Особливості роботи колон опорної колонади градирні

Мета роботи. Визначити експериментальним шляхом інтегральну несучу здатність декількох залізобетонних колон з різними характеристиками їх вертикальної жорсткості за рахунок використання в них бетонів різних класів при однаковому симетричному армуванні, які працюють сумісно у системі з однаковими вертикальними переміщеннями. Порівняти отримані дані з несучою здатністю окремо випробуваних колон з відповідними характеристиками.

Задача дослідження. Вирішення задачі дослідження полягало у: розробці методики експериментальних досліджень колон при їх одноразовому|однократному| завантаженні|загрузці| короткочасним| стискаючим навантаженням; визначенні міцнісних та деформативних характеристик трьох бетонів; проведення експериментальних досліджень фактичної несучої здатності окремих залізобетонних колон з трьох різних класів бетону; виконання експериментальних досліджень впливу вертикальних жорсткостей трьох залізобетонних колон з різних класів бетону на їх інтегральну несучу здатність за рахунок перерозподілу зусиль між ними при їх сумісній роботі у системі з однаковими вертикальними переміщеннями.

Методика досліджень. Для проведення експериментальних досліджень були виготовили три серії колон по чотири колони в кожній, які відрізнялися тільки класами бетону.

Результати випробувань для визначення міцнісних характеристик бетону колон наведені в табл. 1.

 

Таблиця 1

Визначення кубкової міцності та класу бетону

 

Колони всіх серій мають однакову геометричну форму (рис. 8, 9) 125 (h) ×80 (b) ×960 (L) мм та постійне значення L/b=12 і однакове армування. Поздовжня арматура 412 А400С, хомути з 4 Вр-І з кроком біля торців колон s=5×2 см, для запобігання розтріскування бетону, та по довжині колони s=8 см. Міцнісні характеристики арматури Ø12 А400С прийняті за чинними на момент проведення випробування нормами [5]: Rs=365МПа, Rs. ser=390МПа, Es=2×10-5МПа, εs=195×10-5 – початок текучості арматури.

Результати випробувань показали, що міцнісні характеристики бетону експериментальних колон мають коефіцієнти варіацій менші ніж у діючих нормах [5, 6].

Було випробувано по дві колони кожної серії поодинці (рис. 7) та виконано два експерименти систем з трьох колон трьох серій (рис. 8, 9).

Випробування експериментальних колон виконували, як центральне стиснутих елементів, на пресі типу П-250. Для одночасного прикладання вертикальних стискуючих навантажень на систему з трьох колон можливі проміжки між їх торцями та плитами пресу компенсували розчином. Теж саме робили і при підготовці до випробування окремих колон. 

 

Результати досліджень. Несучу здатність F*bsu окремих колон визначали з результатів досліджень за графіками залежностей „Fi – εb” (рис. 10÷13), використовуючи відносні значення деформацій εs, які відповідають початку текучості робочої арматури.

 

Для прикладу, наведені залежності „Fi – εb” для колон: К2001 (рис. 10), К3001 (рис. 11), К4001 (рис. 12) серії К-01 та К4002 (рис. 13) серії К-02.

Максимальну сумарну несучу здатність 3Fbsu для серій К-01 і К-02 з 3-х згрупованих дослідних колон визначали відносно до εs за графіками залежностей „Fi – εb” (рис. 14, 15).

 

Дослідні дані та порівняння сумарної несучої здатності ΣF*sbu. m окремо випробуваних залізобетонних колон з несучою здатністю 3Fbsu. m 3-х згрупованих дослідних залізобетонних колон, які випробовувалися одночасно в одному пресі, наведені в табл. 2.

 

Таблиця 2

Результати випробувань залізобетонних колон

 

Висновки. З результатів досліджень залізобетонних окремих колон трьох серій 1К, 2К, 3К та зблокованих колон двох серій К-1, К-2, можна зробити наступні висновки:

Порівняння сумарної несучої здатності ΣF*sbu. m окремо випробуваних залізобетонних колон з несучою здатністю 3Fbsu. m трьох зблокованих залізобетонних колон показали:

максимальна сумарна несуча здатність окремо випробуваних трьох колон з класами бетону: В20, В42, 5, В25, становить ΣF*bsu. m = 79, 50 т;

середня максимальна несуча здатність 3Fbsu. m=63, 75 т по двох серіях К-01 і К-02 3-х зблокованих колон з класами бетону В20, В42, 5, В25 – менша на 19, 8% за сумарну несучу здатність окремо випробуваних колон ΣF*bsu. m =79, 50 т.

середнє значення несучої здатністю 3Fbsu. m=58, 55 т 3-х зблокованих колон, визначених за графіками, нижча на 26, 4% за сумарну несучу здатність окремо випробуваних колон ΣF*bsu. m =79, 50 т.

Експериментальні дані свідчать про суттєвий фактичний вплив вертикальної жорсткості колон на перерозподіл зусиль між ними при їх роботі у спорудах з жорсткими вертикальними контурами, які передають навантаження одночасно на систему колон з різними жорсткостями.

Фактичний вплив мінливостей жорсткості колон опорної колонади за рахунок схоластичного розподілу міцнісних характеристик бетону по колонах та можливих дефектів, може суттєво знизити інтегральну несучу здатність зблокованих у робочу систему стиснутих колон. Це зниження може бути більш значним, ніж у 1, 3 рази за виконаними розрахунками при В15÷В35 і у 1, 2 рази за проведеними випробуваннями при класах бетону В20÷В42, 5.

Подальше вирішення поставленої проблеми полягає у розробці методів визначення та використання отриманих даних перерозподілу зусиль між колонами, залежно від мінливості їх вертикальної жорсткості, при проектуванні та оцінці їх технічного стану, для забезпечення їх надійності і експлуатаційної придатності та градирні в цілому, як складної просторової споруди.

 

1. Градирня площадью орошения 3200 м2 с железобетонной башней в скользящей опалубке (Рабочий проект). ТЕПЛОЭНЕРГОПРОЕКТ, Ленинградское отделение, 1980.

2. ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности. – М. : Госстандарт СРСР, 1986. – 15 с.

3. Руководство по статистическим методам контроля и оценки прочности бетона с учётом его однородности по ГОСТ 18105-72. – М. : Стройиздат, 1974. – 64 с.

4. Гладишев Д. Г., Гладишев Г. М. Дослідження технічного стану споруд та їхніх елементів / Монографія. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2012. – 304 с.

5. СНиП 2. 03. 01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. Норми проектирования. – М: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 82 с.

6. ДБН В. 2. 6-98: 2009. Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення. – К. : Мінрегіонбуд, 2011. – 71 с.