Прочность и деформативность комбинированных балок лодванных эстакад
Строительные конструкции цехов электролиза: хлористого натрия эксплуатируются при постоянном воздействии сильноагрессивных сред. Особенно в тяжелых условиях работают подванные эстакады, воспринимающие значительные нагрузки при температуре 60—70°С, систематическом воздействии агрессивных жидкостей при гидроуборках и проливах технологических растворов и наличии блуждающих токов. Железобетонные конструкции с усиленным антикоррозионным покрытием в этих условиях требуют ремонта через каждые 1,5—2,5 года, а к 5— 7-летнему сроку их начальная стоимость удваивается. Именно для таких особо сложных условий эксплуатации и рекомендованы сборные коррозионно-стойкие конструкции повышенной прочности и долговечности на основе железобетона и армополимербетона.
МИИТ совместно с институтом Госхимпроект и трестом Запхимремстроймонтаж провели значительную работу по внедрению этих конструкций в практику строительства [2]. В Минском НИИСМ испытали балки из двух опытно-промышленных партий комбинированных конструкций, изготовленных для Зиминского и Стерлитамакского химпредприятий. Конструкции изготовили на Светлогорском опытно-промышленном производстве с использованием фурановых полимербетонов. Составы полимербетона ФАМ на аглопорите и гранитном щебне приведены в работах. Для колонн использовали обычный полимербетон ФАМ-8, основные свойства которого достаточно изучены [4]. Балки изготовляли из полимербетона ФАМ-8 на гранитном щебне с добавкой пластификатора МГФ-9 в количестве 15% массы связующего и полимербетон на аглопорите с добавкой 12% МГФ-9 массы ФАМ.
Балки второй опытно-промышленной партии для Стерлитамакского химзавода запроектировали под значительно большую эксплуатационную нагрузку. Одновременно с заводским освоением и выпуском балок этой партии по основному варианту (рис. 2,а) изготовили облегченные балки из аглопорито-полимер- бетона ФАМ с упруго-податливыми вкладышами из пенопласта (рис. 2,6), располагаемыми под сжатым поясом у нейтральной оси сечения.
Все испытания проводили по программе, разработанной совместно с лабораторией исследований новых материалов и конструкций Минского НИ И СМ МПСМ БССР, в экспериментальном цехе этого института. Нагрузку от двух гидродомкратов передавали на балки в четырех точках по схеме, близкой к действительной схеме передачи эксплуатационной нагрузки от электролизеров (рис. 3). Каждую балку доводили до полного разрушения при двух- и четырехкратном загружении ступенчатой или непрерывно и монотонно возрастающей нагрузкой. Разрушение всех балок произошло по нормальным сечениям в результате обрыва растянутой арматуры при общих интегральных деформациях более Убо.
Результаты испытаний (табл. 2) показывают, что несущая способность и трещиностойкость комбинированных балок по нормальным и наклонным сечениям обеспечены с коэффициентами запаса 2—2,5 — по прочности и деформациям и с коэффициентом 1,1—1,3 — по трещиностойкости. Начальная жесткость, определенная при (0,15— 0,2)МТ, к моменту начала текучести растянутой арматуры снизилась на 30-35%.
В проведенных исследованиях нескольких серий комбинированных балок удалось установить, что все параметры трещииостойкости при длительном действии нагрузки не снижаются. Всего на длительное действие нагрузки было испытано 17 обычно армированных и комбинированных балок, выполненных на основе легкого полимербетона ФАМ. Во всех случаях отчетливо выявлен затухающий характер ползучести в условиях переменной температуры и влажности. Из данных табл. 3, полученных по последней серии трехлетних испытаний длительно действующей нагрузкой, это выявляется особенно отчетливо. Установлено также, что за это время деформации ползучести не превысили начальных деформаций балок, полученных при кратковременном их загружении, примерно до уровня нормативной нагрузки. Следовательно, полученный запас трещииостойкости и деформативности (см. табл. 2) вполне обеспечивает повышенные эксплуатационные требования к внедряемым конструкциям. В дальнейшем при серийном производстве подобных комбинированных конструкций целесообразно шире применять в них легкие полимербетоны плотной структуры, исключая неоправданный перерасход введением в армосистемы замкнутых пустотообразователсй или легких вкладышей. Это подтверждают и результаты испытаний натурных облегченных балок (см. рис. 1,6, 2,6). Так, представленные на рис. 4 графики прогибов показывают, что в облегченной балке на всех этапах загружения полные деформации оказались в 1,5—2,5 раза меньше, чем у балок сплошного сечения основного варианта. При этом за счет введения коробчатого пустотообразовате- ля расход полимербетона в опытной балке снизился примерно на 30%. При использовании легкого полимербетона на аглопорите и пенопластового вкладыша в облегченных балках 2-й опытно-промышленной партии объемную массу удалось уменьшить почти в 1,5 раза.
Но это практически не отразилось на их прочности и жесткости. Только в процессе образования и развития нормальных трещин деформации опытных балок на 7—12% превышали аналогичные деформации балок, выполненных по основному варианту, при прочих равных условиях (рис. 5), но к моменту начала текучести арматуры они были уже на 7—12% ниже, чем у балок основного варианта. Следовательно, в упругопластической стадии комбинированные балки из легкого армополимербетона с упругоподатливым вкладышем работают лучше балок сплошного сечения за счет более четкой схемы передачи нагрузки на жесткую стержневую армосистему и более упругой работы легкого полимербетона в сжатой зоне.
Полученные результаты испытаний комбинированных балок в основном подтвердили все заложенные расчетом параметры прочности, жесткости и трещиностойкости, определенные ранее нагрузок, химически агрессивных сред, повышенной температуры и влажности при наличии блуждающих токов можно эффективно применять комбинированные конструкции из железобетона и полимербетона ФАМ. В них успешно используются легкие полимербетоны плотной структуры.
Полученные результаты экспериментальных исследований показывают, что такие конструкции имеют более высокие параметры длительной прочности и жесткости, в 1,3—1,5 раза меньший расход полимерного связующего и в 1,5-1,7 раза меньшую объемную массу по сравнению с аналогичными конструкциями сплошного сечения из тяжелого полимербетона.
Экономический эффект от внедрения комбинированных конструкций только по указанным двум объектам составил более 150 тыс. р.