Влияние анкерных ребер полиэтиленовых листов на сопротивление железобетонных элементов изгибу

  Особенности расчета железобетонных конструкций с профилированным полиэтиленовым покрытием влияние анкерных ребер полиэтиленовых листов на сопротивление железобетонных элементов изгибу.

Анкерные ребра профилированных полиэтиленовых листов нарушают сплошность бетона, что может существенно повлиять на прочность, жесткость и трещиностойкость железобетонных элементов, особенно тонкостенных.

Применяют четыре варианта одностороннего расположения анкерных ребер полиэтиленовых листов по отношению к плоскости действия момента и рабочей арматуре элемента.

При первом варианте анкерные ребра располагают в сжатой зоне поперек плоскости действия изгибающего момента. При толщине железобетонного элемента Л=60...100 мм и высоте полиэтиленового ребра /гр=8...12 мм, последние значительно ослабляют сечение. Если принять относительную высоту сжатой зоны изгибаемого момента = 0,1...0,2, что соответствует оптимальному армированию железобетонных плит, то она составит 5...20 мм. Это означает, что полиэтиленовые ребра могут полностью прорезать сжатую зону сечения или занимать ее значительную часть. Замещение бетона полиэтиленовым ребром, учитывая, что предел прочности при сжатии полиэтилена в 2...3 раза, а модуль деформаций в 100 раз меньше, чем бетона, снижает несущую способность и жесткость железобетонного элемента.

Если анкерные ребра полиэтиленовых листов располагают в сжатой зоне элемента параллельно плоскости действия момента, то их влиянием на прочность, жесткость и трещиностойкость железобетонной конструкции можно пренебречь. Например, площадь сечения одного полиэтиленового ребра составляет 0,25...0,30 см, а минимальное расстояние между ребрами - 4 см. Поэтому при высоте сжатой зоны сечения всего 2 см площадь сечения полиэтиленовых ребер составит менее 4 % площади сжатой зоны.

При расположении полиэтиленовых ребер в растянутой зоне поперек плоскости действия момента они разрезают бетон лишь в пределах защитного слоя и на рабочую высоту сечения не влияют. В этом случае возможно влияние полиэтиленовых ребер только на трещиностойкость и жесткость сечений железобетонного элемента.

Если полиэтиленовые ребра располагаются параллельно плоскости действия момента, то они практически не влияют на сопротивление железобетонного элемента силовым воздействиям.

Проведенные авторами экспериментальные исследования влияния анкерных ребер полиэтиленового покрытия на прочность, деформативность и трещиностойкость железобетонных элементов позволили сделать такие выводы.

Прочность нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с полимерным покрытием зависит от того, в какой зоне и в каком направлении располагаются анкерные ребра покрытия.

Отношения опытных значений относительных разрушающих моментов элементов с полиэтиленовым покрытием к такой же характеристике контрольных элементов без полиэтилена. Указанное отношение не зависит от неизбежных в опытах колебаний прочности бетона, рабочей высоты сечения и их геометрических размеров. Полиэтиленовые ребра практически влияют на прочность изгибаемого элемента лишь при их расположении в сжатой зоне сечения поперек плоскости действия момента. В этом случае прочность в среднем снижается на 10 %. При других вариантах ориентации полиэтиленовых ребер отношение моментов в среднем близко к единице. Так, если анкерные ребра направлены параллельно плоскости действия моментов в сжатой зоне, то указанное отношение равно 0,97. При расположении анкерных ребер в растянутой зоне поперек плоскости изгиба оно составляет 1,04, а параллельно ей-1,02.

При расположении полиэтиленовых ребер поперек плоскости действия момента прочность элементов снижается, однако полиэтиленовые ребра участвуют в работе, воспринимая часть усилия сжатия. Так, в опытных образцах, в которых перед испытанием были извлечены полиэтиленовые ребра, располагавшиеся в сжатой зоне поперек действия момента, наблюдалось большее снижение прочности по сравнению с контрольными, чем в элементах с оставленными полиэтиленовыми ребрами. Если в последних прочность снизилась на 10 %, то при извлеченных полиэтиленовых ребрах - на 17.

Изучение характера разрушения изгибаемых железобетонных элементов с полиэтиленовым покрытием показало, что разрушение образцов с полиэтиленовыми ребрами, расположенными в сжатой зоне поперек плоскости действия момента, начиналось с образования на межреберном участке продольных трещин. В образцах высотой до 14 см разрушение сжатой зоны происходило так же, как и контрольных элементов без полиэтиленового покрытия, но при более низких нагрузках. Это связано с тем, что полиэтиленовые ребра снижают сопротивление поперечному расширению бетона. При высоте 14 см и более разрушение элементов с полиэтиленовым покрытием сопровождалось отслоением перерезанного полиэтиленовыми ребрами слоя, что привело к уменьшению рабочей высоты элемента. Поэтому при высоте сечения более 14 см расчет прочности нормальных сечений следует производить без учета слоя, перерезанного в сжатой зоне полиэтиленовыми ребрами.

Момент образования трещин в элементах с полиэтиленовым покрытием по сравнению с элементами без покрытия изменяется, только при расположении анкерных ребер поперек плоскости действия момента. Отношения опытных значений моментов при образовании трещин в элементах с полиэтиленовым покрытием к аналогичным значениям для элементов без покрытия. Учитывая, что момент образования трещин зависит от прочности бетона на растяжение Rbt и упругопластического момента сопротивления сечения Wpt, которые в отдельных образцах были различными, с прочность на растяжение и упругонластический момент сопротивления контрольных образцов без покрытия.

Анкерные ребра, расположенные в сжатой зоне поперек плоскости действия момента, увеличивая деформативность элемента, способствуют более раннему образованию трещин. В элементах с анкерными ребрами такой же ориентации, но в растянутой зоне, бетон этой зоны оказывается прорезанным полиэтиленовыми ребрами, что снижает усилие при образовании трещин.

Ширина раскрытия трещин в изгибаемых железобетонных элементах с полиэтиленовым покрытием при анкерных ребрах, расположенных в сжатой зоне поперек плоскости действия момента, больше, чем в контрольных образцах. При моменте, равном примерно половине разрушающего, среднее отношение ширины раскрытия трещин элементов с полимерным покрытием и без него при указанном расположении ребер составляет 1,3. Если ребра направлены параллельно плоскости действия момента, то ширина раскрытия трещин практически не изменяется. При такой ориентации ребер некоторое увеличение ширины раскрытия трещин наблюдается при их размещении в растянутой зоне.

В случае, когда анкерные ребра полиэтиленового покрытия прорезают растянутую зону поперек плоскости действия момента, они становятся источниками образования трещин. При высоте элемента 60 мм расстояние между трещинами вплоть до разрушения элемента остается равным шагу ребер. В сравнительно высоких элементах с малым шагом ребер каждые две-три первоначальные трещины с расстоянием между ними, равным шагу ребер, на этапах, близких к разрушению, между собой объединяются. При небольших расстояниях между ребрами (например при шаге 40 мм) они уменьшают расстояния между трещинами, наблюдаемые в элементах без покрытия. Это уменьшает ширину раскрытия трещин. В проведенных опытах отношение ширины раскрытия трещин в элементах с полимерным покрытием к ширине раскрытия трещин контрольных образцов _с для таких случаев снизилось в среднем до 0,7. При шаге же ребер 80 мм ширина раскрытия, трещин и указанное отношение возрастают почти в 1,5 раза и становятся практически такими же, как в контрольных образцах без полиэтиленового покрытия.

Прогибы элементов, как показали проведенные опыты, при расположении анкерных ребер полиэтиленового покрытия в сжатой зоне поперек плоскости действия момента по сравнению с элементами без покрытия существенно возрастают вследствие большой деформативности полиэтиленовых ребер, воспринимающих при их указанном расположении сжимающие усилия. В таких случаях прогибы элементов с полимерным покрытием при эксплуатационных уровнях нагрузки в 1,2... 1,5 раза 1 больше, чем таких же элементов без покрытия. С увеличением уровня нагружения отношение прогибов элементов с покрытием к прогибам контрольных образцов возрастает и в стадиях, близких к разрушению, достигает двух.

При всех остальных вариантах расположения анкерных ребер полиэтиленовых листов их влиянием на прогибы можно пренебречь. Небольшое увеличение прогибов на ранних стадиях нагружения по сравнению с контрольными образцами может наблюдаться при поперечном расположении анкерных ребер в растянутой зоне, так как последние, прорезая бетон, образуют в этой зоне искусственные трещины. Однако с увеличением нагрузки и развитием трещин в элементах без полиэтиленового покрытия прогибы элементов с покрытием и без него становятся одинаковы.

При продольном расположении анкерных ребер полиэтиленовых листов в сжатой или растянутой зонах изгибаемых элементов прогибы элементов остаются такими же, как в контрольных образцах без покрытия. Средние значения отношения прогибов в этих случаях равны 0,93 и 1,08.

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости учета в указанных случаях влияния полиэтиленовых анкерных ребер на сопротивление железобетонных элементов силовым воздействиям при их расчете и проектировании.

Учет влияния ребер полиэтиленового покрытия при расчете прочности нормальных сечений железобетонных элементов. требуется только при их расположении в сжатой зоне сечения поперек плоскости действия момента. Приняв расчетную схему, составим уравнения равновесия для первого случая расчета элементов прямоугольного сечения с одиночным армированием

В этих формулах значение оп, определяющее степень участия полиэтиленовых анкерных ребер в восприятии сжимающих усилий в железобетонном элементе, не может быть получено из условия пропорциональности модулей деформаций полиэтилена и бетона, как в многослойной конструкции. Находясь внутри бетона полиэтилен участвует в работе конструкции в большей степени (эффект обоймы). Значение Оп в предельном состоянии было получено в результате испытания бетонных призм, разделенных полиэтиленовыми листами на три равные части, в которых имитируется работа полиэтилена в сжатой зоне железобетонного элемента. При наибольшем значении относительных деформаций полиэтилена 8 1 Ю-2 значение оп оказалось равным ЮМПа.

Расчет прочности опытных образцов по формулам (1) и (2) при Оп=Ю МПа показал удовлетворительную сходимость теоретических и опытных разрушающих моментов при шаге анкерных ребер 40 и 80 мм. Отклонения опытных значений от теоретических в среднем составляли 5...12 % в запас прочности. Расчет по СНиП 2.03.01-84 указанных элементов без учета слоя прорезанного анкерными ребрами, т. е. при рабочей высоте сечения hob, недооценивает прочность до 20 %, а с полным учетом всего сечения (при рабочей высоте ho) - значительно переоценивает.

Доля момента, воспринимаемого анкерными ребрами полиэтиленового покрытия, с увеличением высоты элемента уменьшается. Так, при h равном 6, 10 и 14 см на анкерные ребра приходится соответственно 45...47, 20...28 и 16... 18 % разрушающего момента.

При высоте элемента более 14 см рассчитывать прочность изгибаемого железобетонного элемента можно без учета работы полиэтиленовых анкерных ребер.

При втором случае расчета усилия в сжатой зоне элемента также определяют с учетом усилия, воспринимаемого полиэтиленовыми ребрами.

Аналогично учитывают работу полиэтиленовых ребер при внецентренных сжатии или растяжении железобетонных элементов. В этих случаях учет их работы производят только при их расположении в сжатой зоне поперек плоскости действия момента.

Так, при внецентренном сжатии элементов с двойным армированием, когда, расчетные формулы имеют вид:

Все остальные расчетные положения СНиП 2.03.01-84, относящиеся к определению прочности элементов, могут быть распространены на железобетонные конструкции с полимерным покрытием.

( см. книгу - здесь только текстовые отрывки)     

UP

Ваше имя:

Комментарий:

Введите код, который Вы видите на изображении выше (чувствителен к регистру). Для обновления изображения нажмите на него.

• Расчет прочности железобетонных элементов
• Расчет экономической эффективности гидроизоляции из листовых полимерных материалов
• Особенности расчета железобетонных конструкций с профилированным полиэтиленовым покрытием
• Расчет стоимости ремонта квартиры
• ПЛАНИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА, МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ СЕБЕСТОИМОСТИ. БРИГАДНЫЙ ХОЗРАСЧЕТ