Experimental studies on the bearing capacity of cross-reinforced concrete beams

Abstract

Обґрунтовано актуальність та необхідність подальших експериментальних досліджень залізобетонних конструкцій при двовісному стиску. Насамперед це стосується плитних монолітних конструкцій перекриттів і плитних монолітних плоских фундаментів з двонаправленим розташуванням вставок. Для вирішення поставленого завдання запроектовано, виготовлено й досліджено три основних типи дослідних зразків, які мають перехресне розташування балок. Крім цього, виготовлено чотири типи звичайних балок, з яких складаються перехресні балки, куби та призми для визначення фактичних деформаційних і міцнісних характеристик бетону. В середній частині балок у зоні чистого згину передбачено лише нижню робочу арматуру, яка прийнята за результатами перевірних розрахунків так, щоб руйнування відбулося по стисненому бетону. Лінійні й перехресні дослідні зразки навантажували відповідно двома і чотирма симетрично розташованими зосередженими силами з використанням гідравлічних домкратів і силороздільних траверс. Проведені експериментальні дослідження показали, що на ділянці перетину балок відбувається зміцнення бетону внаслідок двовісного обтиску. Несуча здатність дослідних зразків лінійних балок порівняно з їх несучою здатністю в складі перехресних балок є меншою на 10,6–12,5%. Деформації бетону дослідних зразків, заміряні безпосередньо на верхній грані на ділянці перетину балок, є меншими, ніж на сусідніх ділянках у середньому на 19,8%, що підтверджує ефект зміцнення бетону. Отже, двовісний стиск впливає на деформаційні характеристики бетону і його міцність

The article substantiates the relevance and necessity of further experimental research of reinforced concrete structures under biaxial compression. First, this concerns slab monolithic structures of floors with bidirectional arrangement of inserts and slab monolithic flat foundations. To solve the problem, three main types of test specimens were designed, manufactured and tested, which have a cross arrangement of beams. In addition, four types of conventional beams were manufactured, which consist of cross beams, and cubes and prisms to determine the actual deformation and strength characteristics of concrete. In the middle part of the beams in the zone of pure bending, only the lower working reinforcement is provided, which is adopted according to the results of verification calculations so that the destruction occurs in compressed concrete. Outside the zone of pure bending, the upper and transverse reinforcement are provided to prevent destruction in inclined sections. The geometric dimensions of the test specimens are adopted taking into account the design of the existing force stand and the technical characteristics of the test equipment. The linear and cross-section test specimens were loaded with two and four symmetrically located concentrated forces, respectively, using hydraulic jacks and force- distributing traverses. The loads were monitored by tared circular dynamometers mounted on supports. The experimental studies have shown that in the area of the cross-section of the beams, concrete is strengthened due to biaxial compression. The bearing capacity of the test specimens of linear beams compared to their bearing capacity in the composition of crossbeams is lower by 10.6-12.5%. An important parameter of the stress-strain state of compressed concrete is deformations, which are functionally related to its strength. The deformations of the test specimens of concrete, measured directly on the upper face in the area of the cross-section of the beams, are lower than ein the neighboring areas by an average of 19.8%, which confirms the effect of concrete strengthening. Threfore, biaxial compression affects the deformation characteristics of concrete and its strength.