Модель деформирования сталефибробетона в расчетах водопропускных труб

В последнее время наметилась тенденция широкого использования сталефибробетона для изготовления дорожных водопропускных труб. Несущие конструктивные элементы круглых и прямоугольных водопропускных труб под действием нагрузки находятся в условиях плоского напряженного состояния (НС), причем материал, из которых изготовлены промышленные водонагреватели, характеризуется нелинейными свойствами, проявляющимися при работе на растяжение и сжатие, хотя эти эффекты в расчетах труб долгое время практически не учитывались.

В Саратовском государственном техническом университете проведены исследования поведения образцов из направленно-армированного мелкозернистого бетона и сталефибробетона в условиях и одноосного, и плоского НС.

В экспериментах решались следующие задачи: выявить влияние фибрового армирования на деформа- тивность, на образование и раскрытие трещин в сталефибробетоне, оценить влияние вида НС на деформа- тивность и трещинообразование в нем.

Образцы для испытаний имели толщину к = 20 мм, ширину Ь = 80 мм, длину Ь = 680 мм, с уширением на концах для установки в зажимы испытательной машины. Одна серия (маркировка ЖБ) была изготовлена из мелкозернистого бетона, армированного продольными арматурными стержнями. В бетонную матрицу другой серии (маркировка ФЖБ) в качестве наполнителя добавляли хаотично расположенную стальную фибру (отрезки стальной проволоки периодического профиля 6х Iу = 0,5 х 40 мм, изготовленные на основании ТУ 14-4-1093-87).

Каждая серия для определения прочностных свойств состояла из пластин с размерами серийных образцов и кубов с ребром 100 мм. В каждой серии было девять типов образцов, различавшихся видом стержневой арматуры и расстоянием между стержнями. Использованы три типа арматуры: А-П диаметром 10 мм, А-Ш диаметром 8 мм и Вр-! диаметром 5 мм. Шаг постановки зависел от диаметра стержней и составлял 2, 3 и 4 диаметра. Процентное содержание фибры в объеме бетона 1 %. Бетон опытных образцов изготовляли из портландцемента М-400 Вольского завода «Большевик», песка с модулем крупности 1,7. Водоцементное отношение принято 0,5. Массовое соотношение цемента к песку 1:2.

После набора 28-суточной прочности образцы готовили к испытаниям, измеряли их габаритные размеры. С двух сторон на зачищенную поверхность образца наклеивали тензорезисторы с базами 50 мм (для замера деформаций растяжения) и 20 мм (для замера деформаций сжатия). Испытания проводили с помощью универсальной испытательной машины УИМ-50м. Растягивающие усилия передавались на элемент с помощью захватных приспособлений, состоящих из обоймы, силовых дуг, опор силовых дуг, связанных с зажимами испытательной машины. Образцы каждой серии испытывали на центральное растяжение, сжатие, а также в условиях плоского НС (растяжение с поперечным сжатием). Растягивающее усилие передавали ступенчато, последовательно по этапам. В каждом этапе 3-5 ступеней. На каждой ступени загружения делали 10-15минутную выдержку. Во время выдержки снимали отсчеты по приборам и замеряли раскрытие трещин. Значения деформаций подвергали статистической обработке.