Результаты натурных испытаний на статические воздействия сборных крупноразмерных панелей

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 624.012.35                                     

Производство сборных железобетонных конструкций в условиях рыночной экономики основано на главных требованиях в обеспечении их надежности при минимуме затрат, что повышает актуальность рассматриваемой в статье технико-экономической проблемы, которая связана с совершенствованием системы технологического контроля и управления качеством [1]. Термин «долговечность» часто используется в научной и технической литературе и в различных источниках, чаще всего долговечность определяется по результатам испытаний материалов на разные условия, включающие морозостойкость, влагостойкость, коррозионную стойкость, ударопрочность, сейсмическая устойчивость и т. д. которые проводятся по стандартным методикам в условиях, отличающихся от эксплуатационных воздействий в ограждениях зданий [2].

Полистиролбетон (ПСБ) на основе цементного вяжущего представляет собой сложную систему, в которой полярная жидкость вода не смачивает гидрофобную поверхность заполнителя – гранулированного вспененного полистирола (ПВГ) [3].

Преимущества конструкционного полистиролбетона интересны тем, что он может быть адаптирован к конкретным потребностям путем изменения свойств некоторых их компонентов, таких как размер гранул заполнителя и объемная доля полистирола [4].

Технический потенциал полистиролбетона, изготавливаемого по традиционной технологии имеет значительные резервы, основанные на расчетной модели зависимостей прочности, плотности и теплопроводности полистиролбетона от состава и качества его компонентов [5].

Правомерность проведения натурных испытаний регламентированы Государственным квалификационным сертификатом ПС-3.1. №020723 выданным Государственным агентством по архитектуре и строительству при Правительстве Кыргызской Республики со сроком действия до 20 ноября 2019 г. на имя Темикеева Конушбека и лицензия серии Б-1-3-4 за №001211 от 16 июня 1999г. выданная юридическому лицу Кыргызскому Государственному Университету Строительства, Транспорта и Архитектуры им Н. Исанова (КГУСТА) на право заниматься видами строительной деятельности согласно приложения.

Натурные испытания сборных, крупноразмерных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона толщиной δ=100 мм, на динамические воздействия проводились в соответствии с требованиями нормативных документов, указанных в техническом задании.

Целью испытания в работе было определение фактических значений разрушающих нагрузок для панелей и их стыковых соединений, фактических значений максимальных амплитудных отклонений, образования и раскрытия трещин при динамических воздействиях близких к девяти бальным сейсмическим воздействиям.

Материалы и методы исследования

Техническое заключение по качеству изделий было проведено сотрудниками кафедры «Строительные конструкции, здания и сооружения» КГУСТА им. Н. Исанова в июне 2019 г. в соответствии с техническим заданием, разработанным ОсОО «Центр строительных технологий».

В процессе проведения натурных испытаний сборных, крупноразмерных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона толщиной δ=100 мм на статические и динамические воздействия были использованы следующие приборы и оборудования: 1. Прогибомеры Аистова; 2. Стальная рулетка длиной 10 метров с ценой деления 1 мм; 3. Испытательная площадка в виде двух опорных бетонных блоков с размещением на них шарнирно-подвижной и шарнирно неподвижной опор; 4. Подвесная кран-балка с грузоподъемностью 3 тонны; 5. Микроскоп МПБ-2, с ценой деления 0,05 мм; 6. Динамометр ДПУ №232; 7. Гидравлический домкрат; 8. Приборы «Geo sig» GeoSIG GMS-18; 9. Сейсмоплатформа размерами 3,0×4,5 м, грузоподъемностью 10 т. Приборы и оборудования использованные в процессе натурных испытаний прошли поверку в Национальном институте стандарта и метрологии КР.

Результаты и обсуждения

Для проведения натурных испытаний сборных, крупноразмерных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона толщиной δ=100 мм с целью оценки их прочности, жесткости и трещиностойкости, путем проведения комплекса испытаний на статические и динамические воздействия, регламентированных соответствующими ГОСТами с предоставлением необходимых протоколов и результатов испытаний, были отобраны по шесть изделий из каждого наименования согласно техническому заданию. Контрольные испытания по определению фактических физико-механических характеристик полистиролбетона испытуемых изделий проводились на прессовом оборудовании испытательной лаборатории кафедры «ПЭСМИК», Киргизского государственного университета строительства, транспорта и архитектуры им. Н. Исанова по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны».

Таблица

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ПО КОНТРОЛЬНЫМ ОБРАЗЦАМ

№ испытания	Размеры мм	Масса кг	Разрушающая нагрузка кг	Объемная масса	Прочность		Класс
					кгс/см	МПа
1	199,5×200×199,9	4,13	2200	522,7	6,05	0,605
2	201×199,5×195,5	3,81	2900	488,4	7,97	0,797	В 0,75
3	198,7×200×200,04	3,55	2500	449,3	6,87	0,687

Результаты испытаний и методы определения прочности по контрольным образцам» приведены в таблице 1. Контрольные испытания по определению фактических физикомеханических характеристики рабочей арматуры на растяжение проводились в испытательной лаборатории КПП ОАО ПСФ «Бишкеккурулуш» на разрывной машине по ГОСТ 12004-81 «Сталь арматурная».

Натурные испытания изделий по установлению их фактической прочности, жесткости и трещиностойкости проводились в помещении испытательной лаборатории строительных конструкций КГУСТА им. Н. Исанова при температуре +25 °С, при влажности 75% и атмосферном давлении 702 мм рт. столба по ГОСТ 8829-94.

Схема испытания изделий на динамические нагрузки приведена на Рисунке 1 и представляет собой однопролетную стойку из трех сочлененных изделий по принципу «папа-мама», опертую по двум сторонам. Испытания на динамическую нагрузку осуществлялись при помощи сейсмоплатформы в лаборатории испытания строительных конструкций.

Перед испытанием каждое изделие и их соединения подвергались тщательному визуальному осмотру, с помощью стальной рулетки устанавливались его фактические геометрические размеры, посредством динамометра устанавливался фактический вес для определения фактического объемного веса.

Для регистрации амплитудно-частотных колебаний тела панели, шпоночного соединения типа «папа-мама», узлов креплений сверху и снизу панели был использован аппаратурный комплекс, обеспечивающий действительное (неискаженное) воспроизведение исследуемых динамических процессов. Для осуществления оценки прочности, жесткости и трещиностойкости сборных, крупноразмерных рамных заполнений из полистиролбетона толщиной δ=100 мм на динамические воздействия были отобраны образцы в количестве трех штук из каждого наименования. Отбор изделий был произведен согласно техническому заданию. Отобранные изделия были условно пронумерованы: №1, №2, №3 (Рисунок 1).

Рисунок 1 Схема расположения изделий при испытаниях на динамические воздействия

Испытания отобранных изделий были проведены в соответствии с нормативными документами, указанными в техническом задании, методика натурных динамических испытаний, изложенных в главах технического заключения. На Рисунке 2 приведены записи колебаний ускорений на уровне середины панели. Схема испытания изделий на статические нагрузки приведена на Рисунке 3.

Шарнирно-подвижная линейная опора была организована с помощью катка свободно уложенного по верх испытательного стенда, шарнирно-неподвижная опора создавалась аналогичным образом путем ограничения катка от свободного перемещения в горизонтальном направлении.

Перед испытанием каждое изделие подвергалось тщательному визуальному осмотру, с помощью стальной рулетки устанавливались его фактические геометрические размеры, посредством динамометра устанавливался фактический вес.

Рисунок 2. Записи колебаний ускорений на уровне середины панели

Максимальная амплитуда колебаний ускорений: восток-запад 0,2561 g; север-юг 0,0741 g; вертикальный -0,3792 g.

Рисунок 3. Схема расположения изделий при статических испытаниях

Выводы

На основании проведенных натурных испытаний крупноразмерных сборных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона можно сделать нижеследующие выводы:

• a)    при испытаниях на статические воздействия стадия трещинообразования наступила при сосредоточенной нагрузке 200 кгс, а потеря несущей способности панели произошла при сосредоточенной нагрузке 828 кгс.

• б)    по результатам динамических испытаний панели, шпоночные соединения и узлы крепления панелей к несущим конструкциям по верху и низу не подверглись разрушению.