Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, постановка целей и задач исследования 12
1.1 Общие положения теории надежности применительно к строительным конструкциям зданий и сооружений 12
1.2 Основные факторы, влияющие на долговечность железобетонных конструкций зданий и сооружений 20
1.3 Существующие методы и методики оценки долговечности и остаточного ресурса строительных конструкций 26
1.4 Цели и задачи исследований 43
1.5 Выводы 44
2 Методологический подход и основные положения методики оценки остаточного ресурса изгибаемых конструкций из железобетона 46
2.1 Выбор критериев и методологического подхода к оценке и прогнозированию остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций 46
2.2 Предлагаемые параметрические методы оценки остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций 48
2.2.1 Расчет остаточного ресурса из условия совместности работы бетона и коррозирующей арматуры 49
2.2.2 Оценка остаточного ресурса из условия появления предельных состояний II группы, вызванных коррозией арматуры 54
2.2.3 Определение остаточного ресурса по изменению прочностных свойств бетона во времени 56
2.2.4 Оценка остаточного ресурса из условия появления предельных состояний II группы, вызванных изменениями физико-механических характеристик бетона 60
2.3 Интегральная оценка остаточного ресурса железобетонных изгибаемых элементов методом "нагрузка - предельные состояния II группы" на основе параметрических, методов 62
2.4 Методика выполнения прогноза и обоснование остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций 65
2.5 Выводы 68
3 Исследование влияния коррозии арматуры на развитие предельных состояний ii группы в изгибаемых железобетонных конструкциях 70
3.1 Особенности развития коррозии арматуры в бетоне 70
3.2 Предлагаемые расчетные модели развития коррозионного процесса 71
3.3 Численные исследования влияния коррозии рабочей арматуры на деформации железобетонных изгибаемых элементов 84
3.3.1. Ребристые железобетонные плиты 85
3.3.2. Многопустотные железобетонные панели 98
3.4 Выводы 107
4 Исследование влияния физико-механических характеристик бетона на развитие предельных состояний ii группы в изгибаемых железобетонных конструкциях 110
4.1 Теоретические предпосылки проводимых исследований 110
4.2 Влияние физико-механических характеристик бетона на деформативность и трещиностойкость железобетонных изгибаемых элементов без предварительного напряжения 111
4.2.1 Ребристые плиты 112
4.2.2 Многопустотные панели 117
4.3 Отличительные особенности влияния физико-механических характеристик бетона на деформативность и трещиностойкость железобетонных предварительно напряженных элементов 122
4.3.1 Ребристые плиты 122
4.3.2 Многопустотные панели 128
4.4 Исследование влияния ползучести бетона на характеристики II группы предельных состояний изгибаемых железобетонных элементов 132
4.5 Выводы 150
5 Результаты практического использования методики прогнозирования остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций 153
5.1 Разработка расчетных программ для оценки остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций... 153
5.1.1 Общая структура расчетных программ и подготовка исходных данных 154
5.1.2 Программа "IZGIBGBK", для расчета по II группе предельных состояний, в соответствии со СНиП 2.03.01-84* 158
5.1.3 Программа "IZGIBGBKP", для расчета по II группе предельных состояний, с учетом длительной ползучести бетона 166
5.1.4 Программа "GBK", для расчета по II группе предельных состояний, в соответствии со СП 52-101-2003 167
5.2 Опыт практического внедрения параметрических методов 172
5.2.1 Продление ресурса зданий и сооружений 1-ой очереди Кольской АЭС 172
5.2.2 Обследование зданий и сооружений 1-го энергоблока Нововоронежской АЭС 179
5.3 Результаты практического применения методики прогнозирования остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций Дворца подводного спорта в г. Воронеже 179
5.3.1 Методика оценки остаточного ресурса 179
5.3.2 Расчет остаточного ресурса параметрическими методами 181
5.3.3 Оценка остаточного ресурса интегральным методом "нагрузка - предельные состояния II группы" 187
5.3.4 Обоснование остаточного ресурса 193
5.4 Выводы 194
Основные выводы 196
Список использованных источников
- Общие положения теории надежности применительно к строительным конструкциям зданий и сооружений
- Выбор критериев и методологического подхода к оценке и прогнозированию остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций
- Особенности развития коррозии арматуры в бетоне
- Теоретические предпосылки проводимых исследований
Введение к работе
Актуальность работы. Одной из наиболее сложных задач любого исследования технического состояния эксплуатирующихся и недостроенных зданий и сооружений, а также проводимого мониторинга является определение реальных остаточных сроков службы строительных конструкций и здания (сооружения) и прогноз их технического состояния.
Эта же задача была поставлена президентом FIB Иостом Варлавеном (Нидерланды) 24 сентября 2000 г. на заседании Генеральной Ассамблеи FIB [131].
На сегодняшний день отсутствует единый стандартизированный подход к оценке остаточного ресурса железобетонных конструкций зданий и сооружений. Существующие методики оценки остаточного ресурса трудоемки для практического использования или субъективны, поскольку не учитывают конструктивные особенности, напряженно деформированное состояние и воздействия окружающей среды.
Разработка методов прогнозирования и практической методики оценки остаточного ресурса, с учетом напряженно деформированного состояния и условий эксплуатации, применительно к железобетонным конструкциям покрытий и перекрытий зданий и сооружений, является важнейшей задачей в современных экономических условиях. Создание практической методики позволит повысить безопасность длительной эксплуатации строительных объектов и даст возможность более эффективно управлять капиталовложениями на рынках недвижимости.
Решение поставленных в диссертационной работе задач позволит конкретно оценивать остаточный срок службы изгибаемых железобетонных конструкций до проведения мероприятий по усилению или капитальному ремонту.
Отдельные фрагменты работы, выполнялись в рамках научно-технических программ:
- "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям
науки и техники" (Подпрограмма №211 - "Архитектура и строительство"; шифр и наименование проекта- 211.08.01.264 "Методы оценки остаточных сроков службы (долговечности) железобетонных и каменных строительных конструкций зданий и сооружений", номер государственной регистрации НИР - 01.2.00 109833) -Министерство образования Российской Федерации, 2001.
"Исследование влияние автотранспортного загрязнения на физический износ зданий и сооружений селитебных территорий" (Регистрационный номер НИР в ФГУП ВНТИЦ- 0120.0 504711), в соответствии с ведомственной программой "Развитие научного потенциала высшей школы" - Воронеж, ГОУ ВПО ВГАСУ, 2005.
Основная цель работы - разработка физико-статистических методов оценки и прогнозирования остаточного ресурса, применительно к изгибаемым железобетонным конструкциям, эксплуатирующимся в неагрессивных средах и создание практической методики выполнения расчетов остаточных сроков службы железобетонных изгибаемых элементов, до достижения ими предельных состояний II группы.
Задачи исследований:
обосновать критерии оценки остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций;
разработать физико-статистические методы для оценки и прогнозирования остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций эксплуатирующихся в неагрессивных средах;
исследовать возможность практического применения предложенных методов для оценки и прогнозирования остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций;
разработать программы для расчета остаточных сроков службы изгибаемых железобетонных конструкций;
организовать опытное внедрение результатов исследований.
Предметом исследования являются методы оценки и прогнозирования остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций.
Объектом исследования являются изгибаемые железобетонные элементы покрытий и перекрытий, эксплуатирующихся в неагрессивных средах.
Научная новизна работы заключается в разработке:
инженерной методики выполнения расчетов по прогнозированию остаточных сроков службы железобетонных изгибаемых элементов, базирующейся на физико-статистическом подходе и действующей системе строительных корм и правил;
расчетных моделей для оценки остаточной площади поперечного сечения стальной арматуры, пораженной коррозией;
прикладных вычислительных программ, предназначенных для расчетов остаточных сроков службы изгибаемых железобетонных конструкций, по условию достижения ими предельных состояний II группы.
Практическое значение. Создание методики оценки остаточных сроков службы изгибаемых железобетонных элементов позволит значительно снизить затраты эксплуатирующих организаций на проведение плановых обследований, а также решить вопрос о продлении ресурса покрытий и перекрытий, эксплуатируемых зданий и сооружений, срок службы которых значительно занижен действующими нормативными документами.
Реализация работы. Разработанная в ходе проводимых исследований "Методика выполнения расчетов по прогнозированию остаточных сроков службы железобетонных изгибаемых элементов" получила практическое применение при проведении обследования поврежденных несущих строительных конструкций комплексного покрытия над ванной для взрослых здания "Дворца подводного спорта" в г. Воронеже по ул. Набережная, д. 15 А.
Результаты исследований также использованы при оценке и обосновании остаточного ресурса железобетонных конструкций 1-ой очереди (1-й и 2-й энер-
гоблоки) Кольской АЭС.
Разработаны прикладные программы для расчета остаточных сроков службы изгибаемых железобетонных конструкций.
Достоверность основных результатов и выводов по работе обеспечена использованием системы нормативных документов в строительстве и атомной энергетике Российской Федерации, экспериментальных и теоретических разработок других авторов, применением современных средств исследований и измерений, статистической обработкой результатов, сравнением полученных результатов с литературными данными.
Публикации и апробация работы. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 8 статьях. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-технической конференции с международным участием "Строительная физика в XXI веке" (г. Москва, 2006 г.), 1-й международной научно-практической конференции "Оценка риска и безопасность строительных конструкций"(г. Воронеж, 2006 г.), 3-й международной научно-практической конференций "Развитие современных городов и реформа жилищно-коммунального хозяйства" (г. Москва, 2005 г.), 6-й международной конференция молодых ученых и студентов "Актуальные проблемы современной науки" (г. Самара, 2005), научно-технических конференциях ВГАСУ (2002.. .2006).
На защиту выносятся:
-расчетные модели развития коррозионного процесса стальной арматуры;
расчетная модель для учета прогибов изгибаемых железобетонных конструкций, обусловленных ползучестью бетона;
результаты численных исследований влияния деструктивных процессов на деформативность и трещиностойкость изгибаемых железобетонных элементов;
основные принципы методики выполнения расчетов по прогнозированию остаточных сроков службы железобетонных изгибаемых элементов;
результаты практического использования методики выполнения расчетов
по прогнозированию остаточных сроков службы железобетонных изгибаемых элементов.
Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, пять разделов, основные выводы, список использованных источников и приложения. Вся работа изложена на 238 страницах, в том числе 144 страницы машинописного текста, 11 таблиц, 85 рисунков, список литературы из 131 наименования и приложения на 27 страницах.
Общие положения теории надежности применительно к строительным конструкциям зданий и сооружений
Любое промышленное изделие, в том числе здание или сооружение, удовлетворяет требованиям потребителя только в том случае если оно надежно. Поэтому важнейшей инженерно-экономической задачей является обеспечение надежной работы строительных конструкций зданий и сооружений в течение всего срока их эксплуатации.
В общем случае под надежностью понимается вероятность того, что в течение заданного промежутка времени эксплуатации не наступит ни одно из недопустимых предельных состояний для конструкции в целом, отдельных ее элементов или узлов их сопряжений [1].
Первые работы в области надежности относятся к теории надежности механических систем и принадлежат Н.Ф. Хоциалову (СССР) и Г. Майеру (Германия). Эти работы появились в 1929 - 1931 гг. и были посвящены применению теоретико-вероятностных методов к расчету прочности объектов [59]. Большой вклад в развитие теории надежности внесли А.И. Берг, Б.В. Гнеденко, Г.В. Дружинин, A.M. Половко, Я.Б. Шор и другие [17, 33, 71,126]. Среди специалистов по теории надежности строительных конструкций большой вклад в развитие внесли В.В. Болотин, А.Р. Ржаницын, Б.М. Колотилкин и др. [10,11,42,43, 89]. Исследования в области надежности железобетонных конструкций представлены работами B.C. Уткина, В.Д. Райзера, В.П. Чиркова и др. [80.. .82,111... 116].
Теория надежности как научная дисциплина изучает закономерности возникновения и устранения отказов объектов. Объектом исследований теории надежности являются [42,59]: - критерии и характеристики надежности; - методы анализа надежности; - методы синтеза сложных систем по критериям надежности; - методы повышения надежности; - методы испытаний объектов на надежность; - методы эксплуатации объектов с учетом их надежности.
Расчетный аппарат теории надежности базируется на методах теории вероятности и математической статистики [1,16,42,43,59,90,91,93,127].
Термин надежность в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации включает понятия безотказности, долговечности, сохраняемости и ремонтопригодности изделия в целом и его составных частей [94]. Авторы [1, 57, 59, 90,91] дают следующие определения долговечности:
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов, т. е. с возможными перерывами в работе. Показателями долговечности являются средний срок службы, срок службы до первого капитального ремонта и межремонтный срок службы [42,57,59,90].
Согласно [50] понятие долговечности бетона, определяется, как способность бетона сопротивляться всем видам воздействующих на него факторов в условиях эксплуатации. Такими факторами, кроме внешних нагрузок, могут быть изменение температуры и влажности; действие различных газов, находящихся в воздухе, или растворов солей, находящихся в воде; совместное воздействие воды и отрицательных температур, солнечной радиации и т.д. Потеря бетоном физико-механических свойств может происходить в результате нарушения сплошности структуры (образование трещин), обменных реакций с веществами внешней среды, а также при изменении состояния структуры бетона (перекристаллизация, физико-химические изменения). Процесс постепенного ухудшения свойств бетонных и железобетонных конструкций (без видимых признаков разрушения) называют старением.
Теория надежности зданий и сооружений имеет ряд особенностей, которые отличают ее от теории надежности машин, аппаратов и другой подобной техники [42]:
1. Большие сроки службы несущих и ограждающих конструкций, их эле ментов, зданий и сооружений в целом, исчисляемые не годами, а десятилетиями, что крайне осложняет накопление достоверной технической и экономической информации о поведении конструкций и систем устройств за полный срок службы в фиксированных условиях и режимах эксплуатации (о потоке отказов, причинах и последствиях их возникновения).
2. В условиях, отмеченных в п.1, актуальное значение для организации и планирования эксплуатационных наблюдений имеет:
а) сбор целенаправленной информации и ускорение решения прикладных задач оптимизации надежности конструкций (систем) зданий;
б) оценка в один момент времени (исследование) технического состояния совокупности однородных конструкций (систем), эксплуатируемых в практически одинаковых условиях и режимах, но имеющих различный возраст.
3. Наличие большого числа конструкций (стены, перекрытия, и др.) со смешанной ответственностью, определяемой не только экономическими и моральными потерями при отказах, но и вероятностью негативного влияния на здоровье людей, а также вероятностью повлечь за собой травмы, и даже угрозу жизни людей.
4. Исключительная ограниченность использования структурного резервирования как эффективного способа создания систем с надежностью, превосходящей надежность самого надежного из используемых элементов или систем.
5. Более трудоемкое решение проблемы морального износа, определения момента модернизации или замены объекта, чем в области машин, устройств и другой техники с их относительно небольшими сроками службы (5 - 10 лет).
6. Низкая ремонтопригодность многих строительных конструкций. Это исключает быстрое восстановление и замену отдельных конструкций взаимозаменяемыми частями или целыми блоками заводского изготовления, подобно тому, как это делается в аппаратуре связи, автоматике и других областях техники.
7. Большое влияние свойства сохраняемости на долговечность и безотказность конструкции, в силу вероятности деструктивных изменений ряда строительных материалов и изделий за сравнительно длительные сроки хранения, транспортирования и монтажа на открытом воздухе до момента непосредственного использования законченного возведением жилого здания.
8. Существенное значение отказов немеханического происхождения, непосредственно не связанных с повреждениями, - отказов среды, образуемой ограждающими конструкциями и системами технических устройств - микроклимата внутренних помещений с их гигиеническими характеристиками (температура, относительная влажность, упругость водяного пара внутреннего воздуха и др.).
Выбор критериев и методологического подхода к оценке и прогнозированию остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций
При выборе критериев характеризующих остаточный ресурс изгибаемых элементов мы предлагаем руководствоваться следующими принципами:
1. Величина остаточного ресурса строительной конструкции должна определять интервал времени от момента контроля ее технического состояния, до момента возникновения отказа (предельного состояния).
2. Величина остаточного ресурса должна определяться с учетом вероятных последствий возникновения отказа (влияние отказа на безопасность и экономическую эффективность), то есть соответствовать принципу "безопасного разрушения" [59], допускающему накопление некоторого количества дефектов, не влияющих на основные характеристики конструкции, и предполагающему техническую возможность установления и устранения начинающегося разрушения до ее выхода из строя.
В качестве методологической основы оценки и прогнозирования ресурса изгибаемых железобетонных конструкций нами предлагается использовать основные положения метода предельных состояний.
Традиционно, для обеспечения безопасности, размеры поперечных сечений и материал проектируемых конструкций выбираются таким образом, чтобы за весь период эксплуатации выполнялось условие [89,127]: Z = R-N 0, (2.1) где Z- расстояние безопасности или резерв прочности; R - обобщенная прочность; N- обобщенная нагрузка.
Невыполнение неравенства (2.1) влечет за собой различные последствия, начиная от повреждения какого-нибудь элемента (с необходимостью проведения ремонта) и кончая катастрофическим обрушением всего сооружения, что противоречит принципу "безопасного обрушения". Для соблюдения данного принципа мы предлагаем заменить неравенство (2.1) не следующее: zn=Su-SRtN 0, (2.2) где zn - резерв по условию нормальной эксплуатации; ди - предельно допустимое значение прогиба или ширины раскрытия трещины изгибаемой железобетонной конструкции; W - расчетное значение прогиба или ширины раскрытия трещины при установленных физико-механических характеристиках материалов конструкции от нормативной нагрузки.
Решая неравенство (2.2) следует учитывать, что прогибы и ширина раскрытия трещин железобетонных конструкций являются случайными функциями времени, поскольку зависят от действующих нагрузок, физико-механических характеристик материалов и геометрических размеров элементов конструкции, которые в свою очередь также являются случайными функциями времени. При этом следует отметить, что между случайными изменениями нагрузок во времени и изменениями физико-механических характеристик материалов в процессе эксплуатации корреляционная связь обычно отсутствует [89].
Для упрощения решения неравенства (2.2) предлагаем следующее:
1. Рассматривать нагрузку не как случайную функцию, а как случайную величину, закон распределения которой учитывается действующими строительными нормами [95].
2. Функциональную зависимость физико-механических характеристик материалов от времени устанавливать статистической обработкой результатов контроля технического строительных конструкций в процессе их обследования.
Таким образом, следуя принципам характеризующим остаточный ресурс, в качестве критерия оценки и прогнозирования остаточного срока службы изгибаемых железобетонных конструкций, нами предлагается рассматривать наступление предельных состояний II группы. В этом случае, под отказом мы понимаем появление прогибов и раскрытие трещин, величины которых превышают предельно допустимые по нормам значения. При этом остаточным ресурсом (сроком службы) предлагаем считать отрезок времени от момента обследования технического состояния конструкций, до момента возникновения в них хотя бы одного из предельных состояний II группы.
В рамках физико-статистического подхода к оценке и прогнозированию остаточного ресурса (срока службы), применительно к изгибаемым железобетонным конструкциям, нами предлагаются для дальнейшего использования параметрические методы, а также метод "нагрузка - предельные состояния II группы". Согласно предложенным методам прогноз остаточного ресурса, осуществляется на базе основных расчетных положений системы строительных норм и правил [95,96,100,103].
Особенности развития коррозии арматуры в бетоне
Развитие коррозионного процесса на поверхности стальной арматуры во времени можно представить в виде нескольких упрощенных расчетных моделей (рисунок 3.1): 1) сплошная равномерная коррозия [86]; 2) местная коррозия в виде одиночной "язвы" проникающей вглубь стержня; 3) неравномерная коррозия в виде: - плоского фронта продвигающегося вглубь стержня; - "серповидного" фронта, с неполным охватом арматурного стержня; - "серповидного" фронта, с охватом всей поверхности арматурного стержня.
Образование сплошной равномерной коррозии согласно модели представленной на рисунке 3.1, может происходить при одновременном контакте всей поверхности металла с коррозионными реагентами, что при наличии неповрежденного защитного слоя бетона представляется маловероятным. Тем не менее, можно сделать предположение, что такое возможно при кратковременном пассивирующем действии защитного слоя бетона в условиях сильноагрессивной среды и избыточной концентрации реагентов, вызывающих коррозию арматуры или в результате постоянных проливов воды и различных химических реагентов на железобетонные конструкции. В случае механического повреждения защитного слоя бетона или раскрытия трещин в железобетонных конструкциях арматурный стержень становится открытым для доступа коррозионных реагентов по всей поверхности (рисунок 3.2), что также может способствовать развитию равномерной коррозии согласно модели представленной на рисунке 3.1.
Изменение площади поперечного сечения арматурного стержня при развитии сплошной равномерной коррозии будет определяться по формуле (3.1): Af=7r(R-hkY, (3.1) где Af - фактическая площадь поперечного сечения арматурного стержня, мм ; R - первоначальный радиус арматурного стержня, мм; hk - глубина проникновения коррозии в арматурный стержень, мм
Развитие местной коррозии в виде одиночной язвы, согласно модели представленной на рисунке 3.1, может являться следствием проникновения реагентов к поверхности арматурного стержня через трещину в защитном слое бетона, которые приводят к образованию первоначального коррозионного очага.
Дальнейшее поступление реагентов способствует развитию и разрастанию фронта коррозии во все стороны от коррозионного очага: по поверхности стержня и в его глубину (рисунок 3.3).
Для оценки степени уменьшения площади поперечного сечения арматурного стержня, нами предлагается сделать допущение о равномерном и равноускоренном продвижении фронта коррозии от первоначального коррозионного очага (рисунок 3.4).
Окончательно фактическая площадь поперечного сечения арматурного стержня с учетом коррозии будет определяться следующим выражением: Af = u_Si (ЗЛ5) Варианты сплошной равномерной и местной язвенной коррозии арматурных стержней (рисунок 3.1), являются в значительной степени геометрически идеализированными моделями коррозионного процесса. Оба рассмотренных случая являются, на наш взгляд, как бы "фаничными", а в реальности этот процесс может протекать по различным "промежуточным" сценариям.
Модель неравномерной плоско-фронтальной коррозии (рисунок 3.1), также представляет собой значительное упрощение коррозионного процесса. Для простоты при ее составлении сделано допущение, что, фронт коррозии продвигается равномерно и равноускоренно, оставаясь при этом плоским в течение всего периода его продвижения вглубь стержня (рисунок 3.5).
Теоретические предпосылки проводимых исследований
В целях обеспечения возможности практического использования метода оценки остаточного ресурса, по условию появления предельных состояний II группы, вызванных изменениями физико-механических характеристик бетона, нами были проведены численные исследования, направленные на оценку степени их влияния на деформативность и трещиностойкость железобетонных изгибаемых элементов.
Как уже было отмечено ранее в подразделе 2.2.3, влияние физико-механических характеристики бетона нами предложено оценивать косвенно, через значение его класса по прочности на сжатие.
При исследовании нами рассмотрены следующие варианты изменения класса бетона в процессе эксплуатации: - увеличение класса с течением времени, что характерно в нормальных условиях твердения для конструкций, эксплуатирующихся при повышенной влажности и устойчивых положительных температурах; - неизменность класса, в нормальных условиях эксплуатации, для бетонов подвернутых тепловой обработке; - уменьшение класса в процессе эксплуатации, при высушивании бетона в условиях повышенных температур и низкой влажности, или вследствие фильтрации воды через тело бетона.
В целях изучения степени влияния изменяющейся в процессе эксплуатации прочности (класса) бетона на деформативность и трещиностойкость железобетонных изгибаемых элементов, нами были проведены численные исследования на примере типовых конструкций без предварительного напряжения: ребристых железобетонных плит покрытия без предварительного напряжения марки П2 и многопустотных железобетонных плит перекрытия марки ПК 27.15 -10 АІПт.
При моделировании влияния изменения прочности (класса) бетона на деформации железобетонных плит покрытия, в расчетах по второй группе предельных состояний, с определенным шагом варьировался класс бетона.
Для облегчения расчетов изгибаемых элементов нами были разработаны прикладные программы «IZGIBGBK» и «GBK», алгоритмы которых позволяют производить расчеты по II группе предельных состояний, с учетом изменяющейся в процессе эксплуатации прочности (класса) бетона. Последовательности вычислений, заложенные в программы, составлены с учетом требований норм [96, 100, 103], и приведены в разделе 5.
Расчет железобетонных плит по II группе предельных состояний, с учетом изменяющегося класса бетона, по разработанным программам, основывается на следующих допущениях: - расчетная схема железобетонных плит покрытий и перекрытий представляет собой шарнирно опертую балку на двух шарнирных опорах, загруженную равномерно распределенной нагрузкой (рисунок 4.1); - нагрузка на плиты в процессе эксплуатации принята условно постоянной во времени; - деформации и раскрытие трещин в плитах развиваются в результате из менения физико-механических свойств бетона,
Для изучения развития деформаций и изменения трещиностойкости плит покрытия во времени, были рассмотрены варианты, в соответствии с которыми прочность (класс) бетона в процессе эксплуатации могла увеличиваться или уменьшаться по сравнению с проектной.
Краткая характеристика плит марки П2 и действующих на них нагрузок приведена в подразделе 3.3.1.
В результате проведенного численного моделирования, получены результаты влияния, класса бетона изменяющегося в процессе эксплуатации на напряжения и деформации ребристых железобетонных плит покрытия марки П2 без предварительного напряжения, а также установлены регрессионные зависимости (приложение Б), адекватно описывающие полученные результаты. Графическое представление полученных зависимостей приведено на рисунках 4.2.. .4.5.
Результаты выполненных нами исследований показывают, что уменьшение прочности (класса) бетона при неизменном уровне нагрузок, не оказывает существенного влияния на пригодность ребристых железобетонных плит марки П2 к нормальной эксплуатации, поскольку величины прогибов и ширины раскрытия трещин, нормальных к продольных к оси изгибаемых элементов, не достигают предельно допускаемых нормами значений [96,103].
Похожие диссертации на Методы прогнозирования остаточного ресурса по II группе предельных состояний для изгибаемых железобетонных конструкций, эксплуатируемых в неагрессивных средах
