Экспериментальное определение несущей способности железобетонной плиты перекрытия

Цель исследования. Экспериментальное определение и анализ несущей способности, деформативности и трещиностойкости железобетонной плиты перекрытия, опёртой по трём сторонам. На основании результатов испытаний оценить уровень адекватности расчётной модели плиты.

Методы. Подготовлена методика испытания серийного образца железобетонной плиты перекрытия многоэтажного здания на основании действующего стандарта на проведение испытаний конструкций. Плита опёрта на испытательном стенде по трём сторонам (перекрытие лоджии) контролируемой нагрузкой, моделирующей эксплуатационную нагрузку. Нагружение проводили штучными грузами, известного веса, перемещаемыми мостовым краном. Измерение прогибов проводили с помощью механических прогибомеров и индикаторов часового типа. Выполнены анализ и обоснование результатов испытаний.

Результаты. Плита была нагружена до уровня 325 кН или 20,1 кПа, что в 1,64 раза превысило контрольную нагрузку с коэффициентом безопасности 1,6, в 2,64 раза превысило расчётную нагрузку и в 3,08 раза нормативную. Максимальный зафиксированный прогиб при максимальной нагрузке составил 3,01 мм в долях пролёта 0,0009, что в 7,41 раза меньше допускаемого прогиба от нормативной нагрузки – 0,00667 от длины пролёта. Плита не была разрушена при испытании, раскрытия трещин не наблюдалось, прогибы не превысили допустимые. Испытания были прекращены из соображений безопасности.

Заключение. Многие строительные конструкции проектируются с большими запасами по первой и второй группам предельных состояний с использованием классических критериев. Уточнение расчетной схемы эксплуатации конструкций, оптимальный выбор конечного элемента при расчете, а также постепенное включение в своды правил методов расчета строительных конструкций на основе теории конструктивных систем с распределенными параметрами при критических уровнях энергии, позволит разрабатывать более экономичные строительные конструкции.

1. Турков А. В., Макаров А. А. Экспериментальные исследования систем перекрестных балок из деревянных элементов на квадратном плане с размером ячеек 0,4х0,4 м на динамические и статические нагрузки при изменении податливости связей // Строительство и реконструкция. 2016. № 6(68). С. 51-56. EDN XBKCBH.

2. Коновалов А. М., Кугушев В. И., Яковлев А. Ю. Результаты экспериментального исследования процесса перераспределения энергии собственных колебаний под воздействием демпфирующих факторов // Контроль. Диагностика. 2019. № 5. С. 46-51. DOI 10.14489/td.2019.05.pp.046-051. EDN RNNJBT.

3. Митасов В. М., Чхум А. Деформирование железобетонных балок с формообразующими элементами при длительных нагрузках // Современные наукоемкие технологии. 2018. № 3. С. 79-84. EDN YUZRZJ.

4. Ахрамочкина Т. И. Теоретические и экспериментальные исследования сталежелезобетонных конструкций с применением гнутых стальных профилей // Строительство: наука и образование. 2021. Т. 11, № 4. С. 27-40. DOI 10.22227/2305-5502.2021.4.3. – EDN AKOINX.

5. Ахрамочкина Т. И. Экспериментальные исследования силы сцепления стальной оцинкованной пластины и бетона // Строительство: наука и образование. 2021. Т. 11, № 2. С. 1-16. DOI 10.22227/2305-5502.2021.2.1. EDN KBWBVW.

6. Турков А. В., Макаров А. А., Ветрова О. А. Экспериментальные исследования систем перекрестных балок на квадратном плане с размером ячеек 0,4х0,4 м с покрытием при различных схемах опирания на динамические и статические нагрузки // Строительство и реконструкция. 2017. № 1(69). С. 82-89. EDN YGDJGB.

7. Сапожников С. Б., Иванов М. А., Щербаков И. А. Оценка предельной нагрузки сварных соединений высокопрочных сталей с учетом их механической и геометрической неоднородности // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2020. № 1. С. 99-108. DOI 10.15593/perm.mech/2020.1.08. EDN OCBPBE.

8. Филатов В. Б., Жильцов Ю. В., Коваленко М. В. Экспериментальное исследование работы жёсткого поперечного армирования железобетонных балок в зоне среза // Вестник евразийской науки. 2020. Т. 12, № 2. С. 16. EDN RKMCKI.

9. Viet Duc Nguyen, Van Binh Phung Static bending, free vibration, and buckling analyses of two-layer FGM plates with shear connectors resting // Alexandria Engineering Journal. 2022, https://doi.org/10.1016/j.aej.2022.07.038

10. Pietro Croce et al. / Procedia Structural Integrity 11 (2018). Р. 363–370.

11. Atef Eraky, Ahmed M. Anwar b , Alaa Saad a , Ayman Abdo, Damage detection of flexural structural systems using damage index method – Experimental approach // Alexandria Engineering Journal. 2015. 54, 497–507. http://dx.doi.org/10.1016/j.aej.2015.05.015

12. Ning Zhuang, Honghan Dong, Da Chen, Yeming Ma. Experimental Study of Aged and Seriously Damaged RC Beams Strengthened Using CFRP Composites // Advances in Materials Science and Engineering Volume 2018, Article ID 6260724, 9 pages https://doi.org/10.1155/2018/6260724

13. Chittaranjan B. Nayak, Giridhar N. Narule, Harshwardhan R. Surwase. Structural and cracking behaviour of RC T-beams strengthened with BFRP sheets by experimental and analytical investigation // Journal of King Saud University – Engineering Sciences 34 (2022) 398–405. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2021.01.001

14. N. Jeevan a, B.S. Keerthi Gowda b, D.P. Archana a, Abdul Razak c, Mohamed Abbas d e, C. Ahamed Saleel Experimental study on flexural strengthening of RC beams with NSM technique by different orientation of CFRP laminate // Ain Shams Engineering Journal. February 2023., Vol. 14. Is. 1. 101823 https://doi.org/10.1016/j.asej.2022.101823

15. Guangzhen Qu, 1,2 Pingming Huang,1 Guangli Zhou , 2 and Sizhong Lv Experimental Research on Fatigue Behavior of Existing Reinforced Concrete Beams // Advances in Civil Engineering Volume 2020, Article ID 8858945, 13 pages https://doi.org/ 10.1155/2020/8858945

16. Qingfu Li,1,2 Wei Guo , 1,2 Chenhui Liu,1,2 Yihang Kuang , 1,2 and Huitao Geng Experimental and Theoretical Studies on Flexural Performance of Stainless Steel Reinforced Concrete Beams // Advances in Civil Engineering Volume 2020, Article ID 4048750, 13 pages https://doi.org/10.1155/2020/4048750

17. Ступишин Л. Ю., Мошкевич М. Л. Решение задач об изгибе балки на основе вариационного критерия критических уровней энергии // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16, № 3. С. 306-316. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.3.306-316. EDN NCBVQD.

18. Ступишин Л. Ю. Критические уровни внутренней потенциальной энергии деформации твердых деформируемых тел. М., 2022. 387 с.

19. Ступишин Л. Ю., Масалов А. В. Архитектурно-конструктивные принципы строительства деревянных зданий возрастом более ста лет // Известия Юго-Западного государственного университета. 2021; 25(3): 41-55. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-3-41-55. EDN OFGJZU.