Дослідження напруженого стану робочої арматури залізобетонних балок при нарощуванні її перерізу під навантаженням
Моделювання напружено-деформованого стану арматури залізобетонних балок, підсилених внаслідок приварювання арматурних стержнів під дією навантаження. Фізико-механічні характеристики сталі експериментальних зразків. Прогрів та деформація конструкції.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 24.01.2020 |
| Размер файла | 334,2 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/
Національний університет „Львівська політехніка”, Інститут будівництва та інженерії довкілля, м. Львів
Дослідження напруженого стану робочої арматури залізобетонних балок при нарощуванні її перерізу під навантаженням
Бліхарський З.Я., д.т.н., Хміль Р.Є., к.т.н.,
Римар Я.В., інженер, Васильєв І.В., аспірант
Анотація
арматурний залізобетонний балка приварювання
В статті подаються результати експериментальних досліджень арматури, які моделюють напружено-деформований стан робочої арматури залізобетонних балок, підсилених внаслідок приварювання додаткових арматурних стержнів під дією навантаження.
При реконструкції часто виникає потреба виконання підсилення залізобетонних балок. Характерністю таких робіт є те, що підсилення в більшості випадків виконується при дії зовнішнього навантаження, принаймні від власної ваги конструкцій. Це вносить особливості в розрахунок таких конструкцій, а також їх подальшу експлуатацію. При цьому необхідно враховувати вплив значної кількості факторів на напружено-деформований стан підсилених залізобетонних конструкцій. При підсиленні шляхом приварювання додаткових арматурних стержнів необхідно врахувати початковий рівень напружень в основній арматурі, повноту включення в роботу додаткової арматури при дії навантаження різної інтенсивності, вплив площі перерізу додаткової арматури, її класу, а також технологічні особливості: прогрів та деформації повзучості робочої арматури, тощо.
Дослідженнями підсилення залізобетонних конструкцій займалось багато авторів [1...5]. Аналіз виконаних досліджень показує, що в більшості робіт розглядали підсилення залізобетонних елементів без дії навантаження на момент підсилення. Крім цього детально не вивчалася зміна параметрів напружено-деформованого стану основної робочої арматури після підсилення.
В даній роботі наведені результати експериментальних досліджень арматури залізобетонних балок з нарощуванням її перерізу під навантаженням.
Загалом експериментальні дослідження проходили в два етапи:
Етап 1 - дослідження серії залізобетонних балок з робочою арматурою 214 А-ІІІ, підсилених збільшенням перетину додатковою арматурою підсилення 2 10 А-ІІІ, що з'єднувалась з робочою арматурою за допомогою ручного дугового зварювання ділянками довжиною 100 мм [6].
Етап 2 - дослідження арматурних пакетів, що моделюють напружено-деформований стан робочої арматури залізобетонних балок при їх підсиленні нарощуванням перерізу арматури додатковими стержнями, привареними під навантаженням.
Дослідження проведені в рамках етапу 2 проводили з метою заміни складних та тривалих випробувань залізобетонних балок розмірами 2100Ч200Ч100 мм. А саме дослідження робочої арматури в складі залізобетонних (див. етап 1 [6]) замінили на рівноцінні дослідження окремих арматурних стержнів. Такі дослідження проведені були на прикладі арматурних пакетів, які простіші у виконанні, але дозволяють отримати рівноцінні результати.
Саме результати експериментальних досліджень проведених в рамках етапу 2 наводяться у даній статті.
Методика виконання експериментальних досліджень. К відомо робоча арматура в залізобетонній балці працює на центральний розтяг. Таким чином, роботу арматури при підсиленні згинального елемента під навантаженням вирішено промоделювати наступним чином:
- розтягнення робочої арматури до певного напруження;
- приварювання до неї додаткової арматури підсилення;
- випробування на розтяг пакету з двох стержнів до руйнування.
З цією метою були виготовлені 5 серій дослідних арматурних зразків. Як основна робоча арматури використовували аналогічну, як і для експериментальних залізобетонних балок [6] арматуру 14 мм. Як додаткова арматура підсилення використовували арматуру діаметрами 8, 10, 12, 14 і 16 мм (5 серій). В рамках кожної серії випробовування проводили при наступних рівнях напруження 0,3уy; 0,5уy; 0,8уy; 0,9уy (де уy - текучість основної арматури 14мм). Фізико-механічні характеристики сталі експериментальних зразків подані в таблиці 1.
Таблиця 1 Фізико-механічні характеристики сталі експериментальних зразків
|
№ п/п |
Діаметр, мм |
Площа поперечного перерізу, мм2 |
Границя текучості y, МПа |
Границя міцності u, МПа |
Модуль пружності Еs105 МПа |
|
|
1 |
ш8 |
50 |
566 |
670 |
2.0 |
|
|
2 |
ш10 |
79 |
695 |
774 |
||
|
3 |
ш12 |
113 |
668 |
737 |
||
|
4 |
ш14 |
154 |
535 |
634 |
||
|
5 |
ш16 |
201 |
554 |
668 |
Загальний вигляд експериментальних зразків у вигляді пакету з двох арматурних стержнів наведено на рис. 1.
Рис. 1 Арматурні зразки до (а) та після (б) випробовування
Як на робочу арматуру 14 так і на арматуру підсилення (8…16мм) перед випробуванням встановлювали мікроіндикатори годинникового типу з точністю вимірювань 0,001 мм. Це давало можливість під час випробування зусиллям розтягу вимірювати деформації арматурних стержнів.
Випробування дослідних зразків проходило згідно методики в два етапи. Спочатку силу розтягу доводили до проектного рівня: 0,3уy; 0,5уy; 0,8уy; 0,9уy, фіксуючи деформації робочої арматури. Після навантаження зразка до проектного рівня починався етап його підсилення, який відбувався без розвантаження експериментальних зразків, а при діючому навантаженні.
Графіки деформації арматури для окремих рівнів навантаження усіх 5 серій (рис. 2) побудовані у залежності
N=f(s),
оскільки так вони були отримані експериментально. Також на графіках подано порівняння експериментальних та теоретичних величин зусилля розтягу в арматурі N, отриманих з використанням залежності:
, (1)
де уs, Аs - відповідно напруження і площа поперечного перерізу робочої арматури (14);
уs,ad, Аs,ad - відповідно напруження і площа поперечного перерізу арматури елемента підсилення.
В таблиці 2 наведено, при якій силі розтягу арматурного пакету напруження в основній арматурі досягають межі текучості. Таблиця 2 дає можливість визначити теоретичні та експериментальні коефіцієнти умов роботи арматури за наступною залежністю:
, (2)
де N0 - сила розтягу арматурного пакету, при якій напруження в основній арматурі досягають межі текучості. При цьому підсилення виконане без прикладання навантаження;
Ni - те саме, але коли наявні початкові напруження в робочій арматурі, тобто, підсилення виконане під навантаженням.
Рис. 2 Графіки деформації зразків арматурних пакетів а) арматура підсилення 8 мм б) арматура підсилення 10 мм, в) арматура підсилення 12 мм г) арматура підсилення 14 мм, д) арматура підсилення 16 мм
Крім цього визначався ефект підсилення по арматурі за наступною залежністю:
. (3)
Таблиця 2 Експериментально-теоретичні дослідження арматури
|
Сила, кН, при якій наступає текучість в робочій арматурі |
Коефіцієнт умов роботи гs |
Ефект підсилення з |
|||||
|
Теор. |
Експер. |
Теор. |
Експер. |
Теор. |
Експер. |
||
|
Арматура підсилення ш8 мм |
|||||||
|
0 % |
109 |
115 |
1,00 |
1.00 |
1.33 |
1.40 |
|
|
30% |
101 |
103 |
0,93 |
0.90 |
1.23 |
1.25 |
|
|
50% |
96 |
101 |
0,88 |
0.88 |
1.16 |
1.23 |
|
|
80% |
88 |
88 |
0,80 |
0.77 |
1.07 |
1.07 |
|
|
90% |
85 |
- |
0,78 |
- |
1.03 |
- |
|
|
Арматура підсилення ш10 мм |
|||||||
|
0 % |
124 |
125 |
1.00 |
1.00 |
1.51 |
1.52 |
|
|
30% |
112 |
117 |
0.90 |
0.94 |
1.36 |
1.43 |
|
|
50% |
107 |
108 |
0.84 |
0.86 |
1.26 |
1.31 |
|
|
80% |
91 |
99 |
0.73 |
0.79 |
1.10 |
1.20 |
|
|
90% |
87 |
95 |
0.70 |
0.76 |
1.06 |
1.15 |
|
|
Арматура підсилення ш12 мм |
|||||||
|
0 % |
143 |
152 |
1.00 |
1.00 |
1.73 |
1.85 |
|
|
30% |
125 |
- |
0.87 |
- |
1.52 |
- |
|
|
50% |
113 |
120 |
0.79 |
0.79 |
1.37 |
1.46 |
|
|
80% |
94 |
94 |
0.66 |
0.62 |
1.15 |
1.14 |
|
|
90% |
88 |
95 |
0.62 |
0.62 |
1.07 |
1.15 |
|
|
Арматура підсилення ш14 мм |
|||||||
|
0 % |
164 |
167 |
1.00 |
1.00 |
1.99 |
2.02 |
|
|
30% |
139 |
142 |
0.85 |
0.85 |
1.69 |
1.78 |
|
|
50% |
123 |
132 |
0.75 |
0.79 |
1.49 |
1.60 |
|
|
80% |
99 |
122 |
0.60 |
0.73 |
1.20 |
1.48 |
|
|
90% |
91 |
118 |
0.55 |
0.71 |
1.10 |
1.43 |
|
|
Арматура підсилення ш16 мм |
|||||||
|
0% |
190 |
187 |
1.00 |
1.00 |
2.31 |
2.27 |
|
|
30% |
158 |
- |
0.83 |
- |
1.92 |
- |
|
|
50% |
136 |
142 |
0.72 |
0.76 |
1.66 |
1.72 |
|
|
80% |
104 |
108 |
0.55 |
0.58 |
1.26 |
1.31 |
|
|
90% |
93 |
93 |
0.49 |
0.50 |
1.13 |
1.13 |
При проведенні експериментальних досліджень було помічено, що в межах одного діаметра арматури підсилення значення сили N, при яких робоча арматура досягає межі текучості, є тим більше, чим менший рівень початкових напружень в робочій арматурі. Це говорить про те, що додаткова арматура краще включається в роботу при низьких рівнях напружень в робочій арматурі, а також про недовикористання міцності арматури елемента підсилення, що треба враховувати в розрахунках. Також необхідно відмітити, що, оскільки модуль пружності для різних типів арматур (А-І, А-ІІ, А-ІІІ) майже однаковий, при підсиленні під високим рівнем навантаженням очевидно недоцільне використання арматури високого класу.
Також розраховані експериментальні та теоретичні (за результатами розрахунку за деформаційною моделлю) значення коефіцієнтів умов роботи арматури гsr, які пропонується вводити при розрахунку елемента підсилення залізобетонної конструкції під навантаженням за методикою СНиП [7] та доповнень в ДБН [8].
Висновки
Виконані експериментальні дослідження арматури різних діаметрів та рівнів навантаження, які моделюють напружено-деформований стан робочої арматури залізобетонних балок. Згідно діючих норм [8], якщо навантаження в період підсилення перевищує 65% від його розрахункової величини, слід вводити коефіцієнт умов роботи арматури гs=0,8. В результаті експериментальних досліджень отримані різні значення коефіцієнта при різних рівнях навантаження в період підсилення і при різних співвідношеннях площі перерізів арматури до і після підсилення.
Література
1.Реконструкция зданий и сооружений //А.Л. Шагин, Ю.В. Бондаренко, Д.Ф. Гончаренко, В.Б.Гончаров / Под ред. А.Л. Шагина. - М.: Высшая школа, 1991. - 352 с.
2. Голышев А.Б., Ткаченко И.Н. Проектирование усилений железобетонных конструкций производственных зданий и сооружений. - К.: Логос, 2001. - 172 с.
3. Бондаренко С.В. Усиление железобетонных конструкций при реконструкции зданий. - М.: Стройиздат, 1990. - 352 с.
4. Хило Е.Р., Попович Б.С. Усиление строительных конструкций. Львов: Вища школа, 1985. - 156с.
5. Барашиков А.Я., Сумак О.П., Боярчук Б.А. Експериментальні дослідження згинаних залізобетонних елементів підсилених різними способами. // “Ресурсоекономні матеріали, конструкції будівель і споруд”. Зб. наук. праць. - №5. - Рівне: РДТУ, 2000. - С. 294-297.
6. Бліхарський З.Я., Римар Я.В. Підсилення залізобетонних балок нарощуванням арматури під навантаженням // “Ресурсоекономні матеріали, конструкції будівель і споруд”. Зб. наук. праць. - №14. - Рівне: НУВГП, 2006. - С. 449-454.
7. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. - М.: Госстрой СССР, 1989. - 80 с. 8. ДБН В.3.1-1-2002. Ремонт і підсилення несучих та огороджувальних будівельних конструкцій і основ промислових будинків та споруд. - К.: Держбуд України, 2003. - 82с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розрахунок ребристої панелі та поперечного ребра панелі перекриття. Підбір потрібного перерізу поздовжніх ребер, поперечної арматури, середньої колони, фундаменту. Визначення розрахункового навантаження попередньо-напруженої двосхилої балки покриття.
курсовая работа [174,7 K], добавлен 17.09.2011Характеристика бетону і залізобетону. Причини та наслідки пошкодження будівельних залізобетонних конструкцій. Підготовка основи та матеріали для ремонту, обробка стальної арматури та металевих елементів конструкції. Організація праці опоряджувальників.
реферат [2,9 M], добавлен 26.08.2010Конструктивна схема будівлі. Попередній розрахунок розмірів перерізу колони та ригеля. Визначення довжини і ваги колони, її робочої арматури та консолі. Обчислення глибини залягання, підошви та висоти плити фундаменту. Конструювання арматурних виробів.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 29.11.2013Проектування мостового переходу. Кількість прогонів моста. Стадії напруженого стану залізобетонних елементів. Основне сполучення навантажень. Зусилля в перерізах балки. Підбір перерізу головної балки. Перевірка балки на міцність за згинальним моментом.
курсовая работа [193,1 K], добавлен 04.05.2011Проектування балкової клітки; визначення товщини настилу. Конструювання головної балки: визначення навантажень зусиль отриманої сталі і підбір перерізу. Розрахунок і конструювання оголовка і бази колони: підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2013Виробництво залізобетонних кілець з використанням конвеєрного способу виробництва. Проектування цеху, розрахунок вартості його будівництва. Організаційний план та розрахунок виробничих витрат. Розрахунок фонду оплати праці. Інвестиційний план виробництва.
курсовая работа [53,3 K], добавлен 25.05.2014Бетон - штучний композитний каменеподібний матеріал. Підприємства з виготовлення виробів із щільних силікатних бетонів. Класифікація залізобетонних конструкцій; технологія виготовлення збірних арматурних каркасів, змішаних будівельних розчинів і сумішей.
реферат [41,1 K], добавлен 21.12.2010Розрахунок, конструювання плити, визначення навантажень, розрахункова схема. Уточнення конструктивних параметрів поперечного перерізу, визначення площ робочої арматури. Побудова епюри матеріалів, розрахункові перерізи, згинальні моменти другорядної балки.
курсовая работа [532,8 K], добавлен 19.09.2012Система несучих балок, що утворюють конструкцію перекриттів або робочих майданчиків. Граничне навантаження на настил із шарнірно-закріпленими краям за умовою прогину. Поздовжнє лінійне рівномірно розподілене нормативне навантаження на балку настилу.
контрольная работа [389,8 K], добавлен 16.05.2016Збір навантажень та порядок і формули розрахунку зусиль на плиту перекриття, розрахунок моментів, що на неї діють. Визначення площі арматури при армуванні дискретними сітками, особливості армування рулонними сітками. Розрахунок міцності похилих перерізів.
контрольная работа [478,0 K], добавлен 26.11.2012Вибір схеми розміщення балок перекриття. Визначення міцності за нормальними перерізами. Розрахунок і конструювання плити перекриття з ребрами вгору. Проектування ригеля таврового поперечного перерізу з полицею внизу. Конструювання фундаменту під колону.
курсовая работа [517,5 K], добавлен 29.11.2012Общая характеристика основных преимуществ клеедощатых балок: монолитность, большой диапазон высот поперечного сечения. Рассмотрение особенностей пространственного раскрепления балок. Этапы расчета клеефанерных балок с дощатыми ребрами жесткости.
презентация [22,7 M], добавлен 24.11.2013Типы балок и способы их применения. Примеры наиболее часто применяемых сечений, особенности компоновки балочных конструкций. Настилы балочных клеток. Разновидности прокатных балок. Компоновка и подбор сечения составных балок, методика расчета прочности.
реферат [2,6 M], добавлен 21.04.2010Виробництво конструкцій з цегли та керамічного каміння; ефективність їх використання у малоповерховому будівництві. Технологія виготовлення багатошарових залізобетонних конструкцій, віброцегляних і стінових панелей; спеціалізовані механізовані установки.
реферат [27,9 K], добавлен 21.12.2010Компонування схеми будівлі. Статичний розрахунок несучих елементів будівлі. Визначення пустотної плити попереднього напруження. Підбір площі поперечної арматури. Конструктивний розрахунок без попередньо напруженого таврового ригеля довжиною 6 метрів.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 07.10.2014Розрахунок та конструювання залізобетонних елементів збірного балочного перекриття цивільної будівлі з неповним каркасом. Збір навантаження на будівельні елементи та стрічковий фундамент, а також розрахунок плити перекриття за нормальним перерізом.
контрольная работа [689,2 K], добавлен 27.06.2013Склад збірного балочного міжповерхового перекриття. Розрахунок і конструювання збірної залізобетонної плити з круглими пустотами, міцності перерізів, нормальних до поздовжньої осі, рігеля, міцності перерізу колони, арматури підошви фундаменту.
курсовая работа [413,5 K], добавлен 21.11.2008Продуктивність автомобіля-самоскида при транспортуванні цементного розчину із заводу залізобетонних виробів. Зняття рослинного шару ґрунту бульдозером Caterpillar. Улаштування щитової дерев’яної опалубки. Улаштування арматурних каркасів в опалубку опори.
контрольная работа [335,2 K], добавлен 03.12.2010Визначення навантаження і місць їх прикладання. Перевірка балки на статичну і динамічну жорсткість. Розрахунок звареного з'єднання пояса зі стінкою. Вибір марки сталі допустимих навантажень. Вибір перерізу головної ферми та розрахунок зварних швів.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 21.11.2014Розрахунок будівельних конструкцій на впливи за граничними станами, при яких вони перестають задовольняти вимоги, поставлені під час зведення й експлуатації. Нові методи розрахунку бетонних і залізобетонних конструкцій за другою групою граничних станів.
статья [81,3 K], добавлен 11.04.2014
