РОБОТА ПІДСИЛЕНИХ ЗА ПОХИЛИМИ ПЕРЕРІЗАМИ ЗГИНАЛЬНИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ ПРИ МАЛОЦИКЛОВИХ НАВАНТАЖЕННЯХ ТА УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ

Короткий зміст

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність, новизна, а також практичне значення дисертаційної роботи, вказано на необхідність проведення експериментальних та теоретичних досліджень несучої здатності, деформативності і тріщиностійкості похилих перерізів залізобетонних згинальних елементів, підсилених вуглепластиковими матеріалами за дії одноразового та малоциклового навантаження.

Перший розділ присвячений огляду й аналізу праць вітчизняних і зарубіжних вчених з питань роботи бетону і залізобетону в умовах малоциклового навантаження, з питань підсилення залізобетонних згинальних елементів сучасними матеріалами, а також методів розрахунку таких елементів.

Підсилення відносять до одного з найефективніших способів відновлення чи збільшення несучої здатності, деформативності та тріщиностійкості згинальних залізобетонних конструкцій. В більшості випадків, згинальні залізобетонні конструкції підсилюють шляхом влаштування розвантажуючих елементів або збільшенням поперечних перерізів конструкцій. Підсилення згинальних залізобетонних конструкцій шляхом збільшення їх поперечних перерізів виконується з використанням таких матеріалів як бетон або залізобетон, сталефібробетон, полімербетон. Сучасним ефективним та перспективним напрямком підсилення згинальних залізобетонних конструкцій є використання додаткового зовнішнього армування вуглепластиковими стрічками і полотнами.

В багатьох випадках бетонні та залізобетонні конструкції, в тому числі підсилені, зазнають дії малоциклових навантажень. Враховуючи досвід експлуатації будівель і споруд, малоциклові повторні навантаження можуть виникати як в межах експлуатаційних рівнів так і перевищувати їх. В згинальних залізобетонних конструкціях під дією зазначених навантажень проходить ущільнення та розущільнення бетону, відбувається наклеп арматури, порушується зчеплення арматури з бетоном, проходить перерозподіл зусиль в матеріалах тощо. Такі процеси можуть викликати особливий тип руйнування конструкції, коли деформації в ній необмежено зростають при значеннях повторних навантажень, які не перевищують одноразового граничного навантаження.

На сьогоднішній день недостатньо експериментально-теоретичного обгрунтування використання вуглепластикових стрічок і полотен, як додаткового зовнішнього армування для підсилення похилих перерізів згинальних залізобетонних конструкцій. Відсутні будь-які дані з роботи похилих перерізів згинальних залізобетонних елементів, підсилених вуглепластиковими матеріалами при дії малоциклового навантаження.

Питанням підсилення залізобетонних конструкцій вуглепластиковими матеріалами займалися такі вітчизняні науковці як: В.Г. Кваша, М.Д. Климпуш, І.В. Мельник, А.Я. Мурин, О.П. Борисюк, О.П. Конончук, а також зарубіжні вчені Ю. Хаютін, В. Чернявський, Р. Котиня, М. Лагода, О. Шилін та інші.

Проблемі впливу малоциклового навантаження на роботу бетонних та залізобетонних конструкцій присвячені роботи відомих вчених: Є.М. Бабич,     А.Я. Барашиков, О.П. Борисюк, А.І. Валовой, О.П. Гуссіков, С.А. Залесов,         І.Л. Корчинський,   П.П. Коцебчук, Ю.О. Крусь,  А.П. Погореляк, та інші.

Сформована мета та завдання дослідження.

У другому розділі  наведена програма і методика експериментальних досліджень та фізико-механічні характеристики матеріалів дослідних зразків (бетону, арматури та елементів підсилення).

Для вирішення поставленої мети виконані експериментальні дослідження. Виготовлено 12 залізобетонних балок довжиною 2 м та розмірами поперечного перерізу 160 × 100 мм, 18 бетонних призм та 18 бетонних кубів.

Армувались балки двома плоскими зварними каркасами, які потім об’єднувались у просторовий. У якості поздовжньої арматури використано 2 стержні Ø12 А500С, відсоток поздовжнього армування становить μ_s= 1,41%.  Поперечне армування було призначене із поперечних стержнів (хомутів) діаметром 3 мм класу Вр-I, які розташовувались з кроком s_w=75 мм. Всі балки, контрольні куби та призми виготовлялися із бетону заводського замісу класу С30/35.

Підсилення зразків виконувалося згідно передбаченої технології кваліфікованими працівниками фірми Sika з використанням вуглепластикових стрічок (рис. 1 а і б) і вуглепластикових полотен (рис. 1  в і г).

На першому етапі виконувалось випробування восьми балок без підсилення. Дві балки без підсилення випробовувалися одноразовим навантаженням до навантаження F_SLS, при якому ширина розкриття похилих тріщин становила w_k=0,4 мм або дещо більше за w_k=0,4 мм. Після досягнення такого стану зразки розвантажували. Інші шість балок випробовувалися малоцикловим навантаженням різних рівнів, прийнявши за одиницю контрольне експлуатаційне навантаження F_SLS. Ще чотири балки без підсилення залишили не випробовуваними.

Після цього проводили підсилення похилих перерізів дванадцяти дослідних балок. Методика випробування тих восьми балок, які до підсилення навантажувалися, була такою ж як і до підсилення: дві балки – на одноразове навантаження, але вже до руйнування, а інші шість – на малоциклове навантаження з руйнуванням на останньому напівциклі. Решта чотири балки, які до підсилення не навантажувалися, випробовувалися наступним чином: дві – одноразовим навантаженням, і ще дві – малоцикловим навантаженням.

Малоциклове навантаження на підсилені балки прикладали в два етапи. На першому етапі за 1 приймали контрольне експлуатаційне навантаження F_SLS, отримане при випробуванні балок до підсилення. На другому етапі за 1 приймали руйнівне навантаження F_u, отримане при випробуванні підсилених балок. Кількість циклів і рівнів приймали такими ж як і до підсилення.