Работу коротких (лh=8.33) внецентренно сжатых образцов удобнее оценивать по относительной несущей способности, исключающей влияние разной призменной прочности бетона на результат сравнения. Рассмотрим отдельно влияние причисленных факторов на несущую способность колонн. Для удобство сначала проанализируем колонны из бетона класса В 87 с размерами сечении 120х250 мм. Так, при не изменяемом коэффициенте армирования (m=1.5%=const ) и е0=0 прочность “короткой стойки” (лh=8.33) самая большая (рис.1).

деформационный трещинастойкость конструкция бетон

Рис. 1. Зависимость несущей способности от гибкости при d0=0, d0=0.2 и d0=0.5 для колонн K-8,33-1,5-0, K-16,67-1,5-0, K-25-1,5-0, K-8,33-1,5-0,2, K-16,67-1,5-0,2, K-25-1,5-0,2, K-25-1,5-0,2 K-16,67-1,5-0,5, K-25-1,5-0,5

Из рисунка 1 очевидно при классе бетона В 87 и коэффициенте армирования m=1.5% что с возрастанием гибкости колон уменьшается несущая способность колонн.

При центральной сжатии п прочность образца гибкостью лh=16.67 о отношению к “коротким стоикам” лh=8.33 уменьшается на 5% , а при гибкости - лh=25 на 16%. Прочность стойки лh=25 меньше прочности стойки лh=16.67 на 11%. А в случае е0/h=0.2 мм и е0/h=0.5 мм, несущая способность колонн гибкостью лh=16.67 к “коротким стойкам” умещается соответственно 12% и 18%. В этом же самом случае прочность колонн гибкостью лh=25 к колоннам лh=16.67 будет соответственно 21% и 24%.При таких эксцентриситетах прочность колонн с большой гибкостью (лh=25) к прочности “коротким стойкам” меньше соответсвенно на 30% и 38%.

Из результатов опытных колонн сочнием 100х200 мм и классом бетона В 109 можно сделать вывод, что при m=2.26% и е0/h=0 20 мм и 50 мм прочность колонн гибкостью лh=30 меньше прочности колонн гибкостью лh=20 соответственно на 26%, 28% и 29%. Из результатов наглядно заметно, что с увеличением гибкости колонн с соответствующими эксцентриситетами 1.5 раза несущая способность, но сравнивая с колоннами первой группы (m=1.5% и B87) уменьшится почти два раза.

Если сравнить результаты изменения прочности стоек от эксцентриситета внешней нагрузки 0 мм, 24 мм “коротких стоек” при ?=1.5% , прочность уменьшается на 32%.Продолжая логику при е0/h=0.5 к отношению е0=0 ,несущая способность уменьшается на 74%, а к е₀/h=0.2 уменьшится 41%.

Колонны гибкостью лh=16.67 показывают, что несущая способность при наличии эксцентриситета е0/h=0.2 посравнению с несущей способность центрально сжатой колоне уменьшается больше чем 37% , а колонны при е0/h=0.5 больше 264 %.При большом эксцентриситете е0/h=0.5 прочность образа по сравнению с центренно сжатой колонной меньше 76%.

При гибкостью лh=25 ,прочность колонн с эксцентриситетами е0=24 мм и е0=60 мм к прочности центренно сжатой колоны меньше соответственно 42% и 80%, а разница межу прочностями колонн с эксцентриситетами е0=24 мм и е0=60 мм составляет 74%.

Колонны, где используемый класс бетона В 109, имеем коэффициент армирования ?=2.26 % и ?=3.4%. Рассмотрим влияние эксцентриситета на несущую способность при ?=2.26%.Так, прочность при гибкости лh=20 и эксцентриситета е0/h=0.2 и е0/h=0.5 к прочности центренно сжатой колоны меньше соответственно 39% и 77%. А уменьшение прочности при е0/h=0.5 к е0/h=0.2 составляет 62%.

А при гибкости лh=30 несущая способность колонн по сравнению с центрально сжатыми при е0/h=0.2 и е0/h=0.5 уменьшается 41% и 77% . Разница величины прочности внецентренно сжатых стоек с эксцентриситетами е0=24 мм и е0=60 мм составляет соответственно 62 % к сторону наибольшего эксцентриситета.

Рассмотрим вариант с коэффициентом армирования ?=3.4%.

В этом случае испытывались колоны с гибкостью только лh=30.Так, при эксцентриситете е0/h=0.2 и е0/h=0.5 прочность внецентренно сжатых стоек по отношению к прочности центрально сжатых уменьшается соответственно на 52 % и 80%. А разница между прочностью внецентренно сжатых стоек при эксцентриситете е0/h=0.2 и е0/h=0.5 будет 62% (рис 2., рис.3).

Рис. 2. Зависимость несущей способности от относительного эксцентриситета при гибкости 20 и 30 для колонн, 1- при m=2.26%, 2,3- при m=3.4 %

Рис. 3. Зависимость несущей способности от относительного эксцентриситета при гибкости 8.33, 16.67 и 25 для колонн K-8,33-1,5-0, K-16,67-1,5-0, K-25-1,5-0, K-8,33-1,5-0,2, K-16,67-1,5-0,2, K-25-1,5-0,2, K-25-1,5-0,2 K-16,67-1,5-0,5, K-25-1,5-0,5, 1,2,3- при m=1.5%

Проанализируем прочность колонн с гибкостью лh=30 и относительным эксцентриситетом е0/h=0. Так при m=2.26% несущая способность (N) колонны составляет 1220 кн, а при m=3.4% N больше на 35% и равна 1640 кн.

Увеличивая относительный эксцентриситет е0/h=0.2 увидим , что при m=2.26% несущая способность (N) стоики 720 кн., а при m=3.4 % несущая способность увеличивается всего на 8 % и составляет 780 кн.

Рассматривая динамику изменения прочности в случае больших эксцентриситетов, а именно при е0/h=0.5, увидим, что при m=2.26% несущая способность (N) колоны ниже прочности колоны с m=3.4% на 16 %.

При сравнении результатов испытания бетонных призм и железобетонных колонн (табл. 3) будет очевидным , что работа бетона в конструкциях отличается от работы в призмах в условиях однородного напряженного состояния. Взять короткие стойки- максимальные деформации бетона в колонне (лh=8.33), при сжатии со случайным эксцентриситетом деформации в колонне наиболее близки к предельным деформациям бетона в призмах. Увеличение эксцентриситета приводится к увеличению разницы между величин деформациям в колоннах и призмах. Относительные деформации бетона в колоннах с гибкостью лh=25 превышают деформации бетона в призмах на 35-48 %,.

Если анализировать отношение (табл. 3), то следует отметить, что максимальная деформации в колоннах 55 % больше чем в призмах.

Таблица 3. Сравнение относительных деформаций бетона в колоннах и в призмах

Относительный уровень трещинообразования в опытных железобетонных колоннах зависит от эксцентриситета продольного усилия, гибкости элемента и наличия количество продольной арматуры. С увеличением гибкости конструкций относительный уровень трещинообразования снижается.

Отсюда можно сделать следующие выводы:

Увеличение гибкости опытных колонн от лh=8.33 до лh=30 приводит к снижению несущей способности «центрально» сжатых образцов.

По сравнению с колоннами из бетонов классов В35-В45, стойки из высокопрочного бетона демонстрируют более высокую степень зависимости несущей способности колонны от увеличения эксцентриситета внешней силы.

Определено, что при внецентренном сжатии опытных железобетонных колонн предельные деформации крайнего сжатого волокна высокопрочного бетона превышали деформации в призмах до 1,55 раз.

Трещины в опытных железобетонных колоннах из высокопрочного бетона появлялись только при наличии относительного эксцентриситета е0/hі0.2.

Прогибы колонн увеличиваются от эксцентриситета внешней нагрузки и от гибкости. Так при центральном сжатии но гибкости больше 8.33 (lh>8.33) колонна начинает прогибаться.

Установлено, что предельные относительные деформации растяжения в опытных колоннах из высокопрочного бетона равны еbt,ult=(35ч41)?10^-5.

Литература

1. Аксенов В.Н. Расчет колонн из высокопрочных бетонов по нелинейной деформационной модели с использованием кусочно-линейных диаграмм « у b - е b » // «Строительство - 2009»: мат-лы юбилейной Междунар. научн.-практич. конф.- Ростов н/Д: РГСУ,2009. - С. 36-38.

2. Аксенов В.Н. К расчету колонн из высокопрочного бетона по недеформированной схеме // Бетон и железобетон.- 2009.- № 1. - С. 24-26.

3. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона [Текст].- Введ. 1982-01-01.-М.: ФГУП «Стандартинформ», 2005. -12 с.

4. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам [Текст].- Введ. 1991-01-01.-М.: ФГУП «Стандартинформ», 2006. -30 с.

5. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. [Текст] .- Введ. 2004-03-01. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 54 с

6. Маилян Р.Л. Строительные конструкции: учебное пособие / Р.Л. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселев. Изд. 4-е. -Ростов н/Д : Феникс, 2010. -875 с.

7. ACI 318-08: Building code requirements for reinforced concrete. Detroit: American Concrete Institute, 2008.- p. 471.

8. EN 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1: General rules and rules for buildings [Текст].- Brussels: European Committee for Standardization, 2001. - 52 р.

Размещено на Allbest.ru