Партута В. П. Несуча здатність і деформативність монолітних залізобетонних плит з вставками в двох напрямках

На даний час в практиці будівництва переважно використовують монолітні залізобетонні перекриття та інші плитні конструкції суцільного перерізу, що призводить до суттєвої перевитрати бетону при їх виготовленні. Проте, проведений огляд і аналіз результатів наукових досліджень показав, що бетон і залізобетон – дуже енергомісткі матеріали, тому зменшення будь-якого виду витрат є важливим народногосподарським питанням. Актуальність наукового дослідження пов’язана з важливими проблемами матеріалоощадності при проектуванні та використанні плитних залізобетонних конструкцій. Все актуальнішою стає проблема збереження навколишнього середовища, на яке, крім інших факторів, суттєво впливає виробництво бетону і залізобетону. Найбільш енергомісткою складовою бетону є портландцемент, виробництво якого супроводжується значними викидами СО2. Тому зменшення використання цементу призводить до значної економії природних ресурсів та суттєвого зниження шкідливих викидів. Особливо це стосується залізобетонних конструкцій широкого використання, до яких належать монолітні залізобетонні перекриття в будівлях різного призначення, монолітні фундаментні плити, монолітні залізобетонні прогонові будови мостів малих і середніх прогонів. Альтернативним до суцільних монолітних залізобетонних плит є плити з порожниноутворювальними вставками, що дають можливість суттєво зменшити витрати бетону, а відтак зменшити власну вагу плит і кількість робочої арматури. В загальних конструктивних рішеннях в основному є плити з однонапрямленим або двонапрямленим розташуванням порожниноутворювальних вставок. Більшість проведених досліджень стосується плит (в основному перекриттів) з однонапрямленим розташуванням вставок. В дисертаційній роботі розроблено програму і методику експериментальних досліджень згідно з якою запроектовано 3 типи основних дослідних зразків марок, які мають перехресне розташування балок, та 4 типи лінійних балок, з яких складаються перехресні балки. Лінійні залізобетонні балки завантажували 2-ма зосередженими силами, розташованими симетрично від зони чистого згину. Перехресні дослідні балки завантажували 4-ма зосередженими силами. Подана також методика експериментальних вимірювань деформацій верхньої грані бетону дослідних зразків за використання оптико-цифрової системи та методика застосування методу акустичної емісії при випробуванні дослідних зразків. Подані, описані та проаналізовані результати випробувань лінійних і перехресних дослідних зразків за показниками несучої здатності та деформативності. Характер руйнування показав, що на ділянці перетину балок відбувається зміцнення бетону внаслідок двовісного обтиску. Несуча здатність дослідних зразків лінійних балок порівняно з їх несучою здатністю в складі перехресних балок є меншою. Деформації бетону і арматури лінійних балок є більшими від їх деформацій в складі перехресних дослідних зразків. Використання спекл-кореляційного методу дозволило виявити характер зміни напружено-деформованого стану стиснутого бетону безпосередньо на верхній грані перехресних балок в зоні їх перетину і фіксувати їх безпосередньо на передруйнівних етапах. Подано результати розрахунку міцності нормальних перерізів лінійних дослідних зразків за деформаційною методикою. Відображено основні результати моделювання напружено-деформованого стану лінійних балок і перехресних дослідних зразків в програмному комплексі «Ліра» та візуалізацію руйнування перехресних дослідних зразків, яка підтверджує характер руйнування дослідних зразків, зафіксований у експериментальних дослідженнях. Моделювання роботи лінійних і перехресних дослідних зразків в ПК «Ліра» показало принципову різницю НДС балок в зоні їх перетину. Він є меншими на ділянці перетину балок розміром 10×10 см (далі ДП) і більшим на сусідніх з ділянкою ДП зонах. Розроблено загальні рекомендації щодо розрахунку плитних залізобетонних конструкцій з двонапрямленим розташуванням вставок з врахуванням двовісного стиску. Наведена техніко-економічна та екологічна ефективність плитних конструкцій з двонапрямленим розташуванням вставок і впровадження результатів роботи. Таким чином, у дисертаційній роботі вирішено важливе науково-практичне завдання, пов’язане з актуальними проблемами матеріало-, ресурсо- і енергоощадження, а також значною мірою з екологічною безпекою. Вперше проведені експериментальні та теоретичні дослідження перехресних балок підтвердили зміцнення стиснутого бетону в зоні перетину балок, що необхідно врахувати при розрахунку та проектуванні монолітних плитних залізобетонних конструкцій з двонапрямленим розташуванням вставок. Використання в них порожниноутворювальних вставок дає можливість суттєво (до 26-32 %) зменшити витрати бетону, виробництво якого супроводжується значним вичерпанням матеріальних ресурсів і забрудненням довкілля, і зменшити витрату арматури до 12 %.