CC BY
58
УДК 624.21
П. М. КОВАЛЬ (ДерждорНД1 iM. М. П. Шульпна, КиГв), С. В. СТОЯНОВИЧ (НТУ, КиГв)
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТР1ЩИНОСТ1ЙКОСТ1 ЗАЛ1ЗОБЕТОННИХ ПОПЕРЕДНЬО НАПРУЖЕНИХ БАЛОК ТИПУ «3 Bet-90» ТА «3 Bet-120»
У статп наведено опис конструкцп нових зал1зобетонних мостових балок «3 Bet-90» та «3 Bet-120» в дь апазош прогошв довжиною 18...33 м. Наведено Гх основш показники. Проанал1зовано трщиностшшсть балок при дп тимчасових навантажень.
В статье приведено описание конструкции новых железобетонных мостовых балок «3 Bet-90» и «3 Bet-120» в диапазоне прогонов длиной 18... 33 м. Приведены их основные показатели. Проанализирована тре-щиностойкость балок при действии временных нагрузок.
In the article the designs of new bridge reinforced concrete beams «3 Bet-90» and «3 Bet-120» 18.33 m long are given. Their main technical characteristics are presented. The fracture strength of the beams under action of live loadings is analyzed.
Проектування нових титв балкових затзо-бетонних конструкцш, вдосконалення техноло-гш !х виготовлення та монтажу зв'язано з по-шуками конструктивних ршень, що дозволили б тдвищити експлуатацшш характеристики транспортних споруд, зменшити витрати мате-рiалiв, тдвищити економiчнiсть у використан-нi.
Державним дорожшм науково-дослiдним iнститутом iм. М. П. Шульпна (ДерждорНД1) розроблено залiзобетоннi балки типу «3 Bеt-90»
йьи
а)
та «3 Бе1-120» в дiапазонi прогонiв 18.33 м, яю розрахованi на новi навантаження вщповщ-но до вимог [1]. Балки висотою 900 та 1200 мм армоваш попередньо напруженими канатами (рис. 1). Клас бетону балок за мщшстю на стиск В40, за морозостшюстю Р200-Б300. Випуск балок освоений на заводi залiзобетонних виробiв «3 Бетони» у м. Калуш Iвано-Франкiвськоi об-ластi. Основнi показники балок представлен в табл. 1.
б)
Рис. 1. Поперечш перерiзи балок типу:
а) - «3 Bct-90»; б) - «3 Bet-120»
© Коваль П. М., Стоянович С. В., 2010
Таблиця 1
Основш показники балок «3 Ве1-90» та «3 ВеМ20»
Елемент Довжина, м Висота, м Маса балки, т Напружена арматура, кшьюсть канатш
3ВЙ-90 - 18,0 18,0 0,9 15,2 33+2
3ВЙ-90 - 21,0 21,0 0,9 17,7 33+2
3ВеЫ20 - 24,0 24,0 1,20 23,3 33+2
3ВеЫ20 - 33,0 33,0 1,20 32,2 45+2
Для виготовлення балок були застосоваш новi технологи виробництва, проводився по-вний контроль якост виконуваних робiт.
Щц час натягу канатiв, бетонування, тепло-во! обробки та пiсля передачi зусиль з упорiв на бетон замiрялися деформаци в канатах. Фшсу-валися деформаци в балках тд час перецачi зусиль з упорiв на бетон, початковi вигини балок (табл. 2).
Таблиця 2
Початковi вигини балок
Балка, м Початков! вигини балок,
мм
3 Вй90 - 18,0 43
3 Вй90 - 21,0 42
3 ВеИ20 - 24,0 26
3 ВеИ20 - 33,0 46
Як вщомо, зазвичай зниження несучо! здат-ност конструкцiй, а з часом i !х руйнування вiцбуваeться внаслiцок утворення i розвитку цефектiв типу трщини. Процес руйнування при цьому не вщбуваеться миттево - вiц моменту утворення трщини i до початку И критичного зростання минае певний час. Тому своечасне виявлення таких дефекпв е важливою задачею, ^ разом з тим, складною проблемою.
Цшь роботи - цослiцити трщиностшюсть попередньо напружених залiзобетонних балок при ди тимчасових навантажень.
Балки прогонами 18, 21, 24 i 33м були ви-пробуванi на випробувальному стенцi заводу «3 Бетони» (рис. 2) двома зосередженими силами, розташованими у третинах прогону на даю зги-нального моменту. Для того, щоб змоделювати навантаження використовували гiцравлiчнi до-мкрати. Перевiрялись мiцнiсть балок, жорст-кiсть, утворення трiщин та ширина !х розкрит-тя.
Рис. 2. Випробування балок типу:
а) - «3 Бет-120»; б) - «3 Бет-90»
Фiбровi деформаци балок замiряли, викори-стовуючи тензометри для вимiрювання мюце-вих цеформацiй бетону з базою 200 мм (мшро-шдикатори годинникового типу), якi встанов-
лювали в серецинi прогону рiвномiрно по всiй висотi балок.
За допомогою цатчикiв перемiщення на базi ПТК «НВМ» та прогиномiрiв Аютова ПАО-6 визначали прогини балок тд навантаженням.
Прогини вимiрювалися в мюцях обпирання, в третинах та середиш прогону балок.
При випробуванш балок дослiджували сиг-нали АЕ, що виникали в конструкци за допомо-гою програмно-техшчного комплексу (ПТК) «АКЕМ». Датчик АЕ встановлювали на нижнiй гранi балки. Запис сигнатв АЕ проводили шд час навантаження та витримки шд навантажен-ням балок.
Ширину розкриття нормальних трщин на рiвнi арматури визначали за допомогою мшро-скопа МПБ-2 з цшою подiлки 0,05 мм. Проводили фшсащю ширини розкриття «старих» трiщин, !х розвитку та положення, а також по-яву «нових» трiщин.
Навантаження пiд час випробування при-кладали поступенево. На кожнш ступенi вщра-зу пiсля прикладання навантаження робили 15-хвилинну витримку. Витримка тсля досяг-нення максимального рiвня навантаження складала 30 хвилин. Вс замiри результатiв проводилися пiсля кожно! ступенi.
Р. КН
а)
Розглянемо отримаш данi випробовування балок типу «3 Ве1;-90» довжиною 18 та 21 м, «3 Ве1>120» довжиною 24 м на дда згинального моменту.
Вимiрювання прогинiв конструкцiй на ступенях навантаження дозволяе встановити момент початку утворення трщин. На рис. 3 показано графши змши прогишв балок шд час випробування. Точкою А на рисунку вказано момент початку утворення трщини, який мож-на визначати за змшою кута нахилу криво!.
Як видно з рис. 3, а, при випробуванш балки типу «3 Ве1>90» довжиною 18 м, змша кута нахилу криво! прогину вщбуваеться в момент прикладення навантаження величиною 475 кН (точка А).
При випробуванш балки типу «3 Ве1;-90» довжиною 21 м змша кута нахилу криво! прогину вщбуваеться при значенш навантаження на конструкщю 350 кН.
Величина навантаження на балку типу «3 Ве1>120» довжиною 24 м, при якому змшюеться кут нахилу криво! прогину, становить 400 кН.
б)
в)
Рис. 3. Граф1ки змши максимальних значень прогишв затзобетонних балок типу :
а) - «3 Бет-90» довжиною 18 м; б) - «3 Бет-90» довжиною 21 м; в) - «3 Бет-120» довжиною 24 м. Точка А - момент початку утворення трщини. (Попередт вигини балок не враховаш.)
Графши змши деформацш на кожнш ступе-нi навантаження балок показано на рис. 4. Пщ час випробування балки типу «3 Ве1>90» довжиною 18 м, як видно з рис. 4, а, максимальш фiбровi деформаци починають рiзко збiльшува-
тися в момент прикладення навантаження 400 кН. Для балки типу «3 Ве1;-90» довжиною 21 м величина навантаження становить 350 кН (рис. 4, б).
1
13мн
22№Н ♦-»»и
■►"«»и
ком
1
щ\ V-
Ж 1 ч-
I 1
- Ступош ■ 50кН —•— 125кН —*— 175кН —г- 225Ж
—ч-а 50кН -СОкН
50кН 25кН
ч ч ■Ч,
1 \ \
- - - - -
а)
б)
I
1 т; 1П гхьн
-»■ -
Iх
С
чч ч, 4
' 1
в)
Рис. 4. Графши змши значень максимальних фiбрових деформацш в зонi розтягу залiзобетонних балок типу:
а) «3 Бет-90» довжиною 18 м, б) «3 Бет-90» довжиною 21 м, в) «3 Бет-120» довжиною 24 м. (Попередт деформаци при обтиску бетону не враховаш.)
Величини навантажень, при яких починають р1зко збшьшуватися ф1бров1 деформаци, для балки типу «3 Бе1>120» довжиною 24 м станов-лять 400 кН (рис. 4, в).
При цьому було в1зуально зафшсовано утворення макротрщин в розтягненш зош до-слщжуваних балок. Початкова ширина роз-криття трщин становила 0,01.. .0,05 мм.
Значення згинальних моменпв при ди тим-часового навантаження в момент утворення трщин в балках становлять 2775 кНм, 2720 кНм, 3120 кНм, вщповщно, для балок типу «3 Ве1;-90» довжиною 18 м, «3 Ве1;-90» довжиною 21 м, «3 Ве1>120» довжиною 24 м (мо-менти вщ власно1 ваги балок не враховаш). При цьому розрахунков1 значення моменпв для цих балок, вщповщно, становлять 1775 кНм, 1655 кНм, 2430 кН.
Висновки
Отримаш результати випробування затзо-бетонних попередньо напружених балок типу «3 Ве1;-90» та «3 Ве1;-120» свщчать про вщпов>
дшсть 1х трщиностшкост вимогам норм [1]
при ди тимчасових навантажень.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Державнi будiвельнi норми Украши. Мости та труби. Правила проектування [Текст]: ДБН В.2.3-14:2006. - Введ. 2007-02-01. - К.: Мшбуд Украни, 2007. - 348 с.
2. Вироби будiвельнi бетонш та залiзобетоннi збь рнi. Методи випробувань навантаженням. Правила оцшки мiцностi, жорсткостi та трщино-стшкосп [Текст]: ДСТУ Б В.2.6-7-95 - Чинний ввд 1995-11-16. - К., 1995.
3. Иосилевский, Л. И. Долговечность предварительно напряженных балочных пролетных строений мостов [Текст] / Л. И. Иосилевский. -М.: Транспорт, 1967. - С. 103-113.
4. Берг, О. Я. Высокопрочный бетон [Текст] / О. Я. Берг, Е. Н. Щербаков, Г. Н. Писанко. - М.: Стройиздат, 1971. - 208 с.
Надшшла до редколеги 16.03.2010. Прийнята до друку 26.03.2010.
