Технологія підсилення балок та вплив повторного навантаження на тріщиностійкість та деформативність

 

 

 

 

Наведена технологія підсилення балок. Запропоновані співвідношення, які характеризують вплив повторних навантажень на максимальні та залишкові значення прогинів та ширини розкриття тріщин

Приведена технология усиления балок. Предложенные соотношения, характеризующие влияние повторных нагрузок на максимальные и остаточные значения прогибов и ширины раскрытия трещин.

Technology of strengthening beams. The ratio characterizing the influence of repeated stress on the maximum and residual values of deflections and crack opening width was suggested.

Ключові слова:

Підсилення, прогини, тріщини

Усиление, прогибы, трещины

Strengthening, deflections, crack

Стан питання та задачі дослідження. Впровадження в будівництво нових матеріалів і технологій вимагає особливої уваги до реконструкції і модернізації будівель і споруд. У процесі реконструкції виконують відновлення чи підсилення існуючих будівельних конструкцій.

Підсилення залізобетонних конструкцій виконують з метою збільшення їхньої несучої здатності і жорсткості, а також у зв'язку з ушкодженнями, що вони одержують під час будівництва, експлуатації, за рахунок дії агресивного навколишнього середовища і т. п.

Найбільш розповсюдженим методом підвищення несучої здатності залізобетонних елементів, що працюють на згин, є нарощування розтягнутої чи стиснутої зон шаром залізобетону.

У останній час у будівництві виникла проблема дослідження напружено-деформованого стану конструкцій при високому рівні напруг, особливо з урахуванням змін у процесі експлуатації.

Для забезпечення надійності підсилених залізобетонних конструкцій необхідно знати режими навантаження, закономірність зміни міцності і деформативности матеріалів, процеси тріщіноутворення і розвитку тріщин при дії малоциклового навантаження.

Аналіз останніх досліджень. Вивченню роботи підсилених залізобетонних конструкцій присвятили свої роботи Л. В. Афанасьєва, А. Я. Барашиков, С. В. Бондаренко, Б. А. Боярчук, О. І. Валовой, Г. В. Гетун, О. Б. Голишев, А. Ю. Еременко, О. Д. Журавський, П. И. Кривошеєв, Е. Ф. Лисенко, Г. А. Молодченко, Л. А. Мурашко, Й. П. Новаторський, Р. С. Санжаровский, П. О. Сунак, Г. Н. Хайдуков, О. Л. Шагин, В. С. Шмуклер, А. Касассбех, Г. В. Чанг, Л. М. Чи, М. А. Максур і ін.

Дослідженню роботи бетонних і залізобетонних елементів при дії малоцикловых навантажень присвятили свої роботи Е. М. Бабич, А. Я. Барашиков, Н. М. Битько, О. І. Валовой, А. В. Войцеховский, А. В. Гергель, А. Б. Григорчук, А. С. Залєсов, В. В. Караван, Н. И. Карпенко, А. М. Кокарев і ін.

Мета досліджень – виявити вплив повторних навантажень на максимальні та залишкові значення прогинів та ширини розкриття тріщин.

Методика досліджень. Для експериментальних досліджень були виготовлені залізобетонні балки довжиною 2070 мм із поперечним перерізом – 220x120 мм.

Шар підсилення бетонували через 28 діб після бетонування непідсилених балок. Перед укладанням бетонної суміші зразки балок, піддавалися навантаженню, що становило 0, 7 від руйнівного, або до розкриття похилих і нормальних тріщин приблизно 0, 15-0, 2 мм. Цим відтворювалась ситуація часткового руйнування балки внаслідок впливу різних силових і не силових факторів, які виникають у процесі експлуатації конструкцій.

Для виконання підсилення експериментальних балок шаром бетону були проведені такі операції: улаштування насічок глибиною до 10 мм з подальшою обробкою металевими щітками та знежиренням на поверхні балок у зоні контакту “старого” і “нового” бетонів; змочування підготовленої раніш поверхні балок водою; укладання шару клею Cerinol ZH; укладання шару бетону підсилення. Розмір полки підсилення 210x45мм.

Через 28 діб після бетонування підсилюючого шару виконували розпалублення зразків. Балки ретельно обстежували, перевіряли наявність тріщин та раковин, рівність їх поверхонь. До випробування зовнішні поверхні балок були очищені і промарковані.

Випробування балок проводили на універсальному гідравлічному пресі ПММ-250 за схемою однопрольотної вільнолежачої балки, навантаженої двома зосередженими силами у третинах прольоту.

Випробування балок проводилося циклічним навантаженням. Після проведення випробування були складені графіки, на підставі отриманих експериментальних даних.

Після аналізу графіків (рис. 1 і 2) змінення ширини розкриття максимальних і залишкових нормальних тріщин в балках, які зазнавали повторних навантажень, встановлена закономірність збільшення величин acrc, max і acrc, res за рахунок повторного прикладання зусиль.

Повні величини максимальної та залишкової ширини розкриття нормальних тріщин під впливом повторних навантажень пропонується визначати за формулою

де acrc, i – ширина розкриття нормальної тріщини на першому циклі навантаження, яку визначають за формулою (4. 9) ; ∆acrc, i (N) – прирощення ширини розкриття нормальної тріщини за рахунок повторних навантажень;

i – індекс, який визначає вимірювану ширину розкриття тріщини – максимальну (max) або залишкову (res).

 

Рис. 1. Максимальні в циклі та залишкові ширини розкриття тріщин балок серії БППЦ- 0, 75, x- руйнування зразка, 1- програма випробувань

 

Рис. 2. Максимальні в циклі та залишкові ширини розкриття тріщин балок серії БППЦ- 0, 85, x-