Введение к работе
Актуальность работы. Анализируя экспериментальные данные, можно прийти к выводу, что сцепление арматуры с бетоном является важнейшим фактором, определяющим работу железобетона как материала. Совместная работа бетона и арматуры в значительной степени зависит от вида поверхности арматуры. Влияние периодического профиля изучалось многими исследователями, которые предлагали различные методы учета эффективности периодического профиля арматурных стержней при определении прочности и жесткости сцепления. Так Г. Рэмом было предложено оценивать степень сцепления арматуры с бетоном с помощью, так называемой относительной площади смятия поперечных ребер fR (критерий Рэма). В развитие этого подхода Н.М. Мулиным было предложено оценивать сцепление по отношению площади среза бетона между выступами к площади смятия бетона под выступами.
В настоящее время относительная площадь смятия поперечных ребер fR используется в российских (ГОСТ Р) и зарубежных стандартах (EN 10080) на производство арматуры как одна из браковочных характеристик периодического профиля, однако эта характеристика пока не нашла отражения в нормативных документах по проектированию железобетонных конструкций (СП, СНиП). В настоящее время нормы проектирования рассматривают стержневую арматуру только либо как гладкую, либо как арматуру периодического профиля, не учитывая различий в анкерующей способности применяемых профилей арматуры. Введение в нормы проектирования железобетонных конструкций учета дифференцированной величины fR позволило бы более объективно оценить длину анкеровки арматуры в бетоне, длину зоны передачи предварительного напряжения в арматуре на бетон, деформативность и ширину раскрытия трещин железобетонных элементов.
Целью диссертационной работы является совершенствование методов расчета железобетонных конструкций в части определения шага и ширины раскрытия трещин в железобетонных центрально растянутых элементах, а также учета анкерующей способности стержневой арматуры с различными периодическими профилями при определении длины её анкеровки в бетоне и длины зоны передачи предварительного напряжения в арматуре на бетон.
Научную новизну составляют:
результаты экспериментальных исследований механических свойств термомеханически упрочнённой арматуры класса Ат800 с различными конфигурациями и размерами периодических профилей;
опытные данные и выработанные на их основе рекомендации по расчёту длины анкеровки арматуры с различными значениями параметра fR в бетоне;
опытные данные и соответствующие рекомендации по расчёту длины зоны передачи предварительного напряжения в арматуре на бетон с учётом величины fR;
- опытные данные о влиянии величины fR на трещиностойкость и
деформативность центрально растянутых железобетонных элементов в условиях
значительных пластических деформаций арматуры;
- опытные данные и рекомендации по расчету шага и ширины раскрытия
трещин в центрально растянутых железобетонных элементах с учетом величины fR.
Практическая значимость полученных результатов. Выполненные исследования позволили оценить предполагаемое влияние на механические свойства арматурного проката класса Ат800 конфигурацию и варьируемые размеры стандартного периодического профиля с двухсторонним расположением серповидных ребер и нового профиля с четырёхсторонним расположением серповидных ребер. На базе комплекса экспериментальных исследований выявлена возможность дифференцированного подхода к определению длины анкеровки, длины зоны передачи предварительного напряжения в арматуре на бетон, шага трещин и ширины раскрытия трещин с учётом параметра fR.
Экспериментально обоснованные рекомендации по расчёту с учётом параметра fR дают возможность более дифференцированной оценки эксплуатационной надёжности железобетонных конструкций.
Результаты работы использованы при разработке СТО 36554501-005-2006* «Применение арматуры класса А500СП в железобетонных конструкциях» и при корректировке чертежей серии 1.011.1-10 в.1 «Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой». В результате было достигнуто уменьшение расхода продольной арматуры до 25%.
Результаты работы планируется использовать при актуализации СТО 36554501-005-2006*, а также в пособиях к СНиП и других рекомендательных документах.
Достоверность результатов исследований обусловлена проведением экспериментов и обработки полученных результатов в соответствии с методическими требованиями государственных стандартов и рекомендациями НИИЖБ.
На защиту выносятся:
- результаты экспериментальных исследований механических свойств
термомеханически упрочнённой арматуры класса Ат800 с различными
конфигурациями и размерами периодического профиля;
- опытные данные и рекомендации по расчёту длины анкеровки в бетоне
арматуры с различными значениями величины fR;
опытные данные и рекомендации по расчёту длины зоны передачи предварительного напряжения в арматуре на бетон с учётом величины fR;
опытные данные о влиянии величины fR на трещиностойкость и деформативность центрально растянутых железобетонных элементов в условиях значительных пластических деформаций арматуры;
- опытные данные и рекомендации по расчету шага и ширины раскрытия
трещин в центрально растянутых железобетонных элементах с учетом величины fR.
Апробации работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах:
- II Всероссийская (Международная) конференция по бетону и железобетону
«Бетон и железобетон — пути развития», г. Москва, 2005г.
- 5-я Всеукраинская с международным участием научно-техническая
конференция «Проблемы современного железобетона», НИИСК, г.Полтава, 2007г.
- Международная конференция «Актуальные проблемы исследований по теории
расчёта сооружений», ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко - ОАО «НИЦ
«Строительство», г.Москва, 2009г.
Публикации. Основные результаты исследования изложены в 8 научных статьях, в т.ч. в 2 статьях, опубликованных в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основной части, общих выводов, списка использованной литературы из 85