CURVATURE ANALYSIS OF HIGH STRENGTH CONCRETE BEAMS/STIPRAUS BETONO GELŽBETONINŲ SIJŲ KREIVIŲ ANALIZĖ
Authors: Kaklauskas Gintaris , Hallgren Mikael 
Published: March 2019

Straipsnyje pateikti stipraus betono gelžbetoninių sijų deformatyvumo tyrimo rezultatai. Darbą sudaro dvi dalys: eksperimentinė ir teorinė.

Eksperimentinėje dalyje pateikti antrojo autoriaus Karališkajame technologijos institute (Švedijoje) atliktų bandymų [8] rezultatai. 26 laisvai atremtos gelžbetoninės sijos buvo išbandytos trumpalaike apkrova—dviem koncentruotomis jėgomis. Betono 150 mm kubelių stipris kito nuo 40 iki 100 MPa. Stačiakampio skerspjūvio sijos, grynojo lenkimo zonoje armuotos tik tempiama armatūra, buvo sudalytos į tris serijas: B90, B91, B92. B90 serijos sijos buvo 4,0 m ilgio, o skerspjūvio aukštis—140 mm, plotis 150 mm. Atitinkami B91 ir B92 serijų sijų nominalūs matmenys buvo 5,2 m, 150 mm ir 180 mm. Sijų. skerspjūvio ir betono mišinio charakteristikos pateiktos atitinkamai 1 ir 2 lentelėse.

Sijų gniuždomo betono deformacijos grynojo lenkimo zonoje buvo matuojamos penkiais 30 mm ilgio elektriniais tenzodavikliais, priklijuotais skirtingūose skerspjūvio aukščiuose. Armatūros strypų deformacijos buvo matuojamos 8 mm ilgio tenzodavikliais.

Teorinėje dalyje eksperimentinėms sijoms buvo apskaičiuoti kreiviai sluoksnių metodu ir palyginti su kitų žinomų analitinių metodų apskaičiavimo rezultatais. Skaičiuojant sluoksnių metodu, gelžbetoninio elemento skerspjūvis yra sudalijamas į horizontalius į betono ir armatūros sluoksnius. Skaičiuojama iteracijomis, taikant medžiagų atsparumo formules bei išsamias medžiagų diagramas. Gniuždomam betonui taikoma (1), o tempiamam betonui pirmojo autoriaus pasiūlyta (3) priklausomybe.

Kiekvienai sijai penkiuose apkrovos lygiuose (0,4, 0,5, 0,6, 0,7 ir 0,8 eksperimentinio ardančiojo momento M ureikšmės) buvo apskaičiuoti kreiviai ir palyginti su eksperimentų rezultatais. Eksperimentinės (punktyrinė linija) ir teorines (ištisa linija) momentų-kreivių diagramos visoms sijoms pateiktos 3 pav. Nors gautas neblogas teorinių ir eksperimentinių kreivių atitikimas, daugeliui sijų, esant didesnėms apkrovoms, apskaičiuoti kreiviai yra kiek mažesni už eksperimentinius. Tai matyti 4 pav., kuriame pateikta santykinių kreivių (κ/κexp, kur κth yra teorinis, o κexp—eksperimentinis kreivis) priklausomybė nuo momento.

Be sluoksnių metodo, kreiviai dar buvo apskaičiuoti amerikietiškų [9], Euronormų [10] bei Lietuvoje galiojančių normų [11] metodais. Vertinant tikslumą kiekvienu skaičiavimo metodu nustatytiems santykiniams kreiviams buvo gauti tokie svarbiausi statistiniai dydžiai kaip vidurkis bei vidutinis kvadratinis nuokrypis. Statistinio apskaičiavimo rezultatai pateikti 3 lentelėje. Sluoksnių, Euronormų ir amerikietiškų normų metodais apskaičiuotiems kreiviams vidutinis kvadratinis nuokrypis, nustatytas visiems eksperimento taškams (visos sijos, 5 apkrovos lygiai), neviršija 7,5%. Apkrovos lygiui 0,4 M u vidutinis kvadratinis nuokrypis dar mažesnis, tačiau jis yra didesnis apkrovos lygiui 0,8 M u . Reikia pažymėti, kad Euronormų ir amerikietiškų normų metodams gauta kiek didesnė sisteminė paklaida nei sluoksnių metodui, ypač didesniems apkrovos lygiams. Lietuvoje galiojančių normų metodui gauta sisteminė paklaida yra apytikriai tokia kaip kitų metodų, tačiau vidutinis kvadratinis nuokrypis kiek didesnis. Apskritai imant, toks geras apskaičiuotų ir eksperimentinių kreivių sutapimas visiems metodams gali būti paaiškintas ne tik eksperimento kokybe, bet ir maža tempiamo betono įtaka šių stipriai armuotų sijų deformatyvumui.