ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данный материал является результатом научно-технической разработки кафедры железобетонных и каменных конструкций ВГАСУ, патент № 97119574/04(020928).

С развитием основных отраслей промышленности всё острее испытывается потребность в коррозионно-стойких строительных материалах, способных улучшить эксплуатационные качества строительных конструкций и изделий, увеличить их надежность, прочность, и, в конечном счете, экономическую эффективность капитальных вложений. Применяемые в настоящее время различные композиции полимеров на основе эпоксидного, полиэфирного, фурфуролацетонового связующего являются достаточно эффективным средством в решении целого ряда вопросов обеспечения безопасной эксплуатации промышленных зданий, особенно это касается эксплуатации в агрессивных средах. Однако промышленное производство этих смол в России за последние годы резко сократилось, либо оказалось полностью за пределами государства (фурановые), в результате чего стоимость их резко возросла. В этой ситуации решение вопросов, связанных с защитой строительных конструкций от агрессивного воздействия среды возможно при применении альтернативных видов промышленно выпускаемых полимеров, например, диеновых олигомеров, принадлежащих к классу жидких каучуков.

Бетоны на основе жидких каучуков (каутоны) представляют собой высокоэффективные композиты, отверждающиеся при помощи серы в присутствии специально подобранной системы ускорителей и активаторов. Широкий спектр жидких каучуков, выпускаемых ведущими отечественными и зарубежными предприятиями для других отраслей промышленности, позволяет получить каутоны с комплексом свойств, которые обеспечат эффективную работу строительных конструкций и изделий при сложных условиях их эксплуатации.

Внедрение в производство современных строительных конструкций, выполненных на основе коррозионно-стойких высокоэффективных материалов, в частности на основе каучукового связующего, невозможно без совершенствования различных методов расчета.

В данной статье, основываясь на анализе литературных источников, опытных данных и существующих разработок по исследованию коротких сжатых элементов прямоугольного сечения, предпринята попытка предложить способ расчета по определению усилий трещинообразования коротких сжатых элементов прямоугольного и замкнутого коробчатого сечения из каутона ПБН.

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы: для внецентренно сжатых элементов из каутона перед образованием трещин характерна треугольная эпюра напряжений в сжатой зоне (упругие деформации); уровень трещинообразования в большей степени зависит от эксцентриситета приложения внешней силы и в меньшей от процента армирования.

Принимая это во внимание, можно рассматривать приближенную схему расчета усилий трещинообразования (рис. 1,2): напряжения в сжатой зоне распределяются по треугольной эпюре, в растянутой - по прямоугольной; в момент образования трещин деформации каутона определяются с учетом упругопластических свойств; выполняется гипотеза плоских сечений.

Тогда напряжения в крайнем сжатом волокне, выраженные через предел прочности каутона при растяжении, можно записать в виде:

, (1)

Напряжения в растянутой арматуре определяем через деформации растянутой зоны:

, (2)

Напряжения в сжатой арматуре определяем через деформации растянутой зоны:

, (3)

где k - коэффициент упругопластических свойств каутона,a= Е_s/e _k.

Уравнения равновесия с учетом сделанных допущений и выражений (1, 2, 3) в момент образования трещин имеют следующий вид:

Схема расчета усилий трещинообразования

(прямоугольное сечение)

Рис. 1

, (4)

где - коэффициент полноты эпюры каутона.

Схема расчета усилий трещинообразования

(замкнутого коробчатого сечения)

Рис. 2

, (5)

где - коэффициент полноты эпюры каутона.

Решая систему уравнений (4,5) относительноx _crc,n _crc, получаем усилие трещинообразования и высоту сжатой зоны в этот момент. Примечание: система уравнений (4) справедлива при выполнении условия , гдеd- диаметр арматурного стержня; система уравнений (5) - при выполнении условия и .

Таким образом, расчет трещиностойкости элементов и конструкций на основе каутона можно производить по приближенной методике с учетом упругопластических свойств, упрощенной схемы распределения напряжений в сжатой и растянутой зонах. Выбранная расчетная схема дает хорошие результаты сходимости при коэффициенте армированияm> 0,01.