Автореферат Кумара


Казахский национальный технический университет имени К

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева

 

 

УДК  666.972.162: 699.842                                             На правах рукописи                                                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУМАР ДАУРЕН БАКДАУЛЕТУЛЫ

 

 

Повышение надежности и безопасности сжатых элементов

железобетонных конструкций при сейсмических воздействиях 

 

 

05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях

 

 

 

 

Автореферат диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

 

 

 

 

 

 

Научный руководитель

доктор технических наук

Игбаев Т.М.

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

 

г. Алматы, 2007

Работа выполнена в Казахском национальном техническом университете имени К.И.Сатпаева (КазНТУ) МОиН РК.

 

 

 

                                                             

 

 

Научный руководитель:

 

 

 

 

Официальные оппоненты:

 

 

 

 

 

 

Ведущая организация:  

доктор технических наук

Игбаев Т.М.

 

 

 

 доктор технических наук

 Жунусов Т.Ж.

 

кандидат технических наук

Касенов К.М.

 

 

Казахская академия транспорта и коммуникаций (КазАТК)  имени М. Тынышпаева

 

                                  

 

 

 

Защита диссертации состоится 29 декабря 2007 года в 14 00  часов в конференц-зале НК КазНТУ им. К.И.Сатпаева по адресу: 050013, г.Алматы, пр. Сатпаева, 22.

 

 

 

 

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке  КазНТУ им. К.И.Сатпаева.

 

 

 

 

 

Автореферат  разослан «28» ноября 2007 г.

 

 

 

 

 

 

Учёный секретарь

диссертационного совета Д14.61.25                                                    Е.Т. Тогабаев

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность проблемы. Тенденция развития строительной отрасли в Республике и в особенности в крупных городах и г.Алматы  требует обеспечения надежности зданий и сооружений при возникновении чрезвычайных ситуаций сейсмического характера. Их сейсмостойкость и надежность эксплуатации зданий и сооружений обуславливается качеством строительства при необходимости рациональном расходовании материальных средств и трудозатрат на антисейсмические мероприятия. Это достигается исследованием напряжённо-деформированного состояния и реальных свойств применяемых материалов, элементов конструкций при сейсмических нагружениях с целью выяснения резервов их несущей способности. Поведение железобетонных элементов при действии знакопеременных малоцикловых нагрузок в полной мере отражает работу конструкций при чрезвычайных ситуациях сейсмического характера, а изучение их напряженно-деформированного состояния при подобных нагружениях является одним из главных направлений в области сейсмостойкого строительства.

В связи с заострением в посланиях Президента внимания проблемам снижения антропогенного влияния на среду обитания и принимаемыми правительством в соответствии с этим мерами внедрение и должное развитие безотходных технологий при переработке минерального сырья является актуальной задачей по вхождению Республики в число 50-ти развитых стран. Рациональное использование минеральных ресурсов решается путём эффективного применения техногенных продуктов в производстве строительных материалов.

В связи с ограниченностью запасов кондиционного природного сырья и увеличением объема отвалов техногенных продуктов промыщленности, создающих угрозу экологической обстановке регионов, утилизация отходов промышленности, в частности, доменных шлаков путём использования их в качестве компонентов строительных материалов и конструкций является перспективным, позволяя улучшить их физико-механические свойства, тем самым повышая их надежность и безопасность при воздействии знакопеременных нагрузок, создающих угрозу чрезвычайных ситуаций. При этом действующие нормы по сейсмостойкости не учитывают влияние техногенных отходов и органических модификаторов в структуре бетонов на способность их сопротивляться сейсмическим воздействиям и накопления в них повреждений и деформаций.

Актуальность проблемы обусловлена ограниченностью природных заполнителей в сейсмических районах, позволяющих на их основе получать высокопрочные бетоны, и неспособностью действующих цементных заводов страны выпускать в достаточном объеме портланд- и шлакопортландцементы маркой более 400, отвечающего требованиям нормативных документов. Поэтому развитие железобетона в направлении высоко- и повышенной прочности бетонов на техногенных отходах и химических модификаторах повышает его надежность и безопасность при сейсмических воздействиях и полностью соответствует требованиям динамичного экономического развития Республики РК.

Настоящая работа посвящена повышению надежности и безопасности путем оценки прочностно-деформативных свойств сжатых элементов железобетонных конструкций, полученных с применением бетонов на техногенных отходах, органических, органоминеральных модификаторов, при малоцикловых нагружениях типа сейсмических.

Объектом исследования являются сжатые железобетонные стержневые элементы при малоцикловых нагружениях типа сейсмических.

Предметом исследования является повышение безопасности сжатых железобетонных стержневых элементов при возникновении ЧС сейсмического характера.

Идея работы – обеспечение надёжности эксплуатации и безопасности сжатых стержневых железобетонных элементов с повышенной прочности и высокопрочными модифицированными бетонами в чрезвычайных ситуациях.

Цель работы – повышение надежности и безопасности посредством повышения прочностных характеристик сжатых элементов железобетонных конструкций с учётом свойств бетона с тонкомолотыми наполнителями на основе гранулированных шлаков и отходов горнорудной промышленности при малоцикловом знакопеременном действии горизонтальной нагрузки.

В связи с этим поставлены и решены следующие взаимосвязанные задачи:

-                      повысить надежность и безопасность сжатых стержневых железобетонных конструкций посредством получения повышенной прочности и высокопрочных бетонов на техногенных отходах и современных модификаторах;

-                      исследовать напряжённо-деформированное состояние сжатых стержневых железобетонных элементов с целью выявления надёжного уровня деформаций при малоцикловом знакопеременном нагружении типа сейсмических;

-                      вероятностные расчеты сжатых стержневых элементов с целью определения вероятности их безотказной работы при ЧС сейсмического характера.

Методы исследований включают рентгенофазовый и дифференциально-термический методы анализа и физико-механическими испытания с производственными результатами, а также вероятностный расчет элементов конструкций на надежность.

Научные положения, выносимые на защиту:

- обеспечение безопасных показателей бетонов класса В45 и выше на тонкомолотых наполнителях и органических (органоминеральных) модификаторах, зависящее от способности сопротивления сжатых стержневых железобетонных элементов воздействию  малоцикловых знакопеременных нагрузок при возникновении чрезвычайных ситуации;

- надежность сжатых стержневых железобетонных элементов на бетонах с тонкомолотыми наполнителями и органическими (органоминеральными) модификаторами, заключающееся в их высокой  жёсткости, позволяющая снизить ущерб и повысить безопасность их эксплуатации в чрезвычайных ситуациях;

- надежность сжатых стержневых железобетонных элементов конструкций на основе вероятностного подхода, математической статистики и метода предельных состояний с учетом накопления повреждений в бетоне сжатой зоны от знакопеременного загружения и уровня напряжения в растянутой арматуре, позволяющую оценить вероятность их безопасной работы при ЧС сейсмического характера;

Научная новизна работы заключается в следующем:

- экспериментально определены прочностно-деформативные свойства сжатых стержневых железобетонных элементов на бетонах с тонкомолотыми наполнителями и модификаторами при малоцикловых знакопеременных погружениях, отражающие реальные условия работы колонн одноэтажных зданий при возникновении чрезвычайных ситуации сейсмического характера;

 

- установлены эффективные особенности совместного применения органических (органоминеральных) модификаторов с тонкомолотыми наполнителями в структуре бетона, обусловленные тем, что в условиях чрезвычайных ситуаций сейсмического и малоциклового характера снижение прочностно-деформативных характеристик сжатых железобетонных элементов на модифицированных бетонах происходят в меньшей степени по сравнению с обычными бетонами;

- на основе вероятностного подхода, математической статистики и метода предельных состояний произведены расчеты сжатых стержневых железобетонных элементов конструкций, доказывающая их надежность при ЧС сейсмического характера.

Практическое значение и реализация работы. Высокие физико-механические и эксплуатационные свойства шлакосиликатных материалов способствуют получению повышенной прочности и высокопрочных цементных бетонов.

Выполненные исследования напряженно-деформированного состояния и прочности по нормальных сечениям сжатых стержневых железобетонных элементов на бетоне с техногенными наполнителями позволяют рекомендации их для одноэтажных зданий в регионах с возможностью проявления чрезвычайных ситуаций сейсмического характера.

Составы бетонов с техногенными отходами и органическими (органоминеральными) модификаторами апробированы на бетоносмесительном узле ТОО «МПСК Тал», а физико-механические характеристики сжатых элементов железобетонных конструкций подтверждены экспериментальными исследованиями в ТОО «ЦентрСерВТех».

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются сходимостью экспериментальных и расчетных данных, а также сходимостью экспериментальных и аналитических данных, полученных физико-химическими и физико-механическими методами исследований.

Научное значение исследований заключается в выявлении специфики работы сжатых стержневых железобетонных элементов на бетонах с техногенными отходами и органическим (органоминеральным) модификаторами в процессе действия повторных знакопеременных нагрузок, проявляющихся в результате действия чрезвычайных ситуации сейсмического характера.

Личный вклад автора заключается в формулировке актуальности проблемы, научной новизны и практической ценности, а также анализе обеспечения надежности сжатых элементов железобетонных конструкций при ЧС сейсмического характера.

Апробация работы и публикации. Основные положения работы доложены и обсуждены на международных конференциях «Теоретические и экспериментальные исследования строительных конструкций» (Алматы, 2004, 2007г.); Международной научно-практической конференции «Региональные проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности» (Алматы, 2002г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития нефтяной промышленности Казахстана» (Алматы, 2005г.); Международной конференции молодых ученых «Современное сейсмостойкое строительство» (Алматы, 2006г.); Международной научно-практической конференции «Суверенный Казахстан: прошлое, настоящее и будущее» (Алматы, 2006г.).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 19 статей, из которых 3 – в перечне изданий, утверждаемых Комитетом по надзору и аттестации в сфере образования и науки МОиН РК и 7 – по материалам международных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация объёмом 138 страниц компьютерного текста, включая 46 иллюстрации, 24 таблиц, состоит из четырёх разделов, заключения, списка использованных источников из 217  наименований. 

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

1 Повышение надёжности обеспечения высоких прочностных характеристик бетонов путём влияния активности минеральных и функциональных добавок на процессы твердения цементного камня

 

В качестве сырьевых материалов, примененных для получения изучаемых в настоящей работе бетонов, применены семиплатинский портландцемент М400 Д20 с пределом прочности при сжатии в возрасте 28 суток 47,5 МПа, крупный полевошпатовый песок Николаевского месторождения Алматинской области с модулем крупности М3,2, гранитный щебень раздельных  фракций 5…10 и 10…20мм со значительным преобладанием зёрен кубовидной форм.

В качестве тонкомолотого наполнителя в бетон взята смесь, состоящая из доменного шлака Карметкомбината и гранитного щебня Алматинской области. Соотношение исходящих компонентов составило доменный шлак : щебень ≈ 3,0 : 5,0.

Химический состав доменного шлака представлен в следующем виде: CaO - 40-46 % ; Al2O3 – 14,1% ; MgO – 80 %; SiO2 – 36 %; TiO2 – 1,0 %; BaO-0,32%;  MnO – 0,33 %. Влажность около 10%, коэффициент качества – 1,69%, сорт I. Минералогический состав доменного шлака представлен  геленитовой составляющей и в незначительном количестве минералом белит.

В нашей работе для получения повышенной прочности и высокопрочных бетонов исследованы роли современных добавок в твердении модифицированных бетонов на основе ПАВ. В качестве последних выбраны  Биотех-НМ, С-3М-15 и Глениум (Glenium).

Биотех-НМ – многофункциональная добавка на основе пластификаторов, ускорителей твердения и других компонентов, значительно повышающих морозостойкость и водонепроницаемость бетонов и растворов.

С-3М-15 – комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафтолинсульфокислот и противоморозной добавки в виде форми-ата натрия. Добавка в виде водного раствора темно-коричневого цвета с концент-рацией не менее 32%. Не содержит едких веществ. Разрешена дозировка до 2,5% для набора прочности бетона при температуре окружающей среды до - 15˚С.

Глениум (Glenium) – гиперпластификатор нового поколения на основе поликарбоксилатов, способных снижать водосодержание смеси до 20 – 30 %. В исследованиях использован глениум с маркировкой «520S»  производства ТОО “Bаsf construction” в г.Алматы. Данная добавка на основе импортируемого сырья состоит из двух частей в виде водного раствора с рН = 6,7…7,3 каждая, смешиваемые в соотношении 1 : 2…6.

 

 

 

2 Экспериментальные исследования по повышению надежности и  безопасности сжатых стержневых железобетонных элементов конструкций на действие сейсмических нагрузок

 

Предотвращение чрезвычайных ситуаций заключается в проведении комплекса мероприятий, направленных на снижение риска их возникновения и уменьшение ущерба от них объектам экономической деятельности и окружающей среде. В случае проведения ликвидационных работ мероприятия направлены на максимально возможное уменьшение объёмов ущерба экономике страны  и  экологии  региона,  минимизацию  зон  ЧС,   снижение  их   опасных факторов и обеспечение определенного уровня безопасности зданий и сооружений.

Для выполнения экспериментов по воздействию сейсмических нагрузок на элементы конструкций были изготовлены три серии опытных образцов моделей железобетонных колонн размерами, отличающихся видом бетона: обычным – в первой серии, с модификаторами БиоТехНМ и С-3М-15 – во второй и глениумом – в третьей. Физико-механические характеристики бетонов приведены во втором разделе дисертации. Применение модифицированных бетонов обусловлено тем, что в связи с тенденцией к многоэтажному и высотному строительству в крупных городах и г.Алматы возникает необходимость повышения класса конструктивного бетона в зданиях с железобетонными несущими конструкциями. В то же время, как показано в предыдущих разделах, получение бетонов классов В 45 – В 55 (М600-700) на портландцементах марок М400  и М500 требует дополнительного применения ТМН и современных органических (органоминеральных) модификаторов. Поэтому для сравнения характера работы колонн на знакопеременные  нагрузки  в  первой  серии  принят  бетон  класса  В40 (М500) с рабочей арматурой 4Ǿ18А-IIIS=10,24 см2), во второй и третьей сериях – бетон класса В55 (М600) с рабочей арматурой 4Ǿ14А-III S=6,20 см2). Во всех сериях возраст бетона, твердевшего в нормальных условиях, составлял 90 суток.

Во всех трех сериях колонны с расчетной схемой в виде стержня, жёстко защемленного на опоре и свободным верхним концом, приняты размером 20х20х150см, что примерно составляет половину величины колонн реальных каркасных зданий. Учитывалось, что в каждую серию входило по шесть опытных образцов, два из которых испытывались как эталонные на действие поэтапно возрастающих односторонних статических горизонтальных нагрузок до разрушения. Четыре других образца были испытаны на действие горизонтальных знакопеременных малоцикловых нагрузок с количеством циклов до 50 с уровнем нагрузки, составляющей 70% от величины разрушающих нагрузок эталонных образцов. Физико-механические характеристики бетонов по результатам испытаний приведены в таблице 1.

Опытные образцы армировались вязаными каркасами. Физико-механические свойства арматуры следующие: Ǿ18А-III - σТ-420МПа; σВ-690МПа; δ5-16,2%;  Ǿ14А-III - σТ-398МПа; σВ-620МПа; δ5-15,9%; Ǿ6А-III - σТ-476МПа; σВ-646МПа; δ5-15,2%.

Образцы в общем количестве 18 штук  изготовлены с рабочей высотой 1.5м, и гибкостью, равной 15. Расчетная схема, принятая в виде стержня, жёстко защемленного на опоре и свободным верхним концом. Все опытные  образцов  моделей  колонн, которые составляли три серии, на действие горизонтальных статических знакопеременных нагрузок с продольным пригрузом. Как было отмечено  выше,   из   каждой  серии   по  два   образца испытывалось  на действие 

 

односторонней горизонтальной поэтапно возрастающей нагрузки до разрушения, как эталонной, и по четыре образца - на знакопеременную малоцикловую до 50 циклов нагружениями при уровне горизонтальной нагрузки 0,7  от  разрушающей эталонных образцов. Значение продольной сжимающей нагрузки контролировалось образцовым динамометром и составляла 50 кН. Величины прикладываемых горизонтальных нагрузок также контролировались образцовым динамометром.

 

Таблица 1 – Характеристика бетона и рабочей арматуры колонн

 

серии

№ п/п

Шифр

колонны

Моди

фи-

катор бетона

Рабочие размеры колонн, см

Армиро

вание

АS, см2

Прочность бетона на момент испытания, МПа (класс бетона)

1

2

3

4

5

6

7

1

1 - 6

КБ-1,КБ-2

КБ-3з, КБ-4з

КБ-5з, КБ-6з

 

-

 

20х20х

х150

18А-III

АS=10,24

 

54,6 (В40)

2

7 - 12

КД1-1, КД1-2

КД1-3з,

КД1-4з

КД1-5з,

КД1-6з

 

БиоТехНМ и

С-3М-15

 

20х20х

х150

 

14А-III

АS=6,20

 

 

 

65,0 (В45)

3

13-18

КД2-1, КД2-2

КД2-3з

КД2-4з

КД2-5з

КД2-6з

Глениум

20х20х

х150

14А-III

АS=6,20

63,3 (В45)

 

3 Результаты статических испытаний моделей колонн, позволяющих выявить уровень надёжности и безопасности при знакопеременных малоцикловых нагружениях

 

Разрушение всех колонн при трех типах нагружения происходило по нормальному сечению вследствие раздробления бетона сжатой зоны у обреза в защемлении. В таблице 2 приведены характеристики расчетных сечений испытанных колонн, прочность сечений – опытные  и  расчетные значения горизонтальных нагрузок и прогибов, количество циклов, а также сопоставление основных параметров по прочностным и деформативным характеристикам опытных образцов. Отметим, что призменная прочность бетона первой серий равна 42,6 МПа, второй и третьей серий – 49,7 МПа и 50,1 МПа соответственно.

На рисунке 1 приведены графики деформаций колонн серии КБ, КД1 и КД2 при одностороннем нагружении и усреднённый при малоцикловом нагружении, а на рисунке 2 - диаграмма деформирования колонны КБ-4з при малоцикловом нагружении. Из данного графика видно, что жесткости колонн после прохождения определенного количества циклов знакопеременного циклического нагружения заметно   снижаются.  При  этом   средние  значения   максимальных   прогибов   при

 

разрушении образцов, испытанных  малоцикловыми нагружениями, составили 0,68 прогибов эталонных образцов. Значения прогибов при  уровне  горизонтальной  силы  0,7  от  разрушающей  эталонных  образцов в среднем составили 81,5 мм, испытанных малоцикловыми нагружениями – 55 мм.

На рисунке 1 малоциклового нагружения для колонны КБ-4з видно, что после первых трех циклов гистерезисные петли стабилизируются. В колоннах КБ-3з и КБ-4з при циклических нагружениях деформации растянутой арматуры достигали до 0,25%, сжатой 0,27%, а при разрушении - растянутой арматуры 0,38%, сжатой 0,36% соответственно по сравнению с деформацией арматуры при стандартном статическом растяжении. В эталонных колоннах КБ-1 деформации арматуры растянутой достигали 0,38%, сжатой-0,41%.

 

Таблица 2 – Сравнение экспериментальных и расчётных значений несущей способности колонн

 

серии

№ п/п

Шифр

колонны

ξR

ξ

Pp,

кН

Ртр,

кН

f,

мм

МР, кН·см

Число циклов

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

1

2

3

4

5

6

КБ-1

КБ-2

КБ-3з

КБ-4з КБ-5з

КБ-6з

 

0,36

0,26

0,23

0,21

0,26

0,24

0,25

37,0

38,9

38,1

37,836,9

36,5

 

 

21,1

18,418,7

19,3

84

79

59

47

60

55

31,1

30,7

22,5

17,8

22,1

20,1

1

1

43

50

51

47

2

7

8

9

10

11

12

КД1-1

КД1-2

КД1-3з

КД1-4з

КД1-5з

КД1-6з

 

 

 

0,42

0,25

0,21

0,22

0,26

0,26

0,25

41,5

43,2

39,8

41,1

42,3

40,5

 

 

23,723,925,8

23,7

63

65

56

59

64

61

26,1

28,1

22,3

24,2

27,1

24,7

1

1

42

46

50

51

3

13

14

15

16

17

18

КД2-1

КД2-2

КД2-3з

КД2-4з

КД2-5з

КД2-6з

 

0,43

0,24

0,23

0,20

0,23

0,26

0,21

43,9

42,1

41,3

42,0

41,0

39,8

 

 

26,1

23,8

24,3

25,2

61

62

57

56

55

64

26,8

26,1

23,5

22,5

22,6

25,5

1

1

50

51

51

48

 

Анализ таблицы 2 показывает, что при степени армирования колонн с учетом сжимающей продольной силы, характеризуемое отношением ξ:ξR,    равным    0.8,    опытные    значения   моментов   в  расчетном  сечении    от расчетных в образцах КБ-1 составили 0,86, а в образцах КБ-3з и КБ-4з, соответственно 0,70 и 0,78. При этом соотношение опытных моментов при малоцикловом нагружении к эталонным составило 0,67, т.е. снижение прочности сечений достигло 33% в результате влияния малоцикловых нагружений. Исчерпание несущей способности КБ-3з произошло на 43 цикле, а КБ-4з – на 50 цикле. Усреднённые значения горизонтальных нагрузок

 

Рсргр эталонных образцов при разрушений по отношению к уровню малоцикловых нагружений выше в сравнении с КБ-4з на 4%, с КБ-5з и  КБ-6з  на 2,8% и 1,2% соответственно, а в сравнении с КБ-3з, наоборот, ниже  на  0,4%. В  среднем  же  значения  эталонных образцов по  сравнению  с образцами на знакопеременные нагружения выше на 1,7%.

 

Рисунок 1 – График деформаций колонн серии КБ, КД1 и КД2 при одностороннем нагружении и усреднённый при малоцикловом нагружении

 

 Рисунок 3  – Работа колонны  КБ - 4з при малоцикловом знакопеременном нагружении

Опытные образцы серии КД1-3з, как и остальные были испытаны по стандартной методике с целью  оценки влияния малоцикловых нагружений на прочность в зависимости от характера армирования. При этом из таблицы 2 видим, что деформации колонн серии  КБ  при  одностороннем загружении по сравнению с колоннами серии КД1 выше в 1,27 раза. А усреднённые значения прогибов колонн КД1 – 3з-6з, испытанных малоцикловым нагружением, ниже по сравнению с прогибами эталонных образцов КД1 -1,2 на 7%. Для колонн серии КБ подобное уменьшение составило 36,4%. То есть жёсткость железобетонных колонн серии КД1 на бетоне класса В45 с органоминеральными модификаторами БиоТехНМ и С-3М-15 и продольной арматурой 4Ǿ14А-III при малоцикловом нагружении выше, чем жёсткость обычных колонн серии КБ с 4Ǿ18А-III в 1,28 раз.

При малоцикловом нагружении образцов КД1 их усредненная прочность снизилась на 9,3%, в то время как для образцов КБ снижение составило 33%. При этом несущая способность опытных образцов второй серии (24,58 кН·см) была несколько выше по абсолютному значению на 19,2%, чем у колонн первой серии (20,63 кН·см). А среднее количество циклов, выдержанных образцами как первой, так и второй серии, равно 47.

Усреднённые значения горизонтальных нагрузок Ртр, при которых образуются трещины  равны  24,28  кН,   то  есть   уровень   трещинообразования   равен   0,57  от усреднённого значения при одностороннем нагружении. Для колонн серии КБ уровень трещинообразования равен 0,51.

Колонны третьей серии (КД2) как и второй были изготовлены с армированием из 4Æ14А-III. Из таблицы 2 видно, что опытная значения несущей способности эталонных образцов при разрушении практически оказалась одинаковой у  колонн КД2-1 и КД2-2 и равны 21,9 кН·см и 22,4 кН·см соответственно.

 

Рисунок 3   – Работа колонны  КД2 -5з при малоцикловом знакопеременном нагружении

Диаграммы деформирования колонны КД2-5з при малоцикловом знакопеременном нагружении приведены на рисунке 3. Снижение деформаций колонн данной серии составило 6%, что сравнимо с жесткостью колонн второй серии и выше, чем колонн первой серии.

Снижение несущей способности опытных образцов КД2 при малоцикловых нагружениях по отношению к эталонным образцам в среднем составило 11%. Причем несущая способность опытных образцов КД2 – 3з-6з (23,8 кН·см) была несколько выше по абсолютному значению на 15,2%, чем у колонн первой серии (20,63 кН·см) и ниже по сравнению с колоннами второй серии на 3,3%. А уровень трещинообразования равен 0,58, что сравнимо с уровнем для колонн серии КД1.

 

4 Обеспечение надежности сжатых стержневых железобетонных элементов при чрезвычайных ситуациях сейсмического характера

 

Оценку прочности по нормальным сечениям сжатых стержневых железобетонных элементов при ЧС сейсмического характера, т. е. с учетом накопления повреждений в бетоне сжатой зоны от знакопеременного загружения и уровня напряжения в растянутой арматуре можно записать в общем виде:

 

[Мd]≤γbdRbbxud(ho-0¸5xud)+RscAs′( ho-a′)                                                                                                          (1),

 

где [Мd]  -  момент  от  совместного действия продольной сжимающей силы N  и оперечной силы Q относительно оси, перпендикулярной нормальному сечению и проходящей через центр тяжести продольной растянутой арматуры в предположении появления в этой арматуре деформации текучести;

       γbd – коэффициент, определяемый в зависимости от уровня напряженно-деформированного состояния, характеризуемого отношением ξ : ξR;

       xud - высота сжатой зоны бетона, определяемая из условия равновесия в предположении, что напряжения в продольной растянутой арматуре равны γSdRS, а в бетоне - γbdRb;

остальные обозначения согласно СНиП 2.03.01-1984*.

Расчет надежности сжатых стержневых железобетонных элементов конструкций на сейсмические воздействия определяем по вероятности безотказной работы:

 

Рsф=Ф(пф)                                                                                                                                                                                        (2),

 

где Рsф – вероятность безотказной работы сжатых стержневых железобетонных элементов;

       Ф(nф) -  фактическое количество стандартов с учетом функции Лапласа.

По результатам испытаний более 40 арматурных стержней, 15 бетонных призм, а также неразрушающими методами определения прочности бетонов и на основании расчетов вероятность безотказной работы для колонн серии КБ равна:

Р(QКБ)=Ф(3,07)=0,9989>Рт=0,9986;

серии КД1 - Р(QКД1) = Ф(3,072) = 0,99892 > Рт=0,9986;

серии КД2 - Р(QКД2) = Ф(2,99) = 0,9986 ≈ Рт=0,9986.

 

где Рт=0,9986 – требуемая вероятность (надежность) безотказной работы для первой группы предельных состояний.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В диссертационной работе изложены новые научно обоснованные результаты, связанные с повышением надежности и безопасности сжатых элементов железобетонных конструкций при сейсмических воздействиях, применение которых позволяет снизить ущерб последствий возникновения ЧС сейсмического характера.

Основные научные результаты, практические выводы и рекомендации, полученные лично автором при выполнении диссертационной работы, заключаются в следующем:

1   Для обеспечения надёжности получения высоких прочностных свойств бетона в работе в качестве органоминеральных модификаторов применены добавки сикамент и БиоТехНМ и С-3М-15, эффект которых обусловлен на принципе электростатического отталкивания, а в качестве органического модификатора глениум на основе поликарбоксилатов, работа которого в растворах происходит по стерическому (пространственному) и электростатическому механизмам.

2                      Прочностные характеристики на сжатие тяжелых бетонов литой консистенции при использовании Биотех – НМ и С-3 М-15, а также глениума при росте содержания ТМН до 95 кг/м3 и раздельном использовании щебня фракциями 5÷10 и 10÷20 мм значительно возрастают. Так в возрасте 28-ми суток прочность растет с 51,7 до 60,2 и с 53,3 до 63,4 МПа при применении первой добавки в количестве 2,5 и 3% и ТМН с 25 до 95 кг/м3. Для образцов с 0,8 и 1,2% глениума эти показатели равны 52,2÷62,9 и 56,9÷65,1МПа. Для бездобавочных прочность на цементе марки М400 возрастает с 43,4 до 49,3 и далее падает до 44,2 МПа при количестве ТМН 0÷95 и 120 кг/м3. Для бездобавочных образцов на цементе марки М 500 0÷75 кг/м3 прочность равна 54,6÷61,0 МПа.

3                      В 90-суточном возрасте те же показатели для бездобавочных образцов равны 51,8÷59,7 и 50,9 МПа на цементе марки М400 и 64,2÷72,1 МПа. Для образцов с 2,5 и 3% Биотех – НМ и С-3 М-15 прочность равна 63,5÷72,5 и 64,7 ÷ 76,3 МПа, с 0,8 и 1,2% глениума – соответственно 63,3÷73,4 и 68,5÷75,9 МПа.

4                      Призменная прочность и коэффициент призменной прочности бетонов при применении добавок возрастают. Наилучшие результаты получены для образцов с глениумом. Однако вне зависимости от наличия тонкомолотых наполнителей и модификаторов с повышением прочности бетона коэффициент призменной прочности снижается. В наибольшей степени снижение выражено для образцов с глениумом, в наименьшей для бездобавочных образцов.

5                      Прочность на растяжение и коэффициент прочности на растяжение выше для образцов бетонов с модификаторами и, в первую очередь, с глениумом. Тенденция снижения значения коэффициента с ростом прочности бетона в наименьшей степени выражена также для образцов с глениумом вне зависимости от количества добавки.

6                      Высокие прочностные свойства бетона, позволяющие применить их в сжатых стержневых железобетонных элементах с целью повышения надежности и безопасности при ЧС сейсмического характера подтверждаются на основании РФА и ДТА. Из данных анализов следует, что в составе цементного камня  при его твердении образуются тоберморитовый гель, эттрингит, гидроалюминаты и гидросульфоалюминаты кальция, известь, низко- и высокоосновные гидросиликаты кальция. В случае введения или увеличения содержания тонкомолотого наполнителя количество извести снижается, а кальцит и низкоосновные гидросиликаты кальция имеют тенденцию к увеличению.

7        Для исследования резервов надежности и безопасности стержневых железобетонных  элементов при погружениях типа сейсмических предусмотрены испытания на малоцикловые погружения трех серий моделей колонн, отличающихся видом модификаторов и диаметрами продольной арматуры. Расчетная схема моделей предусмотрена в виде консольного стержня, жестко защищенного на опоре со свободным верхним концом. В трех сериях колонн с одинаковыми размерами 20х20х150см предусматривалось следующее: в первой серии обычный бетон класса В40 и продольная арматура 4Ø18A-III; во второй серии – бетон класса В45 с добавкой БиоТехНМ и С-3М-15 и тонкомолотым наполнителем и арматура 4Ø14A-III; в третьей серии – бетон класс В45 с глетумом и тонкомолотым наполнителем и арматура 4Ø14A-III.

8        Снижение деформаций колонн серии КД2 составило 6%, что сравнимо с жесткостью колонн второй серии и выше, чем колонн первой серии. А снижение несущей способности опытных образцов КД2 при малоцикловых нагружениях по отношению к эталонным образцам в среднем составило 11%. При этом несущая способность опытных образцов КД2 – 3з-6з была выше на 15,2%, чем у колонн первой серии и ниже по сравнению с колоннами второй серии на 3,3%. А уровень трещинообразования равен 0,58, что сравнимо с уровнем для колонн серии КД1(0,57) и выше, чем для колонн серии КБ, равной 0,51.

Среднее количество циклов, выдержанных образцами третьей серии равно 49, а разброс между максимальным и минимальным количеством циклов равен 2, в то время как первой и второй серий при среднем количестве циклов 47, разброс равен 7 и 8 циклам соответственно.

9        Снижение прочностно-деформативных характеристик в наибольшей степени выражено для образцов серии КБ. Для образцов серий КД1 и КД2 снижение прогибов и нагрузки трещинообразования происходит примерно в равной степени, по несущей способности для серии КД1 снижение незначительно меньше, чем для серии КД2.

10         Экономическая эффективность производства 5000 м3 бетона марки М600 (В45) на  тонкомолотых наполнителях и  глениуме за счёт снижения расхода цемента составляет 730 тыс. тг.

11              Методика расчета сжатых стержневых железобетонных элементов конструкций с учетом вероятностного подхода и математической статистики при соблюдении требований СНиП 2.03.01-84*с учетом накопления повреждений в бетоне сжатой зоны от знакопеременного загружения и уровня напряжения в растянутой арматуре, позволяющую оценить их надежность при ЧС сейсмического характера, обладает определенной достоверностью. При этом вероятность безотказной работы для элементов колонн серии КБ составила 0,9989; элементов серии КД1 - 0,99892; элементов серии КД2 - 0,9986.

Оценка полноты решения поставленных задач. В работе полностью поставлены и решены:

- высокие прочностные свойства бетонов с тонкомолотыми наполнителями на техногенных отходах и модификаторах, позволяющие улучшить работу сжатых стержневых железобетонных конструкций при сейсмических воздействиях;

- расчеты стержневых стержневых железобетонных  элементов на надежность, позволяющие выявить вероятность безотказной работы при ЧС сейсмического характера, т. е. с учетом накопления повреждений в бетоне сжатой зоны от знакопеременного загружения и уровня напряжения в растянутой арматуре.

 

Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов. Полученные результаты рассчитаны на специалистов в области силикатных материалов и сейсмостойкого строительства.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. Внедрение модифицированных бетонов в монолитном строительстве позволит снизить расход цемента до 10-15% и получить более лучшие физико-механические свойства. Экономический эффект от результатов выполненных работ за счет снижения расхода цемента составляет при объеме производства 5000 м3 бетона 730 тыс.тг.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Предлагаемая работа по научно-практической значимости соответствует современному уровню сейсмостойкого строительства.

 

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

 

1 Құмар Д.Б. Қатаң темірбетон қаңқалы бірқабатты ғимараттың сейсмикаға төзімділігі // Теоретические и экспериментальные исследования строительных конструкций: сб. науч. тр. по матер. конф.– Алматы: КазГАСА, 1999. - С.114-117.

2 Кумар Б.К., Алкеев А.А., Кумар Д.Б. Исследование работы натурного фрагмента промздания с колоннами смешанного армирования на действие нагрузок типа сейсмических // Исследования сейсмостойкости сооружений и конструкций: сб. науч. тр. КазНИИССА. – Алматы, 1997.-№19 (29).-С.230-233.

3 Құмар Б.К., Құмар Д.Б. Темірбетон ұстындардың айныматаңбалы азқайтамалы сейсмикалық түрдегі жүктемелерге сынағы // Региональные проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности: сб. науч. тр. по матер. международ. научн.-практич. конф.– Алматы: КазГАСА, 2002. –Ч. 2. - С. 489-490.

4 Кумар Б.К., Ашимбаев М.У., Кумар Д.Б. Сравнение опытных и расчётных значений периодов свободных колебаний реальных каркасных промзданий г. Алматы // Теоретические и экспериментальные исследования строительных конструкций: сб. науч. тр. КазГАСА.- Алматы, 2002.-В.6.- С.79-83.

5 Естемесов З.А., Құмар Д.Б. Сейсмикаға төзімді қаңқалы бірқабатты нақты ғимарат фрагментін зерттеу // Теоретические и экспериментальные исследования строительных конструкций: сб. науч. тр. по матер. международ. конф.: В 2 ч.– Алматы: КазГАСА, 2004.- В.8. - Ч.2. - С.17-18.

6  Игбаев Т.М., Кумар Б.К., Кумар Д.Б. Влияние жёсткости на каркас одноэтажных реальных промзданий города Алматы // Проблемы и перспективы развития нефтяной промышленности Казахстана: сб. науч. тр. по матер. международ. научн.-практич. конф.– Алматы: КазНТУ, 2005. - С. 241-245.

7 Кумар Б.К., Кумар Д.Б. Экспериментальное исследование сейсмостойкости натурного фрагмента одноэтажного промздания // Исследования сейсмостойкости сооружений и конструкций: сб. науч. тр. КазНИИССА. – Алматы, 2006.-№21 (31).-С.171-173.

8 Игбаев Т.М., Кумар Б.К., Кумар Д.Б. Преимущества применения тонкомолотых добавок для тяжелых бетонов в сейсмических районах // Суверенный Казахстан: прошлое, настоящее и будущее:  сб. науч. тр. по матер. международ. научн.-практич. конф.– Алматы: ЦАУ, 2006. - С.113-117.

9 Кумар Д.Б. Применение мелкозернистых бетонов в сейсмических районах // Современное сейсмостойкое строительство: сб. тезис. докл. по матер. международ. конф. молодых ученых – Алматы: LЕМ, 2006.-С.141-142.

 

10 Кумар Д.Б. Влияние тонкомолотых добавок на свойства литых бетонов // Безопасность жизнедеятельности  (охрана труда, защита человека в ЧС, экономические и психологические аспекты БЖД, экология): сб. науч. тр. – Алматы, КазНТУ, 2007.- Вып. 3.-С. 122-127.

11 Кумар Б.К., Кумар Д.Б. Прочностно-деформативные свойства железобетонных колонн на модифицированных бетонах при чрезвычайных ситуациях сейсмического характера // Состояние и перспективы рзвития машиностроения в Казахстане: сб. науч. тр. по матер. международ. конф.: В 2 ч.– Алматы: КазНТУ, 2007. - Ч. 1.- С.  111-116.

12 Кумар Д.Б., Игбаев Т.М. Прочность и деформативность железобетонных колонн при воздействиях типа сейсмических // Теоретические и экспериментальные

исследования строительных конструкций: сб. науч. тр. по матер. международ. конф.– Алматы: КазГАСА, 2007. - В.10.- С.98-100.

13 Кумар Б.К., Кумар Д.Б. Повышение прочностно-деформативных свойств бетона сжатых элементов железобетонных конструкций при чрезвычайных ситуациях сейсмического характера // Состояние и перспективы развития машиностроения в Казахстане: сб. науч. тр. по матер. международ. конф.: В 2 ч.– Алматы: КазНТУ, 2007. - Ч. 1. - С.106-111.

14 Кумар Д.Б. Влияние полимерных добавок на прочность и деформативность железобетонных колонн при воздействиях типа сейсмических // Исследования сейсмостойкости сооружений и конструкций: сб. науч. тр. КазНИИССА. – Алматы, 2007.-№22 (32).-С. 154-156.

15    Кумар Д.Б.  Вероятностные методы расчета надежности сжатых стержневых железобетонных элементов при чрезвычайных ситуациях сейсмического характера // Инновационные пути развития нефтегазовой отрасли Республики Казахстан: сб. науч. тр. по матер. международ. конф.– Алматы: КазНТУ, 2007. - Ч. 1.- С.  111-116.

 16 Yestemessov Z.A.¸ Kumarov D.B. On Several issues of armature construction safety // Вестник КазГАСА. – Алматы, 2004. - № 3-4 (13-14). – С. 102-105.

17 Игбаев Т.М., Кумар Д.Б. Влияние суперпластификатора «Sikament 520» и активных добавок на свойства тяжелых бетонов // Вестник КазНТУ им. К.И. Сатпаева. – Алматы, 2007. - № 1 (57). – С. 59-62.

18 Құмар Д.Б. Пластификатор қосылған сығылған темірбетон құралымдарының сейсмикаға сенімділігі // Исследования сейсмостойкости сооружений и конструкций: сб. науч. тр. КазНИИССА. – Алматы, 2007.-№22 (32). - С. 167-168.

19 Кумар Д.Б. Влияние полимерных и активных минеральных добавок на прочностные характеристики бетонов // Вестник КазНТУ им. К.И. Сатпаева. – Алматы, 2007. - № 2 (59). – С. 161-165.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТҮЙІН

 

Құмар Дәурен Бақдәулетұлы

 

Сейсмикалық әсер ету кезіндегі темірбетон құралымдары сығылған элементтерінің сенімділігін және қауіпсіздігін арттыру

 

Қазақстан Республикасындағы құрылыс өндірісінің әсіресе ірі және Алматы қаласында төтенше жағдайлар кезінде ғимараттар мен имараттардың сейсмикалық сенімділігін қамтамасыз етуі мен қауіпсіздігі талап етіледі.  Ғимараттардың сейсмикаға төзімділігі және олардың сейсмикаға қарсы шараларға кететін материалдық және еңбек шығындарының тиімді қолдану қажеттілігімен қоса құрылыс сапасын арттырумен ерекшеленеді. Бұл олардың кернеулі-деформативті жағдайын және колданатын материалдар, құралым элементтерінің сейсмикалық жүктеме кезінде олардың көтергіштік қабілеттілігінің қорын табуда сипаттарын зерттеу арқылы орындалады. Темірбетон құралымдарының айныматаңбалы азциклды жүктемелерге жұмысы олардың сейсмика түріндегі төтенше жағдайлардағы жұмысына толық сәйкес келеді және сейсмикаға төзімді құрылыстың негізгі бағыты болып табылады.

Зерттеу нысаны ретінде сейсмикалық әсер етуге жұмыс атқаратын  темірбетон құралымдарының сығылған сырық элементтері алынған.

Жұмыс мақсаты: Грануланған қож және тау-кен өндірісі қалдықтарының негізіндегі иленген толтырғыш қосылған бетонның айныматаңбалы азциклды көлденең жүктемеге беріктік көрсеткіштерін арттыру арқылы темірбетон құрылымдарының сығылған элементтерінің сейсмикалық түрдегі төтенше жағдайда сенімділігін және қауіпсіздігін арттыру.

Жұмыс жүргізу әдісі: Жұмыста темірбетонды сығылған элементтерінің  айныматаңбалы азциклды көлденең жүктемеге сынақ әдістемесі, зертханалық физика-механикалық және физика-химиялық талдаулар, өнеркәсіп сынақтары, ықпал теориясы және математикалық статистика тәсілдерін пайдалана отырып құралым элементтерінің сенімділігін есептеу жүргізілді.

Жұмыс нәтижесі: Сейсмикалық түрдегі төтенше жағдайларға сығылған құралымдардың көтергіштік қабілеттілігі олардың беріктік-деформациялық сипаттарына байланысты. В40 класты кәдімді бетон және  4Ǿ18А-ІІІ жұмыс арматурасы негізіндегі темірбетон ұстындардың (КБ сериялы) бірбағытты көлденең жүктемеден сыну алдындағы деформациясы 81,5 мм болса, айныматаңбалы азциклды жүктеме әсерінен азайып 55 мм құрады. БиоТехНМ және С-3М-15, сонымен қатар глениум модификаторларлы В 45 класты және 4Ǿ14А-ІІІ жұмыс арматурасы негізіндегі ұстын үлгілерінің бұл көрсеткіштері ­­60мм және 64мм болып біріншіде (КД1 сериясы); 58мм және 61,5мм - екінші жағдайда (КД2 сериясы) сәйкес құрады.

КБ сериясының бірбағытты көлденең жүктемеден және айныматаңбалы азциклды жүктеме әсерінен көтергіштік қабілеттілігі 30,9 кН·см және 20,63 кН·см құрады. КД1 және  КД2 сериялары үшін бұл көрсеткіштер 27,1 кН·см және 24,58 кН·см; 26,45 кН·см және 23,8 кН·см болды. Бірінші және екінші сериялар үлгілерінің орташа циклдар саны 47-48 тен, ал ең үлкен және ең кіші көрсеткіштер арасындағы айымашылық 8 және 9 циклдарға тең. Үшінші серияда орташа көтергіштік циклдар саны 50 тең, ал айымашылық 3 циклға тең.

КБ сериясының жарықшақ пайда болатын көлденең жүктеме мәні 19,4кН тең (бастапқыда 38,0 кН тең).   КД1 сериясында 24,3 кН (бастапқыда 42,4 кН тең). КД2 сериясында бұл көрсеткіштер 24,9 кН (бастапқыда 43,0 кН тең).

Бетонның сығылған аймағында айныматаңбалы жүктемеден қирауының жинақталуы және созылған арматурада кернеу деңгейін ескере отырып құралымдардың белгілі ықпалдықпен сейсмикалық түріндегі төтенше жағдай кезінде сенімділігін бағалауға мүмкіндік береді. КБ сериялы сығылған элементтер үшін сенімділігі 0,9989 тең; КД1 сериясы үшін - 0,99892; КД2 сериясы үшін - 0,9986.

Негізгі құралымды – технологиялық  және техника-пайдалану сипаттамалары. В 45 класты глениум модификаторлы бетон және 4Ǿ14А-ІІІ жұмыс арматурасы негізіндегі 20x20x150 мм өлшемді темірбетон ұстындарының кәдімді бетон және  4Ǿ18А-ІІІ жұмыс арматурасы негізіндегі темірбетон ұстындарымен салыстырғанда айныматаңбалы азциклды жүктемеге беріктік-деформациялық көрсеткіштері артады.  Көтеру қабілеті азциклды жүктемелер әсерінен 11%-ға азайды, жарықшақтық деңгейі 0,58 тең, ал деформациялардың азциклды жүктемелер әсерінен азаюы 6%  құрады. В40 класты кәдімді бетон негізіндегі темірбетон ұстындарында бұл көрсеткіштер 33%-ға азайды, жарықшақтық деңгейі 0,51, ал азциклды жүктемелер әсерінен деформациялардың төмендеуі 36,4%  құрады.

Ғылыми-зерттеу жұмысын енгізу дәрежесі: Техногендік қалдықтар және органикалық (органикаминералды) модификаторлар негізіндегі бетондар құрамы «МПСК Тал» ЖШС бетонзауытында дәлелденген, ал темірбетон құралымдары сығылған сырықты элементтерінің физика-механикалық сипаттамаларының тәжірибелік зерттеулері «ЦентрСерВТех» ЖШС бекітілген.  Бетон құрамында қалдықтар негізіндегі иленген толтырғыштар және қазіргі химиялық модификаторларды пайдалану дәстүрлі бетонмен салыстырғанда беріктік сипаттамаларын арттырумен қоса, 1м3 бетонда цемент шығынын 50-65 кг-ға азайтады. 

Қолданылу саласы: Сейсмикалық түріндегі төтенше жағдайларында жұмыс атқаратын әртүрлі темірбетон қаңқалы құрылыс нысандарының сығылған элементтері.

Экономикалық тиімділігі: Бетон зауыттарында класы В45 (М600) модификаторланған бетонның  5000 м3 шығарғанда цемент шығының және маркасын төмендету нәтижесінде экономикалық тиімділігі 730 мың теңге құрады.

Зерттеу нысанының даму болжауы: Бетон құрамында грануланған қож және тау-кен өндірісі қалдықтарының негізіндегі иленген толтырғыштың және қазіргі химиялық модификатордың бірлесіп қолдануы сығылған темірбетон элементтерінің сейсмикалық бағытта төтенше жағдайларда жұмыс көрсеткіштері артқаны көрсетілген.  Болашақта бетон құрамында қазіргі химиялық модификаторлармен қоса басқа өндірістік қалдықтарды және арматураның әртүрлі класын қолдану арқылы бір – және көпқабатты қаңқалы ғимараттардың азциклды динамикалық бағытта төтенше жағдайларға төтеп беру қабілеті зерттелуі қажет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

THE RESUME

 

Kumar Dauren Bakdauletovich

 

Increase of reliability and safety of the compressed members of reinforced concrete designs at seismic influences

 

The tendency of development of building branch in Republic of Kazakhstan and particularly in large cities and Almaty demands maintenance of reliability of buildings and constructions at occurrence of extreme situations of seismic character. Their seismic stability and reliability of operation of buildings and constructions is caused by quality of construction if necessary a rational expenditure of material means and expenditures of  labour on anti-seismic actions. It is reached (achieved) by research of the tenseness-deformed condition and real properties of used materials, elements of designs at seismic influences with the purpose of finding-out of reserves of their bearing (carrying) ability. The behavior of members of reinforced concrete at action sign-variable dynamics loadings to the full reflects work of designs at extreme situations of seismic character, and studying of them is intense - deformed conditions at similar influences is one of mainstreams in the field of seismic construction.

 

As object of research the compressed rod of reinforced concrete are chosen.

 

The purpose of work – the increase of reliability and safety of the compressed elements of reinforced concrete designs in conditions of extreme situations of seismic character by means of increase of physical and mechanical characteristics of concrete with mounding mixes on the basis of the granulated slag and waste products of the mining industry at dynamics sign-variable action of horizontal loading.

Method of carrying out the work: in work the physical, mechanical and chemical methods, and also industrial approbations were used a technique of tests of designs on dynamic sign-variable influences.

Results of work: resistance of designs to the loadings arising as a result of display of extreme situations of seismic character depends on the physical and mechanical characteristics. For models of columns on concrete of class В40 and working armature 4Ǿ18А-ІІІ (series of KB) values of deflections at a level of horizontal force 0,7 from destroying reference samples on the average have made 81,5mm tested dynamic sign-variable influences - 55 mm. For models of columns on concrete of class В45 with modifiers BioTeсhNМ and С-3М-15 (series КD1) and Glenium (series КD2) and 4Ǿ14А-ІІІ the given parameters are accordingly equal to working armature 60 аnd 64 mm; 58 and 61,5 mm.

Bearing (Carrying) ability of reference samples for a series of KB is equal 30, 9 кN·sm, for tested dynamics influences 20,63 кN·sm. For series КD1 and КD2 these parameters are accordingly equal 27,1 кN·sm and 24,58 кN·sm; 26,45 кN·sm and 23,8 кN·sm. Average quantity (amount) of the cycles sustained by samples of the first and second series, 47-48 cycles are equal at disorder of the maximal and minimal values of 198 and 9 cycles. For the third series at average quantity (amount) of cycles 50 disorders is equal to 3 cycles.

Horizontal loading crack resistance for a series of KB is equal 19,4кN (reference 38,0 кN). For series КD1- 24,3 кN (reference 42,4 кN) and КD2 - 24,9 кN (reference 43,0 кN).

Methods of calculation of condensed rod Ferro-concrete items in constructions including possible approach and mathematical statistics according to the ВNiaR 2.03.01-84*also taking into consideration the accumulation of damages in rod concrete zone with signs-variety of work load and level of tensions in stretched reinforcing steel, the reliability in different seismic situations can be estimated, which also has definite authenticity. Due to this the possibility of non stopping work for the columns of KB series is about 0, 9989; KD1 columns - 0, 99892; KD2 columns - 0, 9986.

The basic constructive, technological and technic-operational characteristics of columns on modifiers and mounding mixes allow raising (increase) reliability and safety of their operation in extreme situations of seismic character. So at models of columns 20x20x150 mm of class В45 on the modifier Glenium and working armature 4Ǿ14А-ІІІ bearing (carrying) ability and deformation in result of dynamic sign-variable influences has decreased on 11 % and 6 %, the level crack resistance is equal 0,58. For columns of a series of KB of class В40 and working armature 4Ǿ18А-ІІІ these parameters are equal 33 % and 36,4 %, the level crack resistance is equal 0,51.

Degree of introduction the research work: Skilled industrial check of results of researches was carried out on concrete mixes unit of Open Company « МРSК Таl». Joint application of complex modifiers and mounding mixes has allowed lowering the charge of cement on 50-65 kg/ m3 of concrete. 

Scope: all compressed rod of the reinforced concrete designs of skeleton construction and constructions.

Economic efficiency of work: by manufacture of concrete of class В45 of 5000 m3 economic efficiency due to decrease (reduction) in the charge of cement is equal 730 taus.tg.

Forecasting assumptions of development of object of research: application in concrete mounding mixes on the basis of the granulated slag and waste products of the mining industry and modern complex modifiers has allowed to raise {increase} resistibility of the compressed rod of the compressed members of reinforced concrete on their basis to action of the loadings arising at extreme situations of seismic character. In the future for increase of safety of designs of one and multi-storey buildings in conditions of dynamic sign-variable influences of the loadings shown in extreme situations research of joint application in structure of concrete of modern modifiers and other waste products of the industry under condition of work with armature of various classes is stipulated.