Зчеплення бетону з арматурним прокатом серповидного профілю при короткочасних одноразових і повторних навантаженнях

З 01.01.2007 в Україні введено в дію ДСТУ 3760:2006 „Прокат арматурний для залізобетонних конструкцій. Загальні технічні умови”. В основу ДСТУ 3760:2008 покладені вимоги до арматурного прокату, встановлені в закордонних нормативних документах – ISO 6934, ISO 6935, DIN 488, ENV 10080, BS 4449 та ін., що в значній мірі сприяло виходу продукції металургійних підприємств на світовий ринок і процесам інтеграції України в світове співтовариство. Існують відмінності до вимог арматурного прокату вітчизняних і закордонних нормативних документів по геометрії профілю, хімічного складу та ін., а також включено в стандарт прокат класу А500С, що широко застосовується за кордоном, але відсутній в діючих нормативних документах України.
Зчеплення арматури з бетоном є визначальним фактором у забезпеченні їхньої спільної роботи в складі залізобетонних конструкцій. Теорія зчеплення арматури з бетоном розроблена в достатній мірі при дії короткочасних навантажень, виконано велику кількість експериментальних досліджень зчеплення бетону з арматурою класів А-ІІ, А-ІІІ, А-ІV та іншою, яка зараз вже практично не випускається й не застосовується при виготовлені залізобетонних конструкцій. Відомо, що переважна більшість конструкцій піддається дії повторних навантажень. Повторні змінні навантаження не тільки кількісно, але й якісно змінюють напружено-деформований стан залізобетонних конструкцій. У процесі повторних навантажень виникають суттєві зміни фізико-механічних властивостей бетону, що безпосередньо відображаються на міцності зчеплення й деформативності арматури в бетоні, процесі тріщиноутворення. Дослідженя, що присвячені спільній роботі арматури з бетоном при повторних навантаженнях в науковій літературі, аналізуються дуже рідко. Зчеплення арматурного прокату серповидного профілю по ДСТУ 3760:2006 досліджено мало, а при дії повторних малоциклових навантажень взагалі не розглядалося.
З наведеного випливає актуальність проведення досліджень зчеплення нового прокату з бетоном при одноразових короткочасних і повторних навантаженнях.
Метою досліджень є встановлення особливостей зчеплення арматурного прокату серповидного профілю з бетоном при короткочасних одноразових і повторних навантаженнях, оцінка та удосконалення методики розрахунку зчеплення при повторних навантаженнях. Для досягнення мети в роботі поставлені такі задачі:
- дослідити вплив повторних навантажень різних рівнів на зчеплення арматурного прокату з бетоном;
- дослідити зчеплення арматури і бетону залежно від класу бетону і діаметра арматури при одноразових і повторних навнтаженнях;
- дослідити малоциклову втомленість зчеплення арматурного прокату з бетоном та встановити залежність між кількістю циклів і рівнем малоциклової витривалості зчеплення бетону з арматурним прокатом;
- порівняти зчеплення арматури класів А-ІІІ і А500С з бетоном при одноразових і повторних навантаженнях;
Об’єктом досліджень є центрально анкеровані в бетонних призмах арматурні стержні, що працюють на розтяг.
Предметом досліджень є зчеплення з бетоном арматурного прокату серповидного профілю, граничні напруження зчеплення, малоциклова втомленість, анкерування стержнів, методика розрахунку.
Методи досліджень: аналіз опублікованих наукових праць; експериментальні дослідження зчеплення арматурного прокату з бетоном, статистичний аналіз результатів досліджень, порівняння теоретичних і дослідних даних.
Наукова новизна одержаних результатів. Наукова новизна виконаної дисертаційної роботи полягає в наступному:
- отримані нові експериментальні дані зчеплення арматурного прокату з бетоном при дії короткочасних одноразових та повторних навантажень;
- отримані експериментальні дані щодо малоциклової втомленості зчеплення арматури і бетону, запропоновано визначення малоциклової втомленості зчеплення арматури з бетоном та запропонована формула для її визначення;
- встановлені залишкові деформації проковзування арматурного стержня відносно бетонної призми та запропоновані їхні залежності відносно довжини анкерування, рівнів навантаження, діаметра арматури й міцності бетону.
- удосконалена методика розрахунку зчеплення арматурного прокату з бетоном з урахуванням дії на них повторних навантажень.
Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:
- отримані результати дозволяють врахувати вплив повторних навантажень при розрахунку довжини анкерування арматурного прокату серповидного профілю;
- визначати межу малоциклової витривалості зчеплення арматурного прокату з бетоном залежно від кількості циклів і рівня повторного навантаження, що дозволяє проектувати конструкції з більшою надійністю;
- встановлювати мінімальну довжину анкерування стержнів, виходячи з умов рівноміцності зчеплення і міцності стержнів.