Введение к работе
Актуальность, Фибробетоны представляют собой одну из разновидностей композиционных материалов, которые получают в настоящее время все большее распространение. Особый интерес представляют фибробетоны, армированные минеральными волокнами, главные достоинства которых - дешевое природное сырье и достаточно высокие прочностные характеристики. Наличие в бетоне минеральных волокон увеличивает прочность, жесткость и трещиностоикость конструкций, их морозо- и ударную стойкость, сопротивление усадке, ползучести и другие важнейшие характеристики.
Особую роль играет введение минеральных волокон в легкие бетоны, в частности в такой распространенный их вид как керамзитобетон.
В связи с этим, большой интерес представляют исследования свойств и напряженно-деформированного состояния керамзитофиброжелезобетонных элементов с комбинированным армированием - традиционным стальным с преднапряжением или без него и дисперсным неметаллическим фибровым. Так как фибровое армирование повышает прочность и трещиностоикость растянутого бетона, в фиброжелезобетонных элементах появляется возможность использовать арматуру без преднапряжения.
Существующие нормативные методы расчета железобетонных элементов по предельным состояниям не учитывают или учитывают не в полной мере работу растянутого бетона. Однако при фибровом армировании прочность бетона на растяжение увеличивается, что дает основание учитывать его в расчетах. Не полностью изучено в настоящее время и повышение характеристик керамзитофибробетона на растяжение и другие конструктивные параметры.
Этим и другим малоизученным вопросам и посвящена настоящая работа. Решение их позволит повысить эффективность керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов, способствовать их расширенному внедрению в практику строительства.
Цель диссертационной работы:
- исследовать физико-механические свойства, конструктивные и эксплуатационные параметры и характеристики керамзитофибробетона с различными процентами фибрового армирования грубым базальтовым волокном и работу железобетонных растянутых элементов из него с обычной ненапрягаемой и высокопрочной ненапрягаемой и преднапряженной арматурой; предложить методы расчетной оценки их прочности, деформативности и трещиностойко-
г^ НАЦИОНАЛЬНАЯ!
сти, изучить возможности сочетания линейного и фибрового эрми^ваШЬп»»»^» ]
Автор защищает:
результаты экспериментальных исследований конструктивного керамзитобетона и керамзитофиброжелезобетона на грубом базальтовом волокне;
результаты статистической обработки полученных опытных данных и рекомендованные значения нормативных и расчетных сопротивлений керамзитофибробетона по первой и второй группам предельных состояний;
-результаты экспериментальных исследований работы керамзитофиброжелезо-бетонных растянутых элементов с обычной ненапрягаемой и высокопрочной ненапря-гаемой и преднапряженной высокопрочной арматурой;
аналитические зависимости для определения прочностных и деформативных характеристик конструктивного керамзитофибробетона в зависимости от процента содержания в нем фибр, атакже длины зоны анкеровки в нем;
расчет прочности нормальных сечений керамзитофиброжелезобетонных элементов с учетом работы растянутой зоны бетона и растянутой арматуры за условным пределом текучести;
способ расчетной оценки трещиностойкости керамзитофиброжелезобетонных элементов;
учет свойств и характеристик конструктивного керамзитофибробетона в расчетах деформативности и ширины раскрытия трещин по СНиП.
Научная новизна;
получены новые экспериментальные данные о сопротивлении конструктивного керамзитофиброжелезобетона с различными процентами армирования грубым базальтовым волокном осевому сжатию, осевому растяжению, растяжению при изгибе и раскалывании;
впервые получены данные по длине зоны передачи преднапряжения в керамзито-фибробетоне, даны рекомендации по ее расчетному определению;
даны практические рекомендации по рациональному диапазону изменения процента фибрового армирования керамзитофибробетона;
-получены новые экспериментальные данные о сопротивлении керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов с различным процентом армирования и коэффициентом преднапряжения стальной арматуры;
-выявлены возможности фибрового армирования как способа снижения расхода и понижения уровня преднапряжения стальной арматуры;
- предложены зависимости для описания прочностных и деформативных характе
ристик КОНСТрукшВНОГО керамзитофибробетона и его полных диаграмм деформирования
при сжатии и растяжений;
разработан расчет прочности нормальных сечений керамзитофибро- железобетонных элементов с учетом работы бетона растянутой зоны сечения и высокопрочной арматуры за условным пределом текучести;
предложен способ расчетной оценки момента образования трещин в керамзитофиб-рожелезобетонных элементах;
предложено производить расчет прогибов с учетом диаграмм «момент-кривизна» в сечениях с трещинами и между трещинами, а также очертания эпюры кривизн по длине блока между трещинами;
-проведено уточнение различных коэффициентов в расчетах деформативности и трещиностойкости в рамках расчетных методик СНиП.
Достоверность разработанных рекомендаций и методов расчета подтверждается результатами статистической обработки опытных данных автора.
Практическое значение и внедрение результатов. На основании выполненных исследований разработаны практические рекомендации по определению прочностных, де-формативных характеристик и диаграмм деформирования конструктивного керамзитофиб-робетона, а также по расчету прочности, деформативности и трещиностойкосги растянутых керамзитофиброжелезобетонных элементов.
Разработанные рекомендации позволяют более точно оценить сопротивление керамзи-тофибробетона и керамзитофиброжелезобетонных растянутых элементов силовым воздействиям, снижать расход и уровень преднапряжения стальной арматуры в них.
Разработанные рекомендации приняты НИИЖБ Госстроя России для использования при подготовке новых нормативных документов, а также использованы институтом "СевкавНИ-ПИагропром" в нормативном документе регионального значения - "Рекомендациях по расчету и проектированию железобетонных конструкций из керамзитофибробетона с фибровым армированием базальтовым волокном" (Ростов-на-Дону, 1996).
По результатам производственных испытаний на Соколовском заводе ЖБИ освоен выпуск натурных фиброжелезобетонных колец смотровых колодцев, что дало экономию бетона в среднем до 20% и арматуры до 15%.
Произведено внедрение результатов работы в практику проектирования натурных фиброжелезобетонных конструкций в ГУП «НИИМосстрой» и ГУЛ «Ростовоблстрой-заказчик».
Результаты исследований автора внедрены в учебный процесс в Ростовском-на-Дону государственном строительном университете, Ростовском государственном архитектурном институте, Новочеркасском государственном техническом университете и Кабардино -Балкарской государственной сельскохозяйственной академии - они включены в программы курсов железобетонных конструкций для студентов строительных специальностей.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 1 монографии и 4 статьях автора, а также в двух научно-технических отчетах РГСУ и СевкавНИПИагропрома.
Материалы диссертации доложены и обсужцены на международной научно-технической конференции (Ростов-на-Дону, 1989), на заседании секции железобетона Ростовского областного управления НТО сгройиндустрии (Ростов-на-Дону, 1989), на научно-технических конференциях РГСУ, КБСХАи СевкавНИПИагропрома в 1999...2004 гг.
Работа выполнялась в соответствии с общероссийской научно-технической программой "Архитектура и строительство".
Похожие диссертации на Растянутые элементы из керамзитофиброжелезобетона на грубом базальтовом волокне с обычной и высокопрочной арматурой
