Об оценке упругих характеристик бетонной балки при поверхностном упрочнении ее серой
Решение задачи об оценке влияния диффузионного заполнения серой пор железобетонной балки на ее несущую способность. Определение напряжений в серобетонной балке. Сравнительный анализ несущей способности железобетонной балки с насыщением серой и без нее.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.10.2019 |
| Размер файла | 31,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина» (СГТУ)
ОБ ОЦЕНКЕ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЕТОННОЙ БАЛКИ ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ УПРОЧНЕНИИ ЕЕ СЕРОЙ
Шляхов С.М., Егоров М.М.
Аннотация
железобетонный балка несущий серобетонный
В статье представлено решение задачи об оценке влияния диффузионного заполнения серой пор железобетонной балки на ее несущую способность. Используя классические гипотезы, применяемые в теории чистого изгиба однородного бруса, получены основные расчетные формулы для определения напряжений в серобетонной балке. Приведен пример расчета и дан сравнительный анализ несущей способности железобетонной балки с насыщением серой и без нее.
Ключевые слова: пористость, диффузия, сера, бетон, надежность.
Annotation
THE EVALUATION OF ELASTIC CHARACTERISTICS OF CONCRETE BEAMS WITH SULFUR SURFACE HARDENING
The article presents the solution to the problem of sulfur diffusive filling influence of pores long concrete beams on the carrying capacity. Using the classical hypotheses in the theory of pure bending of a uniform beam obtained by the main calculation for determining the stresses in a sulfurconcrete beam. The example of calculation and comparison of sulfurconcrete and concrete beams is given.
Keywords: porosity, diffusion, sulfur, concrete, reliability.
Основная часть
Известно, что наличие дефектов в бетоне в виде пор или пустот отрицательно сказывается на прочностных характеристиках материала и как следствие снижает несущую способность изделия. Повысить несущую способность изделия можно, заполнив поры упрочняющим материалом. Одним из таких заполнителей пор является сера. Заполнение пор серой осуществляется путем диффузии расплава серы в тело изделия путем погружения последнего в расплав и дальнейшей его кристаллизации.
1. Определение упругих характеристик серы
Свободная сера является анизотропным кристаллом, характеристики которой описываются девятью постоянными [1]
240кБар=24000 МПа 48300 МПа
13300 МПа 4300 МПа
17100 МПа 8700 МПа
20500 МПа 7600 МПа
15900 МПа
После кристаллизации в порах сера приобретает свойства практически изотропного материала, для которого упругими параметрами будут:
- объемный модуль упругости и - модуль сдвига, определяемые по формулам [1]
где на основании расчетов по [1] получаем
МПа МПа МПа
МПа МПа МПа
МПа МПа МПа
Окончательно получим
МПа, МПа
Переход к среднему модулю Юнга и коэффициенту Пуассона дает для серы следующие значения [1]
МПа,
2. Определение объемных долей серы и бетона в слое насыщения
Определение содержания серы в порах бетона осуществляется путем решения задачи диффузии и описывается функцией [2]
Здесь - пористость бетона, - глубина проникновения серы в бетон, - время проникновения, - приведенный коэффициент диффузии, - условный коэффициент диффузии непористого тела.
Возьмем конкретный случай [3]:
Тяжелый бетон с пористостью был пропитан серой на глубину мм за часов, что соответствует приведенному коэффициенту диффузии .
Содержание диффундирующего вещества (серы) по глубине слоя диффузии (мм), полученное из решения (5), и объемная доля бетона отражена таблицей 1.
Таблица 1
|
мм |
сера |
бетон |
|
|
0 |
8 |
0,92 |
|
|
2 |
4,728 |
0,95272 |
|
|
4 |
2,26 |
0,9774 |
|
|
6 |
0,88 |
0,9912 |
|
|
8 |
0,264 |
0,99736 |
|
|
10 |
0,064 |
0,99936 |
|
|
12 |
0,0104 |
0,999896 |
|
|
14 |
0,0016 |
0,999984 |
|
|
16 |
0,0008 |
1 |
|
|
18 |
0,00001 |
1 |
|
|
20 |
0 |
1 |
3. Определение упругих и прочностных характеристик серобетонной смеси
Для определения модуля упругости серобетонной смеси применим теорию смесей композитов, для чего используем формулу
Здесь - объемная доля серы, - модуль Юнга серы, - объемная доля бетона, - модуль Юнга бетона.
За исходные данные примем
МПа, МПа.
Выполняя вычисления по формуле (6), получим значение модуля Юнга серобетона по глубине насыщения.
Данные помещены в таблицу 2.
Таблица 2
|
мм |
МПа |
||
|
0 |
19,95 |
42 |
|
|
2 |
19,97 |
38,583 |
|
|
4 |
19,986 |
35,167 |
|
|
6 |
19,995 |
31,75 |
|
|
8 |
19,998 |
28,333 |
|
|
10 |
19,9996 |
24,9162 |
|
|
12 |
20 |
21,5 |
|
|
14 |
20 |
21,5 |
|
|
16 |
20 |
21,5 |
|
|
18 |
20 |
21,5 |
|
|
20 |
20 |
21,5 |
Как видим, модуль Юнга бетонной смеси мало отличается от чистого бетона в силу близостей упругих свойств серы и бетона. Сказанное не относится к прочностным свойствам смеси, которые сильно зависят от содержания серы. Располагаем следующими экспериментальными данными. Для пористого бетона без серы имеем прочность при сжатии МПа. Для бетона, насыщенного серой (8%) имеем МПа. Для определения прочности бетона с промежуточным содержанием серы ( составим формулу линейной интерполяции.
где - глубина проникновения серы.
Вычисляя по формуле (7), получаем прочность бетонной смеси по глубине проникновения серы. Результат расчета помещен в таблицу 2.
Анализируя полученные результаты видим, что роль серы практически заканчивается на половине глубины диффузии, что следует учесть в анализе напряженного состояния балки при изгибе.
Список использованной литературы
1. Шермергор Т. Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М. Наука, 1977, 400 с.
2. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. М.: Мир, 1983, 512 с.
3. www.stfa.ru/poristost-betona/1 Строительство, специальные цементы
4. Тимошенко С. П.Сопротивление материалов. М.: Наука, 1965, 364 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Длина балки, толщина защитного слоя. Определение характеристик материалов, площади сечения арматуры. Предельное значение относительной высоты сжатой зоны бетона. Определение относительной высоты сжатой зоны и несущей способности усиленного элемента.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 09.01.2014Характер работы балки при изгибе. Процесс образования и развития нормальных трещин. Характер деформирования сжатой и растянутой зон балки. Зависимость прогибов напряжений в арматуре и бетоне от действующего момента. Определение момента разрушения балки.
лабораторная работа [150,4 K], добавлен 28.05.2013Статический расчет двускатной балки покрытия. Выбор бетона и арматуры. Определение кривизны и прогиба балки. Расчет прочности по нормальным и наклонным сечениям, по образованию наклонных трещин. Выбор крана для монтажа. Оптимальный угол наклона стрелы.
курсовая работа [117,6 K], добавлен 26.11.2012Рассмотрение структуры и характеритсик монолитного ребристого перекрытия. Расчет и конструирование балочной плиты, второстепенной балки, поперечной арматуры. Проектирование сборной железобетонной колонны, фундамента, наружной несущей стены здания.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.01.2015Оценка физического износа кровли и слоя утеплителя. Определение восстановительной, остаточной стоимости и морального износа здания. Расчет несущей способности железобетонной балки прямоугольного профиля с одиночным армированием по нормальному сечению.
практическая работа [36,9 K], добавлен 27.08.2012Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия. Определение расчетных размеров монолитной железобетонной плиты перекрытия и второстепенной балки. Выбор площади сечения арматуры в плите. Геометрические размеры и опоры второстепенной балки.
курсовая работа [352,1 K], добавлен 18.12.2010Составление расчетной схемы балки для статического и динамического расчета как систем с одной степенью свободы. Анализ результатов расчета. Расчет на ПК с использованием программы SCAD. Вычисление векторов инерционных сил, перемещений и усилий в СФК.
контрольная работа [202,6 K], добавлен 30.11.2010Компоновочная схема каркаса здания. Подбор элементов здания и определение основных конструктивных размеров. Статический расчет подкрановой балки. Потери предварительного напряжения в арматуре. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 10.11.2015Объемно-планировочное решение и конструктивная схема здания: фундаменты, стены и перегородки, перекрытия и покрытия, лестницы, окна и двери, кровля. Расчет монолитной железобетонной плиты перекрытия, а также параметров монолитной железобетонной балки.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.09.2012Определение арматуры монолитной балочной плиты для перекрытия площади. Расчет и конструирование второстепенной балки, ребристой плиты перекрытия, сборной железобетонной колонны производственного здания и центрально нагруженного фундамента под нее.
дипломная работа [798,0 K], добавлен 17.02.2013Расчет соединения поясов со стенкой и изменения сечения главной балки по длине. Проверка общей и местной устойчивости элементов балки. Определение ее опирания на колонну. Расчет крепления опорного столика. Требуемый момент сопротивления сечения балки.
курсовая работа [540,9 K], добавлен 13.07.2015Расчет и построение эпюр для шарнирной строительной балки. Определение условий связанности и неподвижности всей системы балки и её шарнирно-неподвижных опор. Общий расчет жесткости и определение прочности многопролетной неразрезной строительной балки.
контрольная работа [2,6 M], добавлен 21.06.2014Определение несущей способности железобетонной плиты методами предельного состояния и статической линеаризации. Определение характеристик безопасности и несущей способности железобетонного сечения. Сбор нагрузок на ферму. Метод предельных состояний.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.12.2013Выбор стали основных конструкций. Расчет балок настила и вспомогательных балок. Определение нормативных и расчетных нагрузок. Компоновка сечения главной балки. Проверка нормальных напряжений. Проверка местной устойчивости элементов балки и расчет балки.
курсовая работа [292,8 K], добавлен 15.01.2015Линии влияния реакций опор изгибающих моментов и поперечных сил в выбранных сечениях. Определение требуемой высоты сечения балки из условий жесткости и наименьшего веса. Подбор сечения балки в виде сварного двутавра, проверка напряжения в опасных точках.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.04.2014Сравнение вариантов балочной клетки. Проверка общей устойчивости балки. Проектировании центрально-сжатых колонн. Определение расчетной силы давления на фундамент с учетом веса колонны. Подбор сечения балки. Расчет сварной главной балки балочной клетки.
курсовая работа [569,4 K], добавлен 10.10.2013Расчет и конструирование настила и вспомогательной балки. Подбор основного сечения балки. Расчет местной устойчивости стенки балки и сварных швов, соединяющих полки со стенкой. Монтажный стык балки. Расчет и конструирование поддерживающих колонн.
курсовая работа [943,7 K], добавлен 04.06.2012Компоновка сечения составной главной балки. Момент инерции, приходящийся на поясные листы. Изменение сечения балки по длине. Площадь сечения поясов. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки сварной балки. Проверка устойчивости стенки балки.
курсовая работа [956,7 K], добавлен 31.03.2015Назначение несущих строительных конструкций. Сбор нагрузок на железобетонную балку прямоугольного сечения. Расчетная схема изгибаемого железобетонного элемента с двойной арматурой. Конструирование железобетонной балки. Несущая способность конструкции.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.01.2011Расчет несущего настила балочной клетки. Расчет балочных клеток. Компоновка нормального типа балочной клетки. Учет развития пластических деформаций. Расчет балки настила и вспомогательной балки. Подбор сечения главной балки. Изменение сечения балки.
курсовая работа [336,5 K], добавлен 08.01.2016
