Введение к работе
Актуальность проблемы. Применение легких бетонов на пористых элнителях - одно из основных направлений повышения эффективности стального строительства.
В настоящее время 70% искусственных пористых заполнителей, изводимых на территории СНГ, составляет керамзит. Возрастающая эебность в керамзите не удовлетворяется из-за ограниченности его изводства и истощения сырьевых запасов, что, в свою очередь, ведет к удорожанию. В связи с этим назрела необходимость применения новых дологических решений для получения высокопрочного заполнителя и его ользование в индустриальном и гражданском строительстве, что позволяет зить массу зданий и сооружений на 30-40%, сократить трудоемкость их зедения на 20%, понизить их себестоимость на 6-10%, уменьшить нспортные расходы на 30-35%, а также сэкономить энергию, затрачиваемую ггопление зданий за счет уменьшения теплопотерь на 20-30%. Особенно [эективно применив бетонов на легких заполнителях в сейсмоопасных ах, так как меньшая масса зданий и сооружений уменьшает значение рционных сил.
Относительно дешевыми и перспективными являются искусственные истые заполнители, получаемые путем обжига лессовидных суглинков, мные запасы которых имеются в Центральноазиатском регионе.
В состав сырья возможно включение каолинитовой глины, которая в ытке скапливается в отвалах вскрышных пород при угледобыче, или итовых порфиров, содержащихся в вулканических или горных породах, эизводстзо 1 м таких заполнителей обходится на 30-35% дешевле чем амзита, за счет снижения расходов на исходное сырье и топливо. При
емной массе, не превышающей 760-780 кг/м , прочность их в несколько выше, чем у керамзита, что позволяет уменьшить расход цемента при же классах равнопрочных бетонов.
Ведущими научно-исследовательскими институтами СНГ и Републі Узбекистан в области строительства (НИИЖБ, НИИЭС, ЦНИИ Промздан ЦНИИЭПжилища, ТашЗНИИЭП, ТашНИИСТРОМПРОЕї ЦНИИЭПсельстрой и НИИСК) обобщен опыт, накопленный в проектироваї и строительстве зданий и сооружений различного назначения с применен! легких бетонов. Замена тяжелого бетона легкими эффективна, еі соотношение стоимостей крупного пористого и плотного заполнителя превышает в одноэтажных и многоэтажных промышленных зданиях 1: в крупнопанельных жилых домах 1:2,5, в сельскохозяйственных зданиях С этой точкой зрения наиболее эффективны природные пористые заполните шлаковая пемза, аглопорит из топливосодержащих зол и отходов угледобы пористые заполнители из местного сырья.
Для широкого внедрения в практику строительства легких бетої полученных на основе пористых заполнителей, необходимо исследов физико-механические свойства бетонов и железобетонных конструкций их основе.
На основе обобщения экспериментальных данных о работе изгибаеь и сжатых железобетонных элементов из бетонов на заполнителях лессовидных суглинков, армированных высокопрочной сталью, разработг методы расчета, учитывающие особенности деформирования легких бетої Разработка таких методов расчета и конструирования инженерь сооружений из сборного и монолитного железобетона связана с включені в нормативные документы требований расчета железобетонных конструга по предельному состоянию на совместное воздействие нагрузкр температурно-влажностных условий среды. Решение этих вопрс определяет актуальность данной диссертационной работы.
Цель диссертационной работы - решение комплексной науч технической проблемы внедрения в практику строительства железобетон] конструкций на пористых легких заполнителях из лессовидных суглині имеющей огромное народно-хозяйственное значение для суверені: государства - Республики Узбекистан, путем разработки нормативі документов, на основе, современных представлений о работе материале конструкциях.
Научное значение исследования - разработка рекомендаций по широк использованию новых видов эффективных легких бетонов при проектирова: несущих и ограждающих конструкций, предложенных на основе обширі эксперементально-теоретических результатов.
Научная новизна состоит в следующем:
получены результаты комплексного целенаправленного решения сложной научно-технической проблемы использования легких бетонов на основе пористых заполнителях из лессовидных суглинков;
предложены математические модели для определения номинальных составов легких бетонов на новых пористых заполнителях, оптимизация составляющих, результаты математического моделирования изменения физико-механических свойств исследуемых бетонов;
разработана методика расчета по несущей способности, образованию и раскрытию трещин, деформациям изгибаемых и внецентренно сжатых железобетонных элементов со смешаным армированием с коэффициентом частичного преднапряжения от 0 до 1, с учетом дважды трансформированной диаграммы деформирования бетона и фактической диаграммы деформирования высокопрочной арматуры, реализованной в программе расчета на ЭВМ;
проведены расчет и анализ накопления остаточных напряжений в железобетонных элементах в период изготовления и эксплуатации с учетом климатических особенностей Средней Азии и Казахстана при длительном действии нагрузки, влияние этих особенностей на трещиностойкость железобетонных элементов;
разработаны рекомендации по учету изменения свойств материалов, вызванные усилием предварительного обжатия, предложены результаты расчета по несущей способности, трещиностойкости и деформативности железобетонных элементов на основе легких бетонов, полученных из местных сырьевых ресурсов.
Практическое значение и реализация результатов исследования заключается в том, что автором предложены рекомендации, позволяющие внедрять в практику строительства железобетонные конструкции на основе высокопрочных легких бетонов на заполнителях, полученных из лессовидных суглинков, оценить их несущую способность, трещиностойкость и деформативность, что гарантирует надежность и долговечность их работы.
- о -
На основание проведенных автором исследований разработ следующие нормативные документы:
рекомендации по технологии изготовления гравиеподобного порис заполнителя из местного сырья ( Госстрой УзССР, Ташкент, 1983 г. );
рекомендации по получению кампорита и конструкций кампоритобетона ( Гострой УзССР, Ташкент, 1984 г. );
рекомендации по учету изменения механических свойств бетон, предварительного обжатия ( Госстрой УзССР, Ташкент, 1985 г. );
рекомендации по расчету прочности внецентренно ежа железобетонных элементов из легкого бетона, армированных высокопро* ненапрягаемой сталью ( Госстрой УзССР, Ташкент, 1989 г.);
руководство по расчету прочности и трещиностойкости внецентрі сжатых железобетонных элементов из легкого бетона, армирован высокопрочной сталью ( Матбуот, Ташкент, 1990 г. );
Указанные рекомендации использованны при составлении СНИП ] 10-89.
Внедрение этих рекомендаций при проектировании реальных объе НИИЖБом ( Москва ), ТашЗНИИЭП, ТО Узстройконструкций, МинГ и Строй материалов ( Ташкент ), трестом "Железобетон" (Оренбург), I Керамзит (Самара), позволило получить значительный экономический эфе за счет оптимальных проектных решений.
Результаты проведенного автором комплексного исследования внед{ в учебный процесс, они вошли в общий и специальный курс "Железобетон конструкции" и "Строительные материалы", используются при чт( лекций в Ростовском инженерно-строительтном институте, Ташкент архитектурно- строительном и автодорожном институтах.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с отрасл программой Ц-1 ОС.031.035.03 "Совершенствование и внедр< прогрессивных технологий и новых строительных материалов", ОС.00 1829046366 "Разработать и внедрить комплексные мероприятш рациональному размещению эффективного сейсмостойкого строительс учетом сейсмических, инженерно-геологических, гидрогеологически природно-климатических факторов", 0556.16.031 "Исследовать вли: сухого и жаркого климата на прочность и трещиностойкость железобето* элементов".
Достоверность разработанных рекомендаций и предложи подтверждена статистической обработкой опытных данных, выполненн привлечением методов математического планирования зкеперементі математической статистики, близкой сходимостью опытных и теоретиче результатов.
Апробация результатов исследования и публикации. Осної положения проведенного исследования доложены на 1-м и 2-м Всесою: совещаниях по проблеме "Технология бетонных работ в условиях сухі
- I -
жаркого климата" ( Ташкент, 1974г., Ашгабат, 1976г.), на 1-м совещании Национального Комитета СССР ФИП (Самарканд, 1981г.), Координационном совещании ФИП ( Дели, 1986г. ), на 1-м, 2-м и 3-м, Всесоюзных координационных совещаниях по расчету, проектированию и испытанию железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях сухого и жаркого климата ( Фергана, 1982г., Ташкент, 1984г., Наманган, 1986г. ), на IX Всесоюзной конференции "Повышение эффективности и качества бетона и железобетона" ( Ташкент, 1983г.), на V Координационном совещании по влиянию сухого и жаркого климата на работу бетона железобетонных конструкций ( Бухара, 1992г. ), на профессорско-преподавательских конференциях ТашПИ( 1971-1990гг.), РИСИ (1984-1989гг.), ТАСИ (1991-1993гг.).
Основные положения проведенного исследования опубликованы в 81 публикации, в том числе в 5 монографиях и учебных пособиях, 3 авторских свидетельствах и 5 нормативных документах.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 239 страницах машинописного текста, состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы в количестве 246 наименований, содержит 78 рисунков, 76 таблиц, а также приложения программы ЭВМ, документов о внедрении результатов работы.