В программу исследования коротких железобетонных балок включены факторы, не исследованные ранее, либо исследованные недостаточно. К этим факторам относятся: пролет среза a/h0, количество продольной и распределенной арматуры в виде горизонтальных и вертикальных хомутов.
Целью экспериментальных исследований коротких балок является дальнейшее совершенствование метода расчета прочности коротких балок при изменении a/h0 от 1 до 1,5, разработка методов расчета трещиностойкости и определения ширины раскрытия трещин в балках с пролетом среза a/h0 от 0,25 до 1,5.
Программа исследований коротких балок предусматривала решение следующих вопросов: определение прочности балок без распределенной арматуры с пролетом среза a/h0 от 0,25 до 1,5; определение трещиностойкости балок без распределенной арматуры с пролетом среза a/h0 от 0,25 до 1,5; определение ширины раскрытия трещин в балках без распределенной арматуры с пролетом среза a/h0 от 0,25 до 1,5; определение влияния горизонтальных и вертикальных хомутов на прочность, трещиностойкость и ширину раскрытия трещин в балках с пролетом среза a/h0 от 1 до 1,5; определение влияния пролета среза на характер образования трещин, вид разрушения в балках без поперечной арматуры и в балках, армированных равномерно распределенной арматурой.
Задачей экспериментально-теоретических испытаний являлось исследование действительной работы сжатой зоны коротких балок при изменении пролета среза от 0,25 до 1,5 в балках без распределенной арматуры, а также балок, армированных распределенной арматурой в виде горизонтальных и вертикальных хомутов при изменении пролета среза от 1 до 1,5 
.
Проектирование опытных образцов коротких балок. Все опытные образцы коротких балок авторами проектировались прямоугольного сечения с размерами 25´40 см. Длина образцов изменялась в соответствии с пролетом среза. Всего было изготовлено 10 образцов. Шесть образцов имели только продольную растянутую арматуру, исследуемым фактором являлся пролет среза (рис. 1).
Рис.1. Схема армирования балок серии I
Два образца армировались горизонтальными, два вертикальными хомутами (рис. 2). В этом случае исследуемым фактором являлся вид распределенного армирования при изменении a/h0 от 1 до 1,5.
Рис. 2. Схема армирования балок с распределенной арматурой: а — серия III; б — серия II
В качестве продольной растянутой арматуры принимались стержни 3Æ18 A-III. С целью надежной анкеровки эти стержни отгибались по контуру торца балки и дополнительно к ним было приварено по два анкеровочных хомута на каждой опоре. Горизонтальные хомуты располагались равномерно по высоте балок и принимались 3Æ8 A-III с шагом 5 см. Вертикальные хомуты располагались равномерно по длине балок и принимались 3Æ8 A-III с шагом 5 см. Характеристика опытных образцов приведена в табл. 1. Образцы изготавливались в заводских условиях в специальной опалубке на заводе Стройдеталь № 1 г. Пензы.
Таблица 1
Характеристики опытных образцов коротких балок
|
№ п/п |
Серии |
Марка образца |
Геометрические размеры |
Продольное армирование As |
Горизонтальные хомуты Asw,g |
Вертикальные хомуты Asw,v |
||||||||
|
b, см |
h, см |
L, см |
hо, см |
кол-во, шт. |
диаметр, класс |
кол-во, шт. |
диаметр, класс |
шаг, см |
кол-во, шт. |
диаметр, класс |
шаг, см |
|||
|
1 |
Б–1 |
25 |
40 |
47 |
36 |
3 |
18А–III |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
2 |
Б–2 |
25 |
40 |
65 |
36 |
3 |
18А–III |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
3 |
I |
Б–3 |
25 |
40 |
83 |
36 |
3 |
18А–III |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
4 |
Б–4 |
25 |
40 |
101 |
36 |
3 |
18А–III |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
5 |
Б–5 |
25 |
40 |
119 |
36 |
3 |
18А–III |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
6 |
Б–6 |
25 |
43 |
137 |
36 |
3 |
18А–III |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
7 |
Б–7 |
25 |
43 |
101 |
36 |
3 |
18А–III |
3 |
8A–III |
5 |
– |
– |
– |
|
|
8 |
II |
Б–8 |
25 |
43 |
137 |
36 |
3 |
18А–III |
3 |
8A–III |
5 |
– |
– |
– |
|
9 |
III |
Б–9 |
25 |
43 |
101 |
36 |
3 |
18А–III |
– |
– |
– |
3 |
8A–III |
10 |
|
10 |
Б–10 |
25 |
43 |
137 |
36 |
3 |
18А–III |
– |
– |
– |
3 |
8A–III |
10 |
|
Таблица 2
Прочностные и деформационные характеристики бетона
|
Марки образцов |
Кубиковая прочность R, МПа |
Призменная прочность Rbn, МПа |
Прочность на растяжение Rbtn, МПа |
Начальный модуль упругости Eb, МПа |
|
Б–1 ¸ Б–6 |
30 |
22 |
1,8 |
32,5×103 |
|
Б–7, Б–8 |
19 |
12,7 |
1,3 |
25,0×103 |
|
Б–9, Б–10 |
40,5 |
25,7 |
1,95 |
34,5×103 |
Физико-механические свойства бетона и арматуры. Одновременно с испытанием образцов коротких балок авторами проводилось определение физико-механических свойств бетона. Прочностные характеристики определялись по результатам трех испытаний кубиков. Кубиковая прочность R определялась из испытаний кубиков с ребром 10 см с введением поправочного коэффициента для перехода к стандартному кубику с ребром 15 см. (табл. 1.).
Физико-механические свойства арматуры А-III (сталь 35ГС) определялись согласно требованиям ГОСТ. Для каждой партии арматуры было испытано по три образца стержней. Деформации удлинения оценивались индикатором с ценой деления 0,01 мм на базе 150 мм. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Аналогичные прочностные характеристики образцов Голландского института строительства приведены в табл.3.
Методика испытаний. Силовая установка представляла собой две металлические рамы, состоящие из боковых стоек, закрепленных в ручьях силового пола и поперечных балок-траверс, жестко соединенных со стойками. Схема и общий вид установки показана на рис. 4. Нагружение балок производилось гидравлическим домкратом ДГ-200 через систему распределительных траверс. Подготовка к испытаниям производилась в следующем порядке. Выполнялась зачистка и побелка поверхности бетона образцов для улучшения визуального наблюдения за образованием трещин. Для измерения деформаций бетона на боковую грань образца наклеивались тензодатчики с базой 50 мм.
Рис. 4. Схема силовой установки испытания образцов-балок: 1 — металлическая рама; 2 — распределительная траверса; 3 — гидродомкрат; 4 — опорные площадки; 5 — жесткий штамп; 6 — испытываемый образец; 7 — катки
Нагружение опытных образцов производилось поэтапно: по 2000 кг до образования исследуемых трещин и далее, до разрушения, по 5000 кг. Определение ширины раскрытия трещин в бетоне производилась оптическим прибором — трубкой Брюнелля 
.
Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты экспериментальных исследований авторов
|
Серия образцов |
Марка образцов |
a/h0 |
ms, % |
msw, % |
Rbn, кг/см2 |
Fcrcнакл. тр. кг × 10 -3 |
Тип наклонной трещины |
Fcrcверт. тр. кг × 10 -3 |
Ftestкг×10 -3 |
Вид разрушения |
|
Б—1 |
0,25 |
0,85 |
0 |
220 |
46 |
Т—О |
— |
53 |
по сжатой зоне |
|
|
Б—2 |
0,5 |
45 |
Т—О |
45 |
75 |
по сжатой зоне |
||||
|
I |
Б—3 |
0,75 |
40 |
Т—Г |
34 |
82 |
по сжатой зоне |
|||
|
Б—4 |
1,0 |
35 |
Т—Г |
22 |
60 |
по сжатой зоне |
||||
|
Б—5 |
1,25 |
28 |
Т—Г |
18 |
54 |
по сжатой зоне |
||||
|
Б—6 |
1,5 |
23 |
Т—Г |
14 |
51,8 |
по сжатой зоне |
||||
|
II |
Б—7 |
1,0 |
0,85 |
1,2 |
127 |
45 |
Т—Г |
30 |
93 |
по сжатой зоне |
|
Б—8 |
1,5 |
37,5 |
Т—Г |
27 |
56 |
по сжатой зоне |
||||
|
III |
Б—9 |
1,0 |
0,85 |
1,2 |
257 |
50 |
Т—Г |
40 |
87 |
по растянутой зоне |
|
Б—10 |
1,5 |
— |
— |
20 |
50 |
по растянутой зоне |
Литература:
1. Скачков, Ю. П. Особенности напряженно-деформированного состояния коротких железобетонных элементов / Ю. П. Скачков, О. В. Снежкина, М. В. Кочеткова, А. В. Корнюхин // Молодой ученый. — № 12(59). — 2013. — с.172–178.
2. Ладин, Р. А. Характер напряженно-деформированного состояния коротких балок, армированных хомутами / Р. А. Ладин, О. В. Снежкина, М. В. Кочеткова, А. В. Корнюхин // Новый университет. -№ 10(20).- 2013. -с.51–56
3. Снежкина, О. В. Экспериментально-теоретические исследования коротких железобетонных балок /О. В. Снежкина, М. В. Кочеткова, А. В. Корнюхин, Р. А. Ладин // Новый университет. -№ 8–9 (18–19). — 2013. -с.53–57.
4. Снежкина, О. В. Расчет прочности железобетонных балок со средним пролетом среза / О. В. Снежкина, М. В. Кочеткова, А. В. Корнюхин, Р. А. Ладин // Региональная архитектура и строительство. — № 1(18). — 2014. — C. 118–123.
5. Кочеткова, М. В. Совершенствование методов расчета многорядных свайных ростверков под колонны: моногр. / М. В. Кочеткова, О. В. Снежкина, А. В. Корнюхин. — Пенза: ПГУАС, 2011.- 140 с.
6. Ладин, Р. А. Оценка прочности коротких железобетонных балок / Р. А. Ладин, О. В. Снежкина, М. В. Кочеткова, А. В. Корнюхин // Вестник магистратуры. — 2014. — № 4 (31). — C.69–71.
7. Будылина, Е. А. Основные принципы проектирования сложных технических систем в приложениях / Е. А. Будылина, И. А. Гарькина, А. М. Данилов А. С. Махонин // Фундаментальные основы оценки качества сложных систем/ Е. А. Будылина, И. А. Гарькина, А. М. Данилов // Молодой ученый.- 2013. -№ 5.- С. 42–45.
