Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Калаш Оксана Александровна

Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности
<
Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Калаш Оксана Александровна. Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.18 / Калаш Оксана Александровна; [Место защиты: Брат. гос. ун-т].- Братск, 2009.- 164 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2249

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса по математическому моделированию напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций и оценке их надежности 9

1.1 Анализ развития методов математического моделирования напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций 9

1.2 Развитие методов оценки эксплуатационной пригодности железобетонных конструкций заводского изготовления 17

1.3 Применение математических моделей на основе вероятностных методов для оценки надежности строительных конструкций 20

1.4 Анализ влияния статистической изменчивости технологических факторов на начальную надежность железобетонных конструкций 26

1.5 Цель и задачи диссертационной работы 31

Глава 2. Детерминированные математические модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм 33

2.1 Основы алгоритма оценки напряженно-деформированного состояния элементов железобетонных ферм согласно современных норм проектирования 33

2.2 Нелинейно-деформационная математическая модель по описанию напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм ...37

2.3 Аналитические способы аппроксимации диаграмм деформирования бетона и арматуры 45

2.4 Описание программ по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм на основе детерминированных математических моделей 55

2.5 Выводы по главе 2 58

Глава 3. Вероятностные модели оценки начальной надежности железобетонных ферм 60

3.1 Основные критерии эксплуатационной пригодности преднапряженных железобетонных ферм 60

3.2 Вероятностная модель на основе метода линеаризации функций'при оценке надежности ферм на стадии изготовления 62

3.3 Метод статистического моделирования (Монте-Карло) при оценке начальной надежности исследуемых конструкций на основе нелинейно-деформационной модели ". 68

3.4 Моделирование прочностных характеристик материалов 71

3.5 Вероятностные модели нагрузок при оценке эксплуатационной надежности конструкций 77

3.6 Реализация вероятностных алгоритмов по оценке надежности преднапряженных железобетонных ферм на ЭВМ 79

3.7 Выводы по главе 3 82

Глава 4. Проверка адекватности разработанных математических моделей на основе численного и натурного экспериментов 84

4.1 Сущность методики проведения экспериментальных исследований 84

4.2 Конструктивные характеристики исследуемых железобетонных ферм 90

4.3 Контрольные параметры исследуемых конструкций 97

4.4 Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм при кратковременном загружении 107

4.5 Анализ результатов численного и натурного экспериментов по оценке эксплуатационной пригодности ферм 122

4.6 Практические рекомендации по применению вероятностных моделей для оценки начальной надежности железобетонных ферм с помощью разработанного программного комплекса 130

4.7 Выводы по главе 4 133

Заключение 135

Список использованных источников 137

Приложения 152

Введение к работе

В настоящее время большинство исследований в области строительства направлено на проблемы обеспечения надежности зданий и сооружений. Надежность зданий, прежде всего, зависит от надежности их конструктивных элементов. Применительно к промышленным зданиям ими являются колонны, стропильные фермы, плиты и стеновые панели. Большое значение приобретает выбор математических моделей, адекватно описывающих напряженно-деформированное состояние перечисленных конструкций.

Математические модели для исследования поведения железобетонных конструкций при нагружении делятся на две основные группы: детерминированные и вероятностные. При применении детерминированных моделей все расчетные параметры принимаются в соответствии с нормами проектирования железобетонных конструкций, и сама расчетная модель основывается на вполне определенных аналитических зависимостях, описывающих напряженно-деформированное состояние конструкций на всех этапах нагружения. Но поскольку все основные величины прочностных, деформативных свойств материалов, геометрических параметров, действующих нагрузок и др. имеют случайную природу, т.е. зависят от ряда факторов и подчиняются определенным законам распределения, целесообразно для более объективной и достоверной оценки напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций использовать вероятностные модели.

При применении вероятностных моделей используются статистические характеристики основных расчетных параметров, учитывающие их фактическую изменчивость. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций на основе выбранной вероятностной модели дает возможность определять расчетные значения предельного усилия, воспринимаемого конструкцией, прогиба и ширины раскрытия трещин с учетом их статистической изменчивости. Вероятностные модели позволяют оценить адекватность выбранной

математической модели по исследованию напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций и получить показатели надежности, по которым оценивается их эксплуатационная пригодность на разных этапах жизненного цикла: стадии проектирования, изготовления и эксплуатации.

Цель настоящего исследования заключается в разработке математических моделей на детерминированной и вероятностной основе для исследования напряженного состояния- и оценки надежности железобетонных ферм с учетом нелинейности конструкционных материалов.

На защиту выносятся:

  1. Детерминированная математическая модель по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм при кратковременном нагружении, позволяющая учитывать физическую нелинейность конструкционных материалов.

  2. Алгоритм и программный комплекс по исследованию напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм при нелинейной работе конструкционных материалов.

  3. Критерии эксплуатационной пригодности преднапряженных железобетонных ферм на разных стадиях их работы.

  4. Вероятностная математическая модель и программа, используемая при оценке начальной надежности исследуемых конструкций заводского изготовления.

  5. Анализ результатов численного моделирования по разработанным программам и экспериментальных данных, полученных при проведении натурных испытаний железобетонных ферм.

Научная новизна работы заключается в том, что:

разработана математическая детерминированная модель и программа по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности конструкционных материалов;

разработана вероятностная математическая модель, реализующая нелинейные свойства материалов, и программа по оценке надежности железобетонных ферм на стадии изготовления на базе накопленной

7 статистической информации, полученной при обработке экспериментальных

данных;

на основании численного и натурного экспериментов получены закономерности по оценке влияния неравномерности преднапряжения арматуры на начальную надежность исследуемых конструкций заводского изготовления;

предложена методика по применению вероятностных моделей для оценки начальной надежности железобетонных ферм с учетом статистической изменчивости контролируемых технологических параметров.

Практическая значимость диссертационной работы:

разработанный комплекс программ по оценке напряженно-деформированного состояния и надежности железобетонных ферм на основе предложенных математических моделей позволяет ежесменно учитывать изменчивость технологического процесса и является основой для внедрения автоматизированной системы неразрушающего заводского контроля на заводах железобетонных изделий;

учет нелинейного характера деформирования материалов, реализованный в разработанном программном комплексе, дает возможность научно обоснованно решать вопросы снижения материалоемкости конструкций, контролировать влияние точности натяжения арматуры на трещиностойкость нижнего пояса.

Реализация результатов работы:

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «БрГУ» при изучении дисциплин «Основы теории надежности», «Железобетонные и каменные конструкции», «Математическое моделирование в расчетах строительных конструкций» для студентов и магистрантов по направлению «Строительство». Программы DIAF и NADFER используются проектным институтом ОАО «Сибирский энергетический научно-технический центр» для оценки напряженно-

деформированного состояния и надежности железобетонных ферм; эксплуатируемых зданий по результатам их>обследований;. Апробация работы:

Результаты работы были доложены и обсуждены на всероссийских, научно-технических конференциях «Естественные и инженерные науки - , развитию регионов», г. Братск: БрГУ, 2005-2009 гг.; 63-й научно-технической; конференции НЕАСУ, г. Новосибирск, 2006 г.;" международных научно-технических конференциях «Эффективные строительные конструкции: теория и практика», г. Пенза,,2006-2007 гг.; V и VI межрегиональной научно-технической конференции по направлению: «Строительство», г.. Братск, 2006-2008: гг.; международной, научной конференции... «Фундаментальные исследования», Российская Академия естествознания; г. Москва; 2008г.

Публикации:

По теме диссертации опубликовано! 13 работ,.в том числе* 1 в^журнале, входящем в і перечень. ВАК, и зарегистрировано 2программы в Роспатенте (свидетельства о государственной? регистрации программ для ЭВМ; № 2008610403; №2008611566) по оценке: напряженно-деформированного состояния и надежности преднапряженных железобетонных ферм: .

Работа выполнена на.кафедре «Строительные конструкции» Г0У1 ВПО* «Братский государственный университет» 2004-2009: гг. при? поддержке гранта Фонда содействия: развитию малых форм предприятий, в научно-" технической сфере «Повышение надежности и долговечности; строительных материалов, изделий и конструкций» (№ 5180р/7457), 2007-2009 г.. Структурам объем диссертации:

Диссертация; состоит Из введения, 4 глав^ основных выводов, списка, использованных источников из, 145 наименований, приложений и содержит 162 страницы; в том числе 65 рисунков, 22 таблицы.

Развитие методов оценки эксплуатационной пригодности железобетонных конструкций заводского изготовления

В, соответствии с нормативными документами (FOCT 8829-94) железобетонные конструкции оценивают по прочности, трещиностойкости и жесткости путем их выборочных испытаний до разрушения. Проведение контрольных испытаний, предусматривающих доведение образцов- до разрушения, во многих случаях позволяет вскрыть слабые звенья в. технологии изготовления конструкций, внести-в» нее коррективы, улучшить качество-изделий [49, 68, 75]. В то же время следует отметить ограниченность возможностей, контроля качества конструкций путём их испытания силовым нагружением до разрушенияг - испытание конструкций, особенно крупноразмерных или предназначенных под тяжелые нагрузки, связано с трудностями и требует значительных затрат времени и средств; - ряд ответственных конструкций (колонны и др.) не всегда может быть испытан в условиях предприятия сборного железобетона; - выборочные испытания не дают гарантии того, что будет обеспечена эксплуатационная пригодность всей-партии выпускаемых конструкций [124]. Кроме того, испытания конструкций в соответствии с ГОСТ 8829-94 являются экономически невыгодными, особенно для, больших заводов, специализирующихся на выпуске обширной номенклатуры-изделий [111]. Так, например, ежегодно согласно требований ГОСТ 8829-94 на комбинате «Братскжелезобетон» необходимо испытать 5 железобетонных ферм для оценки их эксплуатационной пригодности. Стоимость испытаний составляет 369,96 тыс. руб., стоимость изготовления испытанных конструкций — 250,42 тыс. руб. (стоимость определена в ценах 2008 г.). Таким образом, суммарные ежегодные затраты предприятия на испытания этого вида конструкций составляют 620,38 тыс. руб.

При этом, несмотря на существенные затраты, периодические испытания не дают гарантии эксплуатационной пригодности, приемка готовой продукции ведется с долей риска для потребителя. В связи с этим в последние годы интенсивно ведутся работы в области совершенствования неразрушающих методов контроля качества конструкций. Их можно условно подразделить на дискретные и интегральные [16, 24, 36, 57, 61, 72, 92, 111, 117, 123, 131]. При дискретном контроле оценивают значения отдельных параметров качества в результате пооперационного контроля технологических операций. К интегральным относятся методы, которые должны оценивать качество конструкций по некоторым обобщенным характеристикам (например, начальной жесткости, частотно-амплитудному градиенту, декременту затухания) [61, 123, 126].

По дальнейшему совершенствованию неразрушающих методов контроля достигнуты определенные успехи за счет развития вибрационных методов [61, 123]. Особая заслуга совершенствования этих методов принадлежит В.В. Судакову и В.И. Коробко. В.В. Наряду с положительными сторонами предложенных способов, в качестве недостатка следует указать на необходимость использования «эталонных» изделий или специализированных вибрационных стендов, требующих значительного времени при установке. Учитывая отмеченные недостатки существующих методов оценки надежности конструкций на стадии изготовления, на комбинате «Братскжелезобетон» и на кафедре строительных конструкций Братского государственного университета была предложена физическая модель автоматизированного контроля качества выпускаемой продукции на основе программного комплекса. Получаемая ежесменно интегральная оценка эксплуатационной пригодности должна являться основанием для приемки и паспортизации изделий: Основные положения ее были разработаны и изложены в работах ЮІА. Самарина, F.B. Коваленко [19j 59, 110]! Дальнейшее развитие И; внедрение данной модели рассмотрено в диссертационной работе ДудинойИ.В [125-127]. При таком подходе критерии;, пригодности конструкций по каждому предельному состоянию записываются В виде: где R, f, а,.— прочность конструкций, прогиб\ ширина раскрытия трещин; F0, fo, а0, - заданное значение; несущей способности, прогиба, ширины раскрытия трещин (контрольные значения параметров); , Р —вероятность безотказной работы; Рт —требуемый уровень надежности конструкций. . .., Применяя предложенный: вероятностный алгоритм [59,- 1:11];, было выявлено, что для предварительное напряженных конструкций критерии: пригодности определяются: по; следующим четырем параметрам:- по прочности бетона при отпуске напрягаемой арматуры; по. прочности нормального сечения в предельном: состоянии; по жесткости; по трещиностойкости. Достоверность автоматизированного контроля: качества! и, оценки? надежности железобетонных конструкций, выполненного на основе вероятностной мод ели,., подтверждена проведенными экспериментальными . исследованиями! по оценке эксплуатационной пригодности; балок и- плит. покрытия. [59;. 100-111, 124-127]. Применение этого способа контроля дает возможность снизить материалоемкость выпускаемых заводами ЖБИ конструкций [110].

Разработка математических моделей на основе вероятностных методов составляет содержание теории надежности. Хотя основы этой теории (в связи с расчетом сооружений) были сформулированы впервые в 20-х годах XX века, систематическая ее разработка началась лишь в 50-е годы [1, 10, 12, 18, 51, 73, 76, 82, 91, 94, 102, 114, 144]. В настоящее время широко используются для построения вероятностных моделей численные методы [13, 14, 86, 97, 120, 139], поскольку современные быстродействующие ЭВМ дают возможность автоматизировать сложные вычисления. Разработка вероятностных моделей представляет собой комплексную проблему, основными элементами которой являются: - накопление статистической информации, необходимой для решения задач теории надежности;, - разработка математического аппарата теории надежности для расчета реальных конструкций и определение на их основе эксплуатационной надежности.

Основные предпосылки проектирования конструкций и зданий в целом с учетом надежности на основе вероятностных моделей заложены В.В. Болотиным [18], И.И. Гольденблатом, А.Р. Ржаницыным [106], С.А. Семенцевым, Н.С. Стрелецким [122], В.Д. Райзером [100-102]. Дальнейшее развитие они получили в работах российских ученых: Б.И. Беляева, Г.П. Дорощука, А.Я. Дривинга, М.М. Застава [45-46], Л.И. Иосилевского, М.Б. Краковского [39, 65-69], А.П. Кудзиса [72-74], О.В. Лужина [80], А.С. Лычева [62, 81, 82], С.А. Семенцева, Н.Н. Складнева [118], А.Ф. Смирнова, Ю.Д. Сухова, К.Э. Таля, В.П. Чиркова [134-136] и др. Из зарубежных исследований известны работы Ф. Аугусти, А. Баратта, Ф. Кашиати [6], A.M. Фрейденталя, Г. Шпете [144] и др.

Нелинейно-деформационная математическая модель по описанию напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм

Сущность расчета любого элемента І фермы ; по данной; модели заключается в; том; что все поперечное сечение делится на n-ое количество; участков бетона; и к участков арматуры, равное числу продольных стержней в соответствии с рис. 2:4. Число участков бетона целесообразно принимать не. более 100. Выбираются:произвольные оси, например; Z- — продольная ось элемента, Y — вертикальная ось, X — горизонтальная ось. Целесообразно совмещать координатные оси с осями симметрии для упрощения разбивки на элементарные участки; При этом возможен учет влияния эксцентриситетов относительно обеих осещ. что особенно важно для элементов нижнего пояса ввиду неравномерности натяжения преднапряженных канатов. Согласно [8, 19, 52, 87] при расчете по нелинейно-деформационной модели необходимо учитывать следующие положения: - распределение общих относительных деформаций по высоте сечения подчиняется гипотезе плоских сечений; - связь между осевыми напряжениями и относительными деформациями бетона и арматуры принимают в виде диаграмм деформирования материалов; - принимается условие совместности осевых деформаций бетона и арматуры; - напряжения в бетоне УЬп и арматуре csk считают равномерно распределенными на элементарных площадках Abn и Ask ; - основой для расчета являются условия равновесия: При расчете по данной модели учет физической нелинейности работы конструкций производится с помощью математического описания диаграмм деформирования арматуры и бетона и применения шагово-итерационного метода, реализующего способ упругих решений по методике А.А. Ильюшина.

Суть метода заключается в том, что решение нелинейной задачи получается в виде последовательности решений линейных задач, сходящихся к результату. Условшгравновесия внешних и внутренних сил [52] при любом загружении записываются в виде: где Nz - продольная сила; Мх - изгибающий момент в направлении оси X; Му - изгибающий момент в направлении оси Y. Искривление элемента выпуклостью в сторону отрицательного направления осей X и Y считается положительным. Учитывая, что напряжения в дискретных элементах бетона и арматуры определяются из диаграмм деформирования материалов, получают: где E bn, E sk — секущие модули деформаций соответственно бетона и арматуры, зависящие от уровня загружения.

Согласно нелинейно-деформационной модели деформации бетона и арматуры в плоскости и из плоскости изгиба определяются на основе гипотезы плоских сечений. Эта гипотеза дает существенное геометрическое упрощение задачи и является условием совместности деформаций бетона и арматуры рассчитываемого элемента [52]. В соответствии с этой гипотезой продольные относительные деформации в середине элементарных площадок Abn и Ask подчиняются зависимостям: kx,ky - кривизна этой оси в плоскостях, совпадающих с осями X и Y. Подставив выражения (2.11) в (2.10), а затем в (2.9), получают уравнения равновесия в матричной форме: где {F} — вектор-столбец внешних сил, принимаемый в зависимости от схемы загружения; {U{F},S} — вектор-столбец деформаций, являющийся функцией внешних сил {F} и геометрических параметров сечения S ; [R({F},S)] - матрица жесткости для нормального сечения, являющаяся функцией {F} и S. Элементы матрицы жесткости [R({F},S)] являются переменными характеристиками сечения и определяются по следующим формулам: (2.19) Уравнения: равновесия решаются итерационным способом по следующему алгоритму, реализуемому на ЭВМ: 1. вычисляются коэффициенты матрицы физических соотношений для упругого состояния элемента, т.е. при Е ьп=Еьп и E sk=Esk; 21 решают систему (2:12); с постоянными коэффициентами относительно вектора.деформаций; 3:,определяют продольные деформации бетона и арматуры для центров; элементарных .площадок Abn и Asb 4 . по аналитическим зависимостям (2.10) устанавливают: секущие модули.деформаций E bn и E sk; 5. уточняют коэффициенты матрицы жесткости с учетом Е ьп и E skJ 6. расчет повторяют со второго пункта.

В процессе итерационного .расчета прис неизменном уровне внешних сил {F} по. мере корректировки элементов; матрицы- жесткостт вследствие учета; неупругих деформаций e-jk jky увеличиваются;; Постепенно они достигают некоторых конечных значений; если прочность по нормальному сечению обеспечена, т.е. приращения элементов; вектора деформаций затухают: Итерационный процесс считается; законченным, если, относительное среднеквадратическое приращение элементов1 вектора; деформаций на двух смежных итерациях удовлетворяют условию

Вероятностная модель на основе метода линеаризации функций'при оценке надежности ферм на стадии изготовления

Для проведения численного эксперимента и для практического использования предложенной математической модели была разработана программа для ЭВМ по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности конструкционных материалов DIAF (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008610403). Блок-схема алгоритма программы DIAF представлена на рис. 2.10. Программа позволяет получить распределение напряжений по сечению на каждом этапе загружения с учетом влияния эксцентриситетов; а также оценить несущую способность элементов и эксплуатационную пригодность ферм по соответствию контрольным нагрузкам. Также была разработана программа RASFER, реализующая нормативную модель по нормам проектирования железобетонных конструкций, которая позволяет получить несущую способность элементов и значения ширины раскрытия трещин для растянутых элементов с заданными геометрическими и прочностными характеристиками. Блок схема алгоритма программы RASFER представлена на рис. 2.11. Программы DIAF и RASFER реализованы с помощью алгоритмического языка Visual Basic (Copyright 1987-1999 Microsoft Corp.).

Для отладки-, программ использование экспериментальные данные по натурным- испытаниям исследуемых конструкций (железобетонных ферм пролётом 18м и 24м по-серии 1.463.1-16). Сечения элементов фермы и их армирование- соответствуют данной серии, приняты фактические прочностные и деформативные характеристики бетона и стали, полученные при испытании натурных образцов бетона и арматуры, выполнен статический расчет и определены усилия во всех элементах. По-результатам статического расчета выбраны элементы с наибольшими усилиями, для. которых произведена- оценка напряженно-деформированного состояния, по программамт DIAF и RASFER. Выполнен анализ результатов численного моделирования по.разработанным программам и экспериментальных данных, полученных при,проведении-натурных испытаний железобетонных ферм. 1. Приведены, основные положения4 алгоритма детерминированного расчета железобетонных-ферм согласнссовременных норм проектирования и разработана программа на основе нормативной модели-RASFER. 2. Разработан алгоритм оценки напряженно-деформированного состояния преднапряженных железобетонных ферм на основе нелинейно-деформационной модели. 3. Выполнен анализ аппроксимации способов диаграмм деформирования бетона- и арматуры, по результатам которого выбран наиболее целесообразный способ описания нелинейных диаграмм деформирования материалов по методу секущих модулей для разработанной математической, модели по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм. 4. Разработана программа для. ЭВМ в среде программирования Visual Basic DIAF по оценке, напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с использованием нелинейно-деформационной модели и выполнена ее отладка с помощью экспериментальных данных, полученных при натурных испытаниях железобетонных ферм на комбинате «Братскжелезобетон».

Поскольку влияние технологических факторов и их изменчивости на надежность ферм может быть выполнено только с помощью вероятностных расчетов, учитывающих взаимодействие случайных величин, то разработка вероятностного алгоритма представляет собой одну из главных задач в организации системы контроля качества выпускаемой продукции. Кроме того, разработка вероятностных алгоритмов и написание программы по оценке надежности ферм необходимы для выполнения численного моделирования по изучению влияния изменчивости разных технологических факторов на их эксплуатационную пригодность.

Положенная в основу автоматизированного контроля вероятностная оценка начальной надежности осуществляется на момент завершения технологического цикла изготовления и совпадает по времени для преднапряженных конструкций с передачей усилия с арматуры на бетон. На дальнейшее поведение конструкции технологические факторы влияния не оказывают. Оценка использует статистические характеристики, получаемые в результате ежесменного технологического контроля. Испытания ферм дают возможность оценить их пригодность по двум группам предельных состояний: по прочности и по трещиностойкости. Соответственно в качестве основных критериев при оценке эксплуатационной пригодности [4, 59, 124] ферм принимают, как правило, следующие показатели

Конструктивные характеристики исследуемых железобетонных ферм

Для исследования начальной надежности железобетонных ферм необходимы их конструктивные характеристики и геометрические параметры как фермы в целом, так и ее элементов. В таблицах 4.2 и 4.3 приведены конструктивные характеристики исследуемых ферм, указаны для сравнения проектные и фактические значения основных характеристик предварительно напряженной арматуры. состоянием.

Толщина защитного слоя а в элементах:нижнего пояса дана для предварительно напряженной арматуры, для сетки а=20мм. Для; каждой геометрической характеристики приведен коэффициент вариации V: В таблицах 4.6 - 4.8 приведены проектные и фактические характеристики бетона и арматуры, из которых изготовлены исследуемые конструкции. Для того чтобы оценить надежность ферм с помощью разработанных программ по модели норм проектирования железобетонных конструкций, необходимо найти среднее значение призменной прочности бетона (проектная величина), которое определяется по формуле: Rbn - нормативное сопротивление бетона сжатию; 4 - коэффициент вариации по прочности бетона согласно [119], VRb =0,135. Передаточная прочность бетона при обжатии должна быть не менее 70% от проектного значения кубиковой прочности, т.е. от класса бетона:

По результатам, испытаний бетонных образцов построены диаграммы сжатия бетонов классов В35 (см. рисунок 4.5), В40 (см. рисунок 4.6), а также диаграммы растяжения арматуры класса А-Ш (см. рисунок 4.7), которая используется для армирования элементов верхнего пояса и решетки, и канатов К-7 (см. рисунок 4.8), которыми армируют нижний преднапряженный пояс ферм. Для проведения испытаний предварительно напряженных железобетонных ферм необходимы значения контрольных нагрузок по прочности (первая группа предельных состояний) и по трещиностойкости (вторая группа предельных состояний). Данные контрольные нагрузки приняты по серии 1.463.1-16 в соответствии со схемами загружения ферм пролетом 18м (см. рисунок 4.1) и пролетом 24м (см. рисунок 4.2). Для испытаний по первой группе предельных состояний необходимо предварительно задаться коэффициентом запаса С, который определяется в зависимости от характера разрушения конструкции. Большое значение имеет возраст конструкций к моменту испытаний. В таблице 4.10 приведены коэффициенты перехода от нормативной нагрузки к контрольной по трещиностойкости в нижних поясах ферм в зависимости от срока испытания.

Похожие диссертации на Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности