Конструктивные особенности фибробетонных перемычек стен зданий

• Автор: Ивлев, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 261 с. : ил.

ГО (О

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования

1.1. Исторические аспекты развития фибробетона как конструкционного

материала
1.2. Развитие современных представлений о структуре и свойствах фибробетона как композиционного материала на основе стальной и неметаллической фибры
1.3. Перспективы применения фибробетона в конструкциях промышленного, гражданского и специального назначения

1.4. Цели и задачи исследования

Исходные материалы и методы экспериментальных исследований

. 1. Используемые виды стальной и неметаллической фибры и методы определения ее
физико-механических свойств
2.1.1. Технология получения дисперсных волокон и методы их классификации
2.1 2. Определение прочностных и деформативных показателей свойств стальной и
неметаллической фибры на основе испытаний опытных образцов на разрывной машине
2.2. Подбор состава фибробетона и методы определения его физико-механических и строительно-технологических свойств
3. Теоретические исследования сравнительной оценки несущей способности, деформативности и трещиностойкости малоформатных изгибаемых элементов с типовым и дисперсным армированием
ЗЛ. Теоретическое обоснование влияния типа дисперсных волокон, объемной
концентрации и геометрических размеров сечений на упруго-деформативные характеристики фибробетона в малоформатных изгибаемых элементах
3.2. Оценка несущей способности фибробетонных перемычек без поперечного и
продольного стержневого армирования на восприятие действующих нагрузок в стадии транспортировки, монтажа и эксплуатации
3.3. Оценка возможности исключения рабочей поперечной и продольной
конструктивной арматуры для малоформатных фибробетонных изгибаемых элементов на примере перемычек жилых и общественных зданий
3.3.1. Сравнительная оценка расчетной несущей способности, деформативности и
трещиностойкости железобетонных перемычек с типовым армированием, выполненная с использованием различных нормативных документов
3.3.2. Фибробетонные перемычки без стержневого армирования и оценка их несущей
способности на действие изгибающего момента»
3.3.3. Несущая способность, трещиностойкость и дсформативность фибробетонных
перемычек с комбинированным стержневым и дисперсным
армированием
3.3.4. Анализ несущей способности перемычки ЗПБ и выше с комбинированным
армированием арматурой А400, А500, А600 различных диаметров и стальной фиброй в зависимости от класса бетона-матрицы и объемного процента фибрового армирования
3.4. Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния
малоформатных фибробетонных изгибаемых элементов с комплексным армированием
4. Экспериментальные исследования сравнительной несущей способности,
дефбрмДтйвнбстй и треЩиностбйкбстй перемычек с Типовым И дйсПерсным’ армированием

Технические характеристики изделий и конструкций, подлежащих испытаниям
Методика проведения испытания
Результаты проведенных испытаний стандартной железобетонной и
экспериментальной сталефибробетонной перемычек
Результаты определения прочностных и деформативных свойств бетона и
сталефибробетона
Результаты испытаний типовой и сталефибробетонной перемычек ЗПБ16-37 на несущую способность, трещиностойкость и деформативность на действие нормативных и расчетных нагрузок, согласно требований действующих
нормативов
Сравнительная оценка напряженно-деформированного состояния стандартной
железобетонной н сталефибробетонной перемычек
Опытно-промышленная апробация технологии изготовления перемычек жилых и общественных зданий на основе сталефибробетона и технико-экономическая
оценка эффективности их производства и применения
Технологические особенности производства фибробетонных перемычек в
условиях действующего производства на заводе железобетонных изделий
Анализ технико-экономической эффективности производства перемычек на
основе фибробетона
Основные выводы
Список использованных источников
Приложение 1. Влияние типа фибры, ее концентрации, поперечного сечения
балочного элемента на прочностные показатели фибробетона
Приложение 2. Зависимости расчетных сопротивлений фибробетона на сжатие и растяжение от объемного процента армирования и класса бетона-матрицы В15.... Приложение 3. Зависимости расчетных сопротивлений фибробетона на сжатие и растяжение от объемного процента армирования и класса бетона-матрицы В30... Приложение 4. Результаты расчета фибробетонных перемычек без стержневого армирования по нормальным сечениям на действие изгибающего момента по
СП 52-104-2
Приложение 5. Результаты расчета сталефибробетонных перемычек по наклонным
сечениям на действие поперечных сил по СП 52-104-2
Приложение 6. Несущая способность сечения типовых перемычек по серии
1.038.1-1 на действие рабочей и монтажной нагрузки
Приложение 7. Несущая способность фиброармированного сечения перемычек на действие изгибающего момента и поперечной силы при классе
бетона-матрицы В15, ВЗО
Приложение 8. Несущая способность сечения комбинированно армированной
перемычки ЗПБ16-37 на действие изгибающего момента
Приложение 9. Несущая способность сечения комбинированно армированной
перемычки ЗПБ16-37 на действие изгибающего момента
Приложение 10. Калькуляция на изготовление перемычки ЗПБ
(в ценах 2013 г)
Приложение 11. Патент РФ
Приложение 12. Результаты компьютерного моделирования на программном
комплексе АпБуБН
Приложение 13. Протоколы испытаний
Приложение 14. Технические условия

ВВЕДЕНИЕ
Современные материалы р технологии в последние до а десятилетия внедрились не только в машиностроении, металлургии и транспорте, но и практически во всех областях и сферах строительства. В частности, широкое внедрение в промышленном строительстве получили прогрессивные виды металлоконструкций, а также современные лакокрасочные покрытия, позволяющие существенно повысить не только их долговечность, но и огнестойкость. Широкое применение получили прогрессивные полимерные материалы, как ранее известные (поливинилхлорид, полистирол и др.) так и современные (поликарбонат) позволяющие не только придать несущим и ограждающим конструкциям специальные свойства (светопрозрачность, коррозионную стойкость), но и, что ранее было практически невозможным, во многих случаях даже удешевить само строительство. Для проведения ремонта и реконструкции широко используется современные материалы на углеродной основе - углепластики, которые по прочности в сотни раз превосходят далее конструкционные стали. Поэтому, может создаться впечатление, что «эпоха железобетона» прошла и он останется материалом прошлого, частично настоящего, а не будущего, тем более что некоторые предпосылки для данного тезиса имеются. С середины 90-х годов практически полностью исчезло производство сборного железобетонного каркаса для промышленного строительства и, частично, для жилищно-гражданского. Из многочисленных изделий и конструкций, выпускаемых повсеместно в прошлом, в настоящее время массовыми сериями выпускаются только единичные, в частности, пустотные плиты перекрытий, фундаментные блоки и перемычки.
Однако железобетон был, есть и на долгое время останется основным конструкционным материалом - «хлебом строительства», несмотря на то, что внедрение новых материалов и прогрессивных технологий, безусловно, коснулось всех сфер промышленного, гражданского и специального (транспортного, нефтегазового, энергетического и др.) строительства, и он также «идет в ногу со временем». Внедряются современные химические добавки, такие как пластификаторы на поликарбоксилатной основе, прогрессивные технологии транспортировки и укладки бетонных смесей, больших успехов достигло монолитное домостроение, позволяющее возводить объекты высотностью до 50 и более этажей. «Бетоны нового поколения» имеют прочность до 200МПа и более (по прочностным характеристикам приближаясь к низкомарочной стали), причем высокой прочностью они обладают не только на сжатие, но и на растяжение. Поэтому только внедрение прогрессивных технологий в производство всех видов бетонных и железобетонных конструкций может сделать их эффективными и конкурентоспособными на строительном рынке.
Из наиболее массовых железобетонных конструкций производство перемычек сильно отстало от требований сегодняшнего дня, в частности, они в отличие от пустотных плит производятся не по прогрессивной безопалубочной технологии, а традиционным

Повышение прочности стапефибробетона обычно происходит в диапазоне фибрового армирования да- = 0,005 - 0,02 или 0,5 - 2% (при применении фибры меньшего диаметра и достаточной длины диапазоны фиброармирования могут изменяться в меньшую сторону, причем, что особенно важно, максимальное значение изменяется сильнее, например с 2% до 1,2%, что позволяет существенно снизить себестоимость и повысить эффективность производства и применения фибробетонов). С повышением объемной концентрации более 2 % происходит снижение физико-механических характеристик, что объясняется ухудшением удобоукладываемости сталефибробетонной смеси и повышением уровня дефектности структуры бетона. Причина этого заключается в том, что фибра, введенная в бетонную матрицу, проявляет склонность к комкованию. При дальнейшем увеличении объемного содержания фибр возникает даже дефицит матричного материала, при котором цементное тесто оказывается не в состоянии полностью покрывать волокна и прочность контактов компонентов снижается и, наконец, при 100%-ном армировании фибробетон перестает существовать [38].
Таким образом, для получения фибробетонных композитов повышенной прочности необходимо выполнить ряд условий:
- надо иметь достаточное количество высокопрочных волокон с более высоким по сравнению с матрицей модулем упругости;
- в ходе технологического процесса волокна должны не ломаться, не искривляться и сохранять значительную часть своей прочности;
- при определенной длине дисперсные волокна должны иметь достаточное сцепление с раствором и бетоном (волокна большей частью должны разрываться, а не выдергиваться);
- волокна необходимо равномерно распределять по всему объему матрицы, однако при этом они не должны непосредственно соприкасаться друг с другом;
- бетонная матрица должна быть химически инертной по отношению к волокнам;
- желательно, чтобы матрица имела достаточно высокую плотность и прочность, и при возможности следует стремиться к ориентированному распределению волокон в матрице (растворе, бетоне) [38].
Дисперсное армирование стальными волокнами существенно повышает раннюю прочность бетона. Практически мгновенное увеличение прочности бетона при введении дисперсной арматуры обусловлено структурированием смеси фибровыми включениями (образование фиброцементного каркаса), повышением внутреннего трения и ограниченным перемещением составляющих матрицы в присутствии волокон. В этом случае фибру следует рассматривать в качестве своеобразной подложки - поверхности, на которой опережающим темпом формируется плотный прочный слой цементного камня (контактная зона),