Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, обоснование актуальности исследований 11
1.1. Общие сведения 11
1.2. Конструктивные решения железобетонных плит перекрытий и покрытий 11
1.3. Конструктивные решения плит перекрытий и покрытий с применением ячеистого бетона 26
1.4. Конструктивные решения плит перекрытий и покрытий с применением сталефибробетона 30
1.5. Анализ известных конструктивных решений, обоснование выбора темы исследований 36
1.6. Выводы 39
2. Исследование физико-механических свойств сталефибробетона 40
2.1. Общие сведения и задачи исследований 40
2.2. Подбор оптимального состава сталефибробетонной смеси 41
2.2.1. Выбор типа армирующих волокон 41
2.2.2. Исследование анкерующей способности фибры 48
2.2.3. Исследование физико-механических свойств сталефибробетона 51
2.3. Исследование сцепления пенобетона со сталефибробетоном 60
2.4. Выводы 64
3. Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния комбинированных плит перекрытий 66
3.1. Формулировка задач численных исследований 66
3.2. Численные исследования плиты перекрытия, армированной замкнутой сталефибробетонной оболочкой в условиях упругой работы 66
3.3. Численные исследования плиты перекрытия, армированной замкнутой сталефибробетонной треугольной складкой 79
3.4. Численные исследования напряженно-деформированного состояния замкнутой сталефибробетонной оболочки с учетом физической нелинейности 88
3.5. Выводы 91
4. Методика экспериментальных исследований комбинированных плит перекрытий 92
4.1. Цель и задачи экспериментальных исследований 92
4.2. Методика изготовления экспериментальных образцов 92
4.3. Методика проведения экспериментальных работ 94
4.3.1. Методика экспериментальных исследований моделей комбинированных плит перекрытий со сталефибробетонными армирующими элементами 97
4.3.2. Методика экспериментальных исследований комбинированной плиты перекрытия, изготовленной в натуральную величину 101
5. Результаты экспериментальных исследований опытных конструкций плит перекрытий 107
5.1. Экспериментальные исследования моделей комбинированных плит перекрытий размером 1:4 н.в. 110
5.2. Экспериментальные исследования комбинированной плиты перекрытия, изготовленной в натуральную величину 114
5.3. Выводы 120
6. Рекомендации по изготовлению комбинированных плит перекрытий с тонкостенными армирующими сталефибробетонными элементами и их технико-экономическая оценка 121
6.1. Общие положения 121
6.2. Материалы 121
6.3. Изготовление, транспортировка и монтаж 122
6.4. Рекомендации по расчету комбинированных плит перекрытий с армирующими сталефибробетонными элементами 123
6.5. Технико-экономическая оценка комбинированных плит перекрытий с армирующими сталефибробетонными элементами 126
Основные выводы 134
Библиографический список 136
Приложение
- Конструктивные решения железобетонных плит перекрытий и покрытий
- Исследование сцепления пенобетона со сталефибробетоном
- Численные исследования плиты перекрытия, армированной замкнутой сталефибробетонной оболочкой в условиях упругой работы
- Методика экспериментальных исследований комбинированной плиты перекрытия, изготовленной в натуральную величину
Введение к работе
Актуальность работы. На сегодняшний день жилищное строительство является наиболее динамично развивающейся отраслью отечественной экономики. Снижение себестоимости жилищного строительства во многом является условием выживаемости и конкурентоспособности строительных предприятий в условиях рынка, а также условиями стабилизации и снижения рыночной стоимости жилья для граждан.
Добиться снижения затрат можно, применяя менее энерго- и материалоем-кие, "теплые", эффективные материалы и конструкции. Перекрытия и покрытия составляют более 20 % объема несущих конструкций зданий, поэтому снижение их энерго - и материалоемкости позволит снизить затраты, сократить продолжительность строительства, улучшить эксплуатационные качества конструкций.
В стройидустрии Российской Федерации в последние годы получило значительное развитие производство и применение ячеистого бетона. Для его использования в плитах перекрытий и покрытий необходимо обеспечить требуемые несущую способность, жесткость и трещиностойкость. Решение этой задачи возможно при использовании в плитах перекрытий и покрытий теплоизоляционно-конструкционного ячеистого бетона, армированного тонкостенными сталефибро-бетонными элементами. Сталефибробетонным конструкциям присущи такие свойства как повышенные прочность, трещиностойкость и, как следствие, коррозионная устойчивость, морозостойкость, высокая сопротивляемость механическим воздействиям. Благодаря этим свойствам конструкций с применением сталефибробетона получили достаточно широкое распространение в таких странах, как Япония, США, Канада, Германия и др. [94,95, 108,133,135, 137].
Применение тонкостенных сталефибробетонных конструкций для армирования плит перекрытий и покрытий позволяет уменьшить сечения всех нижележащих несущих конструкций, снизить материало- , трудоемкость и стоимость всего здания в целом.
Все это послужило основанием для выбора темы диссертационных исследований и включения ее в план госбюджетных научно-исследовательских работ кафедры «Строительные конструкции» Красноярской государственной архитектурно-строительной академии и в план фундаментальных исследований Российской академии архитектуры и строительных наук на 2004 г.
Цель работы: создание новых типов комбинированных плит перекрытий из ячеистого бетона, армированных тонкостенными сталефибробетонными элементами, численные и экспериментальные исследования их напряженно-деформированного состояния, разработка рекомендаций по их конструированию, расчету и изготовлению.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
разработать новые типы комбинированных плит перекрытий с применением пространственных тонкостенных сталефибробетонных армирующих элементов;
экспериментально исследовать физико-механические свойства сталефиб-робетона и возможность его совместной работы на стыке с пенобетоном;
теоретически исследовать напряженно-деформированное состояние плит с учетом их конструктивных особенностей, линейной и физически нелинейной работы сталефибробетона при различных вариантах загружения;
выполнить экспериментальные исследования плит на моделях и опытных конструкциях, изготовленных в натуральную величину, дать оценку их прочности, жесткости и трещиностойкости; подтвердить достоверность теоретических исследований;
-разработать рекомендации по проектированию и изготовлению предложенных конструкций;
- дать оценку технико-экономической эффективности предложенных конст
рукций.
7 Научную новизну работы составляют:
новые конструктивные решения комбинированных плит перекрытий из ячеистого бетона, армированных тонкостенными сталефибробетонными элементами в виде замкнутых цилиндрической оболочки и треугольной складки;
результаты подбора оптимальных составов сталефибробетонной смеси для тонкостенных конструкций и экспериментальных исследований совместной работы сталефибробетона и пенобетона в зоне их контакта;
результаты численных и экспериментальных исследований разработанных конструкций плит с учетом их пространственной работы и физической нелинейности сталефибробетона;
рекомендации по проектированию и изготовлению комбинированных плит перекрытий.
Научная новизна работы подтверждается положительным решением формальной экспертизы по заявке на изобретение № 2004112146/03 (012995), дата приоритета 20.04.2004 г.
Достоверность научных положений и результатов основывается на использовании современных конечно-элементных методов расчета и программных средств. Правильность теоретических предпосылок и расчетов подтверждается результатами экспериментальных исследований моделей и опытной конструкции, изготовленной в натуральную величину.
Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования; формулировке основных положений научной новизны и практической значимости работы; создании расчетных моделей и анализе результатов теоретических исследований; проведении экспериментальных исследований. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю канд. техн. наук, проф. В.А. Ярову за руководство научно-исследовательскими работами и сотрудникам кафедры «Строительные конструкции» (Красноярская государственная архитектурно-строительная академия) за ценные советы и внимание к данной работе. Особую признательность автор выражает канд. техн. наук, доц. Хегаю О.Н. за науч-
8 ное консультирование по экспериментальным исследованиям сталефибробетонных конструкций.
Практическая ценность работы заключается в том, что предложены новые конструктивные решения легких комбинированных плит перекрытий и покрытий для жилищного строительства, обладающие достаточными несущей способностью, жесткостью, трещиностойкостью, тепло - и звукоизоляцией, разработаны рекомендации по их проектированию и изготовлению. Армирующие сталефибробетонные элементы могут использоваться при монолитном строительстве в качестве несъемной опалубки.
Внедрение результатов работы осуществлено в реальном проектировании объектов в ОАО «Муниципальный жилищный фонд г. Абакана», проектном институте МУП «Красноярскгорпроект» (г. Красноярск), фирме ООО «Монолитстрой» (г. Красноярск) в 2004г. Выпущена опытная партия конструкций на заводе ОАО «Муниципальный жилищный фонд г. Абакана».
Апробация работы.
Результаты работы были изложены и обсуждены:
на Научно-технических конференциях НГАСУ (Новосибирск, 2000, 2002,2004);
на Всероссийской конференции с международным участием «Достижения науки и техники развитию сибирских регионов» (Красноярск, 2001);
на Научно-практической конференции «Интеллектуальные ресурсы ХТИ КГТУ - Хакассии» (Абакан 2001);
на Международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии - 2002» (Пенза, 2002);
на Региональной научно - практической конференции «Проблемы архитектуры и строительства» (Красноярск, 2004);
на расширенном семинаре кафедры «Строительные конструкции» КрасГАСА (Красноярск, 2004).
9 На защиту выносятся:
- новые конструктивные решения комбинированных плит перекрытий и
покрытий с тонкостенными сталефибробетонными армирующими элементами;
-результаты подбора состава сталефибробетона и экспериментальных исследований его прочности на стыке с пенобетоном;
-результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния разработанных конструкций, проведенные с учетом их конструктивных особенностей и физической нелинейности сталефибробетона;
-результаты экспериментальных исследований образцов моделей плит и плиты перекрытия, изготовленной в натуральную величину;
- рекомендации по проектированию и изготовлению комбинированных плит
перекрытий и покрытий, армированных тонкостенными сталефибробетонными
элементами.
Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы и приложений.
Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулирована научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также основные положения, выносимые на защиту. Кратко изложено содержание диссертационной работы.
В первой главе приведен краткий обзор опытно-конструкторских разработок плит перекрытий и покрытий, выполнен анализ существующих конструкций покрытий с использованием железобетона, ячеистого бетона и сталефибробетона. Определены цель и задачи исследований.
Вторая глава посвящена исследованиям физико-механических свойств сталефибробетона, определению оптимального состав сталефибробетонной смеси для тонкостенных конструкций, исследована совместная работа пенобетона и ячеистого бетона.
Третья глава содержит численные исследования НДС предложенных конструкций плит, проведенные с учетом их конструктивных особенностей и пространственной работы в стадии упругой работы и с учетом физической нелинейно-
10 сти, выполненные с помощью программных комплексов StructureCAD и «ЛИРА» (Лицензия № 2E2DDBFB).
В четвертой главе сформулированы цель, задачи и методика экспериментальных исследований образцов моделей плит перекрытия, и плит перекрытий изготовленных в натуральную величину.
В пятой главе изложены результаты экспериментальных исследований. Дана оценка несущей способности, жесткости и трещиностойкости разработанных комбинированных плит перекрытий и их моделей.
В шестой главе разработаны рекомендации по проектированию и изготовлению комбинированных плит перекрытий и покрытий, армированных тонкостенными сталефибробетонными элементами. Дан технико-экономический анализ эффективности использования разработанных конструкций.
В приложениях представлены диапазоны напряжений по результатам расчетов 36 различных вариантов комбинированных плит перекрытий с использованием ПВК «Structure CAD», поля напряжений в пенобетонных элементах исследуемых плит перекрытий, акты внедрений результатов научно-исследовательской работы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
Объем диссертации. Общий объем диссертации 153 страницы, в том числе 127 страниц машинописного текста, 99 рисунков, 14 таблиц, список литературы из 199 наименований.
Конструктивные решения железобетонных плит перекрытий и покрытий
Одним из способов снижения материалоемкости плит перекрытий и покрытий был вариант образования в этих конструкциях пустот, предложенный и в опытном порядке внедренный в строительство еще в 60-х годах. Плиты с таким конструктивным решением до сих пор широко используются в практике градостроительства. Экспериментально-теоретические исследования конструкций плит с пустотами продолжаются.
Так, исследователями Тбилисского зонального научно-исследовательского и проектного института типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий предложена многопустотная плита перекрытия (рис. 1.1) [16], пустоты в которой представляют собой сквозные каналы 2, выполненные гладкими (рис. 1.1 .а) или ступенчатыми (рис. 1.1.6)
А.В. Фришем (Уральский Промстройниипроект) преложено другое конструктивное решение (рис. 1.2) [3]. Конфигурация поперечного сечения пустот многопустотной железобетонной панели перекрытия по длине панели плавно изменяется от трапецеидального с большим нижним основанием у торцов панели до трапецеидального с большим верхним основанием в середине панели с переходом через прямоугольное сечение. Изменением формы очертания пустот при постоянной площади сечения автор добивается увеличения момента сопротивления относительно растянутой грани панели, а следовательно, и ее трещиностойкости. Для образования пустот при изготовлении плиты предлагаемой конструкции автор предлагает использовать пневматические пуансоны, которые после выпуска воздуха свободно извлекаются из изделия.
Многопустотная плита перекрытия: а - плита с гладким сквозным каналом; б - плита со ступенчатым сквозным каналом; 1 -железобетонная плита перекрытия, 2 - сквозной канал Н.Н. Александровой, Э.Н. Кодышем, И.Г. Львовским и И.И. Мордуховичем (Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений) предложен другой конструктивный вариант многопустотной железобетонной плиты перекрытия (рис. 1.3) [7]. Пустоты 4 в данном варианте имеют каплевидную форму поперечного сечения, вершины пустот выполнены в виде радиальных округлений большой 5 и малой 6 дуг и соединены по касательной наклонными прямыми 7. По длине плиты пустоты имеют одинаковый профиль.
Монолитный вариант многопустотной плиты предложен коллективом авторов Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института промышленности асбестоцементных изделий (И.Н. Иорамашвили, Г.В.Конов, Г.А. Пугачев и Н.И. Шеремет) (рис. 1.4) [5]. Плита состоит из двух параллельных лицевых плит 1 и стенок 2, образующих пустоты 3, в которые помещают утеплитель. Преимуществом данной конструкции является улучшение теплотехнических свойств и снижение материалоемкости.
Колчуновым В.И., Панченко Л.А. (Белгородский технологический институт строительных материалов) предложен вариант многопустотной железобетонной плиты (Рис. 1.5) [86], включающей верхнюю 1 и нижнюю 2 полки, боковые стенки 3 и промежуточные ребра 4 и продольные пустоты. В данном варианте промежуточные ребра равно как верхняя, нижняя полки и боковые стенки выполнены с увеличением толщины, линейно изменяющейся от торцов к середине пролета. Помимо этого, промежуточные ребра выполнены с увеличением толщины и высоты от середины плиты к боковым стенкам друг относительно друга и размещены на расстоянии, уменьшающемся от середины плиты к боковым стенкам.
Дальнейшие разработки в этой области пошли по пути создания панелей с замкнутым сечением каналов и пустот. Так, в Уральском политехническом институте им. СМ. Кирова предложена панель перекрытия с каналами, имеющими замкнутые пустоты (авторы - А.И. Кузьмин и Ю.А. Каширский) [8].
Исследование сцепления пенобетона со сталефибробетоном
Для надежной работы комбинированной конструкции должно быть достаточно надежное взаимодействие на границе сталефибробетон - пенобетон. Для выяснения возможности совместной работы пенобетона и сталефибробетона были проведены экспериментальные исследования.
Для оценки надежности сцепления сталефибробетона с пенобетоном было изготовлено 3 серии комбинированных образцов из сталефибробетона и пенобетона. В первой и второй сериях граница раздела двух материалов проходила по шейки восьмерки, в третьей - по диагонали (рис.2.11). Формование образцов первой и третьей серий выполнялось последовательно (формовалась сталефибробетонная часть, затем, через 10-15 суток, формовалась пенобетонная часть, при этом, ни каких дополнительных мероприятий по организации рабочего шва не выполнялось). Во второй серии образцов формование сталефибробетонной и пенобетонной частей осуществлялось практически одновременно (с разницей во времени не более 20 минут). Всего было изготовлено 48 образцов. На рис. 2.12 изображены образцы с диагональной границей раздела, подготовленные к испытаниям.
Материалы для приготовления экспериментальных образцов. Для изготовления сталефибробетонной части образцов использовались сырьевые материалы, описанные в п. 2.2.1.
Для приготовления пенобетона использовались следующие сырьевые материалы: топкинский цемент марки 500, песок с модулем крупности М =1.71, пе нообразователь ПБ - 2000 (плотность при 20С - 1100 кг/м3, кратность пены рабочего раствора с объемной долей пенообразователя 4% - 7,0). В качестве добавки использовалась универсальная комплексная добавка «Универсал П-2» (ускоритель твердения+пластификатор+ингибитор).
Технология изготовления экспериментальных образцов. Изготовление сталефибробетонной части образцов осуществлялось по методике приведенной в п. 2.2.1.
Пенобетонная смесь изготавливалася в смесителе емкостью 1000 л. по раздельной технологии и подавалась в формы. Формы с образцами накрывались полиэтиленовой пленкой и хранились в течение суток при температуре t=25C. Распалубку производили через двое суток, далее образцы хранились в камере при температуре t=32 X! и влажности воздуха W=80 - 90 %.
Методика экспериментальных исследований. Образцы испытывались на растяжение на 29 сутки нормального твердения. Испытания образцов проводились на установке, использованной для испытания сталефибробетона на растяжение (рис. 2.2), которая была модернизирована. Так как прочность пенобетона на растяжение в несколько раз меньше прочности сталефибробетона, рычаг установки был установлен по центру, что исключило действие его веса на испытываемый образец.
Испытательная нагрузка состояла из двух составляющих: постоянной и переменной. В качестве постоянной нагрузки использовался груз, принятый равным 80 % от ожидаемой разрушающей нагрузки. Переменная составляющая представляла собой равномерно увеличивающуюся весовую нагрузку.
Все образцы были испытаны до разрушения. На рис. 2.13 показаны подготовка к испытаниям и фрагменты испытаний. Анализ результатов экспериментальных исследований. Разрушение всех образцов произошло в области шейки восьмерки. Образцы первой серии разрушились частично по шву, частично по пенобетону. Образцы второй серии - исключительно по пенобетону. В образцах третьей серии с диагональной границей пенобетона и сталефибробетона первоначально разрушился пенобетон, а затем, после приложения значительной дополнительной нагрузки произошел скол пенобетона по границе раздела. На рис. 2.14 изображены экспериментальные образцы после разрушения
Проведены экспериментальные исследования влияния различных факторов на прочность тонкостенных сталефибробетонных элементов при растяжении. Установлено, что использование проволочной фибры длиной 1Ф=60 мм в сталефибробетонных образцах обеспечило высокие результаты прочности на растяжение, в том числе за счет наиболее эффективной работы фибры. 2. Экспериментальные исследования влияния длины заделки фибры в бетоне на прочность сталефибробетонных элементов, показали, что наличие анкерующих устройств обеспечивает более эффективное использование фибры в тонкостенных сталефибробетонных конструкциях. 3. Экспериментальными исследованиями прочности сталефибробетонных элементов на изгиб установлено, что сталефибробетон эффективнее использовать в тонкостенных конструкциях. 4. На основе экспериментальных исследований сталефибробетона на растяжение, изгиб и сжатие подобран оптимальный состав сталефибробетонной смеси для изготовления тонкостенных конструкций. 5. Экспериментально исследована возможность совместной работы пенобетона и сталефибробетона. Установлено, что прочность сцепления на растяжение и на срез достаточна для их совместной работы в составе комбинированной конструкции.
Численные исследования плиты перекрытия, армированной замкнутой сталефибробетонной оболочкой в условиях упругой работы
Для определения наиболее целесообразной формы армирующего элемента плиты перекрытия её высота варьировалась в пределах от 150 до 220 мм. Толщина армирующего элемента принималась в двух комбинациях: в первом случае толщина армирующего элемента была равной 20 мм, во втором случае толщина нижней плиты армирующего элемента принималась равной 30 мм, а криволинейная часть -20 мм. Не менее важное значение для напряженно-деформированного состояния плиты перекрытия имеет расчетный пролет конструкции. В ходе теоретических исследований эта величина принималась равной 4,4,8 и 6 метров. Ширина плиты была принята равной 1,2 м и в ходе численного эксперимента не изменялась. Таким образом, было исследовано напряженно-деформированное состояние 18 различных вариантов комбинированных плит перекрытий. Результаты числен ных исследований с использованием ПВК «Structure CAD» представлены в таблице (прил. 1). Анализ результатов расчета рассмотренных вариантов плит перекрытий показал, что наиболее благоприятное напряженно - деформированное состояние имеют комбинированные плиты перекрытий размером 180x1200x4800, в которых армирующие элемент имеет нижнюю плиту толщиной 30 мм и криволинейную часть толщиной 20 мм. Эти габариты плит позволяют использовать распространенные грузозахватные приспособления и монтажные механизмы небольшой грузоподъемности. Комбинированная плита перекрытия с такими параметрами была выбрана для более глубоких исследований. Для выявления напряженно-деформированного состояния предлагаемой конструкции она была смоделирована и рассчитана с использованием вычислительного комплекса «Structure CAD». Расчетная схема плиты представляет собой пространственную модель (рис. 3.1), в которой сталефибробетонные армирующие элементы моделировались набором прямоугольных пластинчатых 4-х узловых конечных элементов. Ячеистый бетон - набором 8-ми и 6-ти узловых изопараметрических конечных элементов. Взаимосвязь объемных и пластинчатых элементов в расчетной схеме обеспечивалась наличием общих узлов, что учитывалось при разбиении сетки конечных элементов. При разбивке плиты на конечные элементы учитывались исследования сходимости метода конечных элементов, в результате была получена модель, состоящая из 8832 объемных и 4608 оболочечных элементов.
Моделирование материалов в программной среде осуществлялось параметрически с помощью модуля упругости, коэффициента Пуассона и объемного веса. В расчетах использовались следующие данные. Пенобетон: модуль упругости Е = 2,06 103 МПа; коэффициент Пуассона у. = 0,2; объемный вес у = 800 кг/м3. Сталефибробетон: модуль упругости Е = 24,5 103 МПа; коэффициент Пуассона JU = 0,2; объемный вес у = 2250 кг/м3. Граничные условия - шарнирное опирание плиты по ее коротким сторонам (рис.3.1). Напряженно-деформированное состояние плиты перекрытия оценивалось при действии равномерно-распределенной вертикальной нагрузки. Для более полного изучения напряженно - деформированного состояния плиты перекрытия, она дополнительно загружалась различными вариантами временной нагрузки (рис. 3.2). Во всех случаях величина временной равномерно-распределенной нагрузки составляла 1,5 кН/м2. выявления роли пенобетона в работе плиты армирующий элемент был рассмотрен в среде SCAD как отдельная конструкция, заданная пластинчатыми элементами тех же размеров и параметров, что и при моделировании плиты. К исследуемой сталефибробетонной замкнутой оболочке был приложен собственный вес, вес пенобетона и нормативная равномерно-распределенная нагрузка. Расчетная схема модели представлена на рис.3.3. Анализ напряжений пенобетонной части плиты перекрытия. Распределение напряжений в пенобетонной части плиты перекрытия достаточно равномерно, концентрация напряжений наблюдается в опорных зонах. Наибольшие значения имеют нормальные продольные напряжения jyi которые достигают значений 0,5 МПа при сжатии и 0,24 МПа при растяжении, что значительно меньше предельно допустимых значений ячеистого бетона данного класса в 4 раза при сжатии и на 16 % при растяжении. Поля напряжений JX, ау пенобетонной части комбинированной плиты перекрытия показаны на рис. 3.4, 3.5. Картины распределения напряжений СГг,.т , та и г приведены в прил. 2. . 3.4. Поля напряжений ах: а - вид сверху; б - вид снизу; в - вид сверху на внутренний пенобетонный элемент; г, д - сечения на опоре и в центре пролета соответственно - общий вид и вид на внутренний пенобетонный элемент
Методика экспериментальных исследований комбинированной плиты перекрытия, изготовленной в натуральную величину
Экспериментальные исследования разработанной комбинированной плиты перекрытия, изготовленной в натуральную величину, выполнялись на втором этапе экспериментальных исследований. Для испытаний была изготовлена плита перекрытия с армирующим элементом в виде замкнутой цилиндрической оболочки. Экспериментальный образец был подготовлен в соответствии с вышеизложенной методикой. Расчетная и испытательная схемы представлены на рис. 4.7. Длина грузов в направлении пролета составляла 250 мм, зазоры между штучными грузами по всей высоте рядов принимались равными 242 мм. Величина интенсивности нагрузки одной ступени в среднем принималась равной 0,214 кПа. Испытание экспериментальных образцов производилось в помещении при температуре Т = 20С и влажности W = 70%. Для регистрации прогибов использовались индикаторы часового типа ИЧ-10 с ценой деления 0,01 мм. Схема их расстановки представлена на рис. 4.8. Деформа ции сталефибробетонного армирующего элемента плиты перекрытия измеряли с помощью датчиков сопротивления, схемы расположения которых показаны на рис. 4.9. На рис. 4.10 показаны фрагменты расстановки индикаторов на экспериментальной плите. Для экспериментальных исследований использовали датчики сопротивления (тензорезисторы) со следующими характеристиками: тип-ПКБ; S=2,22; Для обнаружения и измерения ширины раскрытия трещин использовали от-счетный микроскоп МПБ-2 с делением 0,05 мм.
Подготовка экспериментального образца к испытаниям показана на рис. 4.11. Во время проведения эксперимента были использованы следующие приборы: - датчики сопротивления - 17 шт.; - ИЧ-10-5ШТ.; - набор щупов - 1 шт.; - отсчетный микроскоп МПБ-2 с делением 0,05 мм - 1 шт. Отсчеты по приборам снимали дважды: сразу после приложения нагрузки и непосредственно перед приложением нагрузки следующего этапа. Продолжительность отсчетов составляла 3 мин. После приложения каждой доли нагрузки испытываемые образцы выдерживались под нагрузкой в течение 15 мин., при контроле жесткости время выдержки было увеличено до 30 мин. Во время выдержки под нагрузкой производился тщательный осмотр поверхности экспериментальных образцов, фиксировались величина нагрузки, наличие или отсутствие трещин, результаты измерений прогибов и осадок опор, ширина раскрытия трещин (при их наличии). При испытании экспериментального образца было приложено 7 ступеней нагрузки до достижения интенсивности нормативной нагрузки и 9 ступеней нагрузки до достижения расчетной. Первая трещина образовалась после приложения 13 ступени загружения. Значение разрушающей нагрузки было достигнуто на 20 ступени загружения. В табл. 4.3 приведены значения нагрузки по ступеням загружения. На рис. 4.12 изображе ны фрагменты загружения экспериментального образца, изготовленного в натуральную величину. Комбинированные плиты перекрытий со сталефибробетонными армирующими элементами и их модели были изготовлены и испытаны в соответствии с требованиями [140, 141, 146, 151, 152, 155], рекомендациями [36, 92, 102, 166] и вышеизложенной методикой. В процессе испытаний регистрировали: - значение нагрузки и соответствующий прогиб, при котором появляются поперечные и наклонные трещины в бетоне; - величину прогиба и ширину раскрытия трещин при достижении контрольных значений нагрузок; - значение нагрузки и соответствующий прогиб при разрушении и характер разрушения изделия. Прочность сталефибробетона и пенобетона определяли испытанием на сжатие контрольных кубов в соответствии с [140, 146]. Образцы изготавливались и ис-пытывались сериями. Отбор проб для кубов производился в соответствии с [151]. Размеры кубов составляли: для сталефибробетона - 100x100x100 мм, для пенобетона 150x150x150 мм. В табл. 5.1 приведены результаты испытаний контрольных кубов.
