65539

МІЦНІСТЬ ТА ДЕФОРМАЦІЇ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ З ВИСОКОМІЦНОГО БЕТОНУ З УРАХУВАННЯМ ТРИВАЛОСТІ НАВАНТАЖЕННЯ І НЕРІВНОМІРНОГО НАГРІВАННЯ ДО +200 С

Автореферат

Архитектура, проектирование и строительство

Для даного часу характерна характерною тенденціэю тенденцією в будівельній галузі є інтенсивний розвиток висотного будівництва з монолітного залізобетону із застосуванням сучасних високоякісних бетонів які мають високі характеристики міцності...

Украинкский

2014-07-31

5.05 MB

3 чел.

PAGE   \* MERGEFORMAT 21

ДОНБАСЬКА  НАЦІОНАЛЬНА  АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА  І  АРХІТЕКТУРИ

Волков Андрій Сергійович

УДК 624.012.45.044

МІЦНІСТЬ ТА ДЕФОРМАЦІЇ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ

З ВИСОКОМІЦНОГО БЕТОНУ З УРАХУВАННЯМ ТРИВАЛОСТІ

НАВАНТАЖЕННЯ І НЕРІВНОМІРНОГО НАГРІВАННЯ ДО +200ОС|

05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Макіївка - 2010


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі залізобетонних конструкцій Донбаської національної академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України (м. Макіївка).

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор

Корсун Володимир Іванович, Донбаська національна академія будівництва і архітектури, завідувач кафедри залізобетонних конструкцій.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Клименко Євген Володимирович, Одеська державна академія будівництва та архітектури, завідувач кафедри будівельних конструкцій;

кандидат технічних наук, доцент

Журавський Олександр Дмитрович, Київський національний університет будівництва і архітектури, доцент кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій.

Захист відбудеться  "22" жовтня  2010 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 12.085.01 Донбаської національної академії будівництва і архітектури за адресою: 86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2, навчальний корпус №1, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донбаської національної академії будівництва і архітектури за адресою: 86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2.

Автореферат  розісланий  " ___" вересня  2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Я. В. Назім


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Для даного часу характерна характерною тенденціэю тенденцією в будівельній галузі є інтенсивний розвиток висотного будівництва з монолітного залізобетону із застосуванням сучасних високоякісних бетонів, які мають високі характеристики міцності, морозостійкості і водонепроникності, що забезпечує високу довговічність конструкцій, особливо в складних умовах експлуатації. При виготовленні таких бетонів для зниження витрат потрібно використання звичайних заповнювачів і цементів. Створення таких бетонів досягається підвищенням характеристик цементного каменю шляхом застосування комплексних модифікаторів, які на ринку України представлені переважно імпортною продукцією з високою вартістю. Аналогічний ефект може бути досягнутий шляхом застосування органо-мінеральних добавок (ОМД) на основі мікрокремнезему і золи-вінесення, що містяться у складі частини техногенних відходів промисловості України і, зокрема, Донбасу.

Міцність бетонів, модифікованих ОМД, може досягати 80÷150 МПа, а норми проектування в Україні для конструкцій з таких бетонів знаходяться у стадії розробки. Процеси усадки і повзучості, закономірності деформування при короткочасному і тривалому навантаженні високоміцних бетонів, у тому числі в умовах дії підвищених температур, до цього часу вивчені недостатньо, що ускладнює розрахунки залізобетонних конструкцій з таких бетонів, особливо при високих рівнях навантаження, і є стримуючим чинником для більш широкого їх застосування в сучасному будівництві.

Вивчення характеристик фізико-механічних і реологічних властивостей високоміцних модифікованих бетонів, закономірностей їхньої зміни в умовах дії підвищених температур з урахуванням масштабного чинника дозволить більш точно оцінювати напружено-деформований стан елементів залізобетонних конструкцій з таких бетонів, підвищити надійність проектування і одержати істотний економічний ефект при зведенні висотних будівель і споруд, що є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні дослідження теоретичного і прикладного характеру за темою дисертації виконані у межах держбюджетних тем на замовлення Міністерства освіти і науки України: " Розробка наукових, технічних та технологічних засад для створення бетонних та залізобетонних конструкцій, будівельних виробів з високими фізико-механічними та експлуатаційними властивостями" (№ 0106U002949, 2006÷2008рр.); "Комплексне теоретико-експериментальне обґрунтування властивостей високоякісних будівельних матеріалів та розробка ефективних технологій виробництва" (№ 0109U003040, 2009÷2010рр.). Дослідження процесів деформування і руйнування високоміцних модифікованих бетонів виконані також у межах договору про науково-технічну співпрацю між ДонНАБА і Відділенням будівельних наук Російської Академії архітектури і будівельних наук (РААБН, м. Москва, Росія).

Мета дослідження – дослідження характеристик реологічних та фізико-механічних властивостей модифікованих високоміцних бетонів і уточнення методів розрахунку міцності, трищіностійкості і деформацій залізобетонних елементів конструкцій з урахуванням нерівномірного нагрівання до +2000С і тривалості навантаження.

Задачі досліджень:

- аналіз і узагальнення даних експериментальних досліджень характеристик реологічних та фізико-механічних властивостей високоміцних модифікованих бетонів, у тому числі в умовах дії підвищених температур;

- розробка методики і виконання експериментальних досліджень фізико-механічних і реологічних властивостей високоміцного бетону при тривалому осьовому стискуванні в умовах дії підвищених до +200 С0 температур з урахуванням масштабного чинника;

- розробка рекомендацій щодо врахування впливу масштабного чинника, рівня тривалого навантаження, температури і тривалості нагрівання на міцність, характеристики реологічних і деформативних властивостей високоміцних бетонів, у тому числі в умовах дії підвищених до +2000С температур;

- розробка методики і виконання експериментальних досліджень тріщиностійкості, деформацій і міцності залізобетонних згинних елементів з високоміцного модифікованого бетону в умовах тривалого одностороннього нагрівання до +2000С і наступного довантаження;

- виконання теоретичних дослідженнь НДС конструкцій висотних будівель і споруд, визначення показників ефективності застосування високоміцних бетонів для їх зведення;

- впровадження результатів досліджень в практику проектування і зведення конструкцій будівель і споруд з високоміцних бетонів.

Об'єкт дослідження - елементи  залізобетонних конструкцій з високоміцного модифікованого бетону, що піддаються тривалому навантаженню і нерівномірному нагріванню до +2000С.

Предмет дослідження - характеристики реологічних та фізико-механічних властивостей високоміцних модифікованих бетонів, показники напружено-деформованого стану залізобетонних елементів, у тому числі в умовах тривалого навантаження і дії підвищених температур.

Методи дослідження :

- метод фізичного моделювання із застосуванням теорії подібності і механічних методів випробування матеріалів навантаженням і вимірювання переміщень;

- методи математичного моделювання.

Наукову новизну одержаних результатів складають:

- дані експериментальних досліджень характеристик деформативних і міцнісних властивостей високоміцного бетону класу В80 при осьовому стиску;

- дані експериментальних досліджень впливу короткочасного і тривалого нагрівання до +2000С на характеристики фізико-механічних і реологічних властивостей високоміцного модифікованого бетону в умовах осьового стиску;

- дані експериментальних досліджень деформацій усадки і повзучості високоміцного бетону при осьовому стиску, у тому числі в умовах дії підвищених до +2000С температур;

- дані експериментальних досліджень впливу масштабного чинника на характеристики властивостей фізико-механічних і реологічних властивостей високоміцного бетону;

- дані експериментальних і теоретичних досліджень тріщиностійкості,  деформацій і міцності залізобетонних згинних елементів конструкцій з високоміцного бетону в умовах одностороннього нагрівання до +2000С і  тривалого навантаження з урахуванням впливу масштабного чинника;

- дані теоретичних досліджень показників ефективності застосування високоміцних бетонів для зведення висотних будівель і споруд.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці рекомендацій щодо визначення характеристик міцнісних| та деформативних| властивостей, деформацій усадки і повзучості високоміцних модифікованих бетонів класу В80 для діапазону температур +20÷2000С; у розвитку методик "СНиП 2.03.0184*", "СНиП 2.03.0484" в частині розрахунку міцності згинних залізобетонних елементів з високоміцних модифікованих бетонів, в розробці пропозицій щодо розрахунку їх деформацій, а також рекомендацій щодо врахування масштабного чинника і дії підвищених температур при визначенні деформацій конструкцій досліджуваних бетонах.

Результати досліджень використані:

- при виготовленні на підприємстві ТОВ "ДИСК БЕТОН" елементів конструкцій з високоякісних бетонів з підвищеними міцнісними характеристиками для зведення елементів будівель і споруд;

- при розробці технічних завдань на проектування нових висотних будівель і споруд з монолітного залізобетону, у тому числі при роботі в умовах дії підвищених температур на підприємствах груп компаній "Герц ІНКО" та ДП "Донецький ПромБудНДІпроект" державної корпорації "Укрбуд";

- при розробці національного стандарту України ДСТУ- I Б В. 2.6-ХХ:20ХХ "Конструкції будинків і споруд. Проектування залізобетонних конструкцій. Основні положення. Вогнестійкість (EN 1992-1-2:2004, MOD)" в частині дослідних даних про вплив підвищених температур, масштабного чинника і тривалого навантаження на міцність і характеристики деформативних властивостей бетону.

Особистий внесок здобувача. Наведені в дисертаційній роботі результати досліджень отримані автором самостійно. Особистий внесок автора полягає в наступному:

- розробка методик випробувань, виготовлення дослідних зразків, проведення експериментальних досліджень;

- визначення характеристик фізико-механічних властивостей високоміцного модифікованого бетону в умовах осьового стиску, короткочасної і тривалої дії підвищених температур, рівня і тривалості навантаження;

- визначення впливу масштабного чинника на температурні деформації, усадку, повзучість і фізико-механічні властивості характеристик бетону при короткочасному і тривалому навантаженні осьовим стискуванням;

- розробка рекомендацій щодо врахування впливу підвищених температур, рівня тривалого осьового стискування і масштабного чинника на характеристики міцнісних та деформативних властивостей високоміцних бетонів;

- теоретичні дослідження НДС залізобетонних елементів при згині, у тому числі в умовах одностороннього нагрівання з урахуванням неоднорідності механічних і реологічних властивостей бетону за об'ємом конструкції;

- пропозиції щодо уточнення методик "СНиП 2.03.01-84*" і "СНиП 2.03.04-84" в частині розрахунку тріщиностійкості, деформацій і міцності згинних залізобетонних елементів стосовно конструкцій з високоміцних бетонів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації доповідались і обговорювалися на двох міжнародних науково-практичних конференціях "Баштові споруди: матеріали, конструкції, технології" (м. Макіївка, 2007 р. і 2009 р.) та на Третьому міжнародному науково-практичному семінарі "Методи підвищення ресурсу міських інженерних інфраструктур" (м. Харків, 2009 р.).

Публікації. Основний зміст дисертації і результати досліджень представлені в чотирьох наукових статтях, опублікованих в спеціалізованих виданнях, включених до переліку ВАК України, і в трьох друкованих роботах за матеріалами конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел (134 найменування) і додатків. Робота викладена на 194 машинописних сторінках, у тому числі 174 сторінок основного тексту, 58 рисунків, 15 таблиць, 15 сторінок списку використаних джерел, п'ять сторінок додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі представлена загальна характеристика дисертаційної роботи, обгрунтовано актуальнісь теми, сформульовано мету і задачі досліджень, наукову новизну і практичне значення результатів, наведено відомості про особистий внесок здобувача, апробацію результатів і публікації.

У першому розділі наведені основні результати в сфері дослідження фізико-механічних властивостей високоміцних бетонів на основі ОМД, представлений огляд експериментальних досліджень закономірностей формування мікроструктури бетонів, характеристик міцнісних та деформативних властивостей, а також впливу масштабного чинника на ці характеристики. Виконано аналіз результатів досліджень характеристик НДС згинних та позацентрово стинутих залізобетонних конструкцій в умовах нормальних і підвищених температур, у тому числі для конструкцій з високоміцного бетону.

У роботах В. Г. Батракова, М. Г. Булгакової, М.М. Зайченка, С. С. Каприєлова, Ф.М. Іванова, Ф.А. Іссерса, А.В. Шейнфельда, О.О. Шишкіна  та інших авторів отримані досить повні дані про вплив ОМД на формування мікростуктури цементного каменю, які є невід'ємним компонентом сучасних високоякісних бетонів. Досліджено вплив дозування ОМД на характеристики бетонних сумішей, ступінь гідратації вяжучого і формування мікроструктури цементного каменя модифікованих бетонів.

У роботах В. Г. Батракова, В.М. Вирового, Ф.А. Іссерса, М.М. Зайченка,          С. С. Каприєлова, Є.М. Кузнєцова, М.І. Карпенка, Ю.О. Климова, А.В. Корсуна,    А.В. Шейнфельда, О.О. Шишкина, C. Galle, J. Sercombe, W.H. Dilger та ін. представлені результати досліджень характеристик фізико-механічних властивостей високоміцних модифікованих бетонів на основі ОМД, а також деформацій усадки і повзучості при рівнях вантаження до ηl=0,3, у тому числі вплив масштабного чинника на деформації усадки, міцність і деформативність. Відмічено, що повзучість високоміцних модифікованих бетонів недостатньо вивчена для умов тривалого навантаження високих рівнів, що стримує їх більш широке застосування в будівництві.

У роботах В. І. Веретенникова, О.Д. Журавського, В.І. Корсуна, В.А. Косторниченка, О.П. Кричевського, А.Ф. Милованова, К.Д. Некрасова, М.О. Невгеня,          В.Д. Передерея, В.М. Самойленка, М.І. Тупова, С.Л. Фоміна та інших дослідників отримані досить повні експериментальні дані щодо впливу підвищених до +200°С температур на основні характеристики міцнісних та деформативних властивостей традиційних важких бетонів середньої міцності, а також на особливості формування НДС залізобетонних конструкцій в умовах нерівномірного нагрівання з урахуванням неоднорідності властивостей матеріалів. Дослідження впливу підвищених до +200°С температур і масштабного чинника на температурно-усадкові деформації і характеристики фізико-механічних властивостей високоміцних модифікованих бетонів виконані в роботах А.В. Корсуна. Результати досліджень реалізовані у вигляді практичних рекомендацій і аналітичних виразів для врахування впливу вивчених чинників на характеристики міцнісних та деформативних властивостей бетону.

Особливості формування НДС згинних та позаценторово стиснутих елементів з традиційного важкого і високоміцного бетонів, у тому числі в умовах нерівномірного нагрівання, а також методики розрахунку залізобетонних конструкцій з урахуванням неоднорідності властивостей матеріалів розглянуті в роботах С. В. Александровського, А.М. Бамбури, А.Я. Барашикова, П.І. Васильєва, О.О. Гвоздєва,  О.Д. Журавського, М.І. Карпенка, Є.В. Клименка, С.Ф. Клованича, А.В. Корсуна, В.І. Корсуна,           О.П. Кричевського, А.Ф. Милованова, Г.А. Молодченка, В.І. Мурашова, М.О. Невгеня, В.М. Самойленка, С.Л. Фоміна,  О.Л. Шагіна та ін. Показано, що НДС залізобетонних елементів конструкцій значною мірою визначається величинами температури і тривалості нагрівання, ступенем неоднорідності за об'ємом конструкції міцнісних, деформативних і реологічних властивостей бетону. Оцінка НДС залізобетонних елементів з високоміцного бетону з урахуванням масштабного чинника, короткочасної та тривалої дії підвищених температур за допомогою розрахункових методів ускладнена внаслідок недостатньої вивченості впливу названих факторів на характеристики міцнісних та деформативних властивостей бетону.

На підставі аналізу результатів досліджень, наведених в літературних джерелах, сформульовані мета і задачі досліджень.

У другому розділі представлені склад застосованого високоміцного модифікованого бетону, характеристики дослідних зразків, викладено методики проведення експериментальних і теоретичних досліджень, методи обробки отриманих результатів.

Як основний матеріал для експериментальних досліджень прийнято високоміцний бетон, модифікований за допомогою органомінерального модифікатора (ОММ), представленого у вигляді сухої суміші, яка містить в долях від загальної маси ОММ: мікрокремнезем у складі SicaFume (20%); дрібномелену золошлакову суміш Вуглегірської ТЕС (30%); суперпластифікатор С3 (2%); золу-винесення Зуєвської ТЕС (48%). Матеріали: портландцемент М500 ВАТ "Балцем", пісок кварцовий крупнозернистий Краснополянського кар'єру (Мкр=2÷2,5мм), щебінь гранітний Каранського кар'єру фракції 5÷20 мм і модифікуюча добавка SicaViscocrete 5-600 у вигляді розчину, при цьому їх співвідношення складало Ц:П:Щ=1:1,1:2,2 при В/Ц=0,28  і  В/В=0,21, а ОК=18÷25 см. Перемішування бетонної суміші - в бетонозмішувачі примусової дії, бетонування - в горизонтальному положенні без застосування вібрування. Витримка зразків у формах до розпалубки - протягом однієї доби.

Програма досліджень включала три групи експериментів :

- дослідження впливу розмірів дослідних зразків і умов висихання на температурні і усадкові деформації бетону, характеристики його міцнісних і деформативних властивостей при осьовому стискуванні, у тому числі в умовах короткочасної і тривалої дії підвищених до +2000С температур; 

- дослідження впливу розмірів дослідних зразків, умов їхнього висихання, рівня тривалого осьового стискування в діапазоні hl=s/Rb=0,3÷0,6 і підвищених до +2000С температур на деформації повзучості, характеристики міцнісних і деформативних властивостей модифікованих бетонів;

- дослідження впливу рівня попереднього тривалого обтискування на характеристики міцністних і деформативних властивостей бетону при наступному повторному навантаженні осьовим стискуванням;

Як основні еталонні зразки для дослідження характеристик властивостей бетону прийняті зразки-призми розмірами 150х150х600 мм з модулем відкритої поверхні М0=30 м-1. Додаткові зразки – бетонні призми розмірами 100100400 мм та 250250650 мм з різними варіантами гідроізоляції і значеннями модуля відкритої поверхні М0=45м-1, М0=16м-1, М0=8м-1 та М0=0м-1 (рис. 1), а також зразки-куби з розмірами ребер 100 і 150 мм.| Кількість серій бетонування – 4.

Рис. 1. Розміри, нумерація та схеми гідроізоляції зразків-призм.

За результатами випробувань бетонних зразків-призм визначалися: деформації усадки і повзучості, призмена міцність Rb, початковий модуль пружності Eb, граничні деформації укорочення , коефіцієнти пружних el  і поперечних   деформацій бетону.

Міцність і деформації згинних залізобетонних елементів з високоміцного модифікованого бетону в умовах нормальної температури і одностороннього нагрівання до +150С досліджувалися на балках двох типів з розмірами 120х240х2200мм (тип А) і 120х480х2200мм (тип Б) зі значеннями модуля відкритої поверхні    М0=16,6м-1 і М0=8,3м-1 відповідно. Поздовжнє армування для балок типу А представлено чотирма стержнями 12 мм класу А400 по два стержні в розтягнутій і стинутій зонах, а для балок типу Б  вісьмома стержнями 12 мм класу А400 по чотири стержні в розтягнутій і стиснутій зонах (рис. 2).

Випробування залізобетонних балок проводилися в три етапи, що відповідали характерним стадіям роботи конструкцій - стадії виготовлення і набору міцності (етап 1), експлуатації при тривалій дії одностороннього нагрівання до +1500С (етап 2) і стадії наступного короткочасного довантаження згинаючим моментом Мх до руйнування (етап 3). Програма випробувань залізобетонних балок наведена в таблиці 1.

У експериментальній частині досліджень випробувано 79 зразків-призм різних розмірів, 3 залізобетонних балки і 142 бетонних куба.

 а) 

б)

Рис 2. Конструкція (а) і армування (б) дослідних зразків-балок.

Таблиця 1

Характеристика зразків-балок і умов випробування

№ п/п

серії

Розміри зразків-балок

Шифр зразків

M0

-1)

Вік до моменту навантаження

(Т, діб)

Кількість зразків (шт.) :

Температура нагрівання грані

200С

1500С

5

1202402200 мм (Тип А)

Б-5.1

16,6

40

1

-

Б-5.2

72

-

1

1204802200 мм (Тип Б)

Б-5.3

8,3

80

-

1

У третьому розділі наведено результати експериментальних досліджень впливу розмірів дослідних зразків і умов висихання, короткочасного і тривалого нагрівання до +2000С на температурно-усадкові деформації, повзучість, характеристики міцнісних та деформативних властивостей високоміцного модифікованого бетону при осьовому стискуванні, а також впливу тривалого попереднього обтискування рівнями ηll/Rb= 0,3; 0,5 та 0,6 на міцність і деформації бетону, розроблено пропозиції щодо врахування впливу досліджуваних чинників на характеристики реологічних і фізико-механічних властивостей бетону.

Для модифікованого високоміцного бетону дослідженого складу значення  призмової міцності склали порядку Rb =75÷85 МПа, коефіцієнта призмової міцності - Кпп  0,85, початкового модуля пружності при стискуванні – Еb = 40÷48103 МПа, граничної стисливості = 2,3÷2,510-3, початкового коефіцієнта поперечної деформації – b = 0,17÷0,22.

Відносні деформації усадки бетону в умовах нормальної температури на еталонних зразках-призмах розмірами 150150600 мм (тип 4, М0=30м-1) склали в повздовжньому напрямку, в середньому, 3110-5, а для аналогічних зразків з ізольованими кутовими поверхнями (тип 5, М0=16м-1) – 74,2% від значень у еталонних призм. Для зразків з розмірами 100100400 мм (тип 1, М0=45м-1) і 250250650мм (тип 6, М0=16м-1) відповідно 115% і 74% від значень у еталонних призм, а для аналогічних зразків з ізольованими кутовими поверхнями (тип 2, М0=16м-1, тип 7, М0=8м-1) відповідно 82% і 40,3%. Для повністю ізольованих зразків (тип 3, М0=0м-1) аутогенна усадка склала 62% від деформацій аналогічних неізольованих зразків. При цьому відзначається, що деформації усадки для зразків з різними розмірами і однаковими значеннями модуля відкритої поверхні М0 (тип 3, 5, 6) є приблизно однаковими (рис. 3 а, б).

а)

б)

Рис. 3. Вплив розмірів дослідних зразків і модуля відкритої поверхні на відносні деформації усадки високоміцного модифікованого бетону в умовах нормальної температури:

  а для зразків серії 2;          б - для зразків серії 3;          1÷7 - номери зразків згідно з рис. 1;

  ,   ,   - поздовжні деформації усадки;          ,   ,     - поперечні деформації усадки.                      

Відносні деформації температурного розширення бетону для еталонних зразків (М0=30м-1) при першому короткочасному нагріванні до температур +90°, +150° і +200°С склали, в середньому, 79·10-5, 128·10-5 та 182·10-5 відповідно, що відповідає значенням коефіцієнта лінійної температурної деформації bt=10.5·10-6, bt=9,5·10-6 та bt=9,6·10-6 (град-1). Деформації усадки бетону в еталонних зразках за час ізотермічної витримки при тих же температурах випробування склали відповідно 43,4·10-5, 56·10-5 та 66·10-5, а для зразків типу 6 (М0=16м-1) при температурах  +90° і +150°С – 111% і 118% відповідно від значень для еталонних зразків (рис. 4а). Зворотні температурні деформації бетону для еталонних зразків (М0=30м-1) після тривалого нагрівання при температурах +90°, +150° і +200°С склали відповідно 73·10-5, 128·10-5 та 141·10-5, а для зразків типу 6 (М0=16м-1) 78·10-5 та 112·10-5 після нагрівання до +90° і +150°С відповідно. Значення bt при тривалому нагріванні для еталонних зразків склали відповідно bt=5,5·10-6, bt=6,6·10-6  та bt=6,3·10-6  (град-1), а для зразків типу 6 (М0=16м-1) – bt=5,9·10-6 та bt=7,9·10-6  для температур нагрівання +90° і +150°С відповідно (рис. 4б).

Середні значення граничних величин деформацій повзучості для досліджуваного бетону в умовах нормальної температури при рівнях навантаження ηl=σl/Rb=0,3 і 0,5 склали: для еталонних зразків (тип 4, М0=30м-1) сr,3 = 19,2·10-5 та сr,3=42,9·10-5 відповідно, для аналогічних зразків з ізольованими кутовими поверхнями (тип 5, М0=16м-1) при ηl=0,5 – 82,9% від відповідних значень у еталонних призм. Для зразків з розмірами 100100400 мм (тип 1, М0=45м-1)  і 250250650мм (тип 6, М0=16м-1) при тих же рівнях навантаження лінійні деформації повзучості склали 111% і 71% від значень для еталонних зразків, а для аналогічних ізольованих зразків (тип 2, тип 7) при ηl=0,5  -  110,2% і 64% відповідно. При цьому відзначається, що деформації повзучості для зразків з різними розмірами та однаковими значеннями М0 (типи 2, 5 і 7) при рівних рівнях навантаження мають приблизно однакові значення (рис. 5).

а)

б)

Рис. 4. Вплив температури нагрівання на граничне значення деформацій усадки (а) і значення коефіцієнта лінійної температурної деформації (б):

1 - короткочасне нагрівання; 2 - тривале нагрівання. 

  ,      – короткочасне нагрівання зразків-призм типу 4 і 6 згідно з рис. 1;

   ,      те ж, тривале нагрівання.

Для аналітичного опису деформацій повзучості в умовах нормальної температури застосовані відомі співвідношення С. В. Александровського, модифіковані    Є.М. Кузнецовим для високоміцних бетонів для досліджуваного діапазону навантажень до рівня ηl =0,6  відмічається задовільна збіжність розрахункових та дослідних значень (рис. 5).

 

Рис. 5. Поздовжні і поперечні деформації повзучості в умовах нормальної температури при рівнях навантаження   hl=s/Rb=0,3÷0,6:        1÷7 нумерація зразків згідно з рис. 1.

Граничні значення деформацій повзучості в умовах нагрівання до +90, +150 і +200С при рівні навантаження ηl=σl/Rb =0,5 для еталонних зразків (М0=30м-1) склали відповідно  150,1·10-5 ,  161,4·10-5 та 216,5·10-5 (рис. 6а), а для зразків з розмірами 250х250х650мм (тип 6, М0=16м-1) при температурах +90 і +150С – 85,8% і 85,6% від відповідних значень для еталонних зразків (рис. 6б).

а)

б)

Рис. 6. Вплив підвищених температур і розмірів дослідних зразків на деформації повзучості бетону при рівні тривалого осьового навантаження ηl=0,5: 

а - зразки розмірами 150х150х600мм (тип 4, М0=30м-1);

б - зразки розмірами 250х250х650мм (тип 6, М0=16м-1). 

Короткочасне нагрівання еталонних зразків-призм до температури +90С призводть до зниження міцності бетону на 4%, а при +150 і +200С до зростання міцності на 2,9% і 8,7% (рис. 7а) порівняно з характеристиками при нормальній температурі, до зниження початкового модуля пружності бетону на 7%, 18,5% і 24% (рис. 7б), до збільшення граничної стисливості на 17%, 25% і 35% відповідно (рис. 8а).

а)

б)

Рис. 7. Вплив короткочасного і тривалого нагрівання, а також тривалого обтискування рівня ηll/Rb=0,5 при повторному навантаженні на міцність (а)    і початковий модуль пружності (б) високоміцного бетону:

1 – короткочасне нагрівання; 2 – тривале нагрівання; 3 – тривале обтискування рівня ηl=0,5 при нагріванні.

  ,        -  дослідні дані А.В. Корсуна відповідно для короткочасного і тривалого нагрівання.

Тривале нагрівання еталонних зразків при таких самих температурах випробування зумовило зростання міцності бетону відповідно на 6%, 12% і 14% (рис. 7а), зниження початкового модуля пружності на 7,3%, 32,4% і 34,8% (рис. 7б) і збільшення граничної стисливості на 17%, 35% і 43% (рис. 8б) порівняно з характеристиками в умовах нормальної температури. Для зразків розмірами 250х250х650мм (тип 6, М0=16м-1) при температурах +90 і +150С міцність на стискування склала відповідно 87,1% і 99,8% від міцності еталонних зразків, що не піддавалися нагріванню, при цьому початковий модуль пружності знизився на 23% і 29%, а гранична стисливість збільшилася на 3,5% і 5,5% відповідно.

а)

б)

в)

Рис. 8. Вплив короткочасного (а) і тривалого (б) нагрівання і  рівня тривалого осьового обтискання ηll/Rb (в) на діаграми деформування високоміцного бетону.

Змінення характеристик фізико-механичних властивостей високоміцного бетону залежно від температури нагрівання і модуля відкритої поверхні М0 та рівня попереднього тривалого обтискання наведені у вигляді коефіцієнтів умов роботи в таблицях 2 і 3. Особливості впливу короткочасного та тривалого нагрівання, в тому числі в умовах попереднього обтискання рівня ηll/Rb=0,5 на діаграми деформування бетону, представлені на рис. 8.

Вплив масштабного чинника на граничні значення деформації усадки cs,u бетону в розрахунках для умов нормальної температури з достатньою точністю описується функцією cs,Mo, запропонованою А.В. Корсуном залежно від величини модуля відкритої поверхні M0 (рис. 9а):

cs,u(M0) = сs,ucs,(Mo);   

(1)

,

(2)

де сs,u - максимальне значення деформацій усадки на зразках бетону еталонних розмірів (M0 = 30 м-1).

Вплив масштабного чинника на деформації повзучості cr,u(M0) в розрахунках для умов нормальної температури також може бути описана за допомогою функції cr,Mo, (2) (рис. 9 б):

cr,u(M0) = сr,uс,(Mo) ,

(3)

де сr,u - максимальні значення деформацій повзучості зразків бетону еталонних розмірів (M0 = 30 м-1) при відповідних рівнях навантаження (ηl).

Таблиця 2

Коефіцієнти умов роботи і температурних деформацій

для модифікованого бетону

Коефіцієнт

M0

при температурі, С:

+20

+90

+150

+200

45

0,95

-

-

-

30

1,00

0,96 / 1,05

1,05 / 1,1

1,08 / 1,12

16

0,95

- / 0,95

- / 1,0

- / 1,1

8

0,93

-

-

-

45

1,05

-

-

-

30

1,00

0,93 / 0,8

0,82 / 0,7

0,75 / 0,65

16

0,9

- / 0,75

- / 0,7

- / 0,7

8

0,87

-

-

-

45

0,85

-

-

-

30

0,9

0,85 / 0,9

0,85 / 0,85

0,9 / 0,9

16

0,85

- / 0,7

- / 0,75

-

8

0,8

-

-

-

bt106, град-1

30

11,5

9,8 / 5,2

9,7 / 6,5

9,7 / 6,5

16

- / 5,1

- / 6,8

- / 6,8

-cs106, град-1

30

0,0

0,0 / 5,3

0,5 / 5,6

1,8 / 6,4

16

- / 6,6

- / 5,7

-_/ 6,5

Примітка: над рискою - короткочасне нагрівання, під рисою - тривале нагрівання.

Таблиця 3

Коефіцієнти умов роботи для модифікованого бетону при

повторному навантаженні після тривалого обтискання

Коефіцієнт

M0

при температурі, С:

+20

+90

+150

+200

45

1,09 / 0,93

-

-

-

30

1,04 / 0,98

 - / 0,94

 - / 0,97

 - / 1,18

16

1,05 / 1,0

 - / 0,95

 - / 0,9

-

8

 - / 1,03

-

-

-

45

1,1 / 1,05

-

-

-

30

 1,03/ 0,93

 - / 0,95

 - / 0,6

 - / 0,55

16

1,07 / 1,05

 - / 1,02

 - / 0,7

-

8

 - / 0,96

-

-

-

45

1,25 / 1,7

-

-

-

30

1 / 1,6

 - / 3,3

 - / 3,65

 - / 3,76

16

0,55 / 1,45

 - / 3,2

 - / 2,62

 - / 3,7

8

 - / 1,3

-

-

-

Примітка: над рискою - тривале навантаження рівня ηl=0,3, під рисою - те ж, для рівня ηl=0,5; значення γс наведені відносно величини для рівня ηl=0,3 при температурі +20С. 

Вплив масштабного чинника в умовах нагрівання до +200С на величини деформацій температурного розширення, усадки і повзучість для бетону менш значущій, ніж в умовах нормальної температури (рис. 4а|, 9в|). Для їх опису з достатнім ступенем точності може бути застосована методика О. П. Кричевського, яка розроблена для бетонів середньої міцності. Для граничних величин температурно-усадкових деформацій найбільша розбіжність розрахункових і дослідних величин складає 17%, а для деформацій повзучості - не більше 8%.

а)

б)

 

в)

 

Рис. 9. Вплив масштабного чинника на деформації усадки (а) і повзучості (б) в умовах нормальної температури на граничні значення міри повзучості при нагріванні до +200С (в): 

1 - розрахунок за формулами (1÷3).

Для модифікованого високоміцного бетону вплив короткочасного і тривалого нагрівання на міцність, початковий модуль пружності і коефіцієнт пружності в граничному стані з урахуванням масштабного чинника пропонується здійснювати за допомогою коефіцієнтів умов роботи, отриманих експериментально, які наведені в таблиці 2 і 3, а також за допомогою співвідношень:

Rb(t,T,M0) = Rbbt(t,T0) bt                                (4)

Eb(t,T, η M0) = Eb(М0)b(t,T0)                                                                    (5)

                                                                                                (6)

Врахування впливу попереднього тривалого обтискання в умовах підвищених  температур на характеристики міцності, початкового модуля пружності і коефіцієнта пружності бетону в граничному стані у виразах (4)÷(6) пропонується здійснювати функціями b,, b та ,  для яких за базові прийняті відомі співвідношення         Л.П. Макаренка, модифікованих для умов дії підвищених температур  В. І. Корсуном. Для високоміцного модифікованого бетону вирази для цих функцій можуть бути представлені у наступному вигляді:

;                                                                                (7)

;                                                                                   (8)

.                                                                               (9)

де   lt = Rb,tem(t, T ,) / Rb,tem(t, T);      Bi =1 – Ai;        (i = 1, 2).                                 (10)

        Аi  функції врахування температури t :

А1 = 2,710-7(t20)3 - 1,1210-4(t20)2 + 1,6610-2(t20) + 2;                        (11)

А2 = - 1,22(t20)3 +  3,1710-4(t – 20)2 – 0,022(t – 20) + 3,5;                            (12)

      k, n, mкоефіцієнти нелінійності, які для високоміцного модифікованого бетону мають вигляд: k = 1,9410-3(t – 20)+0,35; n = 0,6; m = 0,6.                               (13)

Розрахункові значення по формулах (6)÷(12) характеристик міцнісних та деформативних властивостей бетону достатньо добре відповідають дослідним даним (рис. 10).

а)

б)

Рис. 10. Вплив температури нагрівання і рівня тривалого обтискання на міцність (а) і модуль пружності (б) високоміцного модифікованого бетону при повторному навантаженні.

У розділі 4 представлені результати експериментальних і теоретичних досліджень впливу тривалого одностороннього нагрівання і масштабного чинника на характеристики НДС згинних залізобетонних елементів конструкцій з високоміцного модифікованого бетону з урахуванням неоднорідності міцнісних та деформативних властивостей матеріалів за об'ємом конструкції, а також результати дослідження НДС конструкцій колон висотних будівель і споруд, розрахунки оболонок димових труб з метою оцінки ефективності застосування високоміцних модифікованих бетонів для їх зведення.

У розрахунках на усіх етапах навантаження визначалися деформації подовження серединної осі oz, кривизни х, прогини, величини температурних моментів, напруження в бетоні і арматурі, момент утворення і ширина розкриття тріщин, міцність при наступному зростаючому довантаженні|.

У теоретичній частині досліджень визначення характеристик НДС згинних та позацентрово стиснутих залізобетонних елементів виконувалось за допомогою спеціальної програми на ПЕОМ. У методиці розрахунку враховані основні специфічні властивості залізобетону: фізична нелінійність деформування, нерівноважність процесів, неоднорідність властивостей і робота з тріщинами. При цьому характеристики міцнісних та деформативних властивостей для високоміцного модифікованого бетону приймалися згідно із співвідношеннями (3)÷(12) і даними таблиць 2 і 3. Деформації температурного подовження, усадки і повзучості визначалися для бетону за методикою О.П. Кричевського з урахуванням співвідношень (3).

В експерименталній частині на першому етапі випробувань деформації на рівні серединної осі для балок з М0=16,6м-1(Тип А, рис.2) внаслідок усадки бетону склали до початку нагрівання, в середньому, oz =19,5·10-5, а для балки з М0=8,3м-1 (Тип Б, рис.2) 16,5·10-5, що на 18,2% менше, ніж для балок Б-5.1 і Б-5.2 (рис.11а).

а)

б)

Рис. 11. Змінення деформацій подовження серединної осі балок oz на першому (а) і другому (б) етапах випробувань

На другому етапі випробувань при односторонньому нагріванні балок до +1500С реактивні згинальні моменти прикладаються до консолей для усунення кривизни повздовжньої вісі в площині нагрівання і склали для балок висотою h=240 мм (М0=16,6м-1) і h=480 мм (М0=8,3м-1) відповідно 5,94кН·м і 28,92 кН·м. Стабілізація згинальних моментів в процесі тривалого нерівномірного нагрівання спостерігалася для тих же балок на 6 і 9 добу відповідно після початку нагрівання (рис. 12а). При цьому величини моментів, що стабілізувалис, дорівнювали 3 кН·м і 18,5 кН·м відповідно, що складає 50,5% і 64% від максимальних значень при першому нагріванні. Величина температурного перепаду по бетону у площині теплового потоку для балок типу А і типу Б після тривалого нагрівання склала 920 і 1200С відповідно (рис. 12 б).

Деформації подовження серединної осі z для зразків-балок Б-5.2 (М0=16,6м-1) і Б-5.3 (М0=8,3м-1) при першому короткочасному односторонньому нагріванні до +1500С склали 91,5·10-5 і 62,5·10-5 і при наступній ізотермічній витримці знизилися до рівня 76,5·10-5 і 56,7·10-5 відповідно (рис. 11б). Моменти утворення тріщин для тих самих балок при односторонньому нагріванні дорівнювали відповідно Mхt=5,15 кН·м і Mхt=24,5 кН·м, що складає 15% і 27,7% від відповідних значень несучої здатності балок, а ширина розкриття тріщин 0,07мм і 0,04мм відповідно.

На третьому етапі випробувань при довантаженні балок згинальним моментом Mx до руйнування, несуча здатність балки Б-5.1 при +200С склала 35,7кН·м, для балки Б-5.2 в умовах одностороннього нагрівання до +1500С - 34,6кН·м (рис.13а), а для балки Б-5.3 з висотою перерізу 480мм (М0=8,3м-1) руйннівий момент склав 89,5 кН·м.

Момент утворення тріщин для балки Б-5.1 з М0=16,6м-1 при +200С склав         9,5 кН·м. Ширина розкриття тріщин при максимальному значенні згиналього моменту перед руйнуванням склала: для балки Б-5.1 acr=0,45мм, для балок Б-5.2 і Б-5.3 при односторонньому нагріванні – відповідно acr=0,42мм і acr=0,39мм. 

Граничне значення кривизни х при навантаженні балки Б- 5.1 з М0=16,6м-1 склало 14,8·10-3 м-1, а при нерівномірному нагріванні до +1500С кривизна х збільшилася на 9,1%. Граничне значення кривизни х для балки Б-5.3. з М0=8,3м-1 при довантаженні в умовах одностороннього нагрівання до +1500С склало 12,01·10-3 м-1, що на 34,4% менше, ніж для балки з М0=16,6м-1 при тій же температурі нагрівання (рис. 13а).

Граничні значення подовжень серединної вісі на третьому етапі випробувань для балки Б-5.1 при +200С і Б-5.2 при односторонньому нагріванні до +1500С склали 170·10-5 и 148·10-5 відповідно, а для балки Б-5.3 92·10-5 (рис. 13 б).

а)

б)

Рис. 12. Зміна температурних моментів Мtx (а) при односторонньому нагріванні балок до +1500С  | і розподіл температур (б) по висоті перерізу балок висотою перерізу h=240мм| і h=480мм|.

а)

б)

Рис. 13. Змінення кривизни х і подовжень серединної осі oz залізобетонних балок на 3-му етапі випробувань. Умовні позначення – за. рис. 12.

Порівняння розрахункових і експериментальних значень за міцностю і деформаціями балок свідчать про їх задовільну збіжність. При цьому середнє відхилення розрахункових подовжень від дослідних складає 8÷15%, а максимальні розбіжності не перевищують 28% у вершині діаграм деформування.

Розроблені пропозиції щодо уточнення  нормативних методів розрахунку тріщиностійкості|, деформацій і міцності згинних та позацентрово| стиснутих залізобетонних елементів  з високоміцних бетонів, в яких вплив температури і тривалості нагрівання, масштабного чинника, рівня тривалого попереднього обтискання бетону враховано за допомогою коефіцієнтів умов роботи, представлених в таблиці 2 і 3, а також аналітичними виразами (4)÷(13).

Порівняльний розрахунок конструкцій залізобетонних димових труб типових серій заввишки Н|=100м|, 150м| і 250м| у варіантах зведення стовбура з традиційного бетону класу В30 і високоміцного модифікованого класу В80 показав можливість зниження товщини стінок оболонок і власної ваги конструкцій до 28%,  витрат бетону – до 30%, зусиль від власної ваги конструкцій в горизонтальних перерізах до 20%, а температурних моментів в результаті зниження температурного градієнта до 45%.

Застосування високоміцного модифікованого бетону класу В80 замість звичайного важкого класу В30 на прикладі зведення колон монолітного каркаса 19-поверхової будівлі ТРЦ "Донецьк Сіті" показало можливість зниження власної ваги конструкцій на 33%, зменшення поздовжніх зусиль в колонах на величину до 26%, витрати бетону до 40%, арматури до 51%.

вИсновки

За результатами досліджень формулюються наступні основні висновки:

1. Отримані експериментальні дані про характеристики фізико-механічних| властивостей високоміцного модифікованого бетону класу за міцностю В80 при осьовому стиску в умовах нормальної температури.

2. Підвищені температури до +200С суттєво впливають на значення міцності, початкового модуля пружності, граничної стисливості при осьовому стискуванні, на величини температурно-усадкових деформацій бетону. Короткочасне нагрівання в дослідженому діапазоні температур призводить до зниження міцності високоміцного бетону не більше, ніж на 4%, тривале нагрівання до практично повного  її відновлення і навіть приросту до 14%.

3. Отримані експериментальні дані про характеристики деформацій повзучості високоміцного бетону при рівнях тривалого обтискання ηl= σl/Rb=0,3; 0,5; 0,6, у тому числі в умовах дії підвищених до +200С температур. Питомі деформації повзучості у високоміцного бетону для досліджуваних режимів навантаження і нагрівання на 18÷40% нижче, ніж у бетонів середньої міцності.

4. Визначена ступінь впливу масштабного чинника на температурно-усадкові деформації, на характеристики міцнісних| та деформативних| властивостей високоміцного бетону. Із збільшенням розмірів дослідних зразків і, відповідно, зі зниженням модуля відкритої поверхні М0, показники міцності при осьовому стискуванні знижуються до 7%, температурно-усадкові деформації  при нормальній температурі знижуються на 18÷62%, а при дії підвищених до +200С температур зростають на 11÷18%, деформації повзучості в умовах нормальної температури знижуються на 17÷65%, а при підвищених температурах знижуються на 2÷4%.

5. Розроблені практичні рекомендації щодо врахування температури і тривалості нагрівання, модуля відкритої поверхні, рівня тривалого стискування на величини розрахункових характеристик міцнісних| та деформативних| властивостей при короткочасному і тривалому навантаженнях.

6. Отримані експериментальні дані щодо впливу одностороннього нагрівання і розмірів  конструкцій балок на характеристики НДС залізобетонних згинних елементів конструкцій з високоміцного модифікованого бетону. Одностороннє нагрівання до +150С обумовлює зниження згинної жорсткості конструкцій на 10%, зниження міцності балочних згинних елементів на  3%. Температурні моменти в статично невизначних балках з М0=16,6м-1 і М0=8,3м-1 склали 15% і 27,7% від відповідних величин несучої здатності.

7. Результати теоретичних досліджень характеристик НДС залізобетонних згинних елементів із застосуванням розробленого для ПЕОМ алгоритму з урахуванням виявлених особливостей зміни характеристик фізико-механічних|  властивостей високоміцних модифікованих бетонів свідчать про задовільну збіжність розрахункових величин з експериментальними.

8. Визночено показники ефективності застосування високоміцного модифікованого бетону на прикладах зведення конструкцій колон висотних будівель і споруджень оболонок димових труб, що піддаються температурним  і силовим впливам.

9. Результати досліджень впроваджені:

  •  при розробці технічних завдань на проектування висотних будівель і споруд, у тому числі, в умовах дії підвищених температур, з монолітного залізобетону на підприємствах групи компаній "Герц ІНКО" і ДП "Донецький ПромБудНДІпроект державної корпорації "Укрбуд".
  •  при виготовленні на підприємстві ТОВ "ДИСК БЕТОН" елементів конструкцій з високоякісних бетонів з підвищеними міцнісними характеристиками для зведення елементів будівель і споруд;
  •  при розробці національного стандарту України ДСТУ- II Б В. 2.6-ХХ:20ХХ| "Конструкції будинків і споруд|. Проектування залізобетонних конструкцій. Основні положення|. Вогнестійкість (EN 1992-1-2:2004|, MOD)";

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗДОБУВАЧА ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ :

1. Корсун В.И. Прочность и деформации высокопрочных мелкозернистых модифицированных бетонов в условиях кратковременного нагрева до +200С0 / В.И. Корсун, А.В. Корсун, А.С. Волков // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – Одеса: ОДАБА. – 2007р. – С. 207-212. (результати і аналіз експериментальних досліджень).

2. Корсун В.И. Деформативные свойства мелкозернистых высокопрочных бетонов с органо-минеральным модификатором на основе минеральных отходов промышленности Донбасса / В.И. Корсун, Н.М. Зайченко, А.С. Волков // Сучасне промислове та цивільне будівництво. – 2008. – Т.4, №2. – С.83-91. (результати і аналіз експериментальних досліджень).

3. Корсун В.И. Механические и реологические свойства высокопрочных модифицированных бетонов при осевом сжатии / В.І. Корсун, А.С. Волков // Научно-технический сборник – №86. –  Харків: ХНАМГ, 2009. – С. 130-140. (результати і аналіз експериментальних досліджень).

4. Корсун В.И. Оценка эффективности применения высокопрочных бетонов для возведения дымовых труб / В.И. Корсун, А.С. Волков // Вісник ДонНАБА. – 2009. – Вип. 2009-4(78). – С. 60-64. (результати і аналіз теоретичних досліджень).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ, які ДОДАТКОВО

ВІДображуЮТЬ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ

5. Корсун В.И. Механические и реологические свойства модифицированных бетонов при осевом сжатии. / / В.И. Корсун, М.М. Зайченко, А.С. Волков // Щоріч. науч.-техн.  сб. – Донецьк: Донецький ПромбудНДІпроект, 2008. – №6(11). – С.144-152. (результати і аналіз експериментальних досліджень).

6. Корсун В.І. Исследование механических характеристик высокопрочных бетонов на основе органоминеральных модификаторов / В.И. Корсун, А.В. Корсун, А.С. Волков // Зб. тез доповідей і повідомлень VI Міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів. – Макіївка: ДонНАБА, 2007. – С. 1. (результати і аналіз експериментальних досліджень).

Анотація

Волков А.С. Міцність та деформації залізобетонних елементів з високоміцного бетону з урахуванням тривалості навантаження та нерівномірного нагрівання до +2000С. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди. Донбаська національна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 2010.

У дисертації представлені результати експериментальних досліджень характеристик реологічних та фізико-механічних властивостей високоміцних модифікованих бетонів в умовах дії підвищених до +200°С температур і рівнів навантаження до ηl=σl/Rb=0,6, а також вплив масштабного чинника на ці характеристики. Розроблені рекомендації щодо нормування деформацій усадки і повзучості, а також характеритик фізико-механічних властивостей високоміцних бетонів. Представлені результати експериментальних і теоретичних досліджень впливу масштабного чинника на характеристик НДС залізобетонних згинних елементів в умовах одностороннього нагрівання із застосуванням методики «СНиП», а також з урахуванням неоднорідності механічних і реологій властивостей бетону за об'ємом конструкцій. Доведена ефективність застосування високоміцних бетонів для зведення висотних будівель та споруд.

Ключові слова: високоміцний модифікований бетон, міцність, деформації, тривалість навантаження, нагрівання, усадка, повзучість, масштабний чинник, згин, напружено-деформований стан.

Аннотация

Волков А.С. Прочность и деформации железобетонных элементов из высокопрочного бетона с учетом длительности нагружения и неравномерного нагрева до +2000С. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 – строительные конструкции, здания и сооружения. – Донбасская национальная академия строительства и архитектуры. – Макеевка, 2010.

Диссертация посвящена экспериментальным и теоретическим исследованиям НДС, прочности и деформациям изгибаемых железобетонных элементов, работающих в условиях одностороннего нагрева, а также влиянию на эти характеристики масштаба конструкций и их модуля открытой поверхности М0.

Во введении представлена общая характеристика диссертационной работы, приведено обоснование актуальности темы, изложены цель и задачи исследования.

В разделе 1 изложены основные тенденции в области исследования высокопрочных бетонов нового поколения с высокими качественными характеристиками физико-технических и реологических свойств, представлен обзор экспериментальных исследований, касающихся формирования микроструктуры бетона, исследования прочностных и деформативных свойств, а также влияния масштабного фактора на эти характеристики, выполнен анализ результатов исследований и факторов влияния на напряженно-деформированное состояние изгибаемых железобетонных конструкций в условиях нормальных и повышенных температур, в том числе для конструкций из высокопрочного бетона.

В разделе 2 представлены состав бетона, характеристика опытных образцов, изложены методики проведения экспериментальных и теоретических исследований, методы обработки полученных результатов.

В разделе 3 представлены результаты экспериментальных исследований влияния условий высыхания и размеров образцов на деформации усадки и ползучести, на диаграммы деформирования бетона при кратковременном и длительном нагреве до +200С, а также влияние длительного сжатия уровнями ηl=0÷0,6 на прочность и деформации высокопрочного модифицированного бетона, предложения по учету изменения данных характеристик в методах расчета с учетом М0.

В разделе 4 представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований влияния одностороннего нагрева и масштабного фактора на характеристики НДС изгибаемых и внецентренно сжатых железобетонных элементов конструкций из высокопрочного модифицированного бетона с учетом неоднородности прочностных и деформативных свойств по объему. Обоснована оценка эффективности применения высокопрочных бетонов для возведення высотных зданий и сооружений, в том числе, работающих в сложных режимах силових и температурних воздействий.

Ключевые слова: высокопрочный модифицированный бетон, прочность, деформации, длительность нагружения, нагрев, усадка, ползучесть, масштабный фактор, изгиб, напряженно-деформированное состояние.

abstract

Volkov Andrii S. Strength and strains of reinforced concrete elements made of high-strength concrete taking into account duration of  loading and uneven heating up to +200°С.   The Manuscript.

The thesis for a candidate degree of technical sciences, speciality 05.23.01 – Building Structures, Buildings and Constructions. – Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture. – Makeyevka, 2010.

The results of experimental investigations of influence of conditions of drying and the sizes of samples on shrinkage strain, creep and temperature-shrinkage strain of concrete by short-term and long heating up to +200°С, as well as long loading by levels ηl=0,3÷0,6 on strength and strain of the high-strength modified concrete, the offer of accounting of the given characteristics changes in existing methods of calculation taking into account М0 are presented. The results of experimental and theoretical researches of influence of uneven heating and the scale factor on characteristics of the stress-strain state of bent reinforced concrete elements of the structure made of high-strength modified concrete taking into account heterogeneity strength and strain properties on volume. Research of the stress-strain state of designs of high-rise buildings and constructions estimate the efficiency of application of the high-strength modified concrete to put up them erect are presented.

Keywords: high-strength modified concrete, strength, strains, duration of loading, heating, shrinkage, сreep, scale factor, bend, stress-strain state.

Підписано до друку 14.09.2010 р. Формат 60х84 1/16.

Ум. друк. арк. 0,9. Друк лазерний. Зам. №312. Накл. 100 прим.

Надруковано в ТОВ «Цифрова типографія»

Адреса: м. Донецьк, вул. Челюскінців, 291а, тел.: (062) 388-07-31, 338-07-30


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2279. Проект производства работ по сооружению земляного полотна 68.78 KB
  Требования СНиП, ВСН и СН к проектированию земляного полотна. Определение помассивных земельных работ и профильная кубатура. Выбор ведущей землеройной машины. Календарный график производства работ.
2280. Проектирование детского сада 23.18 KB
  АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ ЗДАНИЯ. ЗАПОЛНЕНИЕ ОКОННЫХ И ДВЕРНЫХ ПРОЕМОВ. ЭКСПЛИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЯ. РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ СТЕН. РАСЧЕТ ЛЕСТНИЧНОГО МАРША.
2281. Педагогічна майстерність учителя 105.42 KB
  Визначити складові творчості учителя, створити креативне середовище, виховувати почуття відповідальності і гордості за обрану професію.
2282. Анализ потребительских качеств 94.94 KB
  Природа поведения потребителей. Влияние усовершенствования сервисного процесса на лояльность потребителей. Варианты действий клиентов, недовольных качеством обслуживания.
2283. Зведення і групування статистичних даних 18.04 KB
  Суть статистичного зведення та його види. Основні завдання і види групувань. Принципи і техніка побудови статистичних групувань. Ряди розподілу. Вторинне групування. Класифікація статистичних зведень.
2284. Політична ситуація в Україні 17.77 KB
  Характеризуючи політичну ситуацію в Україні, яка склалася на даний момент, можна сказати багато чого. Насамперед, головна зміна (а тепер і проблема міжнародного масштабу – не побоюсь цього виразу) – це зміна суспільного ладу на території нашої держави.
2285. Особенности благодарности и извинения в английском языке 20.16 KB
  Совершенствование навыка диалогической речи; Знакомство с страноведческим материалом, сравнение русской культуры с культурой англоговорящих стран, совершенствование навыка работы с текстом.
2286. Философия античности 21.51 KB
  Философия Платона. Философия Аристотеля. Концепция общества и государства в философии Платона и Аристотеля. Проблема мира, человека, познания в философии Эпикура, Стоиков и скептиков. Неоплатонизм.
2287. Конспект воспитательного мероприятия на тему Знакомство с ребятами 20.48 KB
  Цель: познакомиться с ребятами. найти к ним подход. заинтересовать детей в своей работе. Задача: узнать как можно больше о ребятах, о их интересах и предпочтениях.