Экспериментальные исследования силы сцепления стальной оцинкованной пластины и бетона

Введение.

Приведены данные экспериментальных исследований по определению силы сцепления стальной оцинкованной пластины и бетона. Испытания проводились на четырех образцах. Прямоугольные пластины, замоноличенные в бетонный параллелепипед, имели разные типы поверхностей: гладкая, перфорированная отверстиями, с соединительными элементами в виде болтов, с выштампованными «шипами». Проанализировано поведение образцов при загружении, даны диаграммы зависимости перемещений от нагрузки и определено расчетное сопротивление для расчета силы сцепления бетона и стальной оцинкованной пластины.

Материалы и методы.

Осуществлены испытания четырех образцов, которые состояли из стальной оцинкованной пластины, замоноличенной в бетонный параллелепипед. Эксперимент проводился на установке, состоящей из силовой рамы и гидравлического цилиндра, который выдергивал из бетонного параллелепипеда стальную пластину.

Результаты.

Получены зависимости деформирования образцов, построены графики зависимости перемещения от нагрузки для четырех типов подготовки поверхностей, выявлены значения нагрузки, при которой происходит разрушение образцов и зависимость разрушающей нагрузки от конструкции замоноличенной части пластины. Установлен характер разрушения бетона на границе с оцинкованной пластиной.

Выводы.

Результаты эксперимента позволяют сделать вывод о том, что в композитных конструкциях с применением гнутых профилей обеспечение совместной работы бетона и стальной балки возможно без использования дополнительных элементов. Адгезионные свойства материалов и выштампованная часть профиля способны воспринимать сдвигающие усилия, возникающие в конструкциях. Для более точного расчета перекрытий с применением гнутых профилей планируется провести дополнительные экспериментальные исследования. В этих экспериментах будут испытаны образцы, в которых гнутый профиль замоноличен в бетон.

1. Айрумян Э.Л., Каменщиков Н.И., Румянцева И.А. Особенности расчета монолитных плит сталежелезобетонных перекрытий по профилированному стальному настилу // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 9. С. 21-26.

2. Туснин А.Р., Ахрамочкина Т.И. Сталежелезобетонные перекрытия с использованием гнутых стальных профилей // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 5. С. 10-14. DOI: 10.33622/ 0869-7019.2020.05.10-14

3. Козлов А.В. Классификация конструкций объединения железобетонной плиты со стальными балками // Строительная механика и конструкции. 2019. № 2 (21). С. 50-63.

4. Lee Y.H., Tan C.S., Mohammad S., Tahir M.M., Shek P.N. Review on cold-formed steel connections // The Scientific World Journal. 2014. Vol. 2014. Pp. 1-11. DOI: 10.1155/2014/951216

5. Bamaga S.O., Tahir M.M., Tan C.S. Push tests on innovative shear connector for composite beam with cold-formed steel section // International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures. 2012.

6. Бактыгулов К. Обеспечение совместной работы сборно-монолитного перекрытия с использованием гладкого стального профилированного настила // Наука и новые технологии. 2014. № 6. С. 8-12.

7. Щеткова Е.А., Кашеварова Г.Г. Повышение прочности сцепления при сдвиге в зоне контакта «сталь-бетон» // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 6 (53). С. 70-75.

8. Румянцева И.А. Экспериментальные исследования работы разных видов выштамповок на сдвиг // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 5. С. 74-79.

9. Травуш В.И., Каприелов С.С., Конин Д.В., Крылов А.С., Кашеварова Г.Г., Чилин И.А. Определение несущей способности на сдвиг контактной поверхности «сталь-бетон» в сталежелезобетонных конструкциях для бетонов различной прочности на сжатие и фибробетона // Строительство и реконструкция. 2016. № 4 (66). С. 45-55.

10. Замалиев Ф.С. Численные эксперименты и натурные испытания сталежелезобетонных балок на основе гнутых профилей // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 1 (124). С. 22-32. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.1.22-32

11. Sangeetha P. Flexural behaviour of a cold-formed steel-concrete composite beam with channel type shear connector - An experimental and analytical study // Civil and Environmental Engineering Reports. 2019. Vol. 29. Issue 3. Pp. 228-240. DOI: 10.2478/ceer-2019-0038

12. Wehbe N., Bahmani P., Wehbe A. Behavior of concrete/cold formed steel composite beams: experimental development of a novel structural system // International Journal of Concrete Structures and Materials. 2013. Vol. 7. Issue 1. Pp. 51-59. DOI: 10.1007/s40069-013-0031-6

13. Diógenes H.J.F., El Debs A.L.H.C., Valente I.B. Experimental analysis of new interfaces for connections by adhesion, interlocking and friction // Journal of Constructional Steel Research. 2015. Vol. 110. Pp. 170-181. DOI: 10.1016/j.jcsr.2015.03.012

14. Hosseini S.M., Mamun M.S., Mirza O., Mashiri F. Behaviour of blind bolt shear connectors subjected to static and fatigue loading // Engineering Structures. 2020. Vol. 214. P. 110584. DOI: 10.1016/j.engstruct. 2020.110584

15. Kwon G., Engelhardt D.M.E., Klingner R. Behavior of post-installed shear connectors under static and fatigue loading // Journal of Constructional Steel Research. 2010. Vol. 66. Issue 4. Pp. 532-541. DOI: 10.1016/j.jcsr.2009.09.012

16. Еремин В.Г., Козлов А.В. Аналитическая зависимость смещения от сдвиговой жесткости шва между железобетонной плитой и стальной балкой в пролетных строениях мостов // Научный журнал строительства и архитектуры. 2019. № 3 (55). С. 94-104. DOI: 10.25987/VSTU.2019.55.3.010

17. Козлов А.В., Козлов В.А., Хорохордин А.М., Чураков П.П. Экспериментальные исследования сдвиговой жесткости стыка сталежелезобетонной конструкции с гибкими штыревыми упорами // Строительная механика и конструкции. 2020. № 1 (24). С. 54-62.

18. Valente I.B., Cruzb P.J.S. Experimental analysis of shear connection between steel and lightweight concrete // Journal of Constructional Steel Research. 2009. Vol. 65. Issue 10-11. Pp. 1954-1963. DOI: 10.1016/j.jcsr.2009.06.001

19. An L., Cederwall K. Push-out tests on studs in high strength and normal strength concrete // Journal of Constructional Steel Research. 1996. Vol. 36. Issue 1. Pp. 15-29. DOI: 10.1016/0143-974x(94)00036-h

20. Valente I., Cruz P.J.S. Experimental analysis of Perfobond shear connection between steel and lightweight concrete // Journal of Constructional Steel Research. 2004. Vol. 60. Issue 3-5. Pp. 465-479. DOI: 10.1016/s0143-974x(03)00124-x