Введение к работе
Актуальность. Решение задач экономического и социального развития общества в значительной степени зависит от уровня развития строительной отрасли, как одной из наиболее значимых областей хозяйственно-экономической деятельности человека. Уровень развития строительной отрасли в первую очередь определяете* эффективностью проектных решений, базирующихся на последних достижениях в области сопротивления строительных конструкций различным силовым воздействиям.
Учитывая, что бетон и железобетон в настоящее время являются господствующими строительными материалами, изучение их возможностей сопротивления различным, особенно сложным силовым воздействиям представляет значительный научный интерес. В первую очередь это касается сопротивления бетона и железобетона воздействию разнозначных (сдвиговых) напряжений. Прочность бетона при сдвиге со сжатием во многих случаях определяет несущую способность конструкций зданий и сооружений. Поэтому изучение прочности бетона при сдвиге в сочетании с дополнительным воздействиям гидростатического давления, имитирующего работу арматуры конструкции, представляется актуальным для дальнейшего развития теории железобетона.
Моделирование взаимодействия арматуры с бетоном в процессе нагружения элемента воздействием гидростатического давления на бетон позволяет повысить чистоту эксперимента и получать более надежные опытные результаты. Изучение работы бетона на продавливание при воздействии гидростатического давления позволило дать научную интерпретацию так называемого "мембранного сжимающего эффекта", описанного в Западной научной литературе, касающейся исследований железобетонных плит, работающих на продавливание сосредоточенными силами.
При разработке методики, анализе и обобщении полученных опытных данных учитывались результаты исследований ученых Беларуси, СНГ и дальнего зарубежья, а именно: Астровой Т.И., Берга О.Я., Блещика Н.П., Браиловского М.И., Василькова А.Н., Волкова Ю.С., Гвоздева А.А., Золотова П.В., Карпенко Н.И., Коровина Н.Н., Лукши Л.К., Михайлова К.В., Мордича А.И., Пастушкова Г.П., Пецольда Т.М., Серых Р.Л., Столярова Я.В., Филоненко-Бородича М.М., Abasi M.S.A., Azad А.К., BurgR.G„ Elstner, Hawkins N.M., Herzog M., Hognestad E., Jiang Da-Hua, Johansen K.W., Kinnunen G., Kuang J.S., Lovrovich J.S., Morley СТ., McLean D.I., Nylander H., Urban Т. и многих других.
Цель диссертационной работы состоит в изучении сопротивления обжатого гидростатическим давлением бетона продавливанию сосредоточенными силами применительно к исследованию и расчету железобетона на срез.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: - разработана методика экспериментальных исследований прочности бетона на продавливание в условиях, приближенных к реальным конструкциям, и вместе с тем позволяющая избежать влияния посторонних осложняющих работу бетона на срез факторов благодаря использованию гидростатического давления вместо армирования;
разработано, спроектировано и изготовлено нагружающее устройство в виде набс ра нагружающих штампов и матриц продавливания в качестве оснастки известног прибора гидростатического давления;
изготовлены, подготовлены к испытанию и испытаны опытные бетонные образцы диски, контрольные кубы и призмы;
- 'выполнена обработка результатов испытаний, сделан их анализ и разработаны ре
комендации по расчету бетона на продавливание.
Объект и предмет исследований заключаются в экспериментальном изучени поведения бетона повышенной прочности на срез путем продавливания моделей кои струкций в форме плоских круговых дисков, нагруженных осевой продавливающе силой и гидростатическим давлением по боковой круговой поверхности дисков.
Научной новизной диссертации являются:
разработка и создание нагружающего устройства для продавливания бетонны дисков в приборе трехосного сжатия;
методика изоляции образца совместно с нагружающим устройством от масляно нагружающей среды прибора трехосного сжатия;
результаты экспериментальных исследований на продавливание бетонных диско диаметром І40 мм различной толщины (40, 60, 80 и 100 мм), изготовленных из бе тонов разных классов по прочности, нагруженных по боковой круговой поверхне ста гидростатическим давлением различной величины (от 0 до 20 МПа) и осево центрально приложенной продавливающей силой, передающейся на образец черс штампы различных диаметров (30, 60 и 90 мм) и матрицы продавливания с дж метрами в 60 и 90 мм;
обобщение опытных результатов на основе теории прочности Мора.
Основные положения диссертации, выносимые иа защиту:
методика исследования сопротивления бетона срезу при продавливании, отл» чающаяся от традиционных испытаний армированных бетонных плит или их мс делей исследованием продавливания бетонных дисков, где роль армирования им* тируется боковым гидростатическим давлением, в результате чего повышаете чистота эксперимента и расширяется диапазон бокового воздействия на опытны образец;
конструкция нагружающего устройства и возможности его использования в прі боре трехосного сжатия при исследовании опытных образцов на продавливание;
результаты исследований сопротивления бетонов срезу при продавливании бетої ных образцов-дисков под воздействием бокового гидростатического давления ра: личной величины (от 0 до 20 МПа);
аналитическая оценка сопротивления бетона срезу при продавливании на осної соответствующим образом развитой теории прочности Мора.
Достоверность результатов и обоснованность выводов подтверждаются:
оценкой рассеяния результатов экспериментов по коэффициентам вариации;
сходимостью в пределах допустимого расчетных и опытных данных;
обсуждением результатов исследований на конференции (г. Лодь) с положїгтєлі ными отзывами ведущих зарубежных ученых.
з Практическая значимость работы состоит в том, что полученные опытные ре-ультаты могут быть использованы при уточнении действующих нормативных документов, касающихся проектирования без балочных перекрытий, ростверков опор мос-"ов, плит коробчатых и ребристых пролетных строений железобетонных мостов.
Основные положения диссертации опубликованы в четырех статьях (всего >4 стр.) в сборниках научных трудов, в одном научном отчете и в одном докладе на Международной научной конференции по механике железобетонных конструкций в [996г. в г. Лодь (Польша). В материалах упомянутой конференции опубликована падшая статья, объемом 0,65 п.л., в которой изложены основные результаты исследова-гий.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, трех глаз, заключения, списка использованных источников. Текст диссертации изложен на 78 лраницах. Диссертация содержит 57 иллюстраций, 11 таблиц, 50 использованных источников общим объемом 142 страниц.