Введение к работе
Актуальность работа
В стадии эксплуатации в железобетонных балках в зоне чистого изгиба обычно образуются нормальные трещины, разделяющие их на ряд блоков, связанных сжатой зоной и растянутой арматурой. При определенных условиях у вершины нормальных трещин растягивающие напряжения, направленные вдоль их берегов, могут превысить напряжения, направленные вдоль оси балки. В таком случае трещина разветвляется и продолжает свое развитие вдоль оси балки или под небольшим углом к оси в обе стороны.
Разветвление трещин происходит в балках, не имеющих сцепления арматуры с бетоном, и в некоторых случаях в балках, имеющих сцепление, при малом армировании.
Актуальность темы работы заключается в том, что до настоящего времени нет теоретического описания процессов развития продольных и слабонаклонных трещин в железобетонных конструкциях большого сечения и в изгибаемых элементах без сцепления арматуры с бетоном, приводящих с снижению их эксплуатационных качеств и прочности. Решению этой задачи посвящено исследование. ' "
Цель исследования
1. Изучение условий образования и развития продольных трещин в изгибаемых железобетонных элементах при наличии и отсутствии сцепления арматуры с бетоном и факторов, влияющих на образование этих трещин* (масштабный фактор, коэффициент армирования) .
-
Изучение влияния сил сцепления на образование и развитие продольных трещин.
-
Разработка рекомендаций по расчету образования и развития продольных трещин.
Научная новизна работы состоит в следующем;
для определения условий разветвления нормальных трещин в железобетонных изгибаемых элементах предложено использовать блочную модель с определением напряженного состояния расчетных блоков методом конечных элементов;
выработаны рекомендации по определению параметров расчетной модели для конструкций со сцеплением и без сцепления арматуры с бетоном;
теоретически выявлено влияние масштабного фактора и сил сцепления арматуры с бетоном на условия разветвления трещин;
установлено влияние частичного нарушения сцепления на возможность разветвления трещин;
получены номограммы для инженерного расчета по разветвлению нормальных трещин;
предложены расчетные зависимости для оценки степени снижения прочности вследствие развития продольных трещин и для определения необходимого поперечного армирования, предотвращающего отрыв сжатой зоны бетона.
Практгшэсксэ значение имеет блочная модель расчета, позволяющая определить на основе плоской задачи внутренние напряжения, моменты внутренних сил, соответствующие любой глубине трещины от момента ее образования до разрушения. Для практического использования предложены расчетные зависимости и номограммы, позволяющие определить усилия и глубину трещин, при которых происходит их разветвление в элементах со сцеплением и без сцепления арматуры с бетоном. Практическое значение имеют также рекомендации по учету снижения прочности вследствие развития продольных трещин, по назначені) поперечного армирования, препятствующего отрыву сжатой зоны бетона. Для анализа напряженного состояния эксплуатируемых конструкций могут использоваться полученные в работе оценки влияния нарушения сцепления арматуры с бетоном на возможность разветвления нормальных трещин.
Достоверность результатов, выводов, рекомендаций, сформулированных в диссертации, ' подтверждается тем, что они не противоречат общим принципам строительной механики железобетона. Теоретические решения, полученные в работе, хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований других авторов, что также служит обоснованием их правильности.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на научно-технических конференциях преподавателей и аспирантов КубГТУ 1993-95 г., на семинаре РГАС (Ростов-на-Дону), 1995 г.
Публикации
Основные положения диссертации отражены в трех печатных работах.
Обьем н стругстурз диссертация
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 53 наименований, содержит 184 страницы машинописного текста, включая 71 рисунок, 37 таблиц.
Работа выполнена в 1992-95 г. на кафедре "Строительные конструкции" КубГТУ.
Автор выражает благодарность научному консультанту д-ру техн. наук, проф. Е.Н. Пересыпкину (СИКДиТ) за помощь в теоретической части работы.