Выносливость железобетонных элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил
|
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований
1.1. Анализ результатов существующих экспериментальных
исследований выносливости наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов при многократно повторяющемся циклическом нагружении
1.2. Задачи исследований
Глава 2. Анализ напряженно-деформированного состояния железобетонных изгибаемых элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил при многократно повторяющемся циклическом нагружении
2.1. Напряженно-деформированное состояние при первом статическом
нагружении до уровня максимальной нагрузки цикла
2.1.1. Напряженно-деформированное состояние при разрушении по
бетону над вершиной наклонной трещины
2.1.1.1. Деформации поперечной арматуры
2.1.1.2. Деформации продольной арматуры
2.1.2. Напряженно-деформированное состояние при срезе бетона
сжатой зоны
2.1.3. Факторы, влияющие на образование и развитие наклонных
трещин и разрушение при статическом нагружении
2.1.3.1. Загружение элемента сосредоточенными силами
2.1.3.2. 3агружение равномерно-распределенной нагрузкой
2.1.3.3. Конструктивные факторы. Размеры и форма поперечного
сечения
2.1.3.3.1. Прочность бетона
2.1.3.3.2. Поперечное армирование
2.1.3.3.3. Продольное армирование
2.1.3.3.4. Анкеровка продольной арматуры
2.1.3.3.5. Сцепление продольной арматуры с бетоном
2.2. Текущее напряженно-деформированное состояние при многократно
повторяющихся циклических нагружениях
2.2.1 Напряженно-деформированное состояние бетона сжатой зоны..
2.2.2. Напряжения и деформации в продольной арматуре
2.2.3. Напряжения и деформации в поперечной арматуре
Глава 3. Анализ существующих методов расчета выносливости наклонных сечений
3.1. Расчет выносливости железобетонных элементов по предельным
усилиям в наклонном сечении
3.2. Расчет выносливости по допускаемым напряжениям (по методике
СНиП 2.03.01-84)
3.3. Расчет выносливости железобетонных элементов на основе
двухблочной модели
3.3.1. Предложения Московского ИСИ
3.4. Экспериментальная проверка
Глава 4. Расчет выносливости железобетонных изгибаемых элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил на основе деформационной модели
4.1. Общие положения
4.2. Основные предпосылки, принципы и допущения
4.3. Элементы без поперечной арматуры
4.3.1. Коэффициенты податливости
4.3.2. Оценка выносливости
4.4. Элементы с поперечной арматурой
4.4.1. Уравнения равновесия
4.4.2. Условия деформирования
4.4.3. Общая система расчета
4.4.4. Коэффициенты податливости
4.4.5. Влияние многократно повторяющегося циклического нагружения
на напряженно-деформированное состояние
4.4.5.1. Изменение коэффициента податливости бетона сжатой зоны.
4.4.5.2. Изменение коэффициента податливости продольной растянутой
арматуры
4.4.5.3. Изменение коэффициента податливости поперечной арматуры..
4.4.6. Оценка выносливости элементов с поперечной арматурой
4.4.6.1. Выносливость бетона сжатой зоны
4.4.6.2. Выносливость продольной растянутой арматуры
4.4.6.3. Выносливость поперечной арматуры
4.4.7. Аналитические зависимости для описания диаграмм
деформирования бетона
4.4.8. Экспериментальная проверка
Глава 5. Расчет выносливости железобетонных изгибаемых элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил покаркасно-стержневой модели
5.1. Выносливость сжатой продольной полосы
5.2. Выносливость продольной растянутой полосы
5.3. Выносливость наклонных сжатых бетонных полос
5.4 Выносливость наклонных растянутых полос
5.5. Экспериментальная проверка
Заключение
Список литературы
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований
1.1. Анализ результатов существующих экспериментальных
исследований выносливости наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов при многократно повторяющемся циклическом нагружении
1.2. Задачи исследований
Глава 2. Анализ напряженно-деформированного состояния железобетонных изгибаемых элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил при многократно повторяющемся циклическом нагружении
2.1. Напряженно-деформированное состояние при первом статическом
нагружении до уровня максимальной нагрузки цикла
2.1.1. Напряженно-деформированное состояние при разрушении по
бетону над вершиной наклонной трещины
2.1.1.1. Деформации поперечной арматуры
2.1.1.2. Деформации продольной арматуры
2.1.2. Напряженно-деформированное состояние при срезе бетона
сжатой зоны
2.1.3. Факторы, влияющие на образование и развитие наклонных
трещин и разрушение при статическом нагружении
2.1.3.1. Загружение элемента сосредоточенными силами
2.1.3.2. 3агружение равномерно-распределенной нагрузкой
2.1.3.3. Конструктивные факторы. Размеры и форма поперечного
сечения
2.1.3.3.1. Прочность бетона
2.1.3.3.2. Поперечное армирование
2.1.3.3.3. Продольное армирование
2.1.3.3.4. Анкеровка продольной арматуры
2.1.3.3.5. Сцепление продольной арматуры с бетоном
2.2. Текущее напряженно-деформированное состояние при многократно
повторяющихся циклических нагружениях
2.2.1 Напряженно-деформированное состояние бетона сжатой зоны..
2.2.2. Напряжения и деформации в продольной арматуре
2.2.3. Напряжения и деформации в поперечной арматуре
Глава 3. Анализ существующих методов расчета выносливости наклонных сечений
3.1. Расчет выносливости железобетонных элементов по предельным
усилиям в наклонном сечении
3.2. Расчет выносливости по допускаемым напряжениям (по методике
СНиП 2.03.01-84)
3.3. Расчет выносливости железобетонных элементов на основе
двухблочной модели
3.3.1. Предложения Московского ИСИ
3.4. Экспериментальная проверка
Глава 4. Расчет выносливости железобетонных изгибаемых элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил на основе деформационной модели
4.1. Общие положения
4.2. Основные предпосылки, принципы и допущения
4.3. Элементы без поперечной арматуры
4.3.1. Коэффициенты податливости
4.3.2. Оценка выносливости
4.4. Элементы с поперечной арматурой
4.4.1. Уравнения равновесия
4.4.2. Условия деформирования
4.4.3. Общая система расчета
4.4.4. Коэффициенты податливости
4.4.5. Влияние многократно повторяющегося циклического нагружения
на напряженно-деформированное состояние
4.4.5.1. Изменение коэффициента податливости бетона сжатой зоны.
4.4.5.2. Изменение коэффициента податливости продольной растянутой
арматуры
4.4.5.3. Изменение коэффициента податливости поперечной арматуры..
4.4.6. Оценка выносливости элементов с поперечной арматурой
4.4.6.1. Выносливость бетона сжатой зоны
4.4.6.2. Выносливость продольной растянутой арматуры
4.4.6.3. Выносливость поперечной арматуры
4.4.7. Аналитические зависимости для описания диаграмм
деформирования бетона
4.4.8. Экспериментальная проверка
Глава 5. Расчет выносливости железобетонных изгибаемых элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил покаркасно-стержневой модели
5.1. Выносливость сжатой продольной полосы
5.2. Выносливость продольной растянутой полосы
5.3. Выносливость наклонных сжатых бетонных полос
5.4 Выносливость наклонных растянутых полос
5.5. Экспериментальная проверка
Заключение
Список литературы
Железобетон во всех его разновидностях является основным конструкционным, материалом в современном капитальном строительстве. Поэтому повышение его эффективности имеет большое экономическое значение. Одним из путей решения этой задачи является совершенствование методов расчета железобетонных конструкций и разработка практических рекомендаций, способствующих получению экономичных и одновременно надежных проектных решений.
Многие железобетонные конструкции промышленных, энергетических, транспортных зданий и сооружений во время эксплуатации наряду с разнообразными статическими воздействиями подвергаются воздействию различного рода циклических нагрузок. Происхождение, характер и уровень этих нагрузок разнообразен и в целом ряде случаев они являются основными, определяющими прочность и долговечность конструкций и сооружений в целом, что требует наиболее точного их учета при проектировании зданий и сооружений.
Теоретические исследования и методы расчета выносливости железобетонных изгибаемых элементов по наклонным сечениям требуют дальнейшего развития, поскольку применяемые в настоящее время расчетные модели не позволяют достоверно и точно оценивать несущую способность конструктивных элементов во всех разнообразных случаях циклического воздействия изгибающих моментов и поперечных сил.
Оценка выносливости наклонных сечений железобетонных конструкций по СНиП 2.03.01-84 рекомендуется вести по условным напряжениям, которые определяются на уровне центра тяжести приведенного сечения исходя из упругой работы бетона, что не учитывает сложный характер работы конструктивных элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил. Такой подход к расчету выносливости наклонных сечений находится в противоречии с реальным характером неупругой работы железобетонных элементов и не в состоянии в должной степени учитывать изменение режима деформирования материалов и специфику работы железобетонных конструкций при эксплуатационных циклических нагрузках и, следовательно, не гарантирует получение надежных и одновременно экономичных решений.
Вследствие этого является весьма актуальным создание усовершенствованного нормативного метода расчета выносливости по наклонным сечениям, обеспечивающего большую надежность и экономичность железобетонных конструкций.
Целью настоящей работы является исследование выносливости наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов при многократно повторяющемся циклическом нагружении с учетом неупругих свойств бетона и нестационарности режимов деформирования бетона и арматуры в составе железобетонного изгибаемого элемента.
Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографии.
В первой главе приведен обзор и анализ существующих результатов экспериментальных исследований выносливости наклонных сечений железобетонных конструкций, бетона и арматуры; деформаций бетона и арматуры; сформулированы цель и задачи исследований.
Вторая глава посвящена качественному анализу напряженно- деформированного состояния и предельных усилий в наклонном сечении железобетонного изгибаемого элемента при многократно повторяющемся циклическом нагружении.
В третьей главе приводится анализ основных направлений расчета выносливости железобетонных изгибаемых элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил.
Четвертая глава посвящена разработке инженерных методов расчета выносливости наклонных сечений на основе деформационной модели.
В пятой главе приведена методика расчета выносливости наклонных сечений на основе каркасно-стержневой модели (ферменной аналогии).
Научную новизну работы представляют:
- общие уравнения механического состояния бетона над наклонной трещиной, поперечной и продольной арматуры в наклонных сечениях железобетонных изгибаемых элементов с учетом неупругих свойств бетона, реальных режимов деформирования материалов в составе конструкции при многократно повторяющемся циклическом нагружении;
- общий метод расчета выносливости наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов на основе аналитических диаграмм деформирования материалов с учетом одновременного изменения напряженно-деформированного состояния сечений, физико-механических свойств и режимов деформирования материалов в составе конструкций;
- инженерный метод расчета выносливости наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов на основе каркасно-стержневой модели с учетом одновременного изменения напряженно- деформированного состояния компонентов наклонного сечения, физико¬механических свойств и режимов деформирования материалов;
- упрощенный метод расчета выносливости наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов, основанный на использовании деформационной модели в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил и учитывающий изменение усилий и коэффициентов асимметрии цикла напряжений в компонентах наклонного сечения;
Практическое значение работы заключается в том, что в результате выполненных исследований разработаны методы расчета выносливости наклонных сечений стержневых железобетонных изгибаемых элементов при стационарных режимах многократно повторяющегося циклического нагружения, позволяющие повысить надежность, а в ряде случаев - расчетную несущую способность, и за счет этого получить более экономичные их конструктивные решения.
Многие железобетонные конструкции промышленных, энергетических, транспортных зданий и сооружений во время эксплуатации наряду с разнообразными статическими воздействиями подвергаются воздействию различного рода циклических нагрузок. Происхождение, характер и уровень этих нагрузок разнообразен и в целом ряде случаев они являются основными, определяющими прочность и долговечность конструкций и сооружений в целом, что требует наиболее точного их учета при проектировании зданий и сооружений.
Теоретические исследования и методы расчета выносливости железобетонных изгибаемых элементов по наклонным сечениям требуют дальнейшего развития, поскольку применяемые в настоящее время расчетные модели не позволяют достоверно и точно оценивать несущую способность конструктивных элементов во всех разнообразных случаях циклического воздействия изгибающих моментов и поперечных сил.
Оценка выносливости наклонных сечений железобетонных конструкций по СНиП 2.03.01-84 рекомендуется вести по условным напряжениям, которые определяются на уровне центра тяжести приведенного сечения исходя из упругой работы бетона, что не учитывает сложный характер работы конструктивных элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил. Такой подход к расчету выносливости наклонных сечений находится в противоречии с реальным характером неупругой работы железобетонных элементов и не в состоянии в должной степени учитывать изменение режима деформирования материалов и специфику работы железобетонных конструкций при эксплуатационных циклических нагрузках и, следовательно, не гарантирует получение надежных и одновременно экономичных решений.
Вследствие этого является весьма актуальным создание усовершенствованного нормативного метода расчета выносливости по наклонным сечениям, обеспечивающего большую надежность и экономичность железобетонных конструкций.
Целью настоящей работы является исследование выносливости наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов при многократно повторяющемся циклическом нагружении с учетом неупругих свойств бетона и нестационарности режимов деформирования бетона и арматуры в составе железобетонного изгибаемого элемента.
Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографии.
В первой главе приведен обзор и анализ существующих результатов экспериментальных исследований выносливости наклонных сечений железобетонных конструкций, бетона и арматуры; деформаций бетона и арматуры; сформулированы цель и задачи исследований.
Вторая глава посвящена качественному анализу напряженно- деформированного состояния и предельных усилий в наклонном сечении железобетонного изгибаемого элемента при многократно повторяющемся циклическом нагружении.
В третьей главе приводится анализ основных направлений расчета выносливости железобетонных изгибаемых элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил.
Четвертая глава посвящена разработке инженерных методов расчета выносливости наклонных сечений на основе деформационной модели.
В пятой главе приведена методика расчета выносливости наклонных сечений на основе каркасно-стержневой модели (ферменной аналогии).
Научную новизну работы представляют:
- общие уравнения механического состояния бетона над наклонной трещиной, поперечной и продольной арматуры в наклонных сечениях железобетонных изгибаемых элементов с учетом неупругих свойств бетона, реальных режимов деформирования материалов в составе конструкции при многократно повторяющемся циклическом нагружении;
- общий метод расчета выносливости наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов на основе аналитических диаграмм деформирования материалов с учетом одновременного изменения напряженно-деформированного состояния сечений, физико-механических свойств и режимов деформирования материалов в составе конструкций;
- инженерный метод расчета выносливости наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов на основе каркасно-стержневой модели с учетом одновременного изменения напряженно- деформированного состояния компонентов наклонного сечения, физико¬механических свойств и режимов деформирования материалов;
- упрощенный метод расчета выносливости наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов, основанный на использовании деформационной модели в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил и учитывающий изменение усилий и коэффициентов асимметрии цикла напряжений в компонентах наклонного сечения;
Практическое значение работы заключается в том, что в результате выполненных исследований разработаны методы расчета выносливости наклонных сечений стержневых железобетонных изгибаемых элементов при стационарных режимах многократно повторяющегося циклического нагружения, позволяющие повысить надежность, а в ряде случаев - расчетную несущую способность, и за счет этого получить более экономичные их конструктивные решения.
1. Одной из специфических задач при проектировании сооружений из железобетона, в процессе эксплуатации которых необходимо учитывать влияние динамических нагрузок, является расчет на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил. В действующих нормах проектирования железобетонных конструкций расчет выносливости по наклонному сечению рекомендуется вести по условным напряжениям, которые определяются на уровне центра тяжести приведенного сечения в предположении упругой работы бетона. Расчет наклонных сечений на выносливость производится из условия, что равнодействующая главных растягивающих напряжений, действующих на уровне центра тяжести приведенного сечения, должна быть полностью воспринята поперечной арматурой при напряжениях в ней, равных пределу выносливости, что приводит к искажению картины напряженно- деформированного состояния при циклическом нагружении и, как следствие, к перерасходу материалов, а в некоторых случаях - к снижению надежности конструкций. В связи с этим назрела необходимость в разработке общей модели деформирования железобетона при циклическом нагружении в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил с учетом физической нелинейности бетона и режимов деформирования материалов в составе конструкции.
2. Проведен качественный и количественный анализ основных направлений развития методов расчета выносливости железобетонных изгибаемых элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил: по допускаемым напряжениям в наклонном сечении, по предельным усилиям в наклонном сечении, по двухблочной модели. Этот анализ показывает, что все рассмотренные методы в целом отражают общие закономерности поведения железобетонных элементов при многократно повторяющемся циклическом нагружении в зависимости от изменения пролета среза, продольного и поперечного армирования, количества циклов и режима нагружения. Вместе с тем, имеют место существенные различия в характере изменения выносливости и напряженно-деформированного состояния и в количественных результатах расчета.
3. Методика расчета выносливости наклонных сечений железобетонных элементов по предельным усилиям в наклонном сечении получена на основании предпосылок, принятых для случая разрушения при однократном кратковременном статическом загружении. При многократно повторяющемся циклическом нагружении не учитывается изменение напряжений и коэффициентов асимметрии цикла напряжений в поперечной арматуре и бетоне, и поэтому коэффициенты условий работы материалов принимаются по коэффициенту асимметрии цикла внешней нагрузки. Численные значения коэффициентов условий работы бетона и арматуры, учитывающие снижение прочности при многократно повторяющемся циклическом нагружении, отличаются от значений, принятых в существующих нормах проектирования и для выбора этих коэффициентов не разработан системный подход.
4. Проведенный анализ показал большую перспективность расчета выносливости по двухблочной модели по сравнению с методом расчета по существующим нормам проектирования железобетонных конструкций и с методом расчета выносливости по предельным усилиям в наклонном сечении, поскольку он рассматривает общую систему расчетных уравнений по наклонному и нормальному сечениям, исходит из фактического напряженного состояния в бетоне и арматуре и достаточно четко отражает основные закономерности поведения железобетонных элементов при совместном действии циклически приложенных изгибающих моментов и поперечных сил. Вместе с тем, он заключает в себе ряд условностей: косвенные методы определения некоторых усилий, неполная схема деформирования, фиксированные значения напряжений, не учитывается снижение (практически до нуля) усилий зацепления между берегами наклонной трещины и нагельного эффекта в продольной растянутой арматуре в процессе циклического нагружения, деформаций виброползучести бетона сжатой зоны определяются для случая одноосного сжатия без учета касательных напряжений.
5. Анализ результатов существующих экспериментальных исследований железобетонных изгибаемых элементов при многократно повторяющемся циклическом нагружении позволяет выделить следующие основные характерные закономерности в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил:
- при воздействии циклических нагрузок разрушение по наклонному сечению происходит при уровнях нагружения, существенно меньших несущей способности при однократном статическом нагружении;
- циклическое нагружение вызывает увеличение деформаций бетона сжатой зоны на уровне вершины наклонной трещины; наиболее интенсивное изменение деформаций происходит в начальный период нагружения; увеличение общих деформаций происходит в основном в результате проявления виброползучести бетона и, как следствие, накопления остаточных деформаций;
- при циклических нагружениях происходит непрерывное увеличение осевых деформаций и напряжений в поперечной арматуре, пересекающих наклонную трещину и в продольной растянутой арматуре, в местах пересечения ею наклонной трещины, и нормального сечения, проходящего через вершину наклонной трещины;
- воздействие многократно повторяющихся циклических нагрузок вносит существенное изменение в напряженно-деформированное состояние железобетонных изгибаемых элементов; вследствие того, что виброползучесть бетона сжатой зоны происходит в связанных условиях, в компонентах наклонного сечения возникают дополнительные напряжения, за счет накопления которых происходит изменение напряженного состояния в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил;
- вследствие накопления остаточных напряжений в отдельных компонентах наклонного сечения происходит изменение коэффициентов асимметрии цикла напряжений в материалах; по мере возрастания количества циклов нагружения увеличивается несоответствие между коэффициентами асимметрии цикла нагрузки и напряжений бетона, продольной и поперечной арматуры.
6. Разработан общий метод расчета выносливости наклонных сечений на основе деформационной модели железобетона в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил с использованием полной системы уравнений равновесия, деформационных зависимостей по наклонному сечению, предельных усилий в бетоне и арматуре, аналитических диаграмм деформирования материалов с учетом одновременного изменения напряженно-деформированного состояния в компонентах наклонного сечения, прочностных и деформативных свойств материалов в составе конструкции. Жесткости, напряжения и коэффициенты асимметрии цикла напряжений в отдельных компонентах наклонного сечения вычисляются с учетом их изменения в процессе циклического нагружения вследствие проявления виброползучести бетона сжатой зоны в связанных условиях. В диссертации приведены уравнения коэффициентов (функций) податливости отдельных компонентов наклонного сечения с учетом неупругих свойств бетона, реальных режимов деформирования материалов в составе конструкции и режима циклического нагружения. Предложенный метод расчета позволяет с высокой точностью оценить напряженно-деформированное состояние и выносливость наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил на всех стадиях циклического нагружения.
7. Для инженерной оценки выносливости наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил предложен метод расчета на основе упрощенного варианта деформационной модели, учитывающий как изменение напряженного состояния, так и изменение прочностных свойств материалов в составе конструкции. Трудоемкость вычислительной работы существенно меньше по сравнению с "точным" вариантом деформационной модели, в то же время расчет является более наглядным и позволяет анализировать изменение всех основных параметров.
8. Для приближенной оценки выносливости наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил целесообразно использовать каркасно-стержневую модель (ферменная аналогия), трансформированную для случая циклического нагружения. При этом следует сохранять структуру расчетных формул каркасно-стержневой модели, а трансформированные пределы выносливости материалов с высокой точностью можно определить по предложенным в диссертации зависимостям.
9. Результаты расчетов по всем предложенным методам удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными испытаний 42 железобетонных балок, отличающихся размерами, прочностью бетона, содержанием арматуры и параметрами циклического нагружения.
2. Проведен качественный и количественный анализ основных направлений развития методов расчета выносливости железобетонных изгибаемых элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил: по допускаемым напряжениям в наклонном сечении, по предельным усилиям в наклонном сечении, по двухблочной модели. Этот анализ показывает, что все рассмотренные методы в целом отражают общие закономерности поведения железобетонных элементов при многократно повторяющемся циклическом нагружении в зависимости от изменения пролета среза, продольного и поперечного армирования, количества циклов и режима нагружения. Вместе с тем, имеют место существенные различия в характере изменения выносливости и напряженно-деформированного состояния и в количественных результатах расчета.
3. Методика расчета выносливости наклонных сечений железобетонных элементов по предельным усилиям в наклонном сечении получена на основании предпосылок, принятых для случая разрушения при однократном кратковременном статическом загружении. При многократно повторяющемся циклическом нагружении не учитывается изменение напряжений и коэффициентов асимметрии цикла напряжений в поперечной арматуре и бетоне, и поэтому коэффициенты условий работы материалов принимаются по коэффициенту асимметрии цикла внешней нагрузки. Численные значения коэффициентов условий работы бетона и арматуры, учитывающие снижение прочности при многократно повторяющемся циклическом нагружении, отличаются от значений, принятых в существующих нормах проектирования и для выбора этих коэффициентов не разработан системный подход.
4. Проведенный анализ показал большую перспективность расчета выносливости по двухблочной модели по сравнению с методом расчета по существующим нормам проектирования железобетонных конструкций и с методом расчета выносливости по предельным усилиям в наклонном сечении, поскольку он рассматривает общую систему расчетных уравнений по наклонному и нормальному сечениям, исходит из фактического напряженного состояния в бетоне и арматуре и достаточно четко отражает основные закономерности поведения железобетонных элементов при совместном действии циклически приложенных изгибающих моментов и поперечных сил. Вместе с тем, он заключает в себе ряд условностей: косвенные методы определения некоторых усилий, неполная схема деформирования, фиксированные значения напряжений, не учитывается снижение (практически до нуля) усилий зацепления между берегами наклонной трещины и нагельного эффекта в продольной растянутой арматуре в процессе циклического нагружения, деформаций виброползучести бетона сжатой зоны определяются для случая одноосного сжатия без учета касательных напряжений.
5. Анализ результатов существующих экспериментальных исследований железобетонных изгибаемых элементов при многократно повторяющемся циклическом нагружении позволяет выделить следующие основные характерные закономерности в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил:
- при воздействии циклических нагрузок разрушение по наклонному сечению происходит при уровнях нагружения, существенно меньших несущей способности при однократном статическом нагружении;
- циклическое нагружение вызывает увеличение деформаций бетона сжатой зоны на уровне вершины наклонной трещины; наиболее интенсивное изменение деформаций происходит в начальный период нагружения; увеличение общих деформаций происходит в основном в результате проявления виброползучести бетона и, как следствие, накопления остаточных деформаций;
- при циклических нагружениях происходит непрерывное увеличение осевых деформаций и напряжений в поперечной арматуре, пересекающих наклонную трещину и в продольной растянутой арматуре, в местах пересечения ею наклонной трещины, и нормального сечения, проходящего через вершину наклонной трещины;
- воздействие многократно повторяющихся циклических нагрузок вносит существенное изменение в напряженно-деформированное состояние железобетонных изгибаемых элементов; вследствие того, что виброползучесть бетона сжатой зоны происходит в связанных условиях, в компонентах наклонного сечения возникают дополнительные напряжения, за счет накопления которых происходит изменение напряженного состояния в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил;
- вследствие накопления остаточных напряжений в отдельных компонентах наклонного сечения происходит изменение коэффициентов асимметрии цикла напряжений в материалах; по мере возрастания количества циклов нагружения увеличивается несоответствие между коэффициентами асимметрии цикла нагрузки и напряжений бетона, продольной и поперечной арматуры.
6. Разработан общий метод расчета выносливости наклонных сечений на основе деформационной модели железобетона в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил с использованием полной системы уравнений равновесия, деформационных зависимостей по наклонному сечению, предельных усилий в бетоне и арматуре, аналитических диаграмм деформирования материалов с учетом одновременного изменения напряженно-деформированного состояния в компонентах наклонного сечения, прочностных и деформативных свойств материалов в составе конструкции. Жесткости, напряжения и коэффициенты асимметрии цикла напряжений в отдельных компонентах наклонного сечения вычисляются с учетом их изменения в процессе циклического нагружения вследствие проявления виброползучести бетона сжатой зоны в связанных условиях. В диссертации приведены уравнения коэффициентов (функций) податливости отдельных компонентов наклонного сечения с учетом неупругих свойств бетона, реальных режимов деформирования материалов в составе конструкции и режима циклического нагружения. Предложенный метод расчета позволяет с высокой точностью оценить напряженно-деформированное состояние и выносливость наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил на всех стадиях циклического нагружения.
7. Для инженерной оценки выносливости наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил предложен метод расчета на основе упрощенного варианта деформационной модели, учитывающий как изменение напряженного состояния, так и изменение прочностных свойств материалов в составе конструкции. Трудоемкость вычислительной работы существенно меньше по сравнению с "точным" вариантом деформационной модели, в то же время расчет является более наглядным и позволяет анализировать изменение всех основных параметров.
8. Для приближенной оценки выносливости наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил целесообразно использовать каркасно-стержневую модель (ферменная аналогия), трансформированную для случая циклического нагружения. При этом следует сохранять структуру расчетных формул каркасно-стержневой модели, а трансформированные пределы выносливости материалов с высокой точностью можно определить по предложенным в диссертации зависимостям.
9. Результаты расчетов по всем предложенным методам удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными испытаний 42 железобетонных балок, отличающихся размерами, прочностью бетона, содержанием арматуры и параметрами циклического нагружения.
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
Каталог работ (152640)
- Бакалаврская работа (38877)
- Диссертация (978)
- Магистерская диссертация (22513)
- Дипломные работы, ВКР (62314)
- Главы к дипломным работам (2139)
- Курсовые работы (10704)
- Контрольные работы (6269)
- Отчеты по практике (1357)
- Рефераты (1488)
- Задачи, тесты, ПТК (631)
- Ответы на вопросы (155)
- Статьи, Эссе, Сочинения (942)
- Бизнес-планы (51)
- Презентации (106)
- РГР (84)
- Авторефераты (РГБ) (1692)
- Диссертации (РГБ) (1882)
- Прочее (458)
Новости
06.01.2018
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь в выполнении учебных и научных работ на заказ ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ
дальше»» Все новости
Статьи
- Где лучше заказывать диссертации и дипломные?
- Выполнение научных статей
- Подготовка диссертаций
- Подводные камни при написании магистерской работы
- Помощь в выполнении дипломных работ
»» Все статьи
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
