Referāts - ķiedrbetona praktiskā nozīme un aprēķins Lappuse 3 1. IEVADS Šķiedrbetons...

Rīgas Tehniskā universitāte

Būvniecības fakultāte

Referāts

Šķiedrbetona praktiskā nozīme un aprēķins

Izpildīja: Kristaps Kuzņecovs

Apliec. Nr.: 081RBC049

IV RBCB03

Datums__________________

Pieņēma: Leonīds Pakrastiņš

Atzīme:__________________

Paraksts:_________________

RĪGA 2012

Šķiedrbetona praktiskā nozīme un aprēķins Lappuse 2

SATURA RĀDĪTĀJS

1. IEVADS ......................................................................................................................... 3

2. VĒSTURE ...................................................................................................................... 3

3. MŪSDIENĀS IZMANTOTĀS ŠĶIEDRAS ................................................................. 4

4. ŠĶIEDRBETONA DARBĪBA UN ĪPAŠĪBAS ............................................................ 5

5. APZĪMĒJUMS............................................................................................................... 7

6. PIELIETOJUMS ............................................................................................................ 7

7. GRĪDU KONSTRUKCIJAS.......................................................................................... 8

8. SLODZES UZ GRĪDĀM............................................................................................... 8

9. VIRSMAS LĪDZENUMS ............................................................................................ 10

10. APRĒĶINS .................................................................................................................. 11

11. APRĒĶINA PIEMĒRS................................................................................................ 12

11.1 A zona: Statīvi ............................................................................................................ 14

11.2 B zona: Iebrauktuve ................................................................................................... 16

11.3 Starpsienas ................................................................................................................. 17

11.4 Platforma .................................................................................................................... 17

11.5 Transporta slodze ....................................................................................................... 18

11.6 Relatīvā transporta un statīva slodze .......................................................................... 19

11.7 Izlieces pārbaude ........................................................................................................ 19

12. BIBLIOGRĀFIJA ........................................................................................................ 20


1. IEVADS

Šķiedrbetons mūsdienās ir ieguvis jaunu vērienu un tā izmantošana strauji pieaug tā īpašību dēļ.

Līdz ar pieprasījumu pēc šī materiāla nepieciešamas arī analītiskās metodes, ar kurām prognozēt

iestrādātā betona kvalitāti.

2. VĒSTURE

Jau sākot no aizvēsturiskajiem laikiem šķiedrbetona aizmetņus iespējams atrast sengrieķu un

ēģiptiešu civilizācijās. Šajā laikā galvenās stiegrojuma komponentes bija zirgu mati un salmi.

Kopš Romas impērijas sabrukšanas arī zināšanas par šķiedrbetonu tika atstātas nebūtībā, līdz betona

atkal atklāšanai Viduslaikos ap 1415. gadu. Šajā laikā, lai uzlabotu betona stiepes stiprību, tika

lietotas naturālās šķiedras.

Tā kā dzelzsbetons kopš Viduslaikiem attīstījās galvenokārt kā ar tēraudu stiegrots materiāls, tad

tikai ap 1900. gadu šķiedrbetons piedzīvoja jaunu uzplaukumu, jo par stiepes spriegumus uzņemošo

elementu izmantoja azbesta šķiedras.

Kopš tā laika tika piedzīvoti vairāki mēģinājumi šķiedrbetona uzlabošanai ar dažādiem šķiedru

materiāliem. 1940. gadu sākumā tika veiktas pārbaudes ar stiklšķiedrām, kas izrādījās sārmu

nenoturīgas, tāpēc to izmantošana betona sārmainajā vidē bija neiespējama.

1960. gados itāļu industriālo zinātnieku Romualdi un Mandela izpētes rezultātā (1) tika nodibināti

teorētiskie un eksperimentālie pamati dzelzs šķiedru izmantošanai fibrobetonā.

Izrāviens stiklšķiedru izmantošanā tika veikts 1967. gadā, kad Lielbritānijas Būvniecības Izpētes

Institūts radīja sārmnoturīgus paraugus pievienojot cirkoniju ražošanas procesā.

1973. gadā James Romualdi sadarbojoties ar Kolubijas Battelle attīstības korporāciju patentēja

dzelzs šķiedru betonu, kas radīja pavisam jaunu materiālu un iespējas inženieriem (1).

Sadarbojoties Itālijas cementa industrijai un Bolonjas universitātei, tika veidoti šķiedrbetona

uzlabojumi, kuru rezultātā tika izmainīta šķiedru forma. Šādi pilnveidojumi uzlaboja ne tikai

materiālu mehānisko stiprību, bet arī iestrādājamību. Šī pati savienība 80. gados tika izstrādāta

tehnoloģija, kas ļāva šķiedras pievienot autobetonam un būvlaukumā sagatavotam betonam, kā arī

šo tehnoloģiju izmantot torkrētbetonā. (1)

Pēdējo gadu laikā aktīvi tiek domāts par dažādu nanomateriālu un dabīgo materiālu pielietošanu

šķiedrbetonā. Katram no šiem attīstības virzieniem ir savas īpašības – nanomateriāli ievērojami

palielina betona stiepes stiprību, bet dabīgās šķiedras nodrošina iekšējās hidratācijas procesu un

nedaudz paaugstina mehāniskās īpašības.


3. MŪSDIENĀS IZMANTOTĀS ŠĶIEDRAS

Tā kā pagaidām nav izdevies atklāt dabīgos materiālus, kas spētu atbilst visiem dabīgo šķiedru

kritērijiem, tad to izmantošana tiek atstāta vēsturē un pašlaik pielietošanā nonākušas rūpnieciski

izgatavojamās šķiedras. Šķiedru veidi un mehāniskās īpašības norādītas tabulā 3.1. (2)

Apskatot šo tabulu, var secināt, ka pašlaik pieejamo šķiedru klāsts ir diezgan plašs, tāpēc katram

konkrētam gadījumam iespējams piemeklēt atbilstošos tipus. Mūsdienās visplašāko pielietojumu

ieguvušas tieši tērauda šķiedras, jo to iegūšanas process ir salīdzinoši lētāks un ar tām pastāv iespēja

veikt aprēķinus ne tikai GEM formā, bet arī ar empīrisku formulu palīdzību.

Šķiedra Blīvums,

g / cm 3

Elastības modulis,

MPa

Stiepes izturība,

MPa

Relatīvais pagarinājums

%

Polipropilēna 0,9 3500-8000 400-700 10-25

Poliamīda 0,9 1900-2000 720-750 24-25

Polietilēna 0,95 1400-4200 600-720 10-12

Akrila 1,1 2100-2150 210-420 25-45

Neilona 1,1 4200-4500 770-840 16-20

Viskozes lieljaudas 1,2 5600-5800 660-700 14-16

Poliestera 1,4 8400-8600 730-780 11-13

Kokvilnas 1,5 4900-5100 420-700 3-10

Karbonšķiedras 1,63 280 000-380 000 1200-4000 2,0-2,2

Oglekļšķiedras 2,00 200 000-250 000 2000-3500 1,0-1,6

Stiklšķiedras 2,60 7000-8000 1800-3850 1,5-3,5

Azbesta 2,60 68 000-70 000 910-3100 0,6-0,7

Bazalta 2,60-2,70 7000-11 000 1600-3200 1,4-3,6

Tērauda 7,80 190 000-210 000 600-3150 3-4

Tabula 3-1 Mūsdienās lietojamo šķiedru raksturlielumi


4. ŠĶIEDRBETONA DARBĪBA UN ĪPAŠĪBAS

Tā kā betonam pievienojot šķiedras, tās sadala spriegumus pa visu betona konstrukciju, tad

izveidojas kompozītmateriāls, kura mehāniskās īpašības ir atšķirīgas no tradicionāli lietotā masu

betona un stiegrbetona. Bez tam šīs īpašības ir atkarīgas arī no pielietoto šķiedru materiāla un

lieluma.

AR POLIPROPILĒNA ŠĶIEDRĀM PILDĪTS BETONS

Polipropilēna šķiedras:

Paaugstina betona masas kohēziju

Palielina salizturību un sasalšanas atkušanas ciklu skaitu

Nodrošina pretestību eksplozīvai sabrukšanai

Paaugstina triecienizturību

Samazina plastisko rukumu

Samazina atslāņošanās iespējamību

Pielietojums:

Polipropilēna šķiedru saliekamie bloki ceļiem un pamatiem

AR STIKLA ŠĶIEDRĀM PILDĪTS BETONS

Ar stiklšķiedrām pildīts betons ir otrs populārākais šķiedrbetona veids, ko izmanto pēdējo 25 gadu

laikā. Stiklšķiedras betonam būtiski neizmaina tā mehāniskās īpašības, tomēr šāds betons ir par

80% vieglāks par parasto betonu. Kā, piemēram, 100 mm biezi apšuvuma paneļi no GFRC sver

tikai 40-50 kg/m2, bet no nešķiedrota betona 240 kg/m

2.

Tā kā GFRC tiek pārklās ar dažādu toņu krāsām un tekstūrām, tad nav nepieciešamība pēc papildus

apmetuma veidošanas.

GFRC ir vienkārši iepildāms veidņos un sacietējusi struktūra iegūst asas un tīras kontūras.

Stiklšķiedru betona funkcionalitāte:

Hlorīda jonu neuzņēmīgs (nekorodē)

Augstāka stiepes stiprība kā ar tēraugu šķiedrotam betonam

Elastības modulis pietuvojas SFRC, bet 3 reizes pārsniedz ar stiklšķiedrām stiegrota

betona E

Piektdaļa svara no ar tērauda stiegrbetona

Paaugstināta saķere starp šķiedrām un betona matricu


TĒRAUDA ŠĶIEDRBETONS (SFRC)

Ar tērauda šķiedrām pildīta betona īpašību uzlabojums salīdzinājumā ar nestiegrotu betonu:

Par 20 % paaugstināts elastības modulis;

Agrārā stiprības pieaugums par 50 %;

Stiprības rādītāju palielinājums spiedē līdz 20%, ass stiepē līdz 30% un liecē līdz

100%;

10 reizes augstāka triecienizturība;

Paaugstināta pretestība dinamiskajām slodzēm;

Paaugstināta ugunsdrošība;

Samazināts rukums; (1)

Neatkarīgi no šķiedru materiāla ir vairāki faktori, kas ietekmē betona matricas stiprību:

Šķiedru daudzums pēc tilpuma (vf = 0.1 līdz 3%) pēc masas (mf = 0.2 – 0.8%)

Šķiedru diametra un garuma attiecība

Šķiedru orientācija betona matricā

Šķiedru forma un ģeometriskie izmēri (Att. Nr. 1).

Šauras un īsas fibras ietekmēs betona darbību tikai

pāris stundas pēc iemaisīšanas, samazinot betona

plaisāšanu tā cietēšanas laikā. Bet nepaaugstinās

tā stiepes stiprību. Vidēja izmēra šķiedras ar

garumu 45 mm un diametru 1 mm palielinās

betona stiepes stiprību.

Līdz ar materiāla īpašību izmaiņām konstrukcijas kopumā

iegūst savus raksturlielumus:

Iespēja neizmantot tradicionālo stiegrojumu;

Darba apjoma samazinājums, kas saistīts ar stiegrojuma ieklāšanu;

Konstrukcijas biezuma samazinājums par 30 – 50 %;

Masas samazinājums līdz 5 reizēm uz nesošā stiegrojuma rēķina;

Plaisāšanas novēršana;

Ilgmūžības paaugstinājums vismaz 1,5 reizi.

Korozijnoturības pieaugums

Kavitācijas un erozijas iespējamības samazinājums

Attēls Nr. 1 Šķiedru ģeometriskie izmēri


Ilustrācija 6-1 Industriālo grīdu shēma

5. APZĪMĒJUMS

Fibrobetona klase ir jānorāda sekojoši: C30/37 F1,0/0,8 XC2

C30/37 ir betona izvēlētā spiedes stiprības klase

F1,0/08 tērauda fibrobetons, kas pieder fibrbetona klasei F1,0 deformācijas zonai I

tērauda fibrbetons, kas pieder fibrbetona klasei F0,8 deformācijas zonai II

6. PIELIETOJUMS

Galvenie šķiedrbetona pielietojuma virzieni saistīti ar monolītajām plānsieņiņu un

plātņveidu konstrukcijām, pie kurām pieder industriālās grīdas (Attēls Nr. 2) ar paaugstinātu slodzes

līmeni, lidlauku skrejceļi, ceļu plātnes, piestātnes un dambji, tilti, pāļi un pārsegumu plātnes. Daļā

no šīm konstrukcijām šķiedrbetona izmantošana iespējama tikai ar pamatstiegrojumu, kas nodrošina

stieptās joslas nemainību.

Pirmā stāva grīdu veidošana no betona ir viens no pamatnosacījumiem mūsdienu noliktavu,

autostāvvietu un lielu tirdzniecības centru izbūvē, jo to nestspēja ir salīdzinoši augstāka kā cita

veida konstrukciju grīdām.

Pie grīdu izgatavošanas pieder 2

tehnoloģiskie vedi: grīdas ar šuvēm un grīdas

bez šuvēm. (2)

Šķiedrbetona grīdas ar šuvēm tiek

pielietotas uz padevīgām gruntīm, lai

samazinātu grīdu plaisāšanu. Pēc betona

iestrādes un pirmatnējās stiprības iegūšanas 3

līdz 7 dienu laikā tiek veidots deformācijas

šuvju režģis ar 5 līdz 8 m garām malām. Šuvju

dziļums parasti ¼ no plātnes augstuma. Šāds

tehnoloģiskais process arī atbilst grīdām ar

pilno stiegrojumu.

Ja tiek veidotas grīdas bez šuvēm, tad

dienā iespējams ieliet aptuveni 2500 m2

betona un nepieciešams veidot tikai konstruktīvo savienojumu tīklu, kura malas garums ir 50×50 m.

Bezšuvju konstrukcijām ir vairākas priekšrocības – nav kritisko sprieguma koncentratoru un

neveidojas līmeņu kritumi.

Bez monolītajām konstrukcijām šķiedrbetonu pielieto arī saliekamo konstrukciju elementos,

kā sijas, kanāli, sienu paneļi, pakāpieni, peldošo doku moduļi, pārsegumi un sprādziendrošie

nodalījumi.

Lai nodrošinātu rekonstrukcijas darbu un restaurācijas darbu ātrāku veikšanu un augstāku

precizitāti, šķiedrbetonam ir atrast pielietojums arī tēlnieciskajā jomā. No tā izgatavo dekoratīvos

elementus dārziem un ēku fasādēm, tādējādi paaugstinot arhitektonisko dažādību.

Attēls Nr. 2 Grīdas slāņi


7. GRĪDU KONSTRUKCIJAS

Izplatītākās grīdas plāksnes uz grunts ir veidotas no

slāņiem, kas attēloti Attēlā Nr. 3. Konstruēšanas

metodes balstās uz vairākiem grīdu darbības

pieņēmumiem - jāievēro grīdas rukums, plaknums

un līmenis. Tāpat arī jāpievērš uzmanība dažādiem

iestrādes un savienojumu veidiem, kas ietekmē

kopējo procesa ilgumu un izmaksas.

Grīdu tipi:

Liela laukuma konstrukcijas. Tipiski daži tūkstoši kvadrātmetru. Ar vai bez savienojumiem.

Garas grīdu konstrukcijas. Tipiski 4-6 m platas.

Divu slāņu grīdu konstrukcija

Uz pāļiem balstītas grīdu konstrukcijas.

8. SLODZES UZ GRĪDĀM

Trīs tipu slodzes, kuras apskatītas tabulā.

Vienmērīgi

izkliedēta laukuma

slodze (kN/m2)

Palešu krāvums

Slodzes no stacionārās tehnikas

Normatīvā slodze

Lineārā slodze

(kN/m)

Lentveida konveijeru sistēma

Atdalošās starpsienas

Sliežu mehānismi

Punktveida slodze

(kN)

Slodze no mašīnu riteņiem

Vienmērīgi izkliedēta laukuma slodze

Palešu krāvumu tipiski ierobežo līdz 4m, lai nodrošinātu drošu

izkrāvēja piekļūšanu un kravas pārvietošanu. Skatīt attēlu Nr. 4.

Nominālais slogojums ir aprakstīts EN 1991-1 6.3.2 „Areas for

storage and industrial activities”. Šai grupai ir dots aprīmējums „E”

un attiecīgi nominālais laukuma slogojums jāparedz 7,5 kN/m2.

Tā kā attiecīgais slogojums šādā gadījumā ir mazs, tad grīdas

plātnes biezuma galvenais ietekmējošais faktors būs tehnoloģiskā

iespējamība, nevis slodzes lielums. Tā, piemēram, 150 mm plāksne spēj uzņemt 50kN/m2 slodzi.

Minimālais biezums tiek ieteikts no 100 – 125 mm.

Lai ievērtētu stacionāro mašīnu slodzi nepieciešams pārliecināties par to vibrāciju un koriģēt

parciālos drošuma faktorus atbilstoši dinamiskām slodzēm, ko parasti pieņem, 1.6.

Attēls Nr. 3 Grīdas slāņu konfigurācija

Attēls Nr. 4 Palešu krāvums


Lineārā slodze

Visbiežāk lineārās slodze rodas no starpsienām un sliežu mehānismiem, kuri slogoti visā to garumā.

Aprēķinu atbilstoši EN neatradu, tomēr ražotājs norāda šo slodžu lielumu.

Punktveida slodze

Punktveida slodze galvenokārt rodas no transportlīdzekļu riteņiem. Ja uz sliedēm atrodas

pārvietojams mehānisms, tad tā slodze jāuztver un jārēķina kā punktveida. EN nosaka, ka

punktveida slodzes pieņem atbilstoši EN 1991-1 punktam 6.3.2.

Piemēram, punktveida slodzes no pacēlājiem var tikt noteiktas no EN

1991-1 punkta 6.3.2.3 izmantojot tur pieejamās tabulas un grafisko

attēlojumu (Att. Nr. 5). Mašīnu slodzes nosakāmas atbilstoši LVS EN

6.3.3.2 punktam (Attēls Nr. 6), kur slodzes laukumu transportam ar svaru

zem 30 kN pieņem 100 mm2, bet transporta tehnikai līdz 160 kN 200

mm2.

Bez transporta slodzes punktveida slogojumu rada arī kravas statīvi. (Att. 7)

Tipiskas punktveida slodzes no šādiem statīviem ir

robežās no 35 līdz 100 kN, bet ļoti lielās noliktavās

ar augtiem griestiem slogojums var sasniegt 200

kN. Projektējot slodzes iedarbības laukumu pieņem

100×100 mm. Pastāv vairāki statīvu veidi, kā palešu

statīvi, pieņemšanas – nodošanas stacijas, mobilie

statīvi, iebraucamie un izbraucamie statīvi,

iestumjamie statīvi un pārkares statīvi. Katram no

tiem piemīt savas aprēķina īpatnības, kur jāievēro

ne tikai maksimālais pieslodzes līmenis, bet arī

pieslodzes intensitāte vienā statīva pusē attiecībā

pret otru.

Arī paaugstinātās platformas tiek izmantotas, lai veidotu noliktavu un parasti šādām platformām

jāveido papildu stiegrojums balstījuma vietās.

Attēls Nr. 5 Pacēlāja shēma Attēls Nr. 6 Mašīnas slogojuma sadalījuma shēma

Attēls Nr. 7 Kravas statīvi


9. VIRSMAS LĪDZENUMS

Lai arī šis faktors nav noteicošais projektējot grīdas, tomēr ir jāsaprot tā būtiskā ietekme uz

noliktavas darbību, jo līmeniskuma neievērošana var novest pie transportlīdzekļu sagāšanās kravas

ekscentriskās novietnes dēļ (Att. Nr. 8) .

Ir jāievēro četri galvenie nosacījumi:

augstumu starpība starp diviem punktiem 300 mm attālumā

plakanuma ievērtēšanai ir jāpārbauda augtumu starpības starp

3 punktiem 300 mm attālumā

augstuma starpība starp 2 punktiem transportlīdzekļu riteņu

bāzes attālumā

līmeņa novērtēšanai ir jāievērtē augstuma starpības starp

vairākiem fiksētiem pubnktiem 3 m attālumā

Projektējot noliktavu telpas tiek izdalīti divi tipi grīdu virsmu:

brīvas kustības virsmas un ierobežotas kustības virsmas.

Katrai no šīm virsmām ir noteicoši ierobežojumi attiecībā uz

iepriekš apskatītajiem nosacījumiem, kas apkopoti tabulās.

Brīvas kustības grīdu laukumi

Grīdas

klasifikācija

2. nosacījuma robežas

(mm)

4. nosacījuma robežas

(mm)

95% 100% 95% 100%

FM1 2.5 4.0 4.5 7.0

FM2 3.5 5.5 8.0 12.0

FM3 5.0 7.5 10.0 15.0

Ierobežotas kustības grīdu laukumi

Grīdas

grupas

1. nosacījuma

robežas (mm)

2. nosacījuma

robežas (mm)

3. nosacījuma

robežas (mm)

95% 100% 95% 100% 95% 100%

Superflat 0.75 1.0 1.0 1.5 1.5 2.0

1. kat 1.5 2.5 2.5 3.5 2.5 3.5

2. kat. 2.5 4.0 3.25 5.0 3.5 5.0

Attēls Nr. 8 Grīdas līmeņu izmaiņa


10. APRĒĶINS

Šķiedrbetona aprēķinus neietver tādi Eiropā izmantojami standarti kā BS 8110 vai 2.

Eirokods. Tajos apskatītās aprēķina metodes ir paredzētas tikai stiegrotajam betonam, tāpēc

pagaidām vairākas pieejas tiek pilnveidotas un kombinētas. (3)

Kā pirmo no pieejām var minēt aprēķinus, kas balstīti uz materiālās bāzes īpašībām. Šajā

pieejā materiālu īpašības tiek noteiktas no standartizēta izmēra paraugiem

un tālāk aprēķins tiek veidots gan uz matemātiskās, gan empīriskās bāzes.

Tā kā katra eksperimenta rezultāti ir citādāki, tad aprēķina vienādojumi būs

vērsti uz konkrētā eksperimenta rezultātiem.

Šī aprēķinu metode detalizēti ir apskatīta Betona savienības

tehniskajā atzinumā Nr. 63. (Concrete Society Technical Report 63,

Guidance for the design of steel-fibre-reinforced concrete). (3)

Līdzīgā veidā tiek pielietotas citas metodes, kā aprēķini, kurus

asistē eksperimenti. Šāda pieeja tiek plaši pielietota plātnēm, kuras balstās

uz pāļiem. Galvenie trūkumi šādam aprēķinu modelim tādi, ka testi tiek

veiktu uz maziem sijveida paraugiem, kuri atspoguļo īpašības lineāriem

elementiem, bet nevis plātnēm. Lai precīzi veiktu aprēķinus nepieciešams

izveidot plātņu paraugus, kuriem nosaka lieces pretestību. Pēc šādas

informācijas iegūšanas var veikt aprēķinus balstoties uz lieces līniju

teoriju (Attēls Nr. 9). Šāda procedūra ir apstiprināta ar slodzes testiem uz

lielizmēra paraugiem. (3)

Attēls Nr. 9 Lieces līniju

teorija


11. APRĒĶINA PIEMĒRS

Aprēķina piemērs ir ņemts no „Concrete society” tehniskās atskaites Nr. 34 un apraksta uz grīdas

balstītu šķiedrotu plātņu darbību tipiskās noliktavās.

Noliktavas plānojums parādīts attēlā Nr. 11, tās platums ir 50m un garums 120m (6000m2

grīdas

laukums). Grīdu konstruē kā bezsavienojumu elementu ar 2 brīvās kustības saitēm. Šādas saites

izveido, lai nodrošinātu pretestību vertikāliem pārvietojumiem,

tajā pašā laikā neierobežojot horizontālos pārvietojumus rukuma

un T izmaiņu gadījumā. Izzāģēto saišu piemērs skatāms attēlā Nr.

10.

Pieliktās slodze:

Kravas statīvi (Racking): slodze uz vienu kāju 60 kN

Vispārējā noliktavas telpa: 30kN/m2

Iekšējās sienas (Wall): 30 kN/m

Platforma (Mezzanine): kolonnu tīkls 5×4 m, 1 līmenis

Qk = 5 kN/m2

(mainīgā slodze)

Gk = 1.25 kN/m2

(patstāvīgā slodze)

Materiālu pārvietojamā tehnika: 40 kN

Aprēķinu dati:

Materiāls:

fcu = 40 N/mm2 (28 dienu betona kuba raksturīgā spiedes stiprība)

fck = 32 N/mm2

(28 dienu betona cilindra raksturīgā spiedes stiprība)

fctk (0.05) = 2.1 N/mm2 (Betona raksturīgā stiepes stiprība)

Ecm = 33 kN/mm2

(Betona sektantes elastības modulis)

Re,3 = 0.5 (ekvivalentais lieces stiprības koeficients)

k = 0.05 N/mm2

(grunts kārtu elastīguma modulis)

v = 0.2 (Puasona koeficients)

Parciālie drošības faktori:

Nestspējas robežstāvoklis (ULS):

Parastais betons un tērauda šķiedru betons 1.5

Stiegrojums 1.15

Ilgstošās statiskās slodzes 1.2

Dinamiskās slodzes 1.6

Mainīgās slodzes 1.5

Lietojamības robežstāvoklis (SLS):

Visi parciālie faktori 1.0

Grīdas biezums h tiek pieņemts 175 mm.

Attēls Nr. 10 Izzāģēta saite


Attēls Nr. 11 Noliktavas plāns

Raksturīgais betona stiepes spēks:

h = plāksnes biezums (>100mm)

Relatīvā stinguma rādiuss, l:

Lieces moments zem koncentrētas slodzes P sasniedz maksimālo pozitīvo vērtību tieši zem slodzes.

Radiālā virzienā tā lielums samazinās līdz 1.0l, kur tā vērtība

maina virzienu un kļūst negatīva, sasniedzot maksimumu pie

2.0l. Maksimālais negatīvais moments ir ievērojami mazāks

par maksimālo pozitīvo momentu. Pie 3.0l momenta vērtība

ir 0. Lieces momentu aptuvenais izkārtojums no 2 slodzēm

parādīts Attēlā Nr. 12.

Negatīvā momenta vērtība:

Pozitīvā momenta vērtība ar Re3 = 0.5

Pakļāvību tērauda šķiedrbetonam nosaka ar tā ekvivalento

lieces stiprības koeficientu Re3. Pakļāvību ievērtē tikai

pozitīvā lieces momenta gadījumā, jo pamata plātņu aprēķins

nosaka to, ka plātņu virspusē nedrīkst parādīties slodzes

radītas plaisas.

Attēls Nr. 12 Lieces momenta izplatības

shēma


Re3 nosaka eksperimentālā ceļā, kā attiecību starp slodzēm, kas nepieciešamas, lai izliektu siju par 3

mm un lai sijai parādītos pirmā plaisa Attēls Nr. 13. Šo

vērtību nosaka pēc Japānas betona institūta standarta

JCI-SF4. Pārbaude tiek veikta 150×150×600 mm sijai

trīs punktu liecē ar laidumu 450 mm.

Lieces momenti tiek aprēķināti ar lieces līniju metodi,

kad sasniedzot maksimālos spriegumus plātne sāk

deformēties, radot radiālas stiepes plaisas plātnes apakšā

(Att. 14.)

Ar lielāku spēka pieaugumu tiek pieņemts, kas momenti tiek izplatīti un nav novērojams pieaugums

pozitīvajā momentā, bet palielinās moments kādā noteiktā attālumā pa riņķa līniju. Kad notiek šāds

gadījums, tad plātnes virspusē parādās plaisas.

11.1 A zona: Statīvi

Izejas dati:

Statīva kāju pāris ar maksimālo slodzi 60 kN. Tiek pieņemts, ka

balsti ir 100×100 mm un attālums starp centriem 250 mm.

Šāds koncentrētas slodzes veids ir jāuzskata kā savienotā slodze,

jo attālums starp pieliktajām slodzēm ir mazāks kā 2 plātnes

augstumi (Attēls. Nr. 15)

Savienotais slodzes laukums:

(2×56.4×250)+10000 = 38200 mm2

Slodzes rādiuss:

Ekvivalentā rādiusa attiecība pret relatīvo stinguma rādiusu:

Kopējā slodze: 2×60 = 120 kN

Parciālais drošuma faktors: γf = 1.2

Maksimālais slogojums: 120×1.2 = 144 kN

Attēls Nr. 13 SFRC Slodzes - izlieces

diagramma

Attēls Nr. 14 Lieces līniju teorija

Attēls Nr. 15 Saliktās slodzes


=143.6 kN

Iekšējais slogojums:

Iekšējo slogojumu nosaka pie a/l attiecībām, kad tās ir 0 un 0.2 pēc formulām:

Pie aprēķinātās attiecības vērtību nosaka ar interpolēšanu:

Tātad iekšējā pretestība ir 248.2 kN, kas ir lielāks par statīvu radītajām piepūlēm 144 kN.

Slodzes savienojumu vietās:

Sākotnēji ignorējot slodžu pārdalīšanos:

Un pie attiecības 0.2:

Interpolējot iegūst, ka Pu = 122.4 kN

Lai arī brīvā stūra slogojums Pu ir 122.4 kN, kas ir zem nepieciešamā 144 kN, tas norāda to, ka

statīvu plāksnes atradīsies uz plātnes savienojumu vietas – plātnes malā. Attiecīgi notiks spēku

pārdale un slodzes lielumu var samazināt par 20%, iegūstot statīva kāju noslodzi uz plātnes 115.2

kN.

Stūra slogojums:

Netiek apskatīts, jo tiek uzskatīts, ka slodzes tiek pārdalītas.

Caurspiešanas aprēķins:

Caurspiešana nav kritiska iekšējās slodzes gadījumā, bet tā var būt bīstama stūra slogošanas brīdī

(Attēls Nr. 16.)

Zem statīva kājām:

No attēla Nr. 16 var noteikt, ka spiedes perimetrs zem

statīva kājām ir:

Tādēļ bīdes spriegums ir:

(Piezīme: Iespējams arī konservatīvs piegājiens, kad

pārbaudot katru slogoto laukuma perimetru iegūst u0

= 300mm un vp = 1.83kN/mm2).

Attēls Nr. 16 Caurspiešana


Bīdes spriegumi nevar pārsniegt:

vmax = 0.5 k2fcd , kur

vmax = 0.5×0.5232×(32/1.5)=5.49 N/mm2, kas ir ievērojami lielāks par 1.99 N/mm

2

Kritiskā perimetra robežās:

2d attālumā no statīva kājām slodzes laukuma perimetrs:

Šķiedrbetona bīdes nestspēju aprēķina pēc formulas:

, kur

k1 = 1+(200/d)0.5

= 2.23, un tāpēc maksimālā vērtība 2 tiek izmantota aprēķinā.

(0.035*23/2

*321/2

+ 0.12*0.5*4.2/1.5)*1375*132=131.7 kN

Arī šī vērtība ir mazāka par nepieciešamajiem 144 kN, bet tā kā slodze tiek pielikta brīvajam galam,

tad tiek pieņemta spēku pārdale par 20%, samazinot slogojumu uz 115.2 kN.

11.2 B zona: Iebrauktuve

Nejaušs slogojums

Ievērtē vienmērīgi izkliedētu slodzi 30 kN/m2 (Jāievērtē globālais drošības faktors ar vērtību 1.5 Mn

aprēķina laikā.)

Elastīgā analīze tiek balstīta uz Hetneyi eksperimentiem, kur jānosaka λ vērtība:

Maksimālais pieslodzes moments ir negatīvs un

to parādās attēls Nr. 17. To aprēķina pēc

vienādojuma:

Momentu Mn ņem kā pirmo plaisāšanas momentu ar

vērtību 14.3 kNm/m un w ir:

w = (14.3/0.168)*0.95972 = 78.4 kN/m

2

Tā kā noslodze ir tikai 30 kN/m2, bet maksimālā nestspējas vērtība ir 78.4 kN/m

2, tad nosacījumi

izpildās.

Attēls Nr. 17 Slodžu izkārtojums maksimālajam lieces

momentam


11.3 Starpsienas

Tiek pieņemta aprēķina slodze 30 kN/m. Jāņem vērā globālais drošības faktors 1.5, lai noteiktu

lieces momentu Mp.

Moments Mp tiek ņemts kā pirmās plaisas moments, t. i.< 14.3 kNm/m, bet graujošais moments tiek

noteikts izmantojot funkciju:

Plin,p = 4λMP = 4×0.9595×14.3 = 54.9 kN/m

Arī šajā gadījumā maksimālais slogojums ir mazāks par radīto.

11.4 Platforma

Pieņēmums, ka pašsvars ir 1.25 kN/m2, bet lietderīgā slodze 5kN/m

2. Slodzēm ir jāievērtē parciālie

drošības faktori atbilstoši 2. Eirokodeksam. Kopējā aprēķina slodze:

Platformas kāju un pamatņu izvietojums tiek pieņemts kā

norādīts attēlā Nr. 18. Malas garums pamatnei ir 250 mm.

Tādēļ:

Aprēķinam var pieņemt aptuvenu a/l vērību, kas ir 0.2

A plātnei (Iekšējai) pieliktā koncentrētā slodze:

B plātnei (Malējai) pieliktā koncentrētā slodze:

Lietojot negatīvā un pozitīvā momenta vērtību summu

21.4kNm iegūst, ka

Plātnes A pretestība:

Plātnes B pretestība:

Lai arī Pu = 144 kN, kas pārsniedz plātnes B nestspēju 92 kN, tehnisko noteikumu autori apgalvo ka

šāda atšķirība var pastāvēt.

Attēls Nr. 18 Platformas kāju izvietojums


11.5 Transporta slodze

Izejas dati:

Maksimālā pieslodze ir 40 kN uz riteņu kontaktvirsmu 165 40 mm.

Jāievērtē parciālais drošuma faktors dinamiskām slodzēm.


Negatīvā lieces momenta maksimālā vērtība:

Pozitīvā lieces momenta maksimālā vērtība:

Pieļaujamās slodzes līmenis pie a/l attiecības 0:

Pieļaujamās slodzes līmenis pie a/l attiecības 0.2:

Pieļaujamās slodzes līmenis pie a/l attiecības 0.062 tiek noteikts interpolējot = 182.4 kN, kas

pārsniedz pielikto slodzi 64 kN.

Savienojumu slogojums:

Sākotnēji tiek ignorēta slodzes pārnese.

a/l = 0

a/l = 0.2

a/l = 0.062

, kas ir lielāka par 64 kN.


11.6 Relatīvā transporta un statīva slodze

Atsaucoties uz attēlu Nr. 19. statīva kājas pamata plātne ir

100×100 mm, tātad:

a = 56.4 mm

Bet pacēlājam:

a = 45.8 mm

No mērījumiem redzams, ka aptuvenā distance H starp statīva

pamata un pacēlāja riepas centru ir 300mm.

Pēc pieņēmuma tiek uzskatīts, ka darbojas divas 72kN

slodzes, t.i., 144 kN slodze uz 2 cirkulārām kontakta virsmām

(a= 50 mm):


Pēc salīdzinājuma, skatīt 17. attēlu, plātne ir adekvāta iekšējam slogojumam.

Savienojuma slogojums:

Tā kā grīda tiek uzskatīta par bezšuvju, tad tiek pieņemts, ka transporta ritenis un statīva kāja

neatradīsies līdzās 2 brīvās kustības šuvēm.

11.7 Izlieces pārbaude

Tiek pieņemts, ka malas stāvoklis ir kritisks, tāpēc:

Netiek ņemta vērā slodžu pārdale.

Ņemot P = 120 kN, izliece δe = 1.92 mm.

Attēls Nr. 19 Statīva un transporta slodze


12. BIBLIOGRĀFIJA

1. Fibre Reinforced Concrete. Origin of the Species. Maccaferri. [Online] [Cited: 20 March 2012.]

http://www.maccaferri.co.uk/PAGES00560.html.

2. Rosfibra. [Tiešsaiste] Rosfibra. [Citēts: 2012. gada 10. April.] http://www.rosfibra.ru/scope.

3. Seminarprojects. [Tiešsaite] CItēts 2012. gada 28. aprīlī.

http://seminarprojects.com/Thread-fiber-reinforced-concrete#ixzz1sCS73MjB

4. Concrete industrial groeund floors. Technical report No. 34. Concrete society. 2003. gads.

Referāts - ķiedrbetona praktiskā nozīme un aprēķins Lappuse 3 1. IEVADS Šķiedrbetons...

Documents

Transcript of Referāts - ķiedrbetona praktiskā nozīme un aprēķins Lappuse 3 1. IEVADS Šķiedrbetons...