Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Использование высокопрочных бетонов в строительстве 9
1.2. Диаграммы деформирования бетона и их аналитическое описание 12
1.3. Работа преднапряженных железобетонных колонн различной гибкости 16
1.4. Известные методы расчета железобетонных колонн 18
1.5. Задачи исследования 23
Глава 2. Исследование железобетонных колонн различной гибкости из высокопрочного бетона 26
2.1. Подбор составов высокопрочного бетона и исследование его свойств 26
2.2. Конструкция опытных колонн и методы их испытания 31
2.3. Несущая способность и характер разрушения опытных железобетонных колонн из высокопрочного бетона 42
2.4. Деформативность и трещиностойкость опытных образцов 57
Выводы по главе 2 75
Глава 3. Учет особенностей свойств высокопрочных бетонов и предна-пряженной арматуры при нормативном расчете железобетонных колонн 78
3.1. Методы определения свойств бетона с учетом влияния предыстории нагружения 78
3.2. Расчет колонн по недеформированной схеме 85
3.3. Итерационный расчет внецентренно сжатых колонн по деформированной схеме 94
3.4. Расчет по образованию и раскрытию трещин 101
Выводы по главе 3 108
Глава 4. Расчет колонн из высокопрочного бетона с учетом полных трансформированных диаграмм «с-є» 110
4.1. Основные расчетные предпосылки 110
4.2. Метод определения напряженно-деформированного состояния железобетонных колонн 114
4.3. Программа расчета колонн по нелинейной деформационной модели , 121
4.4. Расчет железобетонных колонн по нелинейной деформационной модели 127
4.4.1. Расчет на основе двухлинейной диаграммы 128
4.4.2. Расчет на основе трехлинейной диаграммы 131
4.4.3. Расчет на основе полной криволинейной диаграммы . 135
Выводы по главе 4 138
Глава 5. Технико-экономическая эффективность железобетонных колонн из высокопрочного бетона 140
5.1. Расчет и конструирование типовой колонны ЗКСД 4.33-2.8 . 140
5.2. Расчет и конструирование типовой колонны ЗКНО 4.33-2.15 . 149
5.3. Области эффективного применения высокопрочных бетонов . 153 Выводы по главе 5 162
Основные выводы 164
Литература
- Диаграммы деформирования бетона и их аналитическое описание
- Несущая способность и характер разрушения опытных железобетонных колонн из высокопрочного бетона
- Расчет колонн по недеформированной схеме
- Расчет железобетонных колонн по нелинейной деформационной модели
Введение к работе
В последние годы все больше внимание исследователей занимают бетоны высоких классов В80...В100. В эпоху многоэтажного монолитного строительства повышение прочностных характеристик бетона позволит уменьшить размеры сечений конструкций, их вес и, в ряде случаев, стоимость строительства. В этой связи необходимо исследовать работу и методы расчета конструкций из высокопрочных бетонов и установить области их наиболее рационального использования. Этим вопросам в настоящее время уделено недостаточно внимания.
Основы современной теории расчета железобетонных конструкций в общих чертах сформировались в первой половине XX века. С тех пор она пополняется различными проверками, условиями, ограничениями, при этом принцип расчета кардинально не менялся. Он основан на многих допущениях. Вот некоторые из них:
• принимается прямоугольная эпюра напряжений в сжатом бетоне вместо имеющей место в действительности криволинейной;
• не учитывается работа растянутого бетона;
• работа арматуры ограничивается ее расчетным сопротивлением и не учитываются такие неизбежные в процессе эксплуатации процессы как текучесть (при использовании мягких сталей с физическим пределом текучести) и последующее упрочнение арматуры;
• используется различный подход к определению кривизн и прогибов до и после образования трещин в элементе;
• для определения прочности, трещиностойкость и деформативность конструкций применяются различные подходы к расчету вместо целесообразного единого расчета, отвечавшего бы на все вопросы сразу;
• прочность конструкции оценивается только в предельной стадии ее работы, то есть напряженно-деформированное состояние элемента в любой стадии нагружения узнать не представляется возможным. Все вышеизложенные допущения в расчете объяснялись несовершенством вычислительных средств, находящихся в распоряжении инженера. То есть точность вычислений сознательно была принесена в жертву скорости и доступности их для широкого круга инженеров.
Сейчас, в эпоху бурного развития вычислительной техники, становится возможным постепенно усложнять расчеты, отказываясь от упрощений, применяемых раньше. Принятие основополагающих решений, задающих направление всему расчету, равно как и подведение итогов и окончательная оценка результатов, не поддаются алгоритмизации и должны осуществляться опытным инженером-проектировщиком, а длительный процесс вычислений и расчета можно переложить на вычислительную технику. Для этого нужно от традиционного ручного счета перейти к автоматизации расчетов.
Перспективным направлением в совершенствовании методов расчета железобетонных конструкций является использование полных диаграмм деформирования бетона с нисходящей ветвью в сжатой и растянутой зонах сечения или упрощенных двух- или трехлинейных, а также фактических диаграмм деформирования арматуры. Такой подход позволит получить аналитические зависимости, описывающие напряженно-деформированное состояние конструкции на всех этапах ее загрубения. Это обеспечит единый подход к определению прочности, жесткости и трещиностойкость железобетонных элементов.
Так как сжатые железобетонные элементы составляют почти четверть общего объема конструкций, вопросы проектирования сжатых конструкций из высокопрочных бетонов являются весьма актуальными.
Цель работы - совершенствование методов расчета железобетонных колонн из высокопрочного бетона с пред напряженной арматурой; получение новых экспериментальных данных о работе указанных конструкций под нагрузкой; установление областей их наиболее рационального применения.
Автор защищает:
- результаты экспериментальных исследований железобетонных колонн из высокопрочного бетона (В80...В110) с ненапрягаемой и предварительно напряженной арматурой;
- предложения по усовершенствованию нормативной методики расчета железобетонных колонн из высокопрочного бетона с учетом влияния преднапряжения на свойства бетонов, корректировки формул для определения условной критической силы, кривизны, момента трещинообразования и т.д;
- предложения по расчету железобетонных колонн на основе нелинейной деформационной модели с использованием двух- и трехлинейных диаграмм состояния материалов;
- предложения по расчету железобетонных колонн из высокопрочного бетона с учетом полной трансформированной диаграммы деформирования бетона;
- результаты анализа влияния различных факторов на работу железобетонных колонн из высокопрочного бетона и установление границы рационального использования таких конструкций при различных гибкостях и эксцентриситетах внешней силы.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается статистической обработкой опытных данных автора, а также результатов вычислительного эксперимента со значительно расширенными границами варьирования изучаемых факторов.
Научная новизна работы:
- получены новые экспериментальные данные о сопротивлении сжатию железобетонных колонн из высокопрочного бетона классов В80...В110 с обычной и преднапряженной арматурой;
- откорректирована нормативная методика расчета сжатых железобетонных элементов с учетом влияния преднапряжения на свойства высокопрочных бетонов, предложены формулы для корректировки жесткости, кривизны, условной критической силы, моментов трещинообразования; - проверена и развита нелинейная теория деформационного расчета сжатых железобетонных элементов с использованием трансформированных диаграмм состояний материалов;
- откорректирована модель расчета сжатых железобетонных колонн с учетом полных трансформированных диаграмм деформирования материалов;
- проанализировано влияние различных факторов на работу железобетонных колонн из высокопрочного бетона на основе экспериментальных данных и результатов вычислительных экспериментов;
- получены области наиболее эффективного использования высокопрочных бетонов при различных гибкостях конструкций и эксцентриситетах внешних сил.
Практическая ценность работы:
Разработаны практические рекомендации по проектированию железобетонных колонн из высокопрочного бетона с ненапрягаемой и предварительно напряженной арматурой. Использование разработанных автором рекомендаций позволит в зависимости от гибкости конструкций и относительного эксцентриситета внешней силы проектировать колонны из высокопрочного бетона наиболее рационально и экономично.
Разработана программа нелинейного деформационного расчета железобетонных колонн из высокопрочного бетона, пригодная для практического использования в проектной практике.
Внедрение результатов работы:
Рекомендации по применению высокопрочных бетонов и предварительно напряженной арматуры при проектировании железобетонных колонн и программа расчета железобетонных колонн из высокопрочного бетона переданы и используются в проектной практике институтами и проектными организациями «Ростовский ПромстройНИИпроект», «СевкавНИПИагропром», ООО «Югстройпроект - 2» и др.
Результаты исследований автора внедрены также в учебный процесс в Ростовском государственном строительном университете - они включены в лекционные курсы по железобетонным конструкциям, спецкурс, в дипломное проектирование и научно-исследовательскую работу студентов.
Апробация результатов:
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях «Строительство-2005», «Строительство-2006», «Строительство-2007», «Строительство-2008», «Строительство-2009» Ростовского государственного строительного университета в 2005...2009 гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, среди которых 7 статей, в том числе 3 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, 9 тезисов докладов и одно аспирантское сообщение.
Структура и объем диссертационной работы:
Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 185 страницах, содержит 32 таблицы, 86 рисунков, библиографический список из 112 наименований.
Диаграммы деформирования бетона и их аналитическое описание
Зарубежные нормы [94, 105], как и нормы РФ [96, 97, 98] для кратковременных нагрузок приводят значение Єьо=200-10 5 для бетонов класса по прочности на сжатие до В60 включительно. Дальнейшее же увеличение класса бетона отодвигает вершину диаграммы вправо до значения єьо=280-10"5 для бетона класса С90/105 (аналог В105) [94, 105].
Описание же предельных относительных деформаций сжатия бетона, Єь2, не столь однозначно. Ряд авторов [16, 79] приводят данные об увеличении предельных деформаций с ростом прочности бетона. Тот же факт отмечен и в других работах [15, 40, 64, 78, 106, 108]. Однако, Н.И. Карпенко в книге [44] приводит противоположные данные (рис. 1.3). В работах О.Ф. Ильина [38, 39] предельные деформации сжатого бетона предлагается определять по следующей формуле:
Нормы [94, 97, 98, 105] фиксируют значение єЬ2=350,10"5 для бетонов классов до В60 включительно. Для высокопрочных бетонов в западных нормах [94, 105] приведены значения єь2=(320- -280) 10-5. Причем, меньшие величины 8 соответствуют бетонам большей прочности.
В случае распределения в сечении только сжимающих деформаций по нормам [94, 97, 98] значение предельных деформаций бетона в конструкциях b,uit понижается в зависимости от соотношения деформаций бетона на противоположных гранях элемента.
Из приведенных данных следует, что зависимость eb2=/(Rb) (1.3) носит неоднозначный характер, обусловленный влиянием технологических параметров, различием в режимах проведения испытаний, условиями работы бетона в элементе (неоднородностью напряженного состояния) и другими факторами. Величины же, приводимые в нормативных документах, следует рассматривать как ориентировочные и в некоторой степени заниженные вследствие разнородности экспериментальных данных.
Исследования предварительно напряженных железобетонных колонн при кратковременном нагружении проводились Л.А. Вайцекаускасом, А.А. Гвоздевым, А.Б. Голышевым, В.Н. Гусаковым, П.Ф. Дроздовым, В.Г. Жи-тушкиным, В.Г. Казачком, Г.К. Лазаревичусом, Г.А. Лакюнасом, Н.Ф. Мах-новским, Д.Р. Маиляном, Т.М. Пецольдом, В.Д. Смирновым, А.А. Световым, В.Н. Чернобаевым, Е.А. Чистяковым, Арони, Лином, П. Зиа, Ф. Мореадите и др.
В этих работах анализируется влияние предварительного напряжения на несущую способность железобетонных колонн различной гибкости, армирования и т.д. Следует отметить, что в ранее проведенных экспериментах использовались разнообразные методики испытания и материалы, поэтому результаты отличаются некоторой хаотичностью и разнообразием.
Как показал многофакторный анализ результатов экспериментальных исследований различных авторов, выполненный в работе [41], наибольшее влияние на несущую способность железобетонных стоек оказывают гибкость, относительный эксцентриситет, прочность бетона и степень его обжатия. Менее существенными оказались прочность бетона при обжатии, его модуль упругости, процент армирования.
Для удобства анализа влияния предварительного напряжения разделим железобетонные колонны по видам разрушения. Виды разрушения железобетонных колонн в зависимости от их гибкости можно условно разделить на три группы:
1. В случае коротких колонн (А-ь 10) происходит разрушение материалов (бетона и арматуры) с незначительным поперечным прогибом;
2. Для колонн средней гибкости (15 A.h 30) типичным является разрушение материалов, усиленное прогибом и дополнительным моментом;
3. В очень гибких колоннах (А.ь 40) разрушение происходит вследствие продольного изгиба, причем разрушению, как правило, предшествуют чрезмерные прогибы.
Предварительное напряжение колонн первой группы, работающих по второму случаю ( R), снижает их прочность. Это происходит оттого, что положительный эффект от повышения прочности бетона в результате его предварительного обжатия не покрывает отрицательное влияние предварительных сжимающих напряжений в бетоне. Иная картина наблюдается в элементах, работающих по первому случаю (=). Как показали опыты Л.А. Вайцекаускаса, В.Г. Житушкина, А.Л. Светова, Т.М. Пецольда предварительное напряжение не оказывает заметного влияния на несущую способность.
В колоннах второй группы (опыты СИ. Арони, Д.Р. Маиляна, А.А. Светова) предварительное напряжение в зависимости от его уровня и эксцентриситета внешнего усилия может оказаться как эффективным, так и неэффективным. При небольших эксцентриситетах внешней силы преднапряже-ние, как правило, снижает несущую способность колонн гибкостью ь 20. С увеличением относительного эксцентриситета и гибкости эффект влияния предварительного напряжения становится положительным. При этом наибольший эффект достигается при предварительном обжатии сечений до оптимальной величины, при превышении которой эффект снижается.
В стойках третьей группы, как показали опыты СИ. Арони, Х.Р. Брауна, В.Г. Казачка, ГА. Лакюнаса, предварительное напряжение, как правило, увеличивает несущую способность. При этом с увеличением относительного эксцентриситета до eo/h=0,8 положительный эффект от предварительного напряжения возрастает. С увеличением относительного эксцентриситета eo/h 0,8 эффект преднапряжения снижается, так как условия работы стоек приближаются к изгибу балок.
Несущая способность и характер разрушения опытных железобетонных колонн из высокопрочного бетона
В соответствии с программой эксперимента (табл. 2.4) девять опытных железобетонных колонн были испытаны кратковременной однократной нагрузкой до разрушения. Проведенные испытания стоек на «центральное» и внецентренное сжатие показали характер разрушения и степень зависимости несущей способности образцов от их гибкости, эксцентриситета приложения внешней нагрузки, а также наличия или отсутствия предварительно растянутой арматуры в сечении. Кроме того, используя результаты ранее проведенных исследований [52], были определены основные различия в работе стоек из высокопрочного бетона и бетонов средней прочности.
Как известно, с увеличением прочности бетона значительно увеличивается предел упругой работы бетона, снижается доля неупругих деформаций [16, 70]. Помимо этого, высокопрочные бетоны имеют повышенный модуль упругости Еь по сравнению с бетонами средней прочности [68, 94, 105]. Таким образом, с ростом прочности бетона ухудшаются его пластические свойства, бетон становится более хрупким.
Характер разрушения опытных колонн из высокопрочного бетона также зависел от варьируемых факторов. Так, разрушение бетонных призм и кубов, а также железобетонных образцов, работающих в условиях, близких к «центральному» сжатию, происходило внезапно, без каких-либо признаков, предшествующих разрушению. Опытные колонны с незначительным перепадом деформаций по сечению также разрушались взрывоподобно. На фотографиях на рис.2.11 можно увидеть, что при этом разрушается весь сжатый бетон, а не часть сечения. Данные о несущей способности колонн, полученные в результате проведенного эксперимента приведены в табл. 2.5. Опытные железобетонные колонны гибкостью A.h=8, 14 и 20 разрушались при исчерпании «устойчивой прочности», то есть деформации и напряжения в бетоне достигали предельных реализованных значений.
Из опытных колонн только при испытании гибкого (lh=20) внецен-тренно сжатого образца К-4 можно было наблюдать заметные невооруженным глазом трещины на растянутой грани и резкий рост прогибов при практически постоянной нагрузке, близкой к разрушающей. Аналог К-4, только с наличием предварительно растянутой арматуры в сечении - образец К-6 разрушился хрупко.
Проанализируем влияние основных факторов на несущую способность опытных железобетонных колонн. Предварительное напряжение арматуры оказывает заметное влияние на несущую способность стоек.
Работу коротких (Хь=8) внецентренно сжатых образцов необходимо оценивать по относительной несущей способности, исключающей влияние разной призменной прочности бетона на результат сравнения. Прочность стойки К-8, армированной предварительно растянутой арматурой, оказывается на 11 % выше прочности ненапряженного образца К-1.
Короткие «центрально» сжатые колонны показывают обратную зависимость прочности от наличия предварительно напрягаемой арматуры. Ненапряженный образец К-2 выдержал нагрузку на 13 % большую, чем предварительно напряженный К-9.
Две гибкие стойки (Xh=20), испытанные на «центральное» сжатие показали близкую прочность. Несущая способность предварительно напряженной колонны К-5 оказалась всего на 5 % выше, чем у колонны К-3 без предварительного напряжения. Сравнивая характер разрушения этих образцов можно заключить, что перепад напряжений по высоте сечения у К-5 был значительно меньше, чем у К-3, так как у предварительно напряженного образца К-5 разрушилась сжатая зона по всей высоте сечения. Этот же вывод можно сделать, проанализировав показания приборов.
При помощи разработанной в рамках настоящей диссертационной работы программы «Колонна 2008» (см. п. 4.3) [1, 57] был выполнен вычислительный эксперимент, который дополнил результаты физического эксперимента. Для его проведения была взята расчетная модель, дающая наилучшую сходимость результатов расчета с экспериментальными данными именно по несущей способности (п. 3.2). На рис. 2.12-2.17 приведены графики зависимости несущей способности колонн от относительного эксцентриситета внепшей силы для призменной прочности бетона R xp=85 МПа и R xp=110 МПа. Такой подход позволил проанализировать результаты эксперимента, абстрагировавшись от разницы в прочностях бетона, а также выявить влияние каждого отдельного фактора на несущую способность железобетонных колонн. При проведении расчетов для вычислительного эксперимента был учтен случайный эксцентриситет в соответствии со СНиП [95]: е =—п=4мм. (2.1) а 30
Величина случайного эксцентриситета 10 мм не рассматривалась, так как методика изготовления образцов, установки их в вертикальное положение, а также организация проведения испытаний исключают подобную ошибку. На рис.2.18-2.19 приведены графики зависимости отношения несущей способности преднапряженных стоек с asp=740 МПа к ненапрягаемым от относительного эксцентриситета внешней силы для бетонов с призменной прочностью R =85 МПа и R =110 МПа. Для гибких стоек ( =20) предварительное растяжение арматуры эффективно даже при «центральном» сжатии. При 0- =740 МПа повышение несущей способности составляет около 5 %. С увеличением эксцентриситета внешней нагрузки до eo/h=0,2 повышение несущей способности достигает 14,5 % при Rxp=85 МПа, и 22 % при R =110 МПа.
Расчет колонн по недеформированной схеме
Расчет колонн по недеформированной схеме велся в соответствии с нормами [95, 96, 97, 98]. Влияние прогиба на несущую способность стоек учитывалось умножением значения осевого эксцентриситета продольного усилия ео на коэффициент л. Принятая в нормах зависимость для определения условной критической силы железобетонного элемента содержит в себе некоторые коэффициенты, снижающие итоговое значение NCT. Их использование обосновано для расчетов реальных конструкций. Для обсчета же экспериментальных образцов, формула условной критической силы была принята по данным [74]:
Согласно данным, приведенным авторами указанной книги прогиб и несущая способность элемента, вычисленные с использованием значения NCT, полученного по формуле (3.1), согласуется с результатами многочисленных экспериментов.
Следует отметить, что в нормативном расчете значения ео для «центрально» сжатых стоек принимались равными случайному эксцентриситету, определяемому по [97] и равному 4 мм. Величина еа=10 мм не принималась во внимание, так как технология изготовления образцов и методика проведения испытаний исключают появление подобной ошибки. Для расчета вне-центренно сжатых элементов значение ео принималось равным фактическому эксцентриситету ео=24 мм.
Укрупненная блок-схема алгоритма определения несущей способности колонны приведена на рис. 3.1. Расчет потерь предварительного напряжения и определение усилия обжатия выполнялись согласно [98].
Уравнение равновесия относительно точки приложения силы N имеет вид: MN =Rb .b-x[(e0 +y0)-h + j-2:cT,i -Asi -esi -2Xi A si =0. (3.2)
Здесь неизвестными являются высота сжатой зоны бетона х и напряжения в арматуре As, Asp, As , А , то есть, число неизвестных равно і+l, где і - количество рядов арматуры. Для того, чтобы число уравнений было равно числу неизвестных используется зависимость, принятая при общем случае расчета, jSi=fQ;\ где =x/ho. Решается такая система уравнений численным методом (деление отрезка пополам).
Определение значения коэффициента rj проводилось путем итерационного расчета. После каждой итерации по полученному в результате расчета значению несущей способности Ni определялось значение гц:
После определения несущей способности элемента выполнялся расчет по трещиностойкости. В случае образования трещин в сечении, определялась их ширина продолжительного и непродолжительного раскрытия. Подробно данный расчет рассмотрен в п. 3.4.
Приведенный алгоритм расчета реализован в одном из блоков программного комплекса «Колонна 2008». В табл. 3.4 приводятся данные, полученные в результате расчета, выполненного в названном комплексе на основании экспериментальных данных.
Как видно из табл. 3.4, при расчете коротких стоек с гибкостью Хь=8 и 14 использование нормативных методов расчета приводит к занижению несущей способности по сравнению с опытом от 11 до 16 % при внецентренном сжатии и обеспечивает хорошую сходимость при расчете колонн, сжатых со случайным эксцентриситетом. В результате расчета стоек с гибкостью ь=20 получена несущая способность, превышающая величину условной критической силы, поэтому воспользоваться формулой (3.3) не представляется возможным. Соответствующие значения коэффициента ц приняты равными 1 и в табл. 3.4 отмечены знаком
При сопоставлении значений N eor/Ncxp для колонн без предварительно напряженной арматуры и с ней, видно, что принятая расчетная модель недооценивает работу предварительно напряженных стоек. Согласно ранее проведенным, исследованиям (п. 3.1) предельные напряжения в сжатой зоне бетона стоек, армированных предварительно растянутой арматурой, превышают призменную прочность бетона. Степень увеличения Rb зависит от ряда факторов, из которых основными, являются уровень предварительного обжатия бетона и относительная прочность в момент обжатия.
Расчет железобетонных колонн по нелинейной деформационной модели
При помощи разработанного программного комплекса «Колонна 2008» (п. 4.3) был произведен вычислительный эксперимент целью которого стало сопоставление теоретических и экспериментальных данных о несущей способности и деформативности железобетонных колонн из высокопрочного бетона. Расчет был произведен на основании нелинейной деформационной модели по методике, изложенной в п. 4.2. с учетом предпосылок (п. 4.1) и на основании экспериментальных характеристик бетона (п. 2.1). Всего было рассмотрено 3 диаграммы состояния бетона: двухлинейная по СП [97, 98]; трехлинейная по СП [97, 98]; полная криволинейная зависимость «оь-єь», принятая в [104, 105]. Диаграмма состояния арматуры была принята трехлинейная по СП [97, 98].
Согласно экспериментальным данным [14, 36, 45, 52], напряжения в сжатой зоне бетона стоек, армированных предварительно растянутой арматурой, превышают призменную прочность бетона. Степень увеличения Rb в первую очередь зависит от уровня предварительного обжатия бетона и влияния градиентных эффектов. Поэтому в расчетах используется трансформированное значение Rb .
Результаты расчета колонн с использованием рекомендуемой нормами [97, 98] двухлинейной диаграммы (см. рис. 4.17) приведены в табл. 4.1. Принятые в [97, 98] значения относительных деформаций равны: Єьі,ті=150-10 5; єь2=350-10-5.
В результате расчета коротких стоек (Аь=8) получена несущая способность на 1-11 % отличающаяся от результатов, полученных экспериментальным путем. Расчет колонн с гибкостью Аь=14 показывает несущую способность на 17,7 % меньше фактической. При расчете же гибких стоек (Аь=20) без предварительного напряжения результаты на 58-75 % меньше экспериментальных; с преднапряжением - на 22-29 % меньше экспериментальных.
Таким образом, применение двухлинейной зависимости «ov-Єь» по нормам [97, 98] для высокопрочных бетонов приводит к занижению теоретической несущей способности по сравнению с экспериментальными значениями. Необходимо трансформировать диаграмму.
Проведенный вычислительный эксперимент показал отсутствие какой-либо четкой зависимости оптимального значения єьі а от варьируемых факторов. Снижение же предельной деформативности бетона єь2 приводит к повышению несущей способности колонн с гибкостью A,h=14 и A-h=20 (см. рис. 4.18). Для колонны К-7 (X.h=14) максимальной несущей способности соответствует Єь2=270-10"5.
Для колонн с гибкостью X.h 20 оптимальными значениями єь2 являются 8ь2=(150-Ч90)-10"5 (рис. 4.18). Кроме того, при фиксированном Єь2=170-10"5 максимальная несущая способность гибких стоек получена при значении єььгссГ О Ю"5. Прирост несущей способности достигает 10 % по сравнению с расчетом на основе базовых точек єь еа=150-10"5 и Єь2=170-10".
Рекомендуемые значения относительных деформаций при использовании двухлинейной диаграммы в расчете колонн из высокопрочного бетона приведены в табл. 4.2. График зависимости оптимального значения єьг от гибкости элемента представлен на рис. 4.19.
При расчете стоек с гибкостью A.h=8 получены значения несущей способности на 2-11 % ниже экспериментальных. Прогибы не соответствуют экспериментальным в среднем на ±1 мм. Теоретические значения несущей способности в колонне с гибкостью Xh=14 (К-7) на 18 % меньше экспериментальных. При этом полученный прогиб на 5 % больше фактического. Полученная по расчету несущая способность гибких колонн (A-h=20) с предварительно напрягаемой арматурой (К-5, К-6) на 22-25 % меньше опытных значений. Прогиб же получен больше на 11-26 %.
Наименьшая сходимость с экспериментом получена при расчете гибких стоек (А.ь=20) без предварительного напряжения арматуры. В «центрально» сжатой колонне (К-3) вычисленная несущая способность на 50 % меньше фактической, а во внецентренно сжатой с относительным эксцентриситетом eo/h=0,2 (К-4) - на 72 %. Теоретические же прогибы превышают экспериментальные в 2,3 и 3,5 раза соответственно.
Трансформирование базовой диаграммы путем увеличения єьо оказывается неэффективно, так как приводит к снижению несущей способности колонн (рис. 4.21). Как показали проведенные вычисления, учет градиентных эффектов путем повышения модуля упругости бетона (сдвиг точки 8ы влево по графику) также приводит к некоторому снижению несущей способности.
