Тема: Применение деформационной модели к расчету изгибаемых железобетонных элементов с неоднородными свойствами бетона

Актуальность.
Железобетон является композиционным материалом, которому характерно упругопластическое деформирование под нагрузкой. Поведение железобетона при нагружении определяется свойствами составляющих его материалов и особенностями их совместной работы. Поэтому, в реальных условиях железобетонные конструкции ведут себя совершенно не так, как расчетная математическая модель. Существующие изъяны, дефекты и повреждения негативно влияют на несущую способность изгибаемого элемента здания или сооружения. Бетонные и железобетонные конструкции должны быть обеспечены с требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний расчетом, выбором показателей качества материалов, назначением размеров и конструированием. В настоящее время нормативными документами не могут быть учтены повреждения железобетонных конструкций, связанные с его изготовлением и последующей эксплуатацией, такие как: коррозия, воздействие высоких температур, усадочные микротрещины. Актуальность исследования заключается в учете возможных повреждений конструкций при расчете с использованием нелинейной деформационной модели. Полученные результаты работы в виде алгоритма расчета железобетонных элементов с неоднородными свойствами и экспериментально-аналитического способа определения действующих напряжений в конструкции рекомендуется к использованию при проведении обследований строительных конструкций, выполнении поверочных расчетов и проектировании усиления.
Цель диссертационной работы.
Целью работы является совершенствование расчета с использованием деформационной модели при расчете железобетонного элемента на прочность с постоянными и переменными физико-механическими свойствами материала методом итерационного приближения с учетом предшествующих внешних воздействий для обеспечения безопасности дальнейшей эксплуатации.
Для достижения поставленной цели были запланированы задачи:
1. Разработка алгоритма расчета железобетонного элемента по деформационной модели при нагрузке с постоянными характеристиками по сечению;
2. Реализация алгоритма расчета железобетонного элемента по деформационной модели с неоднородными свойствами бетона;
3. Реализация расчета железобетонных элементов с переменными физико-механическими характеристиками по высоте сечения;
4. Сопоставление результатов с опытными данными, представленными в публикациях других авторов, предоставление результатов работы в наглядной графической форме.
Объект исследования.
Изгибаемые железобетонные конструкции с неоднородными свойствами бетона.
Предмет исследования.
Методика нелинейной деформационной модели.
Научная новизна исследований.
Научная новизна работы заключается:
• в разработке алгоритма расчета железобетонного элемента с дифференцированной оценкой участков сечения с различными прочностными и деформативными свойствами при определении жесткостных характеристик, входящих в основополагающие физические закономерности деформационной модели;
• в предложении экспериментально-аналитического способа определения действующих напряжений в строительных конструкциях без необходимости сбора нагрузок.
Методы или методология проведения исследования.
Методология проведения исследований на тему диссертационной работы включает в себя теоретический расчет, а так же проведение практического эксперимента.
Теоретическая, научная и практическая значимость полученных результатов.
Проведенные исследования позволяют более точно представить работу и состояние конструкции. Предложенная методика последовательного итерационного приближения позволяет повысить точность расчета бетонных и железобетонных конструкций на этапе проектирования, а так же оценить фактические прочностные характеристики материала при проведении поверочного расчета и обследования.
Научная обоснованность и достоверность проведённых исследований.
Достоверность работы подтверждается опытными данными, а так же их сравнением с проведенными исследованиями и расчетами, и достаточного процента сходимости экспериментальных и теоретических данных.
Автор защищает.
• основанный на деформационной модели алгоритм расчёта, позволяющий выполнять расчет сечения бетонных и железобетонных элементов с переменными физико-механическими свойствами методом последовательного итерационного приближения.
Апробация результатов исследования
Основные положения проведённых исследований по теме диссертации успешно докладывались автором на конкурсе студенческих проектов на финансирование в 2016г. Так же на основании полученных результатов опубликованы статьи в научном журнале «Научное обозрение» (г. Москва, Саратов, 17/2016г.), в научном журнале «Вестник магистратуры» (г. Йошкар-Ола, 2017 г.).
Купить

Был предложен усовершенствованный расчет прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с равномерной, а так же различной прочностью слоев бетона. В основу расчета заложено использование деформационной модели элемента совместно с теоретическими диаграммами деформирования материалов. Повышение точности расчета планируется выполнить за счет учета физически нелинейных свойств бетона, применив в расчетах полные диаграммы деформирования бетона, приближенные к экспериментальным. Разработана блок-схема программы, в основу которой был заложен итерационный процесс последовательного приближения результатов. Далее блок-схема была реализована в табличной форме с использованием табличного процессора MS EXCEL.
Полученные результаты научной работы в виде алгоритма расчета железобетонных элементов с неоднородными свойствами и экспериментально-аналитического способа определения действующих напряжений в конструкции рекомендуется к использованию при проведении обследований строительных конструкций, выполнении поверочных расчетов и проектировании усиления.
Купить