Введение к работе
Актуальность темы. Совершенствование строительных
конструкций и методов их возведения в значительной мере связано с решением соединений элементов. Основной задачей совершенствования соединений арматуры является обеспечение их работоспособности и надежности при минимальном расходе арматурной стали и простоте технологии изготовления. Стыкование арматуры осуществляется, как правило, либо с применением сварки, либо без сварки - с перепуском арматуры. Реке используются специальные способы соединений с помощью муфт, гильз, винтовых соединений и т.д.
Стыкование рабочей арматура с перепуском до 50 диаметров приводит к значительному дополнительному расхода арматуры, и, кроме того, имеет ряд ограничений. Так, например, не допускается применение стыков в полностью растянутых линейных элементах. Не рекомендуется располагать стыки в растянутой зоне изгибаемых элементов, в местах полного использования арматуры. Все это существенно снижает и ограничивает возможности использования перепуска арматуры в стыковых соединениях.
Стыкование арматуры сваркой связано с трудностями, которые вызываются несвариваемостью неноторых классов арматуры, а также значительными трудозатратам! и неудобствами производства сварочных работ, снижением несущей способности свариваемой арматуры. Соединение чувствительно к знакопеременным и динамическим нагрузкам.
В обоих случаях разрушение соединений имеет хрупкий характер. Недостатки традиционно применяемых методов соединений арматуры привели к разработке новых конструктивных решений стыков. Эти конструктивные решения, в основном бессварные, приведены, главным образом, в отечественной и зарубежной патентной литературе. Большинство, рекомендуемых бессварннх решений соединений арматуры обладают рядом недостатков, связанных с необходимостью изготовления довольно сложных крепежных деталей, применения специального оборудования, невозможностью использования некоторых соединений в условиях строительной площадки, вероятностью внезапного хрупкого разрушения соединения, недоиспользованием полной несущей способности соединяемой арматуры.
В имеющейся литературе практически нет сведений, касающихся исследований прочности стыковых соединений. Также недостаточно освещены вопросы расчета стыковых соединений.
В Российском университете дружбы народов было разработано бессварнсе соединение арматуры с укороченной, по сравнению с рекомендуемой СНиП, длиной перепуска арматуры. В соединении был использован аффект обоймы, создаваемый с помощью кольцевой спиральной арматуры. Были исследованы соединения с одинаковым диаметром обоймы одиночных арматурных стержней без перепуска и с перепуском. Влияние диаметра обоймы на несущую способность соединения не изучалось. Недостаточно полно был исследован характер распределения усилий и касательных напряжений в арматуре соединения. Исследования проводились только на образцах. Конструкции с использованием предложенных решений стыковых соединений не испыгывались. Также не исследовались групповые соединения (трех и более) стержней.
Несмотря на многочисленность различных конструктивных решений стыковых соединений без применения сварки, задача создания новых и совершенствования существующих соединений остается актуальной.
Целью диссертационной работы является:
создание группового соединения арматуры, обеспечивающего достаточную надежность и исключающего возможность хрупкого разрушения;
создание соединения простого в изготовлении, позволяющего существенно снизить расход материала;
возможность изготовления соединения в условиях строительной площадки с минимальными трудозатратами;
возможность использования соединения для стыковки арматуры классов A-IV и выше;
проверка работы стыкового соединения в натурной конструкции;
оценка несущей способности группового соединения;
изучение влияния кольцевого армирования на несущую способность соединения;
экспериментальное определение характера распределения усилий и касательных напряжений по длине соединения;
разработка методики теоретической оценки напряженно-деформированного состояния соединения.
Научная новизна работы.
-
Предложение по конструктивному решению группового соединения арматуры с использованием кольцевого спирального армирования, охватывающего по внешнему контуру 3-4 и более арматурных стержня.
-
Данные о прочности стыковых соединений на основании испытаний образцов стыков арматуры различного диаметра при различной длине перепуска арматуры и различных диаметрах кольцевой обоймы.
-
Результаты экспериментальных исследований по утешению характера изменения усилий в стыкуемой арматуре одиночных стержней и касательных напряжений по контакту арматуры с бетоном.
-
Данные по прочности и жесткости железобетонных балок с предложенным групповым соединением растянутой арматуры в зоне максимальных изгибающих моментов.
5. Предложение по теоретической оценке напряжекно-
деформативного состояния соединения на осноеє решения
осесимметрнчной задачи теории упругости в цилиндрических
координатах.
Достоверность результатов подтверждается испытанием 43 образцов соединения и двух железобетонных балок ;обычной и с предложенным стыковым соединением), а также сопоставлением полученных результатов с результатами аналогичных исследований соединений одиночных арматурных стержней. Теоретические исследования выполнены на основании использования известных зависимостей теории упругости.
Практическая значимость работы заключается в том, что проведенные экспериментальные и теоретические исследования подтвердили надежность и эффективность предложенного соединения и позволили рекомендовать для применения в строительстве новый вид бессварного группового соединения арматуры с применением спиралькой кольцевой обоймы. Предложенное конструктивное решение может быть использовано в большеразмерных конструкциях, работающих в условиях динамических нагрузок, з также для укрупнительной сборки железобетонных конструкций.
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований и работа в целом доложены и обсуждены на научно-технических конференциях инженерного факультета Российского университета дружбы народов 1994 и 1995 гг.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 2 статьи.
Объем и структура работы, диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и перечня использованной литературы (51 наименование). Она изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 14 таблиц и Z приложения.