Введение к работе
Актуальность проблемы. В сложившихся экономических условиях много внимания уделяется вопросам ресурсосбережения и в частности вопросам повторного эффективного использования побочных продуктов и отходов промышленности. В связи с резким ростом энергетических затрат эти вопросы в последнее время приобрели особую актуальность. Строительные изделия на базе отходов металлоштамповки позволяют существенно снизить их себестоимость, не ухудшая эксплуатационных характеристик.
Широкое развитие сборного и монолитного железобетона требует все большего количества арматурной стали. Так, к примеру, расход стали на армирование сборного железобетона в бывшем СССР составил в 1954 году около 300 тыс. т., а в 1985 году - 9.5 млн. т. или более 40% всего металла, выделенного на нужды строительства. В целом, ежегодно на производство железобетона до 1986 года расходовалось около 13 млн. т. стали.
Однако, в 90-х годах стоимость энергоресурсов начала возрастать, что повлекло резкое удорожание стали (в 500+1000 раз). По подсчетам НИИЖБ, в России за последние двадцать лет для производства железобетона было израсходовано около 200 млн. т. стали, а энергетические затраты составили не менее 300 млн. т. условного топлива. Переход к рыночным отношениям по-новому поставил вопросы изготовления железобетонных конструкций. Наряду с выполнением требований нормативных документов, оптимизации и снижения себестоимости строительных изделий и конструкций, возникла необходимость поиска рынков сбыта продукции, выдерживания все более жесткой конкуренции товаров и т.д. Одним из направлений снижения себестоимости строительных изделий и конструкций является использование отходов металлоштамповки.
Развитие технологии металлоштамповки и особенно производства приводных цепей для различных машин и механизмов дало также и значительное увеличение объемов отходов в виде выштампованной стальной ленты - высечки, которая используется не эффективно и, в лучшем случае, идет на переплавку. Между тем, в сложившихся экономических условиях представляется весьма актуальным детальное исследование вопросов применения отходов металлоштамповки в качестве армирующего материала железобетонных изделий и конструкций.
Цель работы. Экспериментально-теоретические исследования прочности
нормальных сечений, жесткости и трешиностойкости изгибаемых железобетон
ных элементов, армированных выштампованной лентой; особенностей дефор
мирования данных элементов на всех стадиях работы, а также особенностей со
вместной работы высечки и бетона; разработка методики расчета прочности,
жесткости, трещиностойкости и рекомендаций по конструированию для указан
ных элементов. I fOC НАЦИОНАЛЬНА!
I ММИОТЕКЛ
I СЯмир№рг />
» О» Ъ&шгОС.
Научную новизну составляют:
разработанная на основе МКЭ расчетная модель изгибаемого элемента, учитывающая особенности совместного деформирования высечки и бетона, нелинейное деформирование материалов; адаптированная для использования в комплексе с широко распространенными программными продуктами МКЭ с минимальным набором библиотеки конечных элементов;
результаты экспериментально-теоретических исследований особенностей совместного деформирования высечки и бетона при растяжении;
результаты экспериментально-теоретических исследований прочности, жесткости и трещиностойкости изгибаемых балочных элементов с высечкой;
разработанная методика расчета изгибаемых элементов с высечкой, учитывающая специфику использования выштампованной ленты в качестве армирующего материала.
Практическое значение работы. Проведенный комплекс экспериментально-теоретических исследований позволяет рекомендовать вариант более эффективного применения отходов металлоштамповки, а именно - использование высечки в качестве армирующего материала изгибаемых железобетонных изделий и конструкций, для чего имеются все необходимые технико-экономические предпосылки.
Автор защищает:
расчетную модель железобетонных изгибаемых элементов с высечкой, учитывающую особенности совместного деформирования выштампованной ленты и бетона, физическую и конструктивную нелинейность деформирования материала конструкции;
результаты экспериментально-теоретических исследований особенностей совместного деформирования выштампованной ленты и бетона, а также прочное* ти, жесткости и трещиностойкости изгибаемых балочных элементов с высечкой;
методику и алгоритм расчета прочности, жесткости и трещиностойкости изгибаемых элементов, армированных выштампованной лентой.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на 56-й международной научно-технической конференции молодых ученых, Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2004 г.; на 62-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2005 г.; на всероссийской ежегодной научно-технической конференции "НАУКА - ПРОИЗВОДСТВО -ТЕХНОЛОГИИ - ЭКОЛОГИЯ", Киров, ВятГУ, 2005 г. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 печатных работах.
Внедрение результатов работы. Предлагаемый способ армирования был практически опробован в промышленных условиях ЗАО "Экспериментальный завод" (г. Санкт-Петербург) при изпновлвнии-железе$етонных плит типа БПР.
* 1 л [ -І .* *
... , . -» ЯК ««'
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, итогов работы, списка использованных источников из 112 наименований и содержит 140 страниц основного текста, 14 таблиц, 61 рисунок, 1 приложение.