3. Зависимость прочность сталефибробетонных конструкции при изгибе от длины зоны загружения

Конструкции из сталефибробето­на (СФБ) широко используются во многих областях строительства и с успехом применяются в таких стра­нах, как Германия, Япония, Канада, США и др. Несмотря на в целом по­ложительный опыт применения ста­лефибробетона в ведущих индустриальных державах, в нашей стра­не этому материалу уделяется не­заслуженно мало внимания. В час­тности, до сих пор нет единой тео­рии его прочности и деформативности. Многие вопросы работы этого материала под нагрузкой еще недо­статочно изучены. Одним из них является вопрос влияния длины зоны загружения на прочность эле­ментов из фибробетона. Согласно теории "наиболее слабого звена", прочность всей цепи определяется прочностью ее элемента, имеюще­го наименьшую прочность, т.е. чем больше длина, тем больше вероят­ность возникновения события - сла­бого сечения. Поэтому данный воп­рос может оказаться значимым для расчета прочности СФБ элементов. Обзор литературных источников показал, что работ, посвященных этой тематике, почти нет. Так, отмечается, что увеличение длины элемента практически не сказыва­ется на его прочности. Данный вывод делается на основе результа­тов испытаний сталефибробетонных элементов на изгиб, в которых использовались фибры длиной 25мм при проценте армирования µ_v=1,5%. Анализируя иссле­дования прочности сталефибробе­тонных элементов при изгибе, отмечается ее уменьшение на 20% с уве­личением расстояния между приложенными изгибающими силами, но каких-либо пояснений по этому по­воду не приводится. По результатам иссле­дований влияния длины СФБ эле­ментов на их прочность при испы­таниях на растяжение можно сделать вывод, что с увеличением расстояния между приложенными растягиваю­щими силами прочность уменьша­ется. На основании этого в 1999 г. в ХТИ (филиале КГТУ) была проведе­на серия экспериментов, направлен­ных на дальнейшее исследование этого вопроса [7].

Для решения поставленной за­дачи на базе лаборатории испыта­ний строительных конструкций ХТИ было изготовлено и испытано 12 серий образцов с различными пара­метрами сталефибробетонной сме­си (см. таблицу 1).

Таблица 1.

т № серии	Параметры					Среднее значение прочности при изгибе. Rfb, МПа
	бетонной смеси			армирования		балки 50x100x500 мм			плитки 20x100x400 мм			плитки 30x100x400 мм
						Длина зоны приложения нагрузки L3, мм
	В/Ц	Ц/П	lф, мм		µ,%	0	70	140	0	50	100	0	50	100
1	0,45	1/2	30		0,7	5,57	3,17	4,83	8,16	5,87	8,48	6,00	6,14	6,26
2	0,45	1/3	30		0,7	4,80	2,62	3,71	5,42	4,87	5,88	4,67	4,66	5,86
3	0,45	1/2	30		1	4,44	3,05	4,29	6,59	4,79	6,55	5,85	4,39	5,89
4	0,45	1/3	30		1	4,40	3,31	4,51	7,17	4,37	6,08	5,50	4,62	5,97
5	0,45	1/3	30		1,5	6,00	3,77	5,68	6,89	5,53	8,32	5,98	5,92	6,01
6	0,45	1/2	30		1,5	6,68	4,96	6,39	7,33	7,38	7,64	6,36	5,35	5,70
7	0,45	1/2	60		0,7	5,81	4,16	5,32	6,73	5,46	7,79	8,23	5,82	7,19
8	0,45	1/3	60		0,7	6,01	3,43	5,40	7,77	5,35	8,63	7,68	5,78	5,57
9	0,45	1/2	60		1	7,22	5,62	6,20	8,15	8,01	6,71	7,79	7,31	8,77
10	0,45	1/3	60		1	7,77	5,63	6,21	7,12	5,66	7,44	7,02	5,67	6,89
11	0.45	1/3	60		1,5	8,30	4,40	6,86	8,14	6,06	7,65	10,98	7,82	10,58
12	0,45	1/2	60		1,5	9,14	5,83	7,24	8,20	5,27	8,51	8,98	8,25	9,55

Примечания: l_ф, - длина фибры; µ - процент армирования

По результатам этих исследований были сде­ланы следующие выводы:

1. Экспериментально установ­лено, что прочность сталефибробетонных элементов при изгибе зави­сит от длины зоны загружения: чем больше эта зона, тем ниже проч­ность СФБ элементов;

2. Предположительно существует определенное "граничное" значение длины зоны загружения, после достижения которого ее влияние на прочность становится несущественным;

3. При проектировании и сравнительных испытаниях СФБ элементов следует учитывать фактор влияния длины зоны приложения нагрузки на их прочность, этот вопрос особенно важен при расчете конструкций, имеющих зоны локальных нагрузок, зоны опор при растяжении;

4. Вопрос зависимости прочности сталефибробетона от длины зоны загружения остается открытым, и требует дальнейших исследований.