Дослідження сталезалізобетонних часторебристих плит

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

ДОСЛІДЖЕННЯ СТАЛЕЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЧАСТОРЕБРИСТИХ ПЛИТ

Стороженко Л.І., Нижник О.В.

м. Полтава

Анотація

У статті розглянуто та досліджено нові конструктивні форми - часторебристі сталезалізобетонні плити. Особливістю запропонованих сталезалізобетонних конструкцій є те, що система сталевих перехресних балок у них працює сумісно із залізобетонною плитою. Часторебристі сталезалізобетонні плити можуть будуватися як у збірному, так і в монолітному варіанті.

На даний час будівельна індустрія України інтенсивно розвивається, що у свою чергу вимагає пошуку нових типів конструкцій, матеріалів, архітектурних форм і т.д. З архітектурних міркувань часто знаходять застосування (для залів, вестибулів та ін.) так звані кесонні стелі, котрі утворюються членуванням перекриття на квадратні або прямокутні поля з ребрами-балками, які виступають. Кесонні перекриття являють собою часторебристі плити, в котрих головні й другорядні балки мають однакову висоту [1]. В цьому випадку на стелі утворюються прямокутні чи квадратні заглиблення.

Зменшення матеріало- й трудоємності на виготовлення несучих конструкцій є головною проблемою сучасного будівництва. Цю проблему можна розв'язати за рахунок розвитку та технічного вдосконалення будівельних конструкцій, створюючи нові конструктивні форми, які мають бути зручними при виготовленні й монтажі.

В основу нових типів сталезалізобетонних конструкцій покладена концепція поєднання кращих зразків сталевих і залізобетонних конструкцій, котрі б ураховували їх суттєві переваги. Економічність сталезалізобетонних конструкцій із використанням профілів порівняно з традиційними залізобетонними забезпечується за рахунок більш ефективного застосування жорсткої арматури шляхом її раціонального розміщення, що дає змогу отримати приріст міцності та жорсткості [2]. Запропонована авторами конструктивна форма - сталезалізобетонна часторебриста плита, в основу якої покладено принцип розподілення функцій елементів конструкції за матеріалами при їх раціональному співвідношенні в просторовому формоутворенні [3]. Залізобетонна складова такого перекриття працює в основному на стиск, а сталева - на розтяг.

Перекриття складається із залізобетонної плити та поєднаних із нею в одне ціле в процесі будівництва перехресних сталевих складених балок таврового перерізу (рис. 1). Саме такі конструкції і були досліджені. Випробування проводилось на дію короткочасних навантажень на Полтавському заводі залізобетонних виробів.

Рис. 1. Загальний вигляд сталезалізобетонної часторебристої плити: 1 - залізобетонна плита; 2 - сталеві балки таврового перерізу

Очевидним є те, що міцністні характеристики досліджуваних сталезалізобетонних часторебристих плит залежить від фізико-механічних властивостей прийнятих матеріалів (бетону й сталі), а також геометричних розмірів самої конструкції та окремих її елементів. Тому задача про міцність і деформативність таких конструкцій є досить складною.

Для отримання експериментальних результатів, які дадуть можливість в достатній мірі судити про особливості роботи сталезалізобетонних часторебристих плит, запроектовані і виготовлені зразки однакових геометричних розмірів, з однаковими анкерними засобами (рис. 2), для забезпечення сумісної роботи бетону та сталі, з бетону одного замісу із запроектованою міцністю бетону В 30.

Рис. 2. Вузол забезпечення сумісної роботи бетонної плити з металевими таврами.

Для проведення експериментальних досліджень було виготовлено зразок плити, що складається зі звареної рами складених перехресних металевих балок таврового перерізу (рис. 3), до яких за допомогою Г-подібних анкерних засобів прикріплена бетонна плита розмірами 200х 200х 4 з проектною міцністю бетону В 30.

Для зручності така плита виготовлялась в перевернутому положенні на горизонтальній поверхні після кріплення анкерних засобів та встановлення нескладної опалубки. При цьому система сталевих складених перехресних балок підготовленими кінцями із анкерними засобами встановлювалась та з'єднувалась зі свіжим, ще не затверділим бетоном плити. При затвердінні бетон міцно зчіплюється зі сталевими балками й під впливом зовнішніх зусиль обидві конструкції працюють сумісно.

Рис. 3. Загальний вигляд сталевої рами.

При дослідженні зразок опирався по контуру та завантажувався бетонними блоками по 1,3 та 1,5 т.

Завантаження проводилось на відстані 0,5м від країв плити через прокладки поетапно як показано на рис. 4. При цьому вимірювались деформації за допомогою індикатора годинникового типу, прогиноміру та електротензорезисторів.

Навантаження прикладалося ступенями, рівним 1/10 - 1/15 від руйнуючого з 5...10 хвилинною витримкою, на протязі яких знімались відліки по тензорезисторам, записувались показники прогиноміра та проводився огляд зразків, фіксувалась поява мікротріщин на бетонній полиці. При роботі плити в пластичній стадії, спостерігалась поява ліній Людерса-Чернова на металевих таврах. Після втрати несучої здатності, плита розвантажувалась та фіксувався залишковий прогин. Відносні поздовжні та поперечні деформації вимірювались на зовнішній поверхні металевих таврів і бетону в найбільш напружених місцях плити.

Під час дослідження експериментального зразка було відмічено розвиток нормальних тріщин бетону, при збільшенні навантаження до критичного, відбувалось руйнування бетонної плити та спостерігалась текучість металевих таврів, а також інтенсивність росту прогину при початку роботи плити в пластичній стадії.

В результаті вимірювання переміщень по довжині прольоту та по висоті перерізу досліджуваних зразків, що заміряні за допомогою індикаторів годинникового типу, прогиноміра та електротензорезисторів наклеєних на металевих таврах та бетонній плиті отримані графіки залежності деформацій від навантаження, які в достатній мірі дозволяють описати особливості роботи конструкції під впливом діючого зусилля.

Рис. 4. Схема завантаження плит.

Аналізуючи ці залежності можна відзначити, що на початковій стадії навантаження, виникають переважно пружні деформації. Зі збільшенням зусилля, що відповідають деформаціям при яких спостерігається текучість та відбувається утворення тріщин на бетонній плиті - знижувалась несуча здатність зразка.

У досліджуваній конструкції спостерігалась пружна робота таврів і бетону до досягнення 75-80% значень зусилля від руйнуючого. При навантаженнях, що складали більше 80% від руйнуючого, починали утворюватись незначні тріщини в бетонній плиті, а також спостерігалась текучість металевих таврів за рахунок чого відбувалось руйнування залізобетонної складової конструкції. При навантаженнях, що відповідали руйнуючим ММ_u, можна було відзначити значні деформації плити, значення прогину досягнув більш ніж 1,5 см, після чого конструкція поступово втрачали свою несучу здатність. В цілому досліджувана плита на всіх ступенях завантаження працювала як єдина монолітна конструкція, при цьому можна чітко відзначити сумісність роботи сталевих перехресних балок із залізобетонною плитою, що свідчить про надійність роботи конструкції.

На основі вище викладеного можна зробити висновок, що запропоновані сталезалізобетонні часторебристі плити мають ряд безсумнівних переваг, серед яких підвищена несуча здатність при дії згинального моменту та поперечної сили, зменшення ваги конструкції за рахунок виключення бетону з розтягнутої зони перерізу, використання нескладної опалубки при бетонуванні та відсутність закладних деталей. Такі конструкції можливо виготовляти як безпосередньо на будівельному майданчику, так і в заводських умовах.

Всі ці обставини дозволяють вважати, що запропоновані часторебристі сталезалізобетонні конструкції надійні в роботі та експлуатації і можуть знайти широке застосування в сучасному промисловому та цивільному будівництві.

Література

сталезалізобетонний балка міцність

1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. - М.: Стройиздат, 1991. - 767с.

2. Стороженко Л.І., Семко О.В., Пенц В.Ф. Сталезалізобетонні конструкції. - Полтава: ПНТУ, 2005. - 181 с.

3. Стороженко Л.І., Нижник О.В. Кесонне сталезалізобетонне перекриття. //Зб. "Будівельні металеві конструкції: сьогодення та перспективи розвитку". - К.: УкрПСК, 2006. - С. 41-43.

4. Стороженко Л.І., Нижник О.В. Кесонне сталезалізобетонне перекриття. /Зб. "Галузеве машинобудування, будівництво", вип. 18. - Полтава: ПНТУ, 2006. - С. 97-102.

5. Стороженко Л.І., Крупченко О.А. Робота сталезалізобетонних двотаврових балок із залізобетонним верхнім поясом під дією мало циклового навантаження. /Зб. "Дороги і мости", вип. 7, том П. - К.: Державний дорожній науково-дослідний інститут імені М.П. Шульгіна, 2007. - С. 214-218.

Размещено на Allbest.ru