 |
|
Зависимость прочность сталефибробетонных конструкции при изгибе от длины зоны загружения
Конструкции из сталефибробетона (СФБ) широко используются во многих областях строительства и с успехом применяются в таких странах, как Германия, Япония, Канада, США и др. Несмотря на в целом положительный опыт применения сталефибробетона в ведущих индустриальных державах, в нашей стране этому материалу уделяется незаслуженно мало внимания. В частности, до сих пор нет единой теории его прочности и деформативности. Многие вопросы работы этого материала под нагрузкой еще недостаточно изучены. Одним из них является вопрос влияния длины зоны загружения на прочность элементов из фибробетона. Согласно теории "наиболее слабого звена", прочность всей цепи определяется прочностью ее элемента, имеющего наименьшую прочность, т.е. чем больше длина, тем больше вероятность возникновения события - слабого сечения. Поэтому данный вопрос может оказаться значимым для расчета прочности СФБ элементов. Обзор литературных источников показал, что работ, посвященных этой тематике, почти нет. Так, отмечается, что увеличение длины элемента практически не сказывается на его прочности. Данный вывод делается на основе результатов испытаний сталефибробетонных элементов на изгиб, в которых использовались фибры длиной 25мм при проценте армирования µv=1,5%. Анализируя исследования прочности сталефибробетонных элементов при изгибе, отмечается ее уменьшение на 20% с увеличением расстояния между приложенными изгибающими силами, но каких-либо пояснений по этому поводу не приводится. По результатам исследований влияния длины СФБ элементов на их прочность при испытаниях на растяжение можно сделать вывод, что с увеличением расстояния между приложенными растягивающими силами прочность уменьшается. На основании этого в 1999 г. в ХТИ (филиале КГТУ) была проведена серия экспериментов, направленных на дальнейшее исследование этого вопроса [7].
Для решения поставленной задачи на базе лаборатории испытаний строительных конструкций ХТИ было изготовлено и испытано 12 серий образцов с различными параметрами сталефибробетонной смеси (см. таблицу 1).
Таблица 1.
| т № серии | Параметры | Среднее значение прочности при изгибе. Rfb, МПа | ||||||||||||
| бетонной смеси | армирования | балки 50x100x500 мм | плитки 20x100x400 мм | плитки 30x100x400 мм | ||||||||||
| Длина зоны приложения нагрузки L3, мм | ||||||||||||||
| В/Ц | Ц/П | lф, мм | µ,% | |||||||||||
| 0,45 | 1/2 | 0,7 | 5,57 | 3,17 | 4,83 | 8,16 | 5,87 | 8,48 | 6,00 | 6,14 | 6,26 | |||
| 0,45 | 1/3 | 0,7 | 4,80 | 2,62 | 3,71 | 5,42 | 4,87 | 5,88 | 4,67 | 4,66 | 5,86 | |||
| 0,45 | 1/2 | 4,44 | 3,05 | 4,29 | 6,59 | 4,79 | 6,55 | 5,85 | 4,39 | 5,89 | ||||
| 0,45 | 1/3 | 4,40 | 3,31 | 4,51 | 7,17 | 4,37 | 6,08 | 5,50 | 4,62 | 5,97 | ||||
| 0,45 | 1/3 | 1,5 | 6,00 | 3,77 | 5,68 | 6,89 | 5,53 | 8,32 | 5,98 | 5,92 | 6,01 | |||
| 0,45 | 1/2 | 1,5 | 6,68 | 4,96 | 6,39 | 7,33 | 7,38 | 7,64 | 6,36 | 5,35 | 5,70 | |||
| 0,45 | 1/2 | 0,7 | 5,81 | 4,16 | 5,32 | 6,73 | 5,46 | 7,79 | 8,23 | 5,82 | 7,19 | |||
| 0,45 | 1/3 | 0,7 | 6,01 | 3,43 | 5,40 | 7,77 | 5,35 | 8,63 | 7,68 | 5,78 | 5,57 | |||
| 0,45 | 1/2 | 7,22 | 5,62 | 6,20 | 8,15 | 8,01 | 6,71 | 7,79 | 7,31 | 8,77 | ||||
| 0,45 | 1/3 | 7,77 | 5,63 | 6,21 | 7,12 | 5,66 | 7,44 | 7,02 | 5,67 | 6,89 | ||||
| 0.45 | 1/3 | 1,5 | 8,30 | 4,40 | 6,86 | 8,14 | 6,06 | 7,65 | 10,98 | 7,82 | 10,58 | |||
| 0,45 | 1/2 | 1,5 | 9,14 | 5,83 | 7,24 | 8,20 | 5,27 | 8,51 | 8,98 | 8,25 | 9,55 | |||
Примечания: lф, - длина фибры; µ - процент армирования
По результатам этих исследований были сделаны следующие выводы:
1. Экспериментально установлено, что прочность сталефибробетонных элементов при изгибе зависит от длины зоны загружения: чем больше эта зона, тем ниже прочность СФБ элементов;
2. Предположительно существует определенное "граничное" значение длины зоны загружения, после достижения которого ее влияние на прочность становится несущественным;
3. При проектировании и сравнительных испытаниях СФБ элементов следует учитывать фактор влияния длины зоны приложения нагрузки на их прочность, этот вопросособенно важен при расчете конструкций, имеющих зоны локальных нагрузок, зоны опор при растяжении;
4. Вопрос зависимости прочности сталефибробетона от длины зоны загружения остается открытым, и требует дальнейших исследований.