Уточненный расчет прочности фиброжелезобетонных элементов круглого сечения при действии поперечных сил

УДК 624.7

УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ФИБРОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ.

Хегай М.О., Хегай О.Н.

Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, г. Абакан

SPECIFIED CALCULATION OF STRENGTH OF FIBRO-RE-CONCRETE ELEMENTS OF THE ROUND CATEGORY WITH ACTION OF TRANSVERSE FORCES.

Hegay AO., Hegay ОЛ Khakassia State University, Abakan

В работе рассматриваются основные виды разрушения железобетонных конструкций по наклонному сечению, теоретические предположения к расчету по прочности фиброжелезобетонных балок круглого сечения при действии поперечных сил. Представлена расчетная модель, которая позволяет определить несущую способность фиброжелезобетонного элемента круглого сечения при действии поперечных сил, с учетом работ нагельного эффекта продольной арматуры, и сил зацепления.

Ключевые слова: фиброжелезобетон, наклонное сечение, круглое сечение, срез, нагельный эффект, касательные напряжения, расчет прочности,

The main types of destruction of reinforced concrete structures along an inclined cross-section are considered in the work, theoretical assumptions to the calculation of the strength of fiber reinforced-concrete beams of circular cross section under the action of transverse forces. A computational model is presented that allows determining the load-bearing capacity of a fiber-reinforced concrete element of circular cross-section under the action of transverse forces, taking into account the work of the nagel effect of longitudinal reinforcement, and the engagement forces.

Key words: fiber-reinforced concrete, inclined section, round section, shear, nagel effect, tangential stresses, strength calculation,

Фибровое армирование бетона представляет интерес не только с точки зрения улучшения работы материала на растяжение, но также и существенного повышения его сопротивляемости ударным нагрузкам, истиранию, трещинообразованию.

Введение стальной фибры в изгибаемые элементы круглого сечения способно повысить несущую способность в зоне действия поперечных сил, а разрушение элемента по наклонному сечению носит более вязкий, плавный характер [1, 2].

В зависимости от того, где напряжение быстрее достигнет предельных значений, различают три общеизвестных случая разрушения [3, 4] элемента по наклонным сечениям (рис 1).

Рис. 1. Возможные схемы разрушения изгибаемых элементов по наклонным сечениям а - схема разрушения от действия изгибающего момента, б - схема разрушения от действия поперечной силы, в - схема разрушения по сжатой полосе бетона между наклонными трещинами

В качестве расчетной модели при определении прочности фиброжелезобетонных элементов круглого сечения при действии поперечных сил принята модель разрушения по второму случаю (Рис 16.).

с

Рис. 2. Расчетная схема усилий в наклонном сечении, при расчете фиброжелезобетонного элемента

Продольное и поперечное усилия в фибробетоне определяются исходя их эпюр нормальных и касательных напряжений (рис. 3).

Над наклонной трещиной эпюра нормальных напряжений принимается прямоугольной с величиной напряжений, равной сопротивлению фибробетона

осевому сжатию а по наклонной трещине треугольной с максимальным значение у начала наклонной трещины равным оы

Эпюра касательных напряжений в сжатой зоне фибробетона принимается в виде параболы с максимальным значением ттах в вершине наклонной трещины, а в растянутой зоне фибробетона треугольной.

G.v

R.

Xу

v -\

N* \'b /V

\ г/////,

/ s/N „ у/ M /Tmax II a.

/

-----\

Рис. 3. Расчетные эпюры напряжений в фибробетоне

На основаниях исследований А.С. Залесова [5], поперечное усилие в фибробетоне над вершиной наклонной трещины определяется из эпюры касательных напряжений, (рис. 3):

4 Q y

3 к r r

2

Qfi =

3 к r т

1 4

3 к r т

y

4( i -

4(r2 - y2;

где у = 0,5Н - х , т тах = юЯ^ , (коэффициент ы - коэффициент

разности прочности фибробетона на растяжение от прочности среза).

Установлено, что поперечная сила Оъ существенно зависит от так называемого относительного пролета среза с/Л, т. е. от относительного расстояния от сжатой зоны бетона над вершиной наклонной трещины до опоры. С увеличением пролета среза происходит резкое падение поперечной силы Оь, которое приближенно описывается гиперболической зависимостью с/Л. Таким образом, логично будет добавить с/Л в формулу (2), так как формула (2) позволяет определить поперечное усилие при чистом срезе, без учета наклонного сечения

Qß =

3 к r т h

л , - - \

4(r - y )c

r

Поперечное усилие, воспринимаемое фибробетоном растянутой зоны, определяется выражением:

Qfbt = 0,5 * fbArcnp

Величина напряжений в фибробетоном слое растянутой зоны при расчете в [4], определяется как разность прочностных свойств фибробетона и бетона на растяжение:

* b = J - Rbt

Aorcnp - площадь эллипса отсеченной сжатой зоной бетона, где 2 r2 - 2 rx + 1,5 r2 sin 2 9

crc'ió .

sin 9

Q - угол наклона трещины.

Продольная арматура в месте пересечения наклонной трещины испытывает как растяжение, так и изгиб, вследствие взаимного смещения частей элемента, разделенных наклонной трещиной. В продольной арматуре возникают усилия: продольное растягивающее и поперечное, так называемое нагельное усилие, которое, в свою очередь вызывает откол или раскалывание бетона защитного слоя.

Величина нагельного усилия прямо пропорционально зависит от напряжений смятия в бетоне под продольной арматурой.

Для определения зависимости был запроектирован анкер (рис. 4.) в бетонном слое, в программном комплексе ЛИРА. Из картины напряжений (рис. 5) видно, что зона, находящаяся под анкером испытывает сжатие (смятие), а над анкером отрыв -растяжение.

Рис. 4. Общий вид анкера в комплексной программе «ЛИРА»

Рис. 5. Изополя нормальных напряжений в элементе

Рис. 6. График зависимости напряжений в бетонном слое под анкером, от касательных напряжений в арматуре

Полученный график (рис. 6) позволяет определить зависимость касательных напряжений в арматуре от смятия бетона.

Таким образом, получив уравнение линии аппроксимации, нагельные силы в продольной арматуре находим с помощью выражения:

а = As

Экспериментальные исследования А.С. Залесова и И. А. Титова показали, что при деформировании железобетонного элемента в наклонной трещине возможно возникновение сил зацепления значительной величины, возникающих в результате взаимного смещения берегов наклонной трещины.

Выражаем их через расчетное сопротивление фибробетона растяжению с некоторым понижающим коэффициентом К.

sin 0

kR„ A

fbt c

Условие прочности (сумма проекций всех внутренних усилий на поперечную ось элемента должна быть не меньше внешних поперечных сил) будет определяться по формуле:

Q * Qb + Q* + ^ J Q si Qswi Qcrc

Таким образом, данный расчет позволяет определить несущую способность фиброжелезобетонного элемента круглого сечения при действии поперечных сил, с учетом работ нагельного эффекта продольной арматуры, а так же сил зацепления.

Библиографический список

1. Хегай А.О. Исследования фиброжелезобетонных колон с высокопрочной арматурой / В.И. Морозов, А.О. Хегай // Вестник гражданских инженеров. - 2011. - №3(28). - С. 34-37.

2. Опбул Э. К. Эффективное использование высокопрочной арматуры в изгибаемых элементах без предварительного напряжения: дис. ... канд. техн. наук / Э. К. Опбул; СПбГАСУ. - СПб., 2006. 2005.- 152 с.

3. СП 52-104-2006. Сталефибробетонные конструкции / Госстрой России. - М.: ГУП НИИЖБ, 2007. - 88с.

4. СНиП 2.01.03-85. Армоцементные конструкции / Госстрой СССР. - М.: ГУП НИИЖБ, 1985. - 51с.

5. Залесов А.С. Сопротивление железобетонных элементов действию поперечных сил / И. М. Чупак, А. С. Залесов, С. А. Корейба. - Кишинев: Штиинца, Кишиневский политехнический институт, 1987. - 132с

Bibliograficheskij spisok

1. Hegay A.O. Researches the fibrozhelezobetonnykh colon with high-strength fittings / V.I. Morozov, A.O. Hegay//the Messenger of civil engineers. - 2011. - No. 3(28). - Page 34-37.

2. Opbul, E. K. Effective use of high-strength fittings in the bent elements without preliminary tension: yew. ... Cand.Tech.Sci. / E.K. Opbul; СПбГАСУ. - SPb., 2006. 2005.-152 pages.

3. Joint venture 52-104-2006. Stalefibrobetonny designs / State Committee for Construction of Russia. - M.: SUE NIIZhB, 2007. - 88 pages.

4. Construction Norms and Regulations 2.01.03-85. Armotsementny designs / State Committee for Construction of the USSR. - M.: SUE NIIZhB, 1985. - 51 pages

5. Zalesov of A.S. Soprotivleniye of reinforced concrete elements to action of cross forces / I.M. Chupak, A.S. Zalesov, S.A. Koreyba. - Chisinau: Shtiintsa, Chisinau polytechnical institute, 1987. - 132s

Хегай Максим Олегович - к.т.н., доц. кафедры «Городское строительство и хозяйство» Института информационных технологий и инженерного образования Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, E-mail: hegaymaksim@yandex. ru

Хегай Олег Николаевич - к.т.н., доц. кафедры «Городское строительство и хозяйство» Института информационных технологий и инженерного образования Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, E-mail: hegaymaksim@yandex. ru

Khegay Maksim Olegovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor Department of "Urban Construction and Management" of the Institute of Information Technology and Engineering Education Khakassia State University

Khegay Oleg Nikolaevich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor Department of "Urban Construction and Management" of the Institute of Information Technology and Engineering Education Khakassia State University

УДК 625.08

ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ГОТОВНОСТИ КОМПЛЕКТОВ ТЕХНИКИ В СЛОЖНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Чооду О.А., Евтюков С.А.

Тувинский государственный университет, г. Кызыл Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург

THE PROBLEMS OF INCREASING THE TECHNICAL READINESS OF EQUIPMENT KITSIN DIFFICULT CLIMATIC CONDITIONS

Choodu OA, Evtyukov S.A.

Tuvan State University, Kyzyl Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, Saint-Petersburg

В статье обосновывается необходимость создания универсальных комплектов техники для различных отраслей народного хозяйства страны в зависимости от условий технической эксплуатации. Предлагаются пути создания высокоэффективных парков с интеграционной адаптивностью к новым достижениям в науке и технике.

Ключевые слова: парк машин, техническая эксплуатация, рельеф, адаптация,наука.

The article explains the need for a new direction in the formation of parks of machinery and equipment for various sectors of the national economy depending on the terrain and its technical operation. The ways of creation of highly parks integration adaptability to new developments in science and technology.

Key words: fleet, technical maintenance, relief, adaptation, science.

Человеческая цивилизация на современном этапе своего развития сталкивается с множеством новых проблем, одной из которых является так называемый «климатический вызов». В связи с суровыми климатическими условиями в значительной части территории Российской Федерации и участившимися изменениями в климате актуальность исследования влияния климата на технические средства является обоснованной проблемой.

Автомобильный транспорт - наиболее массовый вид транспорта. Экономичная и эффективная работа автомобильного транспорта обеспечивается рациональным использованием многомиллионного парка подвижного состава -грузовых и легковых автомобилей, автобусов, прицепов и полуприцепов.