ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 93
Скачиваний: 0
чивость кубиковой прочности выше и достигает ti=10-M2%. Сле дует отметить, что количество образцов не превышало девяти на одну конструкцию, поэтому приведенные выше значения парамет ров изменчивости надо считать приближенными. Однако, как видно из опытных данных, фактическая прочность материала в конструк циях несколько выше прочности бетона в образцах, а закон рас пределения идентичен.
При переходе к коэффициенту однородности бетона получены следующие его значения: минимальный для арки 75 м (£о = 0,57), максимальный — для арки 24 м (/го = 0,80). Как видим, диапазон колебаний коэффициента достаточно велик. Однако осредненное значение коэффициента однородности бетона для конструкций, из готовленных ручным способом, оказалось несколько выше норми руемого СНиП и составило /го = 0,67.
Геометрические параметры конструкций по сравнению с про ектными изменились. Так, в трех конструкциях из пяти испытан ных линейные габариты не укладывались в пределы допусков на изготовление. Значительные колебания наблюдались в толщине элементов (особенно для арки пролетом 75 м), изготовление кото рых осуществлялось иабрызгом.
Все это предопределило необходимость введения новых значе ний коэффициента перегрузки для собственного веса армоцемент ных конструкций. Все они независимо от метода изготовления ока зались выше нормируемых величин на 10—15%. Абсолютные зна чения коэффициента перегрузки представлены во второй главе. При сборке конструкций изменилась стрела подъема их, а также пролеты, что нашло отражение при определении фактических ха рактеристик конструкций.
Рассмотрим результаты испытаний конструкций (табл. 31). Прочность конструкций определяется дифференцированно в за
висимости от характера разрушения. В данном случае конструкции были отнесены к разряду экспериментальных, расчет которых про изводился только в продольном направлении по расчетной схеме арки с затяжкой с недеформируемьш контуром сечения. Работа арки в поперечном направлении не учитывалась.
Результаты испытаний показали, что почти все конструкции вы держивали действие контрольной разрушающей нагрузки. Исклю чением является конструкция А-75, которая разрушалась при на грузке, превышающей расчетную иа 35%, причем разрушение про изошло в одной четверти пролета в результате раздробления бе тона стенки сечения с одновременным отрывом связующих плит от верхних полок. Этому способствовал ряд причин; одной из основных следует считать дефекты изготовления и особенно мон тажа.
Конструкции типов А-15 и А-30 выдержали нагрузку, превы шающую расчетную в среднем на 45—50%. Дальнейшее загружение их пробной нагрузкой не производилось.
Напряженное состояние, характеризуемое значениями нормаль ных напряжений в крайних волокнах сечения, строго говоря, не
114
раскрывает истинной картины работы конструкции из-за отсут ствия полных данных о напряжениях в поперечном направлении. Однако общее представление о работе конструкции мы все же по лучаем. Жесткость армоцементных конструкций оценивается по ве личине прогибов от воздействия нормативных нагрузок. В таблице эти данные представлены для сечения в середине пролета арок.
Экспериментальные величины прогибов для конструкций всех типов оказались больше расчетных. Это говорит о том, что приня тые при расчете жесткостные характеристики сечения конструк ции оказались завышенными. Пересчет конструкций по их факти ческим данным несколько приблизил значения расчетных и опыт ных прогибов, однако расхождение все же имело место и, напри мер, для арки А-75 составило 15%.
В арке типа А-24 упомянутое расхождение достигло 25%; это объясняется тем, что такая арка испытывалась с раскреплением верхних полок сечения распорками и без них. На втором этапе испытаний расхождение в величинах прогибов получилось больше, прежде всего из-за большей деформации сечения арки в попереч ном направлении. Однако этот случай не является характерным для-работы арки в покрытии.
Таким образом, при расчете армоцементных арок с затяжками по второму предельному состоянию жесткость сечения следует принимать с коэффициентом 0,85, что и учтено СН 366—67.
Работа арок в поперечном направлении достаточно наглядно может быть продемонстрирована с помощью эпюры горизонталь ных перемещений одной из них, например А-24 (рис. 17). На ри сунке представлены две эпюры горизонтальных" перемещений верх них полок сечения: когда сечение арки по пролету раскреплялось и когда стяжки срезаны. Из эпюр видно, что большую деформативность арка претерпевает во втором случае (этап 77), хотя об щая картина деформированного состояния остается аналогичной. Следовательно, не учитывать при расчете работу арок открытого профиля в поперечном направлении — значит исключить из расчет ных комбинаций величины дополнительных усилий.
Большинство испытанных конструкций не рассчитывалось по деформациям, а поэтому сравнение расчетных и опытных величин ширины раскрытия трещин не производилось. И это не случайно, а вполне закономерно, ибо арки преимущественно работают по схеме внецеитренно-сжатого стержня с малым эксцентриситетом,
ипоявление трещин в растянутой зоне вряд ли возможно. Однако
впоперечном направлении арка претерпевает такие изменения, что стенки сечения по своей работе приближаются к пластинкам, упругозащемлеиным по контуру и находящимся в условиях сложного напряженного состояния. Картина трещинообразования в них но сит «конвертный» характер, а максимальная ширина раскрытия трещин достигает 1—2 мм, что имеет уже существенное значение при оценке долговечности конструкции.
Результаты натурных испытаний армоцементных конструкций, работающих по балочной схеме, а также конструкций сводчатого
5* |
115 |
типа позволяют сделать некоторые выводы и дать соответствую щие рекомендации.
1. Оценку несущей способности конструкций комбинированного армирования (тканые сетки выполняют лишь конструктивные функции) следует производить в соответствии с Указаниями по проектированию армоцементных конструкций (СН 366—67), учи-
Рис. 17. Схема деформированного состоянияарки в поперечном направ лении
Этап / — стяжки установлены в |
сечениях а — ос;этап / / — стяжки срезаны. |
Пере |
мещения |
даны в миллиметрах |
|
тывая коэффициенты условий работы, рекомендованные во |
второй |
|
главе. Введение дополнительных коэффициентов условий работы вызвано спецификой работы элементов открытого профиля в по крытии при конструктивных (нерасчетных) стыковых соединениях.
2. Опытные данные о прогибах конструкций превышают расчет ные значения при кратковременных загружениях в среднем на 15%, что надо учитывать при расчете путем введения в расчетные фор мулы понижающего коэффициента от = 0,85 (учтено СН 366—67).
3. Методика расчета ширины раскрытия трещин, по СН366—67, при кратковременном действии нагрузки дает завышенные резуль таты, что можно объяснить неучетом положительного влияния ра боты тканых сеток.
Следует указать на необходимость обязательного расчета эле ментов конструкции в поперечном направлении. Опытные данные показывают, что, например, для конструкций сводчатого типа этот вид расчета является определяющим при оценке трещиностойкости.
4. Местная устойчивость плоских элементов конструкций, на ходящихся в условиях чистого изгиба, обеспечивается при соотно-
116
шении сторон 1:3 и высоте /г —50 б |
(б — толщина |
стенки эле |
мента) . |
|
|
5. Экспериментально-теоретические |
исследования |
изгибаемых |
армоцементных элементов сетчато-стержневого армирования, вы полненные в НИИСК Госстроя СССР В. Д. Галичем под руковод ством А. Б. Голышева и Б. Д. Таирова, выявили не учитываемые ранее особенности их работы.
а) армоцементные элементы с комбинированным армированием по прочностным и деформативным свойствам занимают промежу точное положение между обычными железобетонными и армоцементными с сеточным армированием. Деформативность элементов с комбинированным армированием выше, чем обычных железо бетонных, атрещиностойкость ниже, чем армоцементных с сеточ ным армированием;
б) прочность, жесткость и трещиностойкость элементов- с ком бинированным армированием, кроме всего прочего, зависят от со отношения коэффициентов сетчатой и стержневой арматуры;
в) при расчете по второй группе предельных состояний повы шенную деформативность тканых сеток целесообразно учитывать снижением модуля упругости арматуры в сечении с трещиной в за висимости от соотношения между сетчатой и стержневой армату рой и маркой бетона.
§ 5. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ АРМОЦЕМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Под долговечностью конструкций следует понимать способность их в течение нормируемого периода времени удовлетворять эксплу атационным требованиям, в первую очередь конструктивной на дежности. Последняя определяется знанием объективных причин, вызывающих изменения в их работе, совершенством расчета и тех нологии изготовления, а также количественным выражением нор мируемых величин.
Пятнадцатилетний срок эксплуатации армоцементных конст рукций позволил сделать определенные выводы, касающиеся как их долговечности, так и общего состояния. Наиболее полное осви детельствование состояния эксплуатируемых конструкций было проведено в Москве, Ленинграде, Череповце, Новосибирске, Сара тове и других городах СССР. Основным типом конструкций, кото рые подверглись визуальному и инструментальному освидетельст вованию, явились кровельные панели.
Следует напомнить, что большинство кровельных панелей из готавливалось ручным способом, прочность бетона принималась в пределах 200—300 кГ/сж2 , водоцементное отношение В : Ц = 0,45-г- -f-0,60, а соотношение цемента и песка Ц : П = 1 : 3 . Вибрационная обработка бетонной смеси осуществлялась площадочными вибра торами. Армирование панелей предусматривалось комбинирован ное, тканые сетки обычно выполняли" технологически-конструктив ные функции. Расчет и конструирование производились по ана логии с железобетонными конструкциями, но не по СН 366—67.
117
Проверкой установлено, что состояние кровельных панелей вполне удовлетворительно. Отклонения от нормируемых величин ширины раскрытия трещин наблюдаются лишь в тех кровельных панелях, которые имели до монтажа дефекты или не учтенное при проектировании влияние температурно-влажностных факторов на работу панелей в период эксплуатации. К числу основных из них следует отнести элементы технологического оборудования с боль шими тепловыделениями, а также температурно-влажностные фак
торы суточного и сезонного |
характера. |
|
|
|
При вскрытии участков |
бетона |
нижней |
поверхности |
панелей |
с трещинами а т = 0,02-4-0,03 мм и |
защитным |
слоем 2—3 |
мм на |
|
арматуре была лишь обнаружена точечная коррозия. |
|
|||
Визуально-инструментальные наблюдения за работой кровель ных панелей с трещинами выявили определенные закономерности изменения механики раскрытия трещин при эксплуатации. Попе ременное увлажнение поверхностей панелей снегом и дождем при одновременном воздействии температурного фактора приводит к дальнейшему раскрытию трещин. Например, трещины с началь ной шириной раскрытия а т = 0,02-4-0,03 мм спустя пять лет раскры ваются до 0,1 мм и т. д.
Все это должно учитываться при проектировании панелей. Оче видно, радикальным средством защиты панелей от воздействия указанных выше факторов следует считать нанесение на поверх ность гидроизоляционного слоя.
При нормальных условиях эксплуатации в армоцементных па нелях с шириной раскрытия трещин 0,1 мм и защитным слоем 3—4 мм коррозия арматуры не обнаружена. Проведенные ЛенЗНИИЭП специальные коррозионные испытания подтвердили ре зультаты обследований натурных объектов.
Сохранность тканых сеток в армоцементе будет обеспечена в том случае, если толщина защитного слоя бетона и ширина рас крытия трещин удовлетворяют соотношению
аа > 60ат ,
где а0 — толщина защитного слоя, мм; а т —ширина раскрытия трещин, мм.
Результаты натурных коррозионных испытаний армоцемента, а также данные обследования эксплуатируемых конструкций и легли в основу при составлении нормируемых значений ширины раскрытия трещин в зависимости от условий эксплуатации. Повы шение сопротивляемости армоцементных конструкций трещинообразованию и одновременное обеспечение сохранности армирую щего материала от воздействия агрессивной среды являются основ ными факторами, влияющими на их долговечность.
Данные ЛенЗНИИЭП свидетельствуют о том, что пропитка ар моцемента петролатумом, например на глубину 2 мм, повышает его сопротивляемость трещинообразованию, в первую очередь благо даря уменьшению ширины раскрытия трещин. Петролатум, запол-
118
няя поры в бетоне в момент образования трещин, сдерживает их развитие.
Достаточно эффективна защита арматуры полимерными покры тиями, нанесенными в электростатическом поле. Надежно защи щая арматуру от коррозии, они одновременно улучшают ее сцеп ление с бетоном в среднем на 40% (данные ЛенЗНИИЭП) .
Защита стальных сеток посредством оцинкования рекомендо вана Центральной лабораторией коррозии Н И И Ж Б , и этот способ включен в Указания по проектированию армоцементных конструк ций (СН 366—67). Дальнейшие исследования С. Н. Алексеева [55] долговечности цинкового покрытия в щелочной среде бетона дали дополнительные сведения по этому вопросу.
Растворение |
цинка |
в |
бетоне можно предотвратить, вводя |
в смесь соли |
хрома |
или |
обрабатывая оцинкованную арматуру |
в хроматном растворе. Последний способ не только исключает вы деление водорода в бетонной смеси, но и значительно повышает стойкость цинка и цинковых покрытий во многих агрессивных средах.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что долговечность армоцементных конструкций будет обеспечена при условии выпол нения всех требований и указаний СН 366—67.
Предложения ЛенЗНИИЭП в отношении нормирования ши рины раскрытия трещин для армоцементных конструкций дисперс ного армирования послужат дополнительным материалом для про ектировщиков.
Наряду с этим вопросы теории надежности армоцементных кон струкций остаются еще малоизученными. Следует при этом от метить, что такое положение является общим для всех строитель ных конструкций. Для армоцементных конструкций, с нашей точки зрения, учитывая их тонкостенность, исследования и разработка теории надежности являются более актуальной задачей в сравне нии, например, с железобетонными конструкциями.
При решении данной задачи необходимо познать закономерно сти распределения случайных величин, оказывающих влияние на долговечность и надежность конструкций, нужны вероятностные методы и статистические данные, ибо время и место возникновения неисправностей и отказов, длительность службы до первого отказа, последующий поток отказов и восстановлений и общий срок службы элементов в целом являются в физическом и математи ческом смысле случайными функциями времени, т. е. представляют собой непрерывные нестационарные и стационарные процессы.
Все это обусловливает необходимость накопления статистиче ских данных об эксплуатационном состоянии армоцементных кон струкций в первую очередь, а также данные входного, поопера ционного контроля качества изготовления и монтажа. Таковы за дачи в области подготовки исходных данных для разработки теории надежности армоцементных конструкций.