Оценка прочности железобетонных элементов, армированных ненапрягаемой высокопрочной арматурой при кручении Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

обеспечивается использованием соответствующих программных продуктов.

Основным фактором гибкости системы является ее совместимость с аппаратными и программными продуктами разных производителей. Имея модульную архитектуру с использованием компонентов аппаратного и программного обеспечения, система может сопрягаться с элементами благодаря их совместимости. Используя стандартные интерфейсы, система может быть гибкой и расширяемой, открытой для модернизации и усовершенствования в будущем.

Применяя мощные передовые технологии и установившиеся в мировом масштабе промышленные стандарты, в числе которых IEC, XML, PROFIBUS, Ethernet, TCP/IP, OPC, @aGlance, ISA S88 и ISA S95 можно добиться максимального использования сис-

темы для стыковки с уже существующими системами или построенными вновь на принципиально различной основе.

Как результат модульности и открытости архитектуры системы, основанной на использовании компонентов аппаратного и программного обеспечения, система должна одинаково эффективно применяться на малых и больших предприятиях. Масштабируемость, начиная от небольшой системы, включающей малое число точек измерения и контроля, до распределенной многопользовательской системы с архитектурой клиент-сервер и большим числом точек измерения, которая применяется для автоматизации большого промышленного предприятия или для автоматизации ряда связанных между собой производств, обеспечивает системе широкое применение и эффективность.

7 октября 2004 г.

Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар

УДК 681.3

ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, АРМИРОВАННЫХ НЕНАПРЯГАЕМОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРОЙ ПРИ КРУЧЕНИИ

© 2005 г. Д.Х. Касаев

В исследовании [1] была получена расчетная формула, оценивающая прочность железобетонных элементов прямоугольного сечения при кручении, которая после упрощений имеет вид

T = ■

0,80

1 + 2

-Ъоhsq (1 + ф)

\1 + Ф

(1)

где

I t 22

е = GsAs,tot . е = waw . ^ s п 1 1 > 'iw

Rbbh

RbbS

S

а 2, а к - предел текучести продольной и поперечной арматуры соответственно; £2, £ № - механический коэффициент продольного и поперечного армирования соответственно; , - силовая интенсивность продольного и поперечного армирования соответственно; а№ - площадь сечения поперечного стержня (хомута); А2,ш - площадь сечения продольных стержней; Ь0 - рабочая ширина сечения; е2 - эксцен-

триситет приложения предельной силы в продольной арматуре; Ь, И - ширина и высота сечения соответственно; Ь2, И2 - расстояние между крайними продольными стержнями по ширине и высоте сечения соответственно; £ - шаг поперечной арматуры; RЬ -призменная прочность бетона.

В исследовании [2] было установлено, что образцы, армированные высокопрочной арматурой без предварительного напряжения, разрушались при меньших нагрузках, чем аналогичные образцы - близнецы, предварительно напряженные. По этой причине были проанализированы результаты испытаний, проведенных рядом исследователей над образцами с не-напрягаемой высокопрочной арматурой.

Опыты В.Н. Байкова. и др. [3]. Кручению подверглись два образца прямоугольного сечения с проектными размерами поперечного сечения 20x36,6 см. Продольное армирование состояло из четырех стержней, расположенных по углам сечения, диаметром 14 мм и условным пределом текучести 993,6 МПа. Шаг поперечной арматуры составлял 8 см. Призмен-ная прочность бетона была равна + 29,5 МПа.

Опыты А. Кадера [4]. Из 9 опытных образцов, испытанных на кручение, шесть имели прямоугольное сечение с размерами 20x36 см. Балки армировались четырьмя стержнями одинакового диаметра 14 или 18 мм, расположенных по углам сечения. Условный предел текучести арматуры диаметром 14 мм составлял

939 МПа, а для арматуры диаметром 18 мм - 988 МПа. Поперечная арматура принималась в виде замкнутых хомутов из арматурной стали диаметром 12 мм и с пределом текучести 316 МПа. Шаг хомутов был принят для одних балок 4 см, для других - 8 см. Приз-менная прочность бетона на сжатие составляла 27,4 или 32,7 МПа.

Опыты Р.А. Складневой [5]. Из десяти балок три подвергались кручению. Образцы имели квадратное сечение 20x20 см. Продольное армирование было принято из 6 стержней, из которых 4, расположенные по углам сечения, имели диаметр 8 мм и предел текучести 596 МПа. Два стержня диаметром 14 мм располагались в нижней половине сечения на расстоянии 50 мм от нижней и боковых граней. Эти стержни с пределом текучести 648 МПа для балок типа БН подвергались предварительному напряжению. Поперечное армирование было принято из тех же стержней, что и продольное: диаметром 8 мм с шагом 5 см. Призменная прочность бетона изменялась в пределах 44,4...46,0 МПа. Схема армирования такова, что продольная предварительно напряженная арматура, расположенная в средней зоне сечения, при кручении не включается в работу, т.е. работает только арматура, расположенная по углам сечения и элемент следует рассматривать как обычный без преднапряжения. При изготовлении опытных образцов была использована высокопрочная сталь как для продольной, так и для поперечной арматуры.

Опыты А.И. Турова [6], На действие крутящего момента были испытаны две балки сплошного прямоугольного сечения с проектными размерами 20x36,6 см. Балки армировались четырьмя продольными стержнями, расположенными по углам сечения, диаметром 18 мм и условным пределом текучести 998 МПа. Поперечная арматура, располагаемая через 4 см в одной и через 8 см в другой балке, была выполнена из арматурной стали диаметром 11,8 мм и условным пределом текучести 350 МПа. Призменная прочность бетона в одной балке составляла 15,6 МПа, в другой - 29,5 МПа.

Для всех балок были осуществлены расчеты и найдены теоретические значения крутящих моментов по формуле (1). В результате сравнения опытных разрушающих моментов с расчетными было установлено, что отношение Ти / Т в среднем составило 0,78 при минимальном и максимальном значениях 0,63 и 0,97 соответственно.

Указанный факт можно объяснить недоиспользованием прочности высокопрочной арматуры при ее применении без предварительного напряжения.

Анализ опытных данных позволил внести в формулу (1) необходимые коррективы, с учетом которых она имеет вид

T = ■

0,80b 0 hsq

1 + 2\t (1 -0,2^T )

(1+ ф)

1+ Ф2 11+ Ф

4 '

(2)

При этом силовые интенсивности армирования определяются по формулам

qs =

a scAs,tot 2( +hs )

f

1 -

2e

\2

qw =-

где

CT s

a sc =

1 + ^ (1 -0,2^s) a w

1 + 3^ w (1 - 0,2^ w)

> 400 МПа;

> 400 МПа.

Сравнение опытных данных с расчетными, полученными по формуле (2), показывает, что минимальные и максимальные значения отношений Ти / Т находятся в тех же пределах, что и для элементов, армированных мягкой сталью.

Выводы

1. При кручении элементов, армированных высокопрочной ненапряженной арматурой, наблюдается недоиспользование прочности арматуры.

2. Для оценки прочности элементов, армированных высокопрочной ненапрягаемой арматурой и подвергнутых кручению, необходимо учитывать предлагаемые поправки.

Литература

1. Касаев Д.Х. Прочность элементов прямоугольного сечения при кручении // Бетон и железобетон. 1987. № 12.

2. Касаев Д.Х. Исследование предварительно напряженных элементов, разрушившихся от изгиба с кручением ранее образования пластического шарнира: Дис. ... канд. техн. наук. М, 1971.

3. Байков В.Я, Елагин Э.Г., Вернигор В.А., Туров А.И. Влияние ядра сечения на деформативность железобетонного стержня прямоугольного поперечного сечения при кручении // Сопротивление железобетонных элементов силовым воздействиям. Ростов н/Д, 1985. С. 42-48.

4. Кадер А. Деформации железобетонных элементов сплошного и пустотелого прямоугольного сечения при длительном нагружении крутящим моментом: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1991.

5. Складнева Р.А. Экспериментальное исследование трещи-ностойкости железобетонных предварительно напряженных и обычных балок прямоугольного сечения, работающих в условиях поперечного изгиба и кручения // Расчетные методы в строительстве. М., 1975.

6. Туров А.И. Перемещения железобетонных стержней сплошного и пустотелого прямоугольного сечения с учетом предварительного напряжения при изгибе с кручением: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1988.

Карачаево-Черкесская государственная технологическая академия

22 ноября 2004 г.

a wcaw