VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Cталефибробетонявляется новым конструкционным материалом, который приобретает все большее распространение. Добавление армирующих волокон в бетонную смесь улучшает многие технические свойства бетона [6],блокирует или снижает последствия воздействия отдельных опасных факторов пожара. Для того чтобы обосновать использование фибробетона в несущих конструкциях, подвергающихся ударному воздействию , обратимся к «Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности» [1], в нем определено, что к сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся: осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; [6]. Сталефибробетонный участок, или дисперсно армированная зона конструкций, располагающихся на путях эвакуации могут воспринимать данные проявления опасных факторов пожара и обеспечить больший временной отрезок (чем обеспечивает конструкция из бетона с классическим армированием) необходимый для эвакуации людей при пожаре, за счет более высокой сопротивляемости динамическим нагрузкам и свойствам, приближенным к изотропным .

Для чистоты результата расчета и простоты интерпретации мы будем рассчитывать сталефибробетонную балку как балку на двух опорах (отдельный элемент конструкции), в действительности же, подчеркну, возможно комбинированное армирование участка стальной фиброй или использование на эвакуационных путях сталефибробетонных полов, защищающих несущий элемент от динамических и ударных нагрузок и обеспечивающих сохранность конструкции вплоть до ее разрушения.

В качестве расчетных характеристик фибробетона принимаем:

- Бетон класса B30;

- Расчетное сопротивление бетона сжатию (I группа предельных состояний)

- Расчетное сопротивление бетона растяжениию (I группа предельных состояний)

- Расчетное сопротивление фибр

- Модуль упругости фибр

- Расход фибр , (по объему);

- Коэффициент условий работы , ;

- Предельные относительные деформации бетона – матрицы при растяжении

, при сжатии ;

В расчете принята стальная фибра «Hendix» ТУ 1211-205-46854090-2005, с параметрами, приведенными выше.

Геометрия рассчитываемой балки приведена на рис.1.

Рис.1. Геометрическая схема балки.

Расчет

Расчет ведем в соответствии с методикой, приведенной в СП 52-104-2006.

Начальный модуль деформации бетона

; ; ;

Начальный упругости сталефибробетона

Коэффициент поперечной деформации бетона-матрицы принят ;

Коэффициент линейной деформации бетона-матрицы принят ;

Для сталефибробетона ;

Предельное состояние характеризуется напряжениями -при растяжении, равномерно распределенными в растянутой зоне, и при сжатии, равномерно распределенными в сжатой зоне фибробетонной балки.

Расчитываем по случаю I:

-сопротивление растяжению сталефибробетона исчерпывается из-за обрыва некоторого количества фибр и выдергивания остальных:

; ; -длина фибры.

-длина заделки фибры в бетоне, обеспечивающая ее разрыв при выдергивании[4];

,

где ; , , .

Имеем: .

Так как имеет место I случай исчерпания сопротивления растяжению сталефибробетона, то

,

Где , ; ;

Расчетное сопротивление сталефибробетона сжатию:

, ;

,

Фибровая арматура считается равномерно распределенной по сечению с коэффициентом приведенного армирования.

- в растянутой зоне ;

- в сжатой зоне ;

Граничная относительная высота сжатой зоны

, , , ;

Нагрузки

Динамические напряжения определяются формулой

, где - статический прогиб, н - высота сечения балки.

Принимаем для случая мнговенного приложения нагрузки.

Сосредоточенная динамическая сила ;

Перейдем к статической нагрузке ;

Максимальный момент в сечении будет равен;

Расчет

Максимально возможный изгибающий момент в сечении;

Условие прочности , в нашем случае сталефибробетонная балка находится в состоянии предельного равновесия.

ВыводыСледует учитывать особенность расчета и принятое нами упрощение – балка рассчитана по модели шарнирно опертой однопролетной балки, мы использовали данную модель для того, чтобы показать, насколько повышает использование сталефибробетона характеристики конструкции. В состоянии предельного равновесия классически армированная железобетонная балка начинает разрушаться в следствие разрушения бетона в верхней зоне сечения, или разрыва арматуры сжатой зоны, используя же сталефибробетон вместо обычного железобетона имеем:

1. Повышение расчетного сопротивления бетона сжатию, и как следствие – балка будет разрушаться по сценарию разрыва арматуры.

2. Добавляя расчетную арматуру в сжатой зоне (используя комбинированное армирование) повышаем общую несущую способность конструкции в целом.

3. Снижение возможности возникновения опасных факторов пожара (осколков).

4. Сталефибробетон нагревается изотропно, в отличие от железобетона, где температура распространяется от зон армирования, так как сталь нагревается в первую очередь, тем самым исключая возможность анизотропного температурного расширения конструкции и дополнительных напряжений в бетоне, которые могут привести к потере несущей способности элемента конструкции и лавинообразному обрушению.

Библиографический список

1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»;

2. СП 1.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы;

3. «Огнестойкость бетона: критерии разрушения» Еналеев Р.Ш., Анаников С.В. , Теляков Э.Ш. , Гасилов В.С. // Научный журнал. «Фундаментальные исследования» -2013. -№ 1 (часть 1).

4. СП 52-104-2009* Стелефибробетонные конструкциии;

5. Дисперсно армированные бетоны. Ф.Н Рабинович, Москва, Стройиздат 2004;

6. Properties and Applications of Fiber Reinforced Concrete JKAU: Eng. Sci., Vol. 2, pp. 49-6~ (1410 A.H./1990 A.D.)

7. « Расчет железобетонных конструкций на взрывные и ударные нагрузки» Белов Н.Н., Томск-Нортхэмтон, 2004

Код для цитирования: Скопировать