Магистерский диплом (ВКР) на тему Прочность и деформативность сжатых элементов, усиленных обоймами с использованием самоуплотняющего сталефибробетона

Содержание:

Введение. 3

Классификация дефектов железобетонных
конструкций. 5

Усиление сжатых железобетонных
элементов. 9

Анализ самоуплотняющегося
сталефибробетона. 14

Выбор условия прочности при расчете
усиленных железобетонных конструкций. 21

Условия
прочности при расчете внецентренно сжатых железобетонных элементов;
внецентренно сжатых железобетонных элементов, усиленных обоймами; внецентренно
сжатых железобетонных элементов, усиленных обоймами с применением перспективных
материалов в качестве бетонов усиления. 22

Определение продольных деформаций
элементов, работающих в условиях сложного напряженного состояния. 32

Определение поперечных деформаций
элементов, находящихся в условиях сложного напряженного состояния. Предложения
по расчету сжатых элементов, усиленных железобетонными обоймами с
использованием перспективных материалов в качестве бетона усиления. 34

Заключение. 36

Список литературы.. 37

Введение:

Рассмотрим
актуальную проблему для железобетонных конструкций – это повышение прочности и
деформативности. Данная тема актуальна как при проектировании новых, так и в
случае усиления существующих конструкций, а также при реконструкции старых
зданий в связи с их надстройкой, увеличением уровня нагрузки на конструкции или
изменением размеров архитектурно-планировочных ячеек. Если при проектировании
зданий и сооружений указанная проблема решается за счет применения
высокопрочных материалов и армирования, то при реконструкции и усиления – за
счёт использования конструктивных методов усиления: металлических или железобетонных
(растворных) обойм, внешнего армирования или методом инъецирования.

Основными
причинами, вызывающими необходимость усиления несущих конструкций, являются:

— увеличение эксплуатационных нагрузок;

— ошибки при проектировании, изготовлении
и монтаже конструкций;

— повреждения, связанные с динамическим
воздействием на конструкции;

—
недоборы прочности;

—
уменьшение защитного слоя;

—
задержки сроков строительства и другие

Анализ
способов усиления сжатых элементов показал, что усиление обоймой считаются
самыми простыми и надежными конструктивными решениями усиления. Благодаря
металлической обойме сдерживаются поперечные деформации усиливаемого элемента.

В
настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом для усиления различных
конструкций широко применяют композиционные материалы на основе
сталефибробетона, стекло- и углеродного волокон. Эффективность применения этих
материалов для усиления конструкций связана с тем, что их прочностные и
деформативные характеристики (прочность при разрыве, модуль упругости и
относительное удлинение при разрыве) существенно отличаются от аналогичных
характеристик типовых материалов (металл, бетон, раствор), применяемых для
усиления конструкций. Кроме этого, удельный вес композиционных материалов в 4-5
раз меньше, чем у стали, их можно использовать для усиления любых по форме
конструкций. Эти материалы имеют малую толщину (от 0.1 до 2мм), легко поддаются
преднапряжению, а в случае необходимости — легко ремонтируются.

Одной
из основных причин, сдерживающих развитие применения сталефибробетона при
реконструкции зданий и сооружений в советское время, являлась сложность при
перемешивании и укладке. В настоящее время существуют технологии, которые
позволяют добиться более равномерной консистенции. Наиболее интересно с этой точки
зрения применение самоуплотняющегося бетона, изобретенного в 1986 году в
Японии, получил название самоуплотняющийся сталефибробетон.

Применение
эффекта самоуплотнения может существенно сократить время выполнения бетонных
работ, так как вибрирование механическими способами становится неактуальным, а
использование сталефибробетона сократит длительность изготовления
железобетонных конструкций за счет экономии времени на арматурных работах.

Цель
исследования – расчет прочности и деформативности сжатых элементов, усиленных
обоймами с использованием самоуплотняющего сталефибробетона

Задачи:

1.
Выполнить литературный обзор исследования влияния прочности и деформативности
сжатых усиленных элементов: вида бетона, фибры и  обоймы; эксцентриситета приложения нагрузки.

2.
Выявить закономерности увеличения несущей способности сжатых элементов
железобетонных конструкций, усиленных обоймами с использованием
самоуплотняющегося сталефибробетона.

3.
Разработать инженерную методику расчёта внецентренно сжатых элементов,
усиленных обоймами, с использованием самоуплотняющегося сталефибробетона.

4.
Провести расчет внецентренно сжатых элементов на основе полученных экспериментальных
результатов.

Объектом
исследования являются сжатые элементы, усиленные железобетонными обоймами.

Предметом
исследования является напряженно-деформированное состояние. Классификация
дефектов железобетонных конструкций

Существуют
основные дефекты, определяемые при обследовании и мониторинге технического
состояния конструкций[1]:

1
Волосяные трещины с заплывшими берегами, не имеющие четкой ориентации,
появляющиеся при изготовлении, в основном на верхней поверхности

2
Волосяные трещины вдоль арматуры, иногда след ржавчины на поверхности бетона

3
Сколы бетона

4
Промасливание бетона

5
Трещины вдоль арматурных стержней не более 3 мм

6
Отслоение защитного слоя бетона

7
Нормальные трещины в изгибаемых конструкциях и растянутых элементах конструкций
шириной раскрытия для стали классов А-240 — более 0,5 мм; A-300, A-400, A-600 — более 0,4 мм; в остальных
случаях — более 0,3 мм

8
Нормальные трещины в изгибаемых конструкциях и растянутых элементах конструкций
шириной раскрытия для стали классов А-240 — более 0,5 мм, A-300, A-400, A-600 — более 0,4 мм; в остальных
случаях — более 0,3 мм, но имеются трещины с разветвленными концами

9
Наклонные трещины со смещением участков бетона относительно друг друга и
наклонные трещины, пересекающие арматуру

10
Относительные прогибы, превышающие для:

—
преднапряженных стропильных ферм — 1/700;

—
преднапряженных стропильных балок — 1/300;

—
плит перекрытий и покрытий — 1/150

11
Повреждение арматуры и закладных деталей (надрезы, вырывы и т.п.)

12
Выпучивание сжатой арматуры, продольные трещины в сжатой зоне, шелушение бетона
сжатой зоны

13
Уменьшение площадок опирания конструкций по сравнению с проектными

14
Разрывы или смещения поперечной арматуры в зоне наклонных трещин

15
Отрыв анкеров от пластин закладных деталей, деформации соединительных
элементов, расстройство стыков

16
Трещины силового характера в стенах и перекрытиях монолитных конструкций,
появляющиеся после снятия опалубки или спустя некоторое время

Также
существуют другие дефекты, которые не регламентируется нормативами, но влияют
на несущую способность. Данные дефекты определяются при обследовании и
поверочным расчетом. Например, участки промороженного бетона, коррозия арматуры, нарушение геометрии  и тд.

Заключение:

Согласно
приведенному анализу свойств само уплотняющего сталефибробетона определены
технические преимущества, которые влияют на прочность и деформативность сжатых
элементов.

Анализ
условий прочности для бетона, находящегося в трехосном сжатии показал, что
наиболее приемлемым eсловие
прочности для расчета несущей способности элементов, работающих на осевое
сжатие.

Указана
возможность использования нормативных зависимостей не только для оценки несущей
способности элементов, испытанных на осевое и внецентренное сжатие с косвенным
армированием, но и для элементов, усиленных обоймами c использованием
самоуплотняющегося бетона и самоуплотняющегося сталефибробетона.

Фрагмент текста работы: