Вплив технологічної пошкодженості бетону на міцність та тріщиностійкість залізобетонних елементів, що згинаються, по нормальним перерізам - Автореферат

Проте, технологічна пошкодженість бетону і її вплив на роботу конструкцій відносяться до числа недостатньо вивчених явищ. Тому робота залізобетонних елементів, що згинаються, під дією поперечних сил і згинальних моментів, характер руйнування за нормальними перерізами і умови їхньої міцності і тріщиностійкості залежать від технологічної пошкодженості бетону. Тому необхідно виконувати подальші експериментально - теоретичні дослідження міцності та напружено - деформованого стану нормальних перерізів з урахуванням технологічної пошкодженості бетону. Мета роботи: експериментально-теоретичне обґрунтування впливу технологічної пошкодженості бетону на несучу здатність залізобетонних елементів, що згинаються, та розробка рекомендацій з урахуванням технологічної пошкодженості бетону при розрахунку міцності та тріщиностійкості їхніх нормальних перерізів. Задачі дослідження: - вивчити вплив кількості і якості наповнювача на технологічну пошкодженість бетонних зразків, залізобетонних елементів і фізико-механічні характеристики бетону;У вступі обґрунтована необхідність проведення теоретичних та експериментальних досліджень впливу технологічної пошкодженості на тріщиностійкість та міцність нормальних перерізів залізобетонних елементів, що згинаються, зі змінною кількістю та якістю мінеральних наповнювачів, сформульовані мета та задачі досліджень, наукова новизна та практичне значення роботи. Проаналізовані праці вітчизняних та зарубіжних вчених, присвячені дослідженням процесу твердіння бетону, механіці утворення початкових тріщин в його структурі та факторів, що впливають на технологічну пошкодженість бетону. Викладений стан питання розвитку методів розрахунку міцності нормальних перерізів залізобетонних елементів, що зазнають згину, з моменту перших досліджень цього питання до теперішнього часу. Аналіз робіт цих вчених доводить, що з початку свого розвитку методи розрахунку міцності нормальних перерізів постійно вдосконалювалися шляхом привнесення уточнень за рахунок більш детального дослідження факторів, що впливають на несучу здатність залізобетонних елементів, що згинаються. Але технологічна пошкодженість бетону в залежності від кількості та якості мінеральних наповнювачів в розрахунках міцності нормальних перерізів елементів, що згинаються, не ураховується.У нашому випадку під коефіцієнтом технологічної пошкодженності бетону по лінії (КПL) прийнято відношення довжини характерної лінії (L), що перетинає структурні блоки, обмежені технологічними тріщинами, до суми довжин тріщин (Т0), що примикають з однієї сторони: , [см/см] (2) Для зразків-призм (10Ч10Ч40 см) під характерними лініями приймаємо поперечну (перетинає призму в поперечному напрямку посередині, довжиною 10 см) і поздовжню (перетинає призму в поздовжньому напрямку посередині, довжиною 40 см) лінії. Для залізобетонних елементів під характерними лініями приймаємо: поперечну, яка перетинає балку в поперечному напрямку посередині, довжиною 15 см (нормальні перерізи) і похилі - в зоні дії поперечної сили та згинаючого моменту (похилі перерізи), що перетинають балку від місця навантаження до опори під кутом, довжиною 36,5 см і 31,1 см. Вони наклеювались на бічну грань балки посередині прольоту, для спостереження за деформаціями і визначення висоти стислої зони (Т1…Т4), та в крайніх третинах прольоту, перпендикулярно лінії найбільш небезпечного похилого перерізу, який проходить від місця прикладення навантаження до опори, для визначення деформацій бетону по цій лінії (Т5 і Т6 з одного боку, а Т7 і Т8 з другого). За результатами виконаних досліджень на двох бокових гранях зразків-призм і зразків - балок були отримані наступні середні характеристики: коефіцієнт технологічної пошкодженості по площі, коефіцієнти технологічної пошкодженості по характерним лініям, поздовжній і поперечній, а також коефіцієнт технологічної пошкодженості по площі, коефіцієнти технологічної пошкодженості по характерним лініям, похилій та поперечній.Експериментально обґрунтовано вплив технологічної пошкодженості бетону на міцностні та деформативні характеристики, а також тріщиноутворення в нормальних перерізах залізобетонних балок з різними кількістю і дисперсністю наповнювача. Вивчений вплив кількості та якості мінерального наповнювача на технологічну пошкодженість бетону. Підтверджується участь наповнювачів в організації структури бетону і формуванні технологічної пошкодженості. Встановлений вплив Н і Sy наповнювача на физико-механічні характеристики бетонів (Rb, Eb), що дозволяє змінювати їх в досить широких межах і, тим самим, більш повно використовувати потенційні властивості бетону, зокрема змінювати Rb до 27%, Eb до 42%. Проведений аналіз довів суттєвий вплив кількості та якості наповнювача на зміни модуля деформацій, пластичних, пружних та повних деформацій, їхню залежність від технологічної пошкодженості бетону.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИФізичний зміст полягає в оцінці питомої довжини поверхневих тріщин, виявлених на одиниці поверхні.

1. Встановлена необхідність уточнення розрахунку міцності залізобетонних балок за нормальними перерізами для зниження їх матеріалоємності.

2. Виконаний аналіз методів оцінки технологічної пошкодженості композиційних будівельних матеріалів.

3. Експериментально обґрунтовано вплив технологічної пошкодженості бетону на міцностні та деформативні характеристики, а також тріщиноутворення в нормальних перерізах залізобетонних балок з різними кількістю і дисперсністю наповнювача.

4. Вивчений вплив кількості та якості мінерального наповнювача на технологічну пошкодженість бетону. Підтверджується участь наповнювачів в організації структури бетону і формуванні технологічної пошкодженості. Зокрема, мінімальні значення пошкодженості набуті при Sy=300 м2/кг і Н=10%, а максимальні - при Sy=100 м2/кг і Н=8%. При цьому, максимальні зміни (61% і 37%) зазнають коефіцієнти, відповідно, Kns і KNL.

5. Встановлений вплив Н і Sy наповнювача на физико-механічні характеристики бетонів (Rb, Eb), що дозволяє змінювати їх в досить широких межах і, тим самим, більш повно використовувати потенційні властивості бетону, зокрема змінювати Rb до 27%, Eb до 42%. Запропоновані відповідні квадратичні залежності призмової міцності та початкового модуля пружності бетону.

4. Проведений аналіз довів суттєвий вплив кількості та якості наповнювача на зміни модуля деформацій, пластичних, пружних та повних деформацій, їхню залежність від технологічної пошкодженості бетону. Застосування наповнювачів певних співвідношень кількості і дисперсності веде до значної зміни деформативних характеристик бетонів і, отже, до зміни модуля деформацій (Еb ) більш, ніж на 20%.

5. Аналіз напружено - деформованого стану залізобетонних елементів показав, що на початковому етапі розвитку нормальні тріщини, як і похилі, розвиваються по енергетично вигідному шляху - траєкторіям технологічних тріщин. Тому, управляючи технологічною пошкодженістю, можна змінювати умови роботи, кінетику зростання і, частково, траєкторію тріщин.

6. Вивчено вплив кількості і дисперсності мінерального наповнювача на зміну прогинів і висоту стислої зони залізобетонних балок. Встановлено, що зі збільшенням коефіцієнтів пошкодженості несуча здатність залізобетонних балок зменшується на 7%. На різних рівнях навантаження для приведених складів відносна висота стислої зони бетону може змінюватися в 2 і більше разів. Встановлено, що на всіх трьох прийнятих рівнях моментів при порівнянні значень прогинів залежно від якості наповнювача їхні зміни коливаються в межах 193% - 8,7%.

7. Встановлено вплив кількості і якості мінерального наповнювача на зміну коефіцієнта ys , який максимально проявився на рівні 0,2 - 0,5 Rb і становить близько 20%. Запропоновані відповідні квадратичні залежності коефіцієнта ys з урахуванням зернового складу наведених бетонів.

1. Постернак С.А., Олейник Н.В., Постернак И.М. Влияние количества и качества наполнителя на прочность и деформативность бетонных призм // Вісник ОДАБА. Вип. 9, - Одесса, 2003. - с. 163 - 168.

Внесок здобувача - проведення експерименту, обробка результатів, формулювання висновків.

2. Постернак С.А., Олейник Н.В., Постернак И.М. Влияние количества и качества наполнителя на начальную технологическую поврежденность // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. пр. - Рівне: УДУВГП, - 2003. - вип. 9. - С. 105 - 111.

Внесок здобувача - проведення експерименту, обробка результатів, формулювання висновків.

3. Постернак С.А., Постернак А.А., Олейник Н.В., Постернак И.М. Оценка технологической поврежденности бетонных призм // Будівельні конструкції: Зб. наук. пр. - К.: НДІБК. - 2003. - вип. 58. - С. 84 - 89.

Внесок здобувача -виготовлення зразків, вимірювання довжин технологічної пошкодженості зразків-призм, аналіз коефіцієнтів пошкодженості.

4. Дорофеев В.С., Олейник Н.В. Изменение относительной высоты сжатой зоны бетона при варьировании количества и качества наполнителя // Вісник ОДАБА. Вип. 16, - Одесса, 2004. - с. 54 - 62.

Внесок здобувача - проведення експерименту, обробка результатів, формулювання висновків.

5. Олейник Н.В. Изменение коэффициента ys, моделируемого варьированием структурных факторов. // Вісник ОДАБА. Вип. 20, - Одесса, 2005. - с. 288 - 299.

6. Дорофеев В.С., Олейник Н.В., Бреднев А.М. Влияние количества и качества наполнителя на изменение прогибов железобетонных балок. // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. пр. - Рівне: УДУВГП, - 2006. - вип. 14. - С. 175 - 182.