д.т.н. професор Кінаш Р.І., Національний університет “Львівська політехніка”, зав. кафедрою архітектурних конструкцій, м. Львів.

- к.т.н. доцент Шмиг Р.А., Львівський державний аграрний університет, кафедра будівельних конструкцій, м. Львів

Провідна установа - Національний університет водного господарства та природокористування, кафедра інженерних конструкцій, м. Рівне.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” (79013, м. Львів, вул. Професорська, 1)

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Петришин Г.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Зменшення металомісткості та вдосконалення технології виготовлення залізобетонних конструкцій є важливою проблемою сучасного будівництва. Одним із методів досягнення зменшення металомісткості залізобетонних конструкцій в практиці будівництва є застосування зовнішнього стрічкового армування. Використання зовнішнього стрічкового армування в сталебетонних елементах збільшує робочу висоту поперечного перерізу, виключає необхідність багаторядного розміщення стержнів по висоті перерізу, що приводить до економії сталі. балка арматура бетон несучий

В зв'язку з відсутністю зовнішньої стрічкової арматури періодичного профілю сумісна робота гладкої стрічкової арматури і бетону забезпечується в даний час лише поперечними стержнями привареними до неї в тавр з певним кроком по довжині контакту. Приварка вертикальних поперечних стержнів до стрічкової арматури в сталебетонних балках, як і приварка поперечних стержнів до повздовжніх стержнів, в залізобетонних балках потребує не тільки спеціального технологічного обладнання, а й відповідних матеріальних затрат.

Для досягнення економії сталі і здешевлення технології виготовлення сталебетонних балок назріла потреба досліджувати конструктивне рішення балки як без приєднання поперечної стержневої арматури до гладкої стрічкової, так і без зчеплення її з бетоном по довжині контакту. Дане конструктивне рішення можливе при наявності жорстких торцевих упорів на кінцях зовнішньої гладкої арматури.

Одночасно, зовнішнє стрічкове армування без зчеплення з бетоном дозволяє посилювати існуючі залізобетонні конструкції. Додаткового спрощення технології посилення існуючих залізобетонних конструкцій та скорочення часу на посилення можна досягнути використанням стрічок з композитного матеріалу, які мають малу власну вагу і легко закріплюються до залізобетонної балочної конструкції за допомогою клею. Крім того, як і для залізобетонних конструкцій, розвиток теорії та методів розрахунку міцності, ширини розкриття тріщин та деформативності елементів із зовнішнім стрічковим армуванням при дії поперечних сил має велике значення. Ця проблема охоплює практично всі конструкції із зовнішнім стрічковим армуванням, визначає кількість поперечної арматури, розміри поперечного перерізу.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Тема дисертаційної роботи є складовою частиною науково-дослідної роботи кафедри “Будівельні конструкції та мости”, науково-технічних досліджень лабораторії ГНДВЛ-105, а також є складовою частиною науково-технічної програми №0193U029514 “Розробка сталебетонних балок зниженої металомісткості для покрівель виробничих, цивільних, сільськогосподарських будівель та їх теоретико-експериментальне дослідження”. Вона є продовженням досліджень колективу кафедри, присвячених проблемі міцності похилих перерізів залізобетонних згинаних елементів.

Мета дисертаційної роботи полягає в розробці способу розрахунку несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по довжині контакту.

Задачі досліджень:

- дослідити експериментально несучу здатність похилих перерізів балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по контакту залежно від виду поперечного та поздовжнього армування та зміни плеча прикладання сили;

- експериментально виявити особливості роботи та характер руйнування сталебетонних балок із зовнішнім стрічковим армуванням без зчеплення з бетоном;

- встановити вплив змішаного армування (стрічкова арматура немає зчеплення з бетоном, а стержнева періодичного профілю має) на міцність, деформативність та тріщиностійкість сталебетонних балок;

- дослідно встановити вплив зміни плеча прикладання сили на міцність, деформативність та тріщиностійкість сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої арматури з бетоном;

- дослідити доцільність застосування існуючих нормативних документів для розрахунку несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по довжині контакту;

- розробити алгоритм розрахунку на ЕОМ, виконати його практичну реалізацію та провести числовий експеримент.

Об'єкт дослідження - сталебетонні балки без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном з різним поперечним та поздовжнім армуванням, а також балки з зовнішнім армуванням з композитного матеріалу.

Предмет дослідження - несуча здатність похилих перерізів балок з зовнішнім стрічковим армуванням в зоні дії поперечних сил.

Методи досліджень. Рішення поставлених задач здійснюється проведенням експериментально-теоретичних досліджень.

Основні результати і наукова новизна роботи. Новизна базується на запропонованому конструктивному рішенні сталебетонних балок, в основу якого закладено зов-нішнє стрічкове армування без зчеплення з бетоном по довжині контакту і поперечне армування у вигляді незалежних вставних каркасів.

- подано пропозиції до розрахунку похилих перерізів з використанням рівнянь сучасних нормативних документів для сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по довжині контакту, а також сталебетонних балок зі змішаним армуванням (зовнішня стрічкова арматура не має зчеплення з бетоном, а стержнева - має);

- запропоновано математичну модель розрахунку напружено-деформованого стану згинаних сталебетонних балок з зовнішньою стрічковою арматурою без зчеплення з бетоном, що базується на поєднанні методів скінчених елементів і послідовних наб-лижень та реалізовано програму розрахунку на ЕОМ;

- досліджено несучу здатність похилих перерізів балок із зовнішнім стрічковим армуванням з врахуванням способу поперечного і повздовжнього армування та зміни плеча прикладання сили;

- виявлено вплив змішаного армування сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном на несучу здатність і деформативність похилих перерізів;

- отримано результати числового експерименту щодо сталебетонних балок зі змішаним армуванням без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном;

- запропоновано рекомендації щодо проектування сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном.

Практичне значення роботи:

- виконано вперше експериментальні дослідження похилих перерізів балок з

зовнішньою стрічковою арматурою при різному поперечному і поздовжньому армування, а також різних плечах зрізу та досліджено доцільність застосування існуючої методики для розрахунку несучої здатності похилих перерізів;

- розроблено математичну модель та програму розрахунку на ЕОМ сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном на основі методу скінчених елементів та послідовних наближень з застосуванням реальних діаграм де-формування матеріалів;

- розроблено рекомендації щодо розрахунку та конструювання сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном;

- результати досліджень реалізовані в Галузевій науково-дослідній виробничій лабораторії ГНДВЛ-105 НУ “Львівська полівтехніка” при виконанні реконструкції виробничих будівель фірми ЗАТ ЛКФ „Світоч” м. Львів, реконструкції адмінбудинку і виробничого корпусу СП „ГАЛКА ЛТД” м. Львів та реконструкції виробничого корпусу АТ „Галичфарм” м. Львів.

Особистий внесок здобувача:

- подано пропозиції щодо використання існуючих методик розрахунку несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по довжині контакту;

- розроблено математичну модель та програму розрахунку на ЕОМ напружено-деформованого стану сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном;

- проведено числовий експеримент з розрахунку сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном на підставі запропонованої програми;

- розроблено рекомендації щодо розрахунку та конструювання сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном.

Апробація результатів дисертації Основні результати роботи доповідалися на ювілейній науково-технічній конференції „Актуальні проблеми будівництва: теорія, дослідження, практика” присвяченій 100 річчю заснування Львівського державного аграрного університету в 2000 р. та наукових конференціях і семінарах факультету „Будівництва і архітектури'' Державного аграрного університету в 2000, 2001, 2002 та 2003 роках, а також доповідались на науково-технічних конференціях і семінарах, що проводились кафедрою „Будівельні конструкції і мости” Національного університету „Львівська політехніка” в 2000, 2001, 2002 та 2003 роках.

Публікації За темою дисертації опубліковано 5 статей у фахових виданнях, а саме: у Віснику НУ „ЛП” № 409, Львів, 2000, у Віснику ЛД АУ № 1, Львів, 2000, у Сб. Конструкция гражданских зданий, Київ, 2001, у Віснику НУ „ЛП” № 441, Львів, 2002, у Віснику ЛД АУ № 5, Львів, 2004.

Структура дисертації Робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків та додатків. Загальний обсяг 174 сторінки, в тому числі 101 сторінок тексту, список літератури з 185 джерел на 20 сторінках, додатки на 24 сторінках, 18 таблиць, 17 ри-сунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність і необхідність досліджень несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої арматури з бетоном, визначені мета, завдання, наукова новизна та практична цінність роботи.

Розділ 1 дисертації присвячений огляду існуючих типів сталебетонних конструкцій та методів розрахунку.

На сьогоднішній день загальновідомими є чисельні дослідження похилих перерізів залізобетонних і сталебетонних балочних конструкцій, у тому числі Львівською школою, у яких арматура мала забезпечене з'єднання з бетоном по довжині контакту. Відомі дослідження роботи нормальних і похилих перерізів залізобетонних балочних конструкції та нормальних перерізів сталебетонних балочних кон-струкцій без зчеплення стержневої та зовнішньої стрічкової арматури з бетоном: А.А.Вайсфельд, А.І.Мордич, Л.В.Образцов, А.Б.Пірадов, А.А.Поляков, Н.А.Попович, Ю.Г.Решетарь, О.А.Рочняк, А.П.Слука, Г.М.Спригін, В.Б.Тітус, А.Н.Хачатрян, П.А.Школьник, Н.Н.Яроміч, Р.І.Кінаш та інші. У той же час дослідження несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по довжині контакту відсутні. Виходячи з цього сформульовано такі задачі теоретично-експериментальної роботи:

Експериментально оцінити вплив зовнішньої гладкої стрічкової арматури без зчеплення з бетоном на міцність похилих перерізів сталебетонних балок з важкого бетону в зоні дії поперечних сил при різних плечах зрізу, поперечному армуванні і різному співвідношенні площі поздовжньої стрічкової та стержневої арматури;

Дослідити доцільність застосування існуючих методик інженерного розрахунку для визначення несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок з зовнішнім стрічковим армуванням без зчеплення з бетоном по довжині контакту;

Дослідно виявити вплив плеча зрізу, а також, різного співвідношення традиційної стержневої і зовнішньої гладкої стрічкової арматури без зчеплення з бетоном на міцність, деформативність та тріщиностійкість дослідних елементів;

Провести експериментальне дослідження тріщиностійкості похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення стрічкової арматури з бетоном та балок з зовнішнім композитним армуванням;

Дослідити вплив зовнішнього стрічкового армування з композитного матеріалу закріпленого до бетону епоксидним клеєм на міцність похилих перерізів балок з важкого бетону в зоні поперечних сил;

Виявити особливості роботи та характер руйнування сталебетонних балок з зовнішнім гладким стрічковим армуванням без зчеплення з бетоном, та балок з зовнішнім стрічковим армуванням з композитного матеріалу, закріпленого за допомогою епоксидного клею;

Подати рекомендації з проектуваня сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном;

Розробити математичну модель та програму для розрахунку на ЕОМ міцності похилих перерізів сталебетонних балок із зовнішньою стрічковою арматурою без зчеплення з бетоном, використовуючи метод скінчених елементів та послідовних наближень з врахуванням реальних діаграм деформування матеріалів.

У розділ 2 наведено опис конструкції дослідних зразків та методики дослідження сталебетонних балок.

В експериментах використано балки перерізом 120х240 мм, робочим прольотом 2400 мм, довжиною 2600мм.

Сталебетонні балки виготовлено з важкого бетону. Дослідні зразки об'єднані в п'ять серій залежно від армування розтягненої зони і плеча прикладання сили. У всіх дослідних зразках у стиснутій зоні встановлено два стержні періодичного профілю 8 мм класу А400 (А-ІІІ). Конструкція дослідних зразків подана на рис. 1.

У першу серію ввійшло чотири балки, в розтягнутій зоні яких використовувалось змішане армування. Для всіх балок поперечна арматура прийнята з стержнів 6 мм класу А 240 (А-І), об'єднаних у незалежний плоский каркас. Крок стержнів у зоні дії поперечних сил 100 мм. Робочою повздовжньою арматурою розтягненої зони служив гладкий лист марки С345 товщиною t=6 мм без зчеплення з бетоном і стержнева арматура 16 мм класу А 400 (А-ІІІ), що мала зчеплення з бетоном. Включення стрічкової арматури у роботу балки забезпечено жорсткими торцевими упорами встановленими на кінцях балки. Особливістю балок цієї серії було різне співвідношення робочої арматури розтягнутої зони:

- у сталебетонній балці Б-І-1 застосовано стрічкову арматуру площею А_s=2,4 см² (30%) і стержневу 316 мм АIII площею А_s=6,03 см² (70%);

- у сталебетонній балці Б-І-2 застосовано стрічкову арматуру площею А_s=4,8 см² (54%) і стержневу 216 мм АIII площею А_s=4,02 см² (46%);

- у сталебетонній балці Б-І-3 застосовано стрічкову арматуру площею А_s=6,6 см² (77%) і стержневу 116 мм АIII площею А_s=2,011 см² (23%);

- у сталебетонній балці Б-І-5 стрічкова і стержнева арматура не має зчеплення з бетоном.

До всіх зразків цієї серії навантаження прикладалось з плечем 2,2 h₀.

Друга серія об'єднувала три балки, в розтягнутій зоні яких використано стрічку з вуглеволокнистого композитного матеріалу. У всіх цих балок стержні поперечної арматури 6 мм класу А 240 (А-І) встановлені з кроком 120 мм, крім балки Б-ІІ-4 де крок був 100 мм. Робочою повздовжньою арматурою розтягнутої зони служили два стержні періодичного профілю 16 мм класу А 400 (А-ІІІ). Після досягнення бетоном проектної міцності в розтягнутій зоні усіх балок цієї серії наклеювалась стрічка Sika Carbo Dur S 512 перерізом 1,2х50 мм з композитного матеріалу за допомогою клею на епоксидній основі Sika dur 30. Крім того, на обидві бокові поверхні балок між опорою і місцем прикладання навантаження, у зоні дії поперечних сил наклеювались композитні вуглецеві панелі Sika Wrap Hex -230 товщиною t=0,13 мм за допомогою клею на епоксидній основі Sika dur 330. Балка Б-ІІ-5 посилювалась і випробовувалась в один етап до руйнування, а балки Б-ІІ-1і Б-ІІ-3 у два етапи. При цьому, на першому етапі проведено навантаження балок без посилення до рівня 0,65 від розрахункової несучої здатності. Після цього їх розвантажували і посилювали. Для розпізнання, після наклеювання композитного посилення балці, Б-ІІ-1 присвоєно позначення Б-ІІ-2, а Б-ІІ-3 - Б-ІІ-4

Третя серія складалась з двох балок в розтягнутій зоні яких використано змішане армування. Повздовжньою робочою арматурою в цих балках служив гладкий лист марки С235 перерізом 80х6 і два стержні періодичного профілю 16 мм класу А 400 (А-ІІІ). Лист не мав зчеплення з бетоном і сумісна робота листа з бетоном досягалась за рахунок жорстких торцевих упорів. Поперечна арматура гладка 6 мм класу А 240 (А-І) вкладалась у вигляді вставних плоских каркасів і не була зв'язана з листом. В балці Б-ІІІ-2 крок поперечних стержнів був 50 мм і зусилля прикладалось з плечем 1,5h₀. Балка Б-ІІІ-1 мала крок поперечних стержнів 120 мм і зусилля прикладалось з плечем 2,9h₀.

Четверта серія складалась з двох балок. Поперечна арматура була гладкою 6 мм класу А 240 (А-І) з кроком 120 мм. Робочою повздовжньою арматурою для балки Б-IV-1 служив гладкий лист марки С345 перерізом 80х6 мм, який не мав зчеплення з бетоном і сумісна робота стрічки з бетоном досягалась за рахунок жорстких торцевих упорів. Поперечна арматура в цій балці вкладалась у вигляді незалежного плоского каркасу. В балці Б-IV-3 робочою арматурою служили два стержні періо-дичного профілю 16 мм класу А 400 (А-ІІІ). Балки четвертої серії випробовувалась з плечем зрізу 2,2h₀.

Щоб оцінити вплив кута нахилу стержнів поперечного армування проведено випробування балки серії п'ять. В балці Б-V-1 поперечна арматура гладка 6 мм класу А 240 (А-І) (розташована під кутом 45⁰) встановлена у вигляді вставних незалежних каркасів. Навантаження прикладалось з плечем зрізу 2,2h₀. У розтягнутій зоні встановлювалось два стержні періодичного профілю 16 мм класу А 400 (А-ІІІ) і гладкий лист марки C345 перерізом 80х6 мм без зчеплення з бетоном. Су-місна робота листа і бетону досягалась за рахунок жорстких торцевих упорів.

Випробування дослідних балок проводилось статичним короткочасним навантаженням двома зосередженими силами. В процесі випробування вимірювалися деформації бетону і арматури (як у зоні чистого згину, так і у зоні дії поперечної сили), прогини балок та момент тріщиноутворення і ширина розкриття тріщин. Схема випробування та розміщення приладів показана на рис. 2.

Величина згинального моменту тріщиноутворення та деформації арматури і бетону фіксувались за допомогою тензорезисторів і компаратора, а також індикаторів з ціною поділки 0,001мм. Найбільша ширина розкриття тріщин вимірювалась за допомогою мікроскопа МПБ-2М з ціною поділки 0,005 мм. Прогини визначались за проказами індикаторів годинникового типу з ціною поділки 0,01 мм. Після руйнування однієї з приопорних зон, її підсилювали і випробування продовжували аж до руйнування другої зони.

Розділ 3 присвячений аналізу результатів експериментальних досліджень сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої арматури з бетоном. Подано опис роботи дослідних балок від початку завантаження аж до руйнування. В таблиці 1 наведені результати досліджень.

Аналізуючи зразки серії І із змішаним армуванням, де балки мали різне співвідношення поздовжньої арматури, що має зчеплення з бетоном (стержньова) і що не має зчеплення з бетоном (стрічкова) при однаковому поперечному армуванні, можна відзначити, що відповідно мінявся і характер роботи балок по похилих перерізах, а також їх руйнування.

Балка Б-І-1 -міцність бетону 44,1 МПа, 70% стержневої і 30% стрічкової арматури. Напруження в поперечних стержнях досягло значення текучості при навантаженні 85 кН, хоча передбачалось теоретичним розрахунком 88,5 кН. Фізичне руйнування в балці відбулося при величині поперечної сили 93 кН. Руйнування балки відбулось від розчавлювання стиснутої зони бетону над похилою тріщиною. Напруження у повздовжній стрічковій арматурі при цьому досягнули 0,65R_s.

Балка Б-І-2 -міцність бетону 44,1МПа, 54% стрічкової і 46% стержневої арматури. Напруження в поперечних стержнях цієї балки досягало значення текучості сталі при величині поперечної сили 98 кН, хоча передбачалось теоретичним розрахунком 92,52 кН. Руйнування балки також відбулось від розчавлювання стиснутої зони бетону над похилою тріщиною. Напруження повздовжньої стрічкової арматури при цьому досягнули 0,66R_s.

Балка Б-І-3 -міцність бетону 35,5МПа, 77% стрічкової і 23% стержневої арматури. Цю балку випробовували також з плечем зрізу 2,2h₀, але при величині поперечної сили 98,47 кН отриманої за теоретичним розрахунком згідно з СНиП 2.03.01-84*, руйнування балки досягнути за похилим перерізом не вдалось. В даному випадку дослідний зразок з такими характеристиками перетворився на умовну арку із зовнішньою стрічковою затяжкою. У повздовжній арматурі зафіксовано деформації текучості при Q=108,8 кН. Тому балка була розвантажена і проведено повторне випробовування з плечем зрізу 1,5h₀. Але вже для розрізнення для неї було введено маркування Б-І-4. Напруження текучості сталі поперечних стержнів під час повторного випробування було досягнуто при величині поперечної сили 146 кН, хоча теоретичний розрахунок передбачав 128 кН. Фізичне руйнування відбулось при навантаженні рівному 168 кН. Руйнування балки відбулось від одночасного розчавлювання стиснених зон бетону не лише над похилою тріщиною, але і між ними приблизно 2/3h₀ бетону. Напруження повздовжньої стрічкової арматури при цьому досягнули 0,82R_s.з бетоном. Напруження, яке відповідає значенню текучості в поперечних стержнях цієї балки, досягнути не вдалось. Теоретичний розрахунок передбачав поперечну силу рівну 87,52 кН. . Деформації текучості повздовжньої арматури відзначено при навантаженні рівному 116 кН. При подальшому навантаженні відбулось фізичне руйнування зразка, в наслідок розчавлювання похилої смуги від зосередженої сили до опори. Можна зробити висновок, що дослідний зразок працює як арка з затяжкою.

Серія ІІ -це залізобетонні балки, які посилювались композитними матеріалами фірми SIKA і випробовувалась з плечем зрізу 2,2h₀.

Балка Б-ІІ-1 (міцність бетону 37,8 МПа) була завантажена до величини поперечної сили 45 кН, після чого розвантажена і посилена композитним матеріалом. Для розпізнання після посилення вона вже маркувалась як балка Б-ІІ-2. Втрата несучої здатності балки відбулась в наслідок досягнення текучості сталі поперечних стержнів поза межами посилення панеллю Sika WRAP, поперечна сила дорівнює 81 кН, теоретичний розрахунок передбачав навантаження 80,24 кН. Фізичне руйнування наступило при навантаженні рівному 92 кН в наслідок зрізу по бетону стрічки Sika CARBO DUR від опори (кінця стрічки) до критичної похилої тріщини. Напруження стрічки Sika CARBO DUR при цьому досягнули 0,1 R.

Балка Б-ІІ-3 (міцність бетону 29,3 МПа) була завантажена до величини поперечної сили 48 кН, після чого розвантажена і посилена композитним матеріалом фірми SIKA. Для розпізнання ця балка після посилення маркувалась як балка Б-ІІ-4. Руйнування балки Б-ІІ-4 відбулось в наслідок зрізу по бетону панелі Sika WRAP і стрічки повздовжньої Sika CARBO DUR від опори до критичної похилої тріщини при величині поперечної сили 98,5 кН. Перед тим, при Q=90кН, відзначена текучість поперечних стержнів. Теоретичний розрахунок передбачав навантаження 96 кН. Напруження у повздовжній стрічці Sika CARBO DUR при цьому досягнули 0,21R.

Балка Б-ІІ-5 (міцність бетону 28,3 МПа) була посилена композитними матеріалами фірми SIKA одразу. Балка Б-ІІ-5 зруйнувалась в наслідок розчавлювання стиснутої зони бетону нормального перерізу при величині поперечної сили 101 кН. При цьому текучість поперечних стержнів мала місце при навантаженні 88 кН. Напруження стрічки Sika CARBO DUR при цьому досягнули 0,27 R_s.

Серія ІІІ зі змішаним армуванням мала в усіх балках однакову кількість повздовжньої стрічкової арматури без зчеплення з бетоном 54% і стержневої з зчепленням 46% . Випробовувались ці балки при різних плечах зрізу від 1,5h₀ до 3h₀.

Сталебетонна балка Б-ІІІ-1 (міцність бетону 35,9 МПа) випробовувалась з плечем зрізу 3h₀. Напруження в поперечних стержнях цієї балки досягало значення текучості при величині поперечної сили 98 кН, теоретичний розрахунок при цьому передбачав 88 кН. Фізичне руйнування в балці Б-ІІІ-1 відбулось при навантаженні 108 кН в наслідок розчавлюванняя стиснутої зони бетону над похилою тріщиною. Напруження повздовжньої стрічкової арматури при цьому досягли 0,21R_s.

Балка Б-ІІІ-2 (міцність бетону 29,3 МПа) випробовувалась з плечем зрізу 1,5h₀. Напруження в поперечних стержнях досягнуло значення текучості при поперечній силі 116 кН, за теоретичним розрахунком 122,06 кН. Фізичне руйнування балки Б-ІІІ-2 відбулось при навантаженні 125 кН в наслідок розчавлювання стиснутої зони бетону над похилою тріщиною. Напруження повздовжньої арматури при цьому досягли 0,96R_s.

В серію IV входило дві балки з однаковим відсотком поперечного і повздовжнього армування. Одна традиційна залізобетонна з стержневим армуванням і друга сталебетонна у якій вся повздовжня стрічкова арматура не мала зчеплення з бетоном по довжині контакту.

Сталебетонна балка Б-IV-1 (міцність бетону 28,3 МПа) була завантажена з плечем зрізу 2,2h₀ до величини поперечної сили Q=72 кН, початку текучості зовнішньої стрічкової арматури і розвантажена. При цьому теоретичним розрахунком текучість поперечних стержнів передбачалась при поперечній силі 67,07 кН. Після розвантаження сталебетонна балка Б-IV-1 вже завантажувалась з плечем зрізу 1,5h₀ і маркувалась для розрізнення відповідно Б-IV-2. Вичерпання несучої здатності цієї балки відбулось при Q=120,5 кН в наслідок текучості стрічкової арматури. Фізичне руйнування в балці Б-IV-2 пройшло в наслідок розчавлювання стиснутої зони бетону по нормальному перерізу при поперечній силі 134 кН. Характер розподілу дефор-мацій дозволяє припустити, що балки Б-IV-1 і Б-IV-2 перетворились на умовну арку із зовнішньою стрічковою затяжкою.

Залізобетонна балка Б-IV-3 (міцність бетону 37,8 МПа) завантажувалась при плечі зрізу 2,2h₀. Напруження в поперечних стержнях досягло значення текучості при руйнуючій поперечній силі 74 кН, за теоретичним розрахунком - 76,79 кН. Фізичне руйнування балки Б-IV-3 відбулось при поперечній силі 83 кН в наслідок розчавлювання стиснутої зони бетону над похилою тріщиною. Напруження поздовжньої арматури при цьому досягли 0,96R_s.

Сталебетонна балка Б-V-1 -міцність бетону 23,4 МПа, поперечна арматура похила під кутом 45⁰. Випробування проводилось при плечі зрізу 2,2h₀. Напруження в похилій поперечній арматурі досягнуло значення текучості при руйнівній поперечній силі 60 кН. За теоретичним розрахунком 56 кН. Фізичне руйнування в балці Б-V-1 відбулось в наслідок розчавлювання стиснутої зони бетону над похилою тріщиною при навантаженні 84 кН. Напруження поздовжньої стрічкової арматури при цьому досягли 0,69R_s.

Результати експерименту показали:

- несучу здатність сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном за похилими перерізами при прольоті зрізу менше 2,2h₀ можливо визначати користуючись рівняннями сучасних нормативних документів (СНиП 2.03.01-84*), які дають задовільне співпадіння з експериментальними даними, відхилення становить 10%;

- несуча здатність сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном за похилим перерізом при прольоті зрізу 2,2h₀, і більше, забезпечується, оскільки, така конструкція працює, як умовна арка з затяжкою, і оцінювати несучу здатність потрібно за нормальним перерізом;

- в сталебетонних балках без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном і вставними незалежними плоскими арматурними каркасами деформації в стрічці по довжині балки практично рівномірні, що відповідає характеру роботи затяжки в умовній арці;

Таблиця 1

Результати експериментальних досліджень сталебетонних балок із стрічковою арматурою

Позначення балок	Значення поперечної сили, що відповідає утворенню нормальних тріщин	Значення поперечної сили, що відповідає утворенню похилих тріщин	Несуча здатність (текучість сталі поперечних стержнів, граничне розкриття похилої тріщини)	Дослідне значення Qdcrc2 при фізичному руйнуванні, кН
	Дослідне Qdcrc1, кН	За СНиП 2.03.01-84* QСНиПcrc1, кН	(QСНиПcrc1-Qdcrc1)/Qdcrc1,%	Дослідне Qdcrc2, кН	За СНиП 2.03.01-84* QСНиПcrc2, кН	(QСНиПcrc2-Qdcrc2)/Qdcrc2,%	sw 9610-5 Qd1, кН	За СНиП 2.03.01-84* QСНиП, кН	(QСНиП-Qd1)/Qd1, %
Б-І-1	23,38	16,21	-30,67	47,68	50,32	5,54	85	88,52	4,14	93
Б-І-2	17,8	16,56	-6,97	57,13	52,61	-7,91	98	92,48	-5,63	102
Б-І-3	17,14	19,05	11,14	-	-	-	-	98,47	-	-
Б-І-4	24,01	27,97	16,49	113,48	80,78	-28,82	146	128	-12,33	168
Б-І-5	17,02	18,54	8,93	-	-	-	116	87,52	-24,55	116
Б-ІІ-1	13,12	12,97	-1,14	-	46,39	-	-	76,68	-	-
Б-ІІ-2	13,14	13,25	0,84	49,73	48,55	-2,37	81	80,24	-0,94	92
Б-ІІ-3	12,48	12,30	-1,36	-	42,77	-	-	80,66	-	-
Б-ІІ-4	12,59	12,48	-0,87	-	44,76	-	90 (98,5**)	96,00	6,67 (-2,54**)	113
Б-ІІ-5	11,25	10,88	-3,29	-	57,08	-	88 (101**)	90,22	2,52 (-10,6**)	101
Б-ІІІ-1	14,82	13,6	-8,23	59,2	57,08	-3,58	98	88	-10,20	108
Б-ІІІ-2	23,65	22,34	-5,54	61,98	45,75	-26,19	116	122,06	5,22	125
Б-IV-1	11,5	12,99	12,96	-	-	-	-	67,07	-	-
Б-IV-2	15,5	17,63	13,74	-	-	-	-	102,00	-	134
Б-IV-3	13,69	12,97	-5,26	25,83	46,39	79,6	74	76,79	3,77	83
Б-V-1	16,4	15,25	-7,01	46,5	40,81	-12,24	64	56	-12,50	84
Б-І-1	2,92	2,97	1,71	5,03	5,13	1,99	77	0,3	0,29	-3,33
Б-І-2	3,08	2,87	-6,82	6,18	5,58	-9,71	89	0,3	0,34	13,33
Б-І-3	3,11	3,10	-0,32	5,56	5,44	-2,16	-	-	-	-
Б-І-4	3,76	3,61	-3,99	6,43	6,55	1,87	125	0,3	0,55	83,33
Б-І-5	4,48	4,24	-5,36	7,46	7,49	0,40	-	-	-	-
Б-ІІ-1	4,00	4,20	5,00	-	7,49	-	-	-	-	-
Б-ІІ-2	3,60	3,88	7,78	6,87	7,21	4,95	73	0,3	0,31	3,33
Б-ІІ-3	4,12	4,58	11,17	-	8,61	-	-	-	-	-
Б-ІІ-4	5,80	4,50	-22,41	10,40	10,19	-2,02	-	-	-	-
Б-ІІ-5	6,10	6,51	6,72	10,90	10,99	0,83	-	-	-	-
Б-ІІІ-1	2,40	2,00	-16,68	4,16	3,95	-5,05	81	0,3	0,37	23,33
Б-ІІІ-2	4,42	5,16	-16,74	6,82	9,08	33,14	94	0,3	0,28	-6,67
Б-IV-1	4,16	3,56	-14,42	6,93	6,28	-9,38	-	-	-	-
Б-IV-2	4,55	3,90	-14,29	7,02	6,36	-9,40	-	-	-	-
Б-IV-3	5,50	5,25	-4,55	8,65	8,21	-5,09	65	0,3	0,27	-10,00
Б-V-1	1,61	1,34	-16,77	3,18	2,49	-21,70	60	0,3	0,31	3,33

** вичерпання несучої здатності по композитному матеріалу

- несуча здатність похилих перерізів в балках із змішаним армуванням (частина арматури традиційна стержньова має зчеплення з бетоном, а частина зовнішня стрічкова, немає) зростає зі зменшенням частки арматури, що має зчеплення з бетоном. А саме, міцність за похилим перерізом сталебетонних балок зі змішаним армуванням при прольоті зрізу більше 2,2h₀ і відсотку стержневої арматури, що має зчеп-лення з бетоном, менше 25% забезпечується, оскільки, така конструкція працює як умовна арка з затяжкою і оцінювати її несучу здатність потрібно за нормальним перерізом. При менших плечах зрізу і більшій кількості стержневої арматури можна користуватись методикою СНиП 2.03.01-84*, хоча розходження зі зменшенням кількості стержневої арматури можуть досягати 12,5%.

- розрахунок за методикою СНиП 2.03.01-84* добре оцінює несучу здатність похилих перерізів і ширину розкриття тріщин в залізобетонних балках посилених композитним матеріалом (вуглецем) фірми SIKA;

- у сталебетонних балках без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном при прольоті зрізу більше 2,2h₀ похилі тріщини не утворюються, тому що балка перетворюється на умовну арку з затяжкою;

- у сталебетонних балках зі змішаним армуванням із зменшенням кількості арматури, що має зчеплення з бетоном, несуча здатність по утворенню похилих тріщин зростає;

- утворення нормальних тріщин в сталебетонних балках без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном відбувається раніше, ніж у залізобетонних балках аналогах;

- значний вплив на ширину розкриття похилих тріщин в балках із змішаним армуванням мав відносний проліт зрізу c = a/h₀ при кількості стержневої арматури, що має зчеплення з бетоном понад 25%. З ростом плеча прикладення зосередженої сили ширина розкриття похилих тріщин збільшується;

- залежність величини руйнівного навантаження від плеча зрізу в сталебетонних балках без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном така ж сама, як і у залізобетонних, зі збільшенням плеча зрізу несуча здатність по нормальним перерізам зменшується. В таких балках несуча здатність визначається згинальним моментом;

- вплив поперечного армування вставними незалежними каркасами на прогини сталебетонних балках без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном не виявлений;

- розрахунок за методикою СНиП 2.03.01-84* з задовільним результатом оцінює прогини сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном і балок зі змішаним армуванням, відхилення від експериментальних значень не перевищують 17%;

- розрахунок за методикою СНиП 2.03.01-84* добре оцінює прогини балок посилених композитним матеріалом, при навантаженні 0,65-0,7 несучої здатності, відхилення від експериментальних значень становить 5%.

Розділ 4. Математичне моделювання напружено-деформованого стану сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої арматури з бетоном.

Для визначення величини граничної несучої здатності, розвитку деформацій та початку утворення тріщин була розроблена і запропонована для застосування методика розрахунку на ЕОМ з врахуванням реальних діаграм деформування матеріалів. В основі якої лежать методи скінчених елементів та послідовних наближень. При розрахунку за методом скінчених елементів конструкція розбивається на окремі геометричні елементи (скінченні елементи) - плоскі чотирикутні для бетону та лінійні для арматури (рис. 3). З'єднання елементів здійснюється в граничних точках - вузлах, де дотримуються умови рівноваги і нерозривності переміщення. Поведінка кожного скінченого елемента описана скінченим числом узагальнених координат (за числом степенів вільності), що залежить від виду напружено-деформованого стану і типу елемента.

Плоска задача теорії пружності розглядає два часткових випадки напружено-деформованого стану - плоску деформацію і плоский напружений стан. В обох випадках усі параметри напружено-деформованого стану залежать лише від двох координат, бо область яка розглядається - двовимірна. Для плоскої задачі теорії пружності вектори переміщень і зовнішнього навантаження двовимірні, а вектори напружень і деформацій містять по три компоненти:

(1)

Для ізотропного матеріалу основні відношення плоского напруженого стану можна подати у матричній формі:

; (2)

, (3)

де [E] - матриця жорсткості матеріалу; [D]- матриця диференціювання.

Формування загальної матриці лінійних та плоских чотирикутних скінчених елементів виконується за допомогою числового процесу апроксимування, що дає змогу множину системи лінійних рівнянь для окремих скінчених елементів об'єднати в одну глобальну систему лінійних рівнянь для всієї моделі

[К]U=[Q], (4)

де К - глобальна матриця жорсткості скінчено-елементної моделі; Q - глобальний вектор навантажень, що об'єднує вектори навантажень окремих скінчених елементів; U - вектор вузлових переміщень моделі, що отримують після розв'язання системи лінійних рівнянь.

Січні модулі пружності E_x, E_y, E₁, E₂ та зсуву G для і-го чотирикутного скінченного елемента будемо визначати так:

, (5)

, (6)

де - отримані відносні деформації в i-у чотирикутному скінченному елементі; f(_x) i f(_у) - напруження _x та _y, які отримані з реальної діаграми деформування для і-го чотирикутного скінченного елемента; = (1-t)*(U_d - U_a)/l + t*(U_c - U_b)/l + (1-z)*(V_b - V_a)/h + z*(V_c - V_d)/h - кут зсуву; f() i f(-) - нормальні напруження, які відповідають деформаціям; V_a, U_a, V_b, U_b, V_c, U_c, V_d, U_d - переміщення вузлів a, b, c, d; l, h - ширина та висота чотирикутного скінченного елемента; t, z - сталі величини, які прийняті для центра скінченного елемента рівними 0,5; =0,3 - коефіцієнт Пуассона.

Дискретизація крайової задачі розпочинається з розбиття деякої скінченної попередньо визначеної області на прямокутні та лінійні підобласті (рис. 4).

Лінійний елемент, який ототожнюється з стержневою чи стрічковою арматурою, сприймає осьовий розтяг чи стиск, має два вузли і відповідно чотири степені вільності. Бетонний елемент знаходиться в плоскому напруженому стані і має вісім степенів вільності.

Кожний вузол має два можливі переміщення - u i v. Лінійний і-й скінченний елемент описується координатами двох точок (a, b), має лінійну довжину l_i, площу поперечного перерізу А_і і початковий модуль пружності Е_boі.

Прийнято, що лінійний елемент працює тільки на деформації розтягу та стис-ку, і не сприймає деформацій згину. Плоский і-й скінченний елемент характеризується координатами чотирьох вузів (a,b,c,d), площею А_і, модулями пружності E_x, E_y, E₁, E₂ (E₁, E₂ - для обчислення модуля зсуву G), товщиною t_pl.

Точність обчислень запропонованою математичною моделлю повністю залежить від точності вхідної інформації про фізико-механічні характеристики матеріа- лів - бетону і арматури. У роботі використано параболічну залежність ЕКБ-ФІП, уточнену на підставі реальних діаграм деформування використаних матеріалів.

Особливості роботі сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном, виявлені експериментальними і числовими дослідженнями, накладають певні особливості на їх проектування.

Під час проектування сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном, а також, сталебетонних балок зі змішаним армуванням при кількості зовнішньої стрічкової арматури, що не має зчеплення з бетоном понад 75%, і плечеві зрізу 2,2h₀ і більше, несуча здатність похилого перерізу забезпечується, оскільки, така конструкція перетворюється на умовну арку з зовнішньою стрічковою затяжкою. А міцність балки в цілому оцінюють, за нормальним перерізом: стиснутим бетоном чи розтягнутою зовнішньою стрічковою арматурою.

При плечах зрізу менших за 2,2h₀, а також, для сталебетонних балок зі змішаним армуванням, коли відсоток зовнішньої стрічкової арматури без зчеплення з бетоном менший за 75%, несучу здатність похилого перерізу пропонується визначати за методикою СНиП 2.03.01-84*.

Поруч з цим, при плечах зрізу більших ніж 1,5h₀ міцність сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном залежить від кількості арматури, яка має і не має зчеплення з бетоном. Максимальна міцність балки залежно від співвідношення гладкої стрічкової арматури без зчеплення з бетоном і стержневої періодичного профілю, що має зчеплення з бетоном, досягається при:

; (7)

де f - відсоток стержневої арматури, В - клас бетону.

Даний вираз отриманий за допомогою апроксимації графічної залежності (рис. 5), визначеної з даних числового експерименту, за методом Лагранжа.

Хоча методика СНиП 2.03.01-84* і дає задовільне сходження результатів розрахунку з експериментальними даними (відхилення руйнівного навантаження 12,5%, прогинів - 17%, моменту тріщиноутворення - 16%) все ж при проектуванні ми не отримуємо достатньо повної картини роботи перерізу. В зв'язку з цим для проектування пропонується використання програми розрахунку на ЕОМ за методами скінчених елементів та послідовних наближень з врахуванням реальних діаграм деформування “-” матеріалів, яка дозволяє:

а) точніше оцінювати міцність похилих перерізів сталебетонних і залізобетонних конструкцій при проектуванні;

б) визначати напружено-деформований стан сталебетонних балок у будьякий момент навантаження;

в) формувати різні схеми армування;

г) оцінювати напружено-деформований стан сталебетонного елемента при використанні різних класів бетону та арматур;

д) знаходити напруження у_х, у_у, _ху та деформації е_х, е_у, г_xy практично у будь-якій точці бетонної частини елементу, напруження у_х та деформації е_х в довільній точці арматурних елементів.

Методика розрахунку на ЕОМ дає добре сходження з експериментальними даними, відхилення становлять для несучої здатності похилих перерізів до 3,5%, прогинів до 3,5%, моменту тріщиноутворення до 2,8%.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Розроблено та запропоновано конструктивне рішення арматурного каркасу сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по довжині контакту, яке зменшує металомісткість та спрощує технологію виготовлення;

2. На основі експериментально-теоретичних досліджень встановлено якісну і кількісну картину впливу вставного незалежного плоского арматурного каркасу і зовнішнього стрічкового армування без зчеплення з бетоном на міцність та тріщиностійкість похилих перерізів сталебетонних балок;

3. Одержані експериментальні результати досліджень міцності за похилими перерізами сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном та їх порівняння з теоретичними значеннями руйнуючих поперечних сил, визначених за існуючими нормами, не дають задовільного сходження при плечах зрізу більше 2,2h₀ та кількості стержневої арматури, що має зчеплення з бетоном, менше 25% у балках зі змішаним армуванням. Такі балки необхідно розраховувати по нормальним перерізам, оскільки, вони перетворюються на умовну арку з затяжкою;

4. В сталебетонних балках без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном і вставними незалежними плоскими арматурними каркасами деформації в стрічці по довжині балки практично рівномірні, що відповідає характеру роботи затяжки в умовній арці;

5. При плечах зрізу менших ніж 2,2h₀, а також, для сталебетонних балок зі змішаним армуванням, коли відсоток зовнішньої стрічкової арматури без зчеплення з бетоном менший за 75%, несуча здатність похилого перерізу пропонується визначати за методикою СНиП 2.03.01-84*, яка дає задовільне співпадіння з експериментальними даними, відхилення становить до 12,5%;

6. На основі розробленого алгоритму, запропоновано розрахунок несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном на ЕОМ, який дає добре співпадіння результатів з експериментальними даними (відхилення не перевищують за несучою здатністю похилих перерізів -1,6-3,5%, прогинами -3-3,5%, моментами тріщиноутварення -1-2,8%);

7. Найбільшу несучу здатність мають похилі перерізи сталебетонних балок із

змішаним армуванням (при 25-50% стержневої арматури, що має зчеплення з бетоном, міцність вища від аналогічних залізобетонних на 20-70% і на 6-25% від сталебетонних без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном в залежності від плеча зрізу);

8. При застосуванні в балках зовнішнього армування з композитного матеріалу (вуглецю) фірми SIKA методика розрахунку за СНиП 2.03.01-84* добре оцінює несучу здатність похилих перерізів, прогин і ширину розкриття тріщин;

9. Теоретичні значення прогинів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном отримані за СНиП 2.03.01-84* дають задовільне сходження з експериментальними даними, відхилення не перевищує 17%;

10. Вплив поперечного армування вставними незалежними каркасами на прогини сталебетонних балках без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном не виявлений;

11. Залежність величини руйнівного навантаження від плеча зрізу в сталебетонних балках без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном така ж сама, як і у залізобетонних, зі збільшенням плеча зрізу несуча здатність зменшується. В таких балках несуча здатність визначається згинальним моментом.

ОПУБЛІКОВАНІ ПРАЦІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Варський В.В., Форкуца А.Й., Ільницький Б.М., Барабаш Н.В. Міцність та деформативність сталебетонних балок з зовнішньою високоміцною рифленою полосовою арматурою, армованих вставними незалежними плоскими каркасами // Вісник НУ „ЛП”: Теорія і практика будівництва № 409. - Львів, 2000. - С.27-30.

Досліджено несучу здатність сталебетонних балок армованих зовнішньою рифленою полосовою арматурою, сумісна робота якої з бетоном забезпечувалась рифами на арматурі, а також жорсткими торцевими упорами. Встановлено особливості втрати зчеплення зовнішньої стрічкової арматури і бетону, утворення та розкриття тріщин.

2. Волинець М.Е., Ільницький Б.М., Форкуца А.Й., Барабаш Н.В., Крамарчук А.П., Лизак А.В. Посилення перекриття виробничого корпусу Фірми „Світоч” // Вісник ЛД „АУ”: Архітектура в сільськогосподарське будівництво № 1. - Львів, 2000. - С. 96-99.

Розроблено конструкцію головних балок, де сумісна робота металу і бетону забезпечувалась жорсткими торцевими упорами встановленими з кроком 250-500 мм.

3. Волинець М.Е., Крамарчук А.П, Ільницький Б.М., Варський В.В. Дослідження натурних конструкцій ригелів із листовою арматурою // Сб. Конструкция гражданских зданий. - Київ: ЗНИИЭП, 2001. - С.175-179.

Досліджено міцність та деформативність похилих перерізів сталебетонних ригелів перекриття з зовнішнім стрічковим армуванням при рівномірно розподіленому навантаженні.

4. Барабаш В.М., Ільницький Б.М., Шевчик А.П. Міцність та деформативність залізобетонних балок прямокутного перерізу посилених композитними матеріалами // Вісник НУ „ЛП”: Теорія і практика будівництва № 441. - Львів, 2002. - С.8-14.

Досліджено міцність похилих перерізів залізобетонних балок посилених стріч-ками з вуглецю.

5. Ільницький. Б.М. Міцність сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном // Вісник ЛД „АУ”: Архітектура в сільськогосподарське будівництво № 5. - Львів, 2004. - С. 30-41.

АНОТАЦІЯ

Ільницький Борис Мар'янович Несуча здатність похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої арматури з бетоном. - Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі і споруди. Національний університет “Львівська політехніка”. Міністерство освіти і науки України. - Львів -2004.

Розглянуто існуючі типи сталебетонних конструкцій і методи їх розрахунку. Відзначено, що не зважаючи на числені дослідження несучої здатності похилих перерізів сталебетонних конструкцій, дослідження несучої здатності похилих перерізів сталебетонних конструкцій без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном відсутні.

Проведено експериментальні дослідження несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по контакту з різними видами поперечного та поздовжнього армування і плечами прикладення сили. Узагальнено особливості роботи таких балок. Окреслено область застосування існуючих методик розрахунку для обчислення несучої здатності похилих перерізів сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном по довжині контакту. Розроблена методика розрахунку на ЕОМ, що базується на поєднанні методу скінчених елементів і послідовних наближень з врахуванням реальних діаграм деформування матеріалів. Подано пропозиції з проектування сталебетонних балок без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном.

Ключові слова: несуча здатність, похилі перерізи, сталебетонна балка без зчеплення зовнішньої стрічкової арматури з бетоном, змішане армування, плече зрізу.

АННОТАЦИЯ

Ильницкий Борис Марьянович Несущая способность наклонных сечений сталебетонных балок без сцепления внешней арматуры с бетоном. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения. Национальный университет “Львовская политехника”. Министерство образования и науки Украины. - Львов - 2004.

Диссертация посвящена экспериментально-теоретическим исследованиям и разработке способа расчета несущей способности наклонных сечений сталебетонных балок без сцепления внешней арматуры с бетоном.

В первой главе рассмотренв существующие типы сталебетонных конструкций и методы их расчета. Отмечено, что, не смотря на многочисленные исследования несущих способностей наклонных сечений сталебетонных конструкций, исследования несущей способности наклонных сечений сталебетонных конструкций без сцепления внешней полосовой арматуры с бетоном отсутствуют, также, как и их методы расчета.

Во второй главе представлена конструкция и материалы экспериментальных образцов, методика испытания балок с внешним полосовым армированием.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований несущей способности наклонных сечений сталебетонных балок, без сцепления внешней полосовой арматуры с бетоном по контакту, с разными видами поперечного и продольного армирования и плечами приложения силы. Обобщены особен-ности работы таких балок. Представлена область использования существующих методик расчета для определения несущих способностей наклонных сечений сталебетонных балок без сцепления внешней полосовой арматуры с бетоном по длине контакту.

В четвертой главе представлены теоретические основания и результати математического моделирования напряженно-деформированного состояния сталебетонных балок без сцепления внешней полосовой арматуры с бетоном. Разработана методика расчета на ЭВМ, которая базируется на объединении методик конечных элементов и последовательных приближений с учетом реальных диаграмм деформирования материалов. Представлено предложение по проектированию сталебетонных балок без сцепления внешней полосовой арматуры с бетоном.

...