ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Гриневич Євген Олександрович

УДК 624.012.46

ПідсИЛЕННЯ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК

ЛОКАЛЬНИМ ОБТИСНЕННЯМ додатковою

ЗОВНІШНЬОЮ АРМАТУРОЮ

Спеціальність 05.23.01 - будівельні конструкції,

будівлі та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті

будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник

доктор технічних наук, професор

Шагін Олександр Львович,

завідувач кафедри залізобетонних і кам'яних

конструкцій Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Барашиков Арнольд Якович,

завідувач кафедри залізобетонних

і кам'яних конструкцій Київського

національного університету будівництва

та архітектури;

кандидат технічних наук,

старший науковий співробітник

Рунцо Микола Петрович,

Харківський ПромбудНДІпроект,

заступник директора з наукової роботи.

Провідна організація:

Придніпровська державна академія

будівництва та архітектури Міністерства

світи і науки України, кафедра

залізобетонних і кам'яних конструкцій,

м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться “15” квітня 2004 р. у 13оо на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.04 Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий “12” березня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент Крот О.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Забезпечення надійної і безпечної експлуатації, рішення задач реконструкції, пов'язаних зі збільшенням навантажень, обумовлюють необхідність відповідного підсилення несучих конструкцій. Найбільш часто в практиці виникає необхідність підсилення залізобетонних згинальних елементів і статично невизначених систем балкового типу.

В даний час застосовуються різні способи підсилення залізобетонних згинальних елементів і статично невизначених систем, однак більшість з них досить трудомісткі, складні у виконанні, пов’язані з підвищеними енергетичними і фінансовими витратами, створюють певні обмеження у формуванні архітектурно-планувальних рішень при реконструкції.

Викладене вище свідчить про те, що розробка нових ефективних способів підсилення залізобетонних згинальних елементів і балкових систем є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до тематики наукових досліджень, які проводилися кафедрою залізобетонних і кам'яних конструкцій Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за тематичним планом, затвердженим Міністерством освіти і науки України, номер держ. реєстрації 0100U000221 “Дослідження залізобетонних конструкцій і їх технологій з високоефективних матеріалів на нових методологічних основах”; за планом ХДТУБА – тема: “Ефективні несучі системи для нового будівництва і реконструкції будівель та споруд”; за планом Міжрегіональної асоціації “Залізобетон” - тема: “Локально попередньо напружені залізобетонні конструкції, будівлі та споруди на їх основі”.

Мета роботи – створення і впровадження ефективних способів підсилення залізобетонних згинальних елементів і статично невизначених балкових систем локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою, а також методик визначення параметрів натягу і несучої здатності підсилених конструкцій з урахуванням фізичної нелінійності.

Задачі дослідження:

1. Запропонувати принципи підсилення залізобетонних згинальних елементів локальним попереднім обтисненням додатковою зовнішньою арматурою горизонтального і криволінійного обрису.

2. Розробити методику визначення параметрів натягу додаткової арматури при її відтягуванні.

3. Теоретично й експериментально оцінити розміри втрат напружень у додатковій зовнішній арматурі.

4. Розробити інженерну методику розрахункового визначення несучої здатності залізобетонних згинальних елементів, підсилених локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою.

5. Експериментально дослідити закономірності деформування і руйнування елементів, підсилених розробленим способом, при короткочасній дії статичного навантаження.

6. Розробити спосіб підсилення нерозрізних багатопрольотних залізобетонних балок локальним попереднім напруженням додатковою зовнішньою арматурою та інженерну методику розрахунку несучої здатності підсилених конструкцій.

7. Виявити експериментально ступінь впливу запропонованого підсилення на тріщиностійкість, деформативність і несучу здатність нерозрізних залізобетонних балок.

8. Впровадити результати роботи.

Об'єктом дослідження є залізобетонні однопрольотні шарнірно оперті статично визначені і багатопрольотні нерозрізні балки, підсилені локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою.

Предметом досліджень є ефективність підвищення тріщиностійкості і несучої здатності залізобетонних однопрольотних і багатопрольотних балок, що експлуатуються, локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою.

Методи досліджень включали експериментальне встановлення закономірностей попереднього напруження, деформування і руйнування балкових конструкцій з використанням стандартного випробувального устаткування і спеціально створеного стенда та одержання аналітичних залежностей для визначення зусиль натягу арматури, сил відтягування і руйнівного навантаження на основі теорії гнучких висячих ниток, нелінійної теорії залізобетону, теорії граничної рівноваги.

Наукову новизну роботи визначають наступні результати:

- розроблені принципи підсилення залізобетонних згинальних елементів локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою криволінійного обрису і відповідна методика визначення параметрів натягу арматури;

- експериментально виявлені закономірності впливу локального обтиснення додатковою зовнішньою арматурою на деформативність, тріщиностійкість і несучу здатність залізобетонних згинальних елементів;

- запропоновані принципи підсилення нерозрізних залізобетонних балок локальним обтисненням тільки їх прольотних частин (отримано патент України 50136А);

- встановлені в випробуваннях закономірності роботи підсилених запропонованим способом нерозрізних залізобетонних балок на різних стадіях навантаження, включаючи стадію руйнування;

- розроблені методики оцінки несучої здатності підсилених локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою залізобетонних однопрольотних і нерозрізних балок з урахуванням фізичної нелінійності.

Практична значимість дисертаційної роботи полягає в тому, що запропоновані в ній принципи, конструктивно-технологічні рішення і розроблені методики розрахунку відкривають можливість ефективного підсилення залізобетонних згинальних елементів і систем при мінімальному використанні енергетичних, матеріальних і фінансових ресурсів.

Результати дослідження впроваджені при реконструкції Нетеченського моста і підсиленні перекриттів п'ятиповерхового будинку в м. Харкові.

Особистий внесок дисертанта:

- запропоновано принципове рішення по здійсненню підсилення залізобетонних однопрольотних балок локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою;

- розроблена методика визначення параметрів натягу додаткової зовнішньої арматури криволінійного обрису;

- проведено комплекс експериментальних досліджень однопрольотних залізобетонних балок, підсилених локальним обтисненням арматурою горизонтального і криволінійного обрису;

- розроблено методики оцінки несучої здатності підсилених згинальних елементів і нерозрізних балок;

- проведено експериментальні дослідження нерозрізних залізобетонних балок, підсилених локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою в прольотних частинах;

- виконано аналіз результатів експериментів;

- участь у впровадженні результатів роботи.

Апробація роботи. Основні положення, результати експериментальних і теоретичних досліджень і виконаних розробок доповідалися на 57 (2002 р.) і 58 (2003 р.) науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури, Міжнародній конференції “Раціональні енергозберігаючі конструкції, будівлі та споруди в будівництві і комунальному господарстві” (Бєлгород, 2002 р.), Міжнародній конференції “Ресурс і безпека експлуатації конструкцій, будівель та споруд” (Харків, 2003 р.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 7 робіт, у тому числі 6 у виданнях, рекомендованих ВАК України, отримано патент України 50136А.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається з вступу, шести розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел з 143 найменувань. Загальний обсяг складає 188 сторінок, у тому числі 141 сторінка основного машинописного тексту, 47 окремих сторінок з 88 рисунками, 6 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована необхідність проведення теоретичних і експериментальних досліджень по створенню ефективних способів підсилення залізобетонних згинальних елементів і статично невизначених балкових систем; визначені мета, задачі роботи, її наукова новизна і практична цінність.

У першому розділі представлений аналіз існуючих способів підсилення залізобетонних згинальних елементів і балкових систем. Рішенню проблем теорії і практики підсилення зазначених залізобетонних конструкцій присвячені роботи Барашикова А.Я., Голишева О.Б., Демчини Б.Г., Дорофєєва В.С., Молодченко Г.А., Савицького М.В., Стороженко Л.І., Шагіна О.Л. та ін.

Способи підсилення балок, що застосовуються у практиці, представляється можливим розділити на 3 основні групи. До першої групи відносяться способи підсилення зі зміною конструктивної і розрахункової схем, друга група включає способи підсилення без зміни схеми роботи конструкцій.

Третю групу складають способи підсилення обтисненням горизонтальними затяжками. Але, наприклад, створення наведеного обтиснення затяжками електротермічним способом пов'язано з істотними енергетичними витратами і технологічними складнощами.

В останні роки одержало розвиток запропоноване у 1934 р. Дішингером Ф. обтиснення поперечним відтягуванням арматури. Зокрема, на його базі Шагіним О.Л. був розроблений спосіб локального попереднього напруження залізобетонних однопрольотних і багатопрольотних залізобетонних балок і систем. Він дозволяє здійснювати обтиснення монолітних конструкцій, тобто на місці зведення, що відкриває можливість його використання при підсиленні.

Розрахунок підсилених різними способами балок і систем виконується відповідно до принципів і норм проектування залізобетонних конструкцій, зокрема, з урахуванням фізичної нелінійності і відповідно перерозподілу зусиль. У практиці найбільш часто застосовуються інженерні методики, побудовані на використанні методу граничної рівноваги, розробці якого для залізобетонних конструкцій присвячені роботи Гвоздєва О.О., Крилова С.М. та ін. Однак зазначені методики не передбачають урахування обтиснення додатковою зовнішньою арматурою. У той же час історія навантаження може вплинути на величину руйнівного навантаження для підсилених обтисненням конструкцій. Викладене визначає необхідність розробки відповідної методики розрахунку.

У результаті виконаного аналізу стану питання були сформульовані задачі даної роботи.

Другий розділ присвячений викладенню розроблених принципів підсилення залізобетонних згинальних елементів їх обтисненням додатковою зовнішньою арматурою не по всій довжині конструкції, а на ділянці дії істотних згинальних моментів. Тобто в основу був покладений спосіб локального попереднього напруження. На відміну від традиційного, пропоноване попереднє обтиснення зовнішньою арматурою підвищує не тільки тріщиностійкість і жорсткість, але і міцність підсилюваної конструкції, тому що створюється натягом додаткової зовнішньої арматури, що приварюється до сталевих пластин, закріплених до бічних поверхонь балки, що підсилюється. Можливість зазначеного закріплення пластин виникла завдяки появі нових ефективних інструментів, що дозволяють просвердлювати наскрізь балки шириною до 1000 мм.

Попереднє напруження на ділянці між пластинами створюється відтягуванням горизонтально розташованої зовнішньої арматури вниз силою Fsp за допомогою ручного гвинтового домкрата, що упирається в нижню грань балки. Відтягування ручним домкратом можливо завдяки тому, що необхідна сила відтягування Fsp на порядок менше створюваного нею зусилля натягу Nsp.

Більш ефективним є підсилення локальним попереднім напруженням зовнішньою додатковою арматурою умовно криволінійного обрису (рис.1), тобто довжина якої більше відстані між місцями закріплення.

На основі положень теорії гнучких деформуємих висячих ниток отримане рівняння для визначення величини початкової стрілки (що задається) провисання арматури fo у залежності від необхідного значення створюваного натягу зовнішньої додаткової арматури Nsp.

За отриманим значенням fo підраховується величина довжини заготовки Lo, відрізка криволінійної арматури, що приварюється.

Необхідне значення сили, що відтягує, Fsp, прикладеної в середині відстані між місцями закріплення арматури, у залежності від заданого зусилля натягу Nsp визначається з отриманого виразу

, (1)

Esp і Asp – відповідно модуль деформацій і площа перетину зовнішньої арматури, що напружується;

– відстань між точками закріплення кінців зовнішньої арматури.

Розроблена методика визначення руйнівного навантаження для підсиленої балки побудована на використанні методу граничної рівноваги, але з урахуванням локального попереднього напруження. Прийнято, що граничний стан у підсилюваній балці і текучість у додатковій зовнішній арматурі настають одночасно.

Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням, спрямованим на встановлення закономірностей деформування і руйнування підсилених локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою однопрольотних шарнірно опертих залізобетонних балок, на оцінку ефекту підсилення і прийнятності побудованого розрахункового апарату.

Було випробувано 3 серії з 12 залізобетонних балок довжиною 1200 мм, перерізом 80 х 140 мм. Усі балки армувалися в'язаними каркасами з робочою арматурою 210 мм класу А500С, стиснута арматура 25,5 мм класу В-І. Хомути 3 мм класу В-І, крок 50 мм у приопорних зонах, 100 мм в іншій частині довжини балок.

Серію “Б” складали дві балки Б1-1 і Б1-2 без підсилення додатковою зовнішньою арматурою. У серію “БН” входили 3 групи по 2 балки кожна, що відрізнялися рівнем попереднього напруження – стрілкою відтягування: БН1-1 і БН1-2 – 8 мм, БН2-1 і БН2-2 – 10 мм, БН3-1 і БН3-2 – 12 мм.

Серія “БНК” складалася з двох груп балок з додатковою зовнішньою арматурою криволінійного обрису з початковими стрілками провису 20 мм і 30 мм. Для обох груп балок серії “БНК” стрілки відтягування приймалися однаковими fsp = 10 мм, щоб була можливість оцінити вплив величини початкової стрілки провису fо.

Випробування балок статичним навантаженням силою в середині довжини прольоту до руйнування виконувалось в машині УІМ-50.

Випробування показали (рис.2), що несуча здатність балок завдяки додатковій зовнішній арматурі зросла на 40...50 %.

Значення навантаження тріщиноутворення за рахунок обтиснення горизонтально розташованою арматурою зросло в 2,25 рази, криволінійною арматурою – у 3...3,5 рази, тобто в міру збільшення значення початкового обтиснення тріщиностійкість зростає.

Надзвичайно важливим результатом є те, що руйнування відбувається внаслідок роздроблення стиснутого бетону по досягненні в додатковій зовнішній арматурі текучості. Виявлене підтверджує можливість побудови методики розрахунку на основі використання положень теорії граничної рівноваги.

У балках серії “БН” після попереднього напруження протягом місяця проводилися виміри величин деформацій у зовнішній арматурі з метою експериментального визначення втрат напружень. Було встановлено, що втрати напружень у зовнішній арматурі внаслідок усадки, повзучості бетону дуже малі (склали приблизно 10 МПа). Малість втрат пояснюється шпренгельною схемою зовнішньої арматури і підтверджується отриманою аналітичною залежністю.

У четвертому розділі наведені розроблені принципи підсилення нерозрізних залізобетонних балок на середніх опорах і в прольотах. Однак обтиснення на опорах часто пов’язано з труднощами (наприклад, наявністю зверху експлуатованої плити). Для зазначених випадків запропонований спосіб підсилення нерозрізних балок локальним попереднім напруженням тільки прольотних частин, на який отримано патент України 50136А.

У статично визначених балках локальне попереднє напруження викликає появу згинальних моментів тільки в межах ділянки балки, що обтиснюється. У нерозрізних балках внаслідок статичної невизначеності при обтисненні в прольотах виникають згинальні моменти не тільки в прольотах, але і на опорах. Усі зазначені моменти протилежні по знаках тим, що будуть виникати в прольотах і на опорах під навантаженням в експлуатації. Тобто значення сумарних згинальних моментів внаслідок локального обтиснення зменшуються.

Крім того, має місце ще один ефект: завдяки обтисненню додатковою зовнішньою арматурою в прольотах істотно зростає жорсткість прольотних частин, внаслідок чого відбувається додатковий перерозподіл згинальних моментів з опор у прольоти, тобто зменшення опорних моментів, які істотно більше прольотних, і відповідно підвищення несучої здатності нерозрізної балки в цілому.

Запропоновано методику розрахункового визначення величини руйнівного навантаження на основі використання теорії граничної рівноваги, але з урахуванням локального попереднього напруження.

П’ятий розділ присвячений методиці та аналізу результатів випробувань нерозрізних балок.

З метою підтвердження факту появи позитивного згинального моменту на опорі при локальному обтисненні в прольотах, виявлення закономірностей деформування і характеру руйнування нерозрізних підсилених обтисненням у прольотах балок були проведені експериментальні дослідження залізобетонних двопрольотних нерозрізних балок довжиною 2400 мм, перерізом 80 х 140 мм. Вони армувалися в'язаними арматурними єдиними на два прольоти каркасами. Робоча арматура в прольотах і над опорою 210 класу А500С, стиснута арматура 5,5 мм класу В-І. Поперечна арматура – гнуті хомути 3 мм класу В-І, крок 50 мм у зоні опор, 100 мм у прольотах. До арматурних каркасів кріпилися сталеві пластини товщиною 6 мм.

Після набору бетоном заданої міцності до закладних елементів горизонтально приварювалася додаткова зовнішня арматура 28 мм класу А500С.

Для проведення випробувань відповідно до їх задач був створений спеціальний стенд (рис.3). Навантаження створювалося у вигляді сил, прикладених у середині довжин прольотів.

Перша серія складалася з балок БД1-1 і БД1-2, що не піддавалися підсиленню.

Балки другої серії БДН1-1 і БДН1-2 піддавалися локальному обтисненню відтягуванням зовнішньої арматури до прикладення навантаження. Основна задача складалася у виявленні виникнення на середній опорі позитивного згинального моменту, тобто підтвердити положення патенту 50136А. З цією метою над балкою в місці середньої опори був установлений динамометр. Він показав, що при локальному обтисненні реакція у прольотах на середній опорі спрямована вниз, тобто згинальний момент позитивний, у бетоні верхньої зони надопорної ділянки були зафіксовані деформації стиску. При наступному навантаженні силами у прольотах у верхній зоні над середньою опорою мали місце деформації розтягування.

Балки третьої серії БДН2-1 і БДН2-2 спочатку навантажувалися до величини, близької до тріщиноутворюючої. При цьому у верхній зоні надопорної частини бетон був розтягнутий, потім здійснювалось попереднє напруження, внаслідок чого величина напружень у верхній надопорній зоні зменшувалася. Подальшим навантаженням балки доводилися до руйнування.

Таким чином, верхній і нижній динамометри і тензометри у верхній надопорній зоні бетону підтвердили факт зменшення опорних згинальних моментів при локальному обтисненні в прольотах.

Виявлені закономірності зміни напруг у додатковій зовнішній арматурі свідчать про те, що руйнування стиснутої зони бетону балок наставало по досягненні в зовнішній арматурі текучості. Зазначене підтверджує прийнятність розробленого апарата розрахункового визначення руйнівного навантаження на основі використання теорії граничної рівноваги, але з урахуванням історії навантаження.

В експериментах локальне обтиснення підвищило несучу здатність нерозрізних балок в 1,4 рази, тріщиностійкість в 1,7 рази.

Шостий розділ доводить, що результати роботи були впроваджені при підсиленні перекриттів 5-поверхового будинку в м. Харкові, які були піддані значній корозії.

Підсилення виконано локальним попереднім напруженням додатковою зовнішньою арматурою криволінійного обрису 216 мм класу А500С.

Відтягування виконувалось ручним гвинтовим домкратом. Зіставлення значень напружень у додатковій арматурі, обмірюваних при підсиленні й отриманих розрахунком за розробленою методикою, підтвердило їхню прийнятну відповідність (розходження склало від 6,5 % до 8,3 %).

Локальним попереднім напруженням шляхом відтягування додаткової зовнішньої арматури були підсилені трьохпрольотні нерозрізні балки Нетеченського моста в м. Харкові.

Ручним гвинтовим домкратом створювалося сумарне зусилля натягу одночасно 6 стержнів 28 мм класу А-ІІІ величиною більш 600 кН.

На вже заплановане розбирання існуючого моста і зведення нового планувалося витратити більше 10 млн. грн. Фактичні витрати на виконане відновлення експлуатаційної надійності Нетеченського моста з застосуванням підсилення локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою склали 1,2 млн. грн.

ВИСНОВКИ

1. Запропоновано принципи підсилення залізобетонних згинальних елементів локальним попереднім напруженням додатковою зовнішньою арматурою прямолінійного і криволінійного обрису, шляхи їхньої реалізації з мінімальними витратами енергетичних і матеріальних ресурсів.

2. На основі положень теорії гнучких висячих ниток розроблена та експериментально перевірена методика визначення параметрів натягу арматури, що напружується, відмінність між результатами розрахунку і фактично обмірюваними не перевищує 8,3%.

3. Експериментально і теоретично встановлено, що втрати напружень (від деформацій бетону) в зовнішній додатковій арматурі через її роботу по шпренгельній схемі малі.

4. Проведені експериментальні дослідження шарнірно опертих однопрольотних залізобетонних балок, підсилених обтисненням додатковою зовнішньою арматурою горизонтального і криволінійного обрису з попереднім напруженням різних рівнів, а також аналогічних балок без підсилення показали, що локальне обтиснення додатковою арматурою підвищило тріщиностійкість у 2,25...3,5 рази, несучу здатність у 1,4...1,5 рази.

Необхідний ступінь підвищення несучої здатності може бути досягнутий в основному постановкою відповідної кількості додаткової зовнішньої арматури.

5. Розроблений і захищений патентом України UA 50136А спосіб підсилення нерозрізних залізобетонних балок локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою їх прольотних частин, що одночасно призводить до зменшення величин опорних згинальних моментів, які виникають від дії навантаження в експлуатації. Зменшення опорних моментів відбувається також за рахунок їхнього перерозподілу в прольот завдяки підвищенню жорсткості прольотних частин шпренгельним підкріпленням зовнішньою арматурою.

6. Експериментально встановлені закономірності тріщиноутворення, деформування і руйнування двопрольотних залізобетонних балок, підсилених локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою в прольотах до навантаження і під навантаженням. Випробування підтвердили факт появи позитивного згинального моменту на опорі при локальному обтисненні в прольотах.

Завдяки обтисненню в прольотах несуча здатність випробуваних балок зросла в 1,4 рази в порівнянні з несучою здатністю балок без підсилення. Величина навантаження тріщиноутворення зросла в 1,7 рази. При руйнуванні балок значення напружень у додатковій зовнішній арматурі досягали межі текучості.

7. Розроблені методики оцінки несучої здатності однопрольотних і нерозрізних балок, підсилених локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою. Виявлена в експериментах одночасність настання граничного стану в залізобетонних балках і текучості в зовнішній арматурі дозволила використовувати для побудови апарата розрахунку положень теорії граничної рівноваги.

8. Результати даної роботи впроваджені при підсиленні трьохпрольотних нерозрізних залізобетонних балок прольотної будівлі Нетеченського моста й однопрольотних балок перекриттів п'ятиповерхового будинку в м. Харкові. Зазначене впровадження показало високу технологічність і ефективність запропонованого підсилення залізобетонних балок локальним попереднім напруженням додатковою зовнішньою арматурою.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Шагин А.Л., Гриневич Е.А. Усиление балочных конструкций железобетонных мостов // Науковий вісник будівництва.-Харків: ХДТУБА, 2001.-Вип.15.-С.73-78.

Особистий внесок здобувача складають запропоновані конструктивно-технологічні принципи підсилення залізобетонних балок напруженою сталевою арматурою, у тому числі в сполученні з склопластиковою арматурою.

2. Гриневич Е.А. Усиление неразрезных железобетонных балок на объектах г. Харькова // Коммунальное хозяйство городов.-Вып. 43.-К.: Техника, 2002.-С.88-93.

3. Шагин А.Л., Гриневич Е.А. Эффективные виды усиления эксплуатируемых железобетонных балок // Науковий вісник будівництва.-Харків: ХДТУБА, 2002.-Вип.19.-С.171-175.

Особистим внеском здобувача є обґрунтування раціональних схем підсилення нерозрізних залізобетонних балок.

4. Шагин А.Л., Бутенко А.А., Гриневич Е.А. Локальное обжатие элементов статически неопределимых железобетонных стержневых систем // Науковий вісник будівництва.-Харків: ХДТУБА, 2002.-Вип.20.-С.31-36.

Особистий внесок здобувача складає чисельне обґрунтування способу підсилення нерозрізних трьохпрольотних і однопрольотних залізобетонних балок.

5. Шагин А.Л., Избаш М.Ю., Асанов В.В., Гриневич Е.А. Несущая способность балок, усиленных локальным обжатием дополнительной внешней арматурой // Науковий вісник будівництва.-Харків: ХДТУБА, 2003.-Вип.24.-С.68-72.

Особистим внеском здобувача є методика розрахункового визначення руйнівного навантаження для підсилених локальним обтисненням залізобетонних балок.

6. Гриневич Е.А. Оценка эффективности усиления железобетонных балок локальным обжатием дополнительной внешней арматурой // Науковий вісник будівництва.-Харків: ХДТУБА, 2003.-Вип.23.-С.118-122.

7. Шагин А.Л., Гриневич Е.А., Бутенко А.А. Усиление неразрезных балок пролетного строения Нетеченского моста в г. Харькове // Рациональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном хозяйстве.-Ч.1.-Белгород, 2002.-С.272-280.

Особистий внесок здобувача складається в розробленому рішенні підсилення трьохпрольотних нерозрізних монолітних балок моста, його теоретичному обґрунтуванні.

8. Шагин А.Л., Воблых В.А., Избаш М.Ю., Гриневич Е.А., Лучковский И.Я. Способ усиления строительных конструкций. Декларационный патент на изобретение 50136А.-15.10.2002.-Бюл.№10.

Особистий внесок здобувача складають запропоновані конструктивно-технологічні принципи підсилення статично невизначених залізобетонних конструкцій.

Анотація

Гриневич Є.О. Підсилення залізобетонних балок локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою.-Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди.-Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2004.

Дисертація присвячена запропонованому підсиленню залізобетонних згинальних елементів та нерозрізних балок локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою.

Розроблені конструктивно-технологічні рішення підсилення, методика визначення сили відтягування додаткової арматури для створення в ній необхідних напружень і відповідного обтиснення балок.

Запропоновано новий тип підсилення нерозрізних балок їх локальним обтисненням тільки в прольотах.

Проведені експериментальні дослідження підсилених обтисненням одно- та двопрольотних залізобетонних балок, які довели, що руйнування конструкцій відбувається, коли в зовнішній арматурі має місце текучість. Виходячи з цього, розроблені методики розрахунку несучої здатності однопрольотних і багатопрольотних нерозрізних балок базуються на положеннях теорії граничної рівноваги, але з урахуванням попереднього локального обтиснення.

Результати роботи впроваджені при підсиленні перекрить п’ятиповерхового будинку та трьохпрольотних нерозрізних балок Нетеченського моста в м. Харкові.

Ключові слова: підсилення, локальне попереднє напруження, нерозрізні залізобетонні балки, гранична рівновага, тріщиностійкість, несуча здатність.

Аннотация

Гриневич Е.А. Усиление железобетонных балок локальным обжатием дополнительной внешней арматурой.-Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 – строительные конструкции, здания и сооружения.-Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2004.

На основе проведенного анализа существующих методов усиления железобетонных балок, способов предварительного напряжения, методик расчета статически неопределимых конструкций с учетом физической нелинейности определены задачи диссертационного исследования по созданию эффективных способов усиления балочных конструкций и расчета усиленных изгибаемых элементов и систем.

Предложены принципы усиления железобетонных балок локальным предварительным напряжением дополнительной внешней арматурой. Оно осуществляется оттягиванием закрепленных к балке горизонтально либо криволинейно расположенных арматурных стержней. На основе использования положений теории гибких пологих деформируемых висячих нитей получены выражения для определения величины силы оттягивания арматуры, необходимой для создания требуемого усилия натяжения.

Эффективность усиления, закономерности деформирования и разрушения усиленных однопролетных балок были выявлены в экспериментальных исследованиях. При соотношении площадей дополнительной внешней и основной внутренней арматур 0,64 трещиностойкость возросла в 2,5…3,5 раза, несущая способность – в 1,5 раза.

Экспериментально и теоретически установлено, что потери от деформаций бетона малы благодаря шпренгельной схеме внешней арматуры.

Разработан способ усиления неразрезных балок локальным предварительным обжатием только их пролетных частей, на который получен патент Украины 50136А.

На специально созданном стенде, позволившим варьировать последовательностью локального предварительного напряжения (только в пролетах) и нагружения, проведены испытания трех серий неразрезных балок, подтвердившие уменьшение опорного момента при локальном обжатии в пролетах. Зафиксировано увеличение несущей способности неразрезных балок в 1,4 раза, рост трещиностойкости в 1,7 раза.

В испытаниях усиленных однопролетных и двухпролетных балок исчерпание несущей способности характеризовалось одновременным разрушением балок и достижением текучести в дополнительной внешней арматуре. Указанное позволило разработать методику расчета усиленных конструкций на основе использования положений теории предельного равновесия, но с учетом истории нагружения.

Результаты диссертационной работы внедрены при усилении перекрытий пятиэтажного здания и трехпролетных неразрезных балок Нетеченского моста в г. Харькове.

Ключевые слова: усиление, локальное предварительное напряжение, неразрезные железобетонные балки, предельное равновесие, трещиностойкость, несущая способность.

Abstract

Grinevich E.O. Ferroconcrete beams reinforcing with local spinning by the additional outer reinforcement.-Manuscript.

Candidate’s thesis for a scientific degree in specialty 05.23.01 - building constructions, buildings and structures.-Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 2004.

The thesis is devoted to the suggested reinforcing the ferroconcrete bending members and continuous beams with local spinning by the additional outer reinforcement.

Constructive-technological solutions of reinforcing, methods of defining the force of drawing off the additional reinforcement for creating the necessary stresses and corresponding beams spinning have been developed.

New type of reinforcing the continuous beams with their local spinning only in spans has been offered.

Experimental investigations of one – and two spanned ferroconcrete beams reinforced with spinning have been carried out. These investigations proved that beams destruction is taken place when there is yielding in outer reinforcement. According to this the developed calculation methods of bearing capacity of one – and many spanned continuous beams are based on the positions of border equilibrium theory.

The results of this work have been inculcated while reinforcing the floors of the five-story building and three-spanned continuous beams of Netechensky bridge in the city of Kharkov.

Key words: reinforcing, local prestressing, continuous ferroconcrete beams, border equilibrium, crack resistance, bearing capacity.

Підписано до друку 09.03.2004 г. Формат 60х90 1/16

Папір для лазерних принтерів.

Умовн. друк. арк. 0,9.

Замовлення № 52. Тираж 100 прим. Безкоштовно.

ЗАТ “Харківська друкарня № 16”:

61003, м. Харків, вул. Університетська, 16