Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1 МЕТОДЫ РАСЧЁТА СТЕРЖНЕВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕ
МЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВА
НИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОМ ДЕЙСТВИИ
НАГРУЗКИ 9
Диаграмма "сть-Єь" бетона при осевом и неоднородном сжатии. Анализ полученных данных 9
Диаграмма "ov-es" арматуры при осевом растяжении 18
Модели напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов при изгибе и внецентренном сжатии 19
Основные этапы и перспективы развития методов расчета железобетонных элементов в нормативных документах 23
Выводы. Цели и задачи исследования 26
2 НОРМИРОВАНИЕ ОПОРНЫХ ТОЧЕК ДИАГРАММ ДЕФОРМИ
РОВАНИЯ ТЯЖЁЛОГО БЕТОНА И АРМАТУРЫ 28
Нормирование опорных точек диаграммы "ov-Єь" деформирования тяжёлого бетона 28
Нормирование опорных точек диаграммы "o*s-es" деформирования арматуры 35
Полные обобщенные аналитические диаграммы деформирования бетона и арматуры по предложениям Н.И.Карпенко 40
Физические и другие аспекты, связанные с конструированием диаграмм деформирования бетона 40
Диаграмма "аь-БЬ" деформирования тяжёлого бетона 44
Диаграмма "oy-es" деформирования арматуры 47
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЁТА НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИИ
СТЕРЖНЕВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧ
НОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНЫХ
ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ БЕТОНА И АРМАТУРЫ 49
Основные положения и предпосылки 49
Внутренние усилия в бетоне при различных стадиях напряжённо-деформированного состояния 52
Внутренние усилия при учете упругих свойств бетона 52
Внутренние усилия при учете неупругих свойств бетона 56
Внутренние усилия в арматуре при различных стадиях напряжённо-деформированного состояния при учёте упругих и неупругих свойств арматуры 61
Расчёт стержневых изгибаемых железобетонных элементов прямоугольного сечения 66
Уравнения равновесия усилий нормальных сечений при различных стадиях напряжённо-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов 66
Автоматизация расчёта изгибаемых железобетонных элементов с использованием прикладной программы 71
3.5 Расчёт стержневых внецентренно сжатых железобетонных элемен
тов прямоугольного сечения 75
Особенности расчёта внецентренно сжатых элементов 76
Уравнения равновесия усилий нормальных сечений при различных стадиях напряжённо-деформированного состояния внецентренно сжатых железобетонных элементов 79
Автоматизация расчёта внецентренно сжатых железобетонных элементов с использованием прикладной программы .... 82
4 ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ СТЕРЖНЕВЫХ ИЗГИБАЕ
МЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 92
Выбор экспериментальных данных и характеристика образцов и материалов 92
Предельная деформативность бетона, его модуль упругости и призменная прочность 95
Анализ напряжённо-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов 106
Анализ основных факторов, влияющих на напряжённо-деформированное состояние нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов 106
Момент трещинообразования нормальных сечений балок 123
Прочность и деформативность железобетонных балок 126
Выводы по главе4 130
5 ПРОЧНОСТЬ, УСТОЙЧИВОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ СТЕР
ЖНЕВЫХ СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 132
Выбор экспериментальных данных и характеристика образцов и материалов 132
Прочность, устойчивость и деформативность внецентренно сжатых железобетонных колонн с малым эксцентриситетом 139
Прочность, устойчивость и деформативность внецентренно сжатых железобетонных колонн с большим эксцентриситетом 163
Прочность, устойчивость и деформативность коротких внецентренно сжатых железобетонных колонн 198
Выводы по главе 5 207
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 211
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 214
Введение к работе
Актуальность работы:
Совершенствование методов расчета железобетонных конструкций одна из важнейших и насущных задач в теории железобетона. В действующих в настоящее время нормах проектирования бетонных и железобетонных конструкций методики расчета ориентированы на предельные состояния (по прочности, устойчивости, деформациям и так далее). Это имеет как положительные, как и отрицательные стороны. Положительным моментом следует считать использование сравнительно простых расчётных моделей. Вместе с тем использование упрошенных расчётных схем не всегда приводит к справедливым результатам. Поэтому в нормативных документах по проектированию бетонных и железобетонных конструкций содержится большое число поправочных коэффициентов, эмпирических зависимостей, которые приводят в соответствие расчётные параметры, полученные по методикам СНиП 2.03.01-84* "Бетонные и железобетонные конструкции", с данными экспериментов. Всё это указывается на то, что методики расчёта бетонных железобетонных конструкций норм проектирования в отдельных случаях требуют уточнения. Ориентация расчётных зависимостей норм проектирования на предельные состояния не позволяет также оценить напряжённо-деформированное состояние конструкции в стадии эксплуатации, то есть при нагрузках (0,4-0,7) от предельных и спрогнозировать разрушающую нагрузку с учётом предшествующих этапов нагружения и условий эксплуатации.
С другой стороны использование точных математических моделей, основанных на методах теории упругости, пластичности, методе конечных элементов, также не всегда приемлемы для массового проектирования конструкций, выполненных из бетона и железобетона, так как сопряжёны со значительными трудностями, возникающими в процессе расчёта, которые, правда, могут быть устранены при использовании современных мощных ЭВМ.
С 2002 года в проекте норм проектирования бетонных и железобетонных конструкций наметился переход к общей деформационной модели расчета нормальных сечений стержневых железобетонных элементов. Она включает уравнения равновесия усилий в нормальном сечении, полные диаграммы деформирования бетона и арматуры и гипотезу плоских сечений, рассматривая последнюю как универсальный приём, позволяющий получить распределение деформаций по высоте сечения и использовать в расчете диаграммы деформирования бетона и арматуры для определения в них напряжений вплоть до наступления предельного состояния. Для успешного решения этой задачи использован накопленный значительный экспериментальный и теоретический материал о поведении бетона и арматурной стали различных видов при кратковременном и длительном нагружениях. Наиболее существенными в этом плане следует считать разработки В.Н.Байкова, С.В.Горбатова, З.Л.Димитрова, Н.И.Карпенко, Т.Л.Му-хамедиева, А.Н.Петрова, С.А.Мадатяна, Д.Р.Маиляна, Л.Р.Маиляна, В.Н.Гуса-кова, В.А.Сафронова, А.В.Яшина, В.В.Михайлова, М.П.Емельлянова, Л.С.Дудо-ладова, В.М.Митасова, ЕКБ-ФИП и других. Диаграммы деформирования арматуры и бетона являются исходной базой для построения общих моделей и методов расчёта стержневых железобетонных конструкций, которые составляют подавляющее большинство в современном массовом строительстве. Вместе с тем, несмотря на имеющиеся достижения до настоящего времени не разработана единая, целостная методика расчета нормальных сечений стержневых железобетонных элементов с учетом полных диаграмм деформирования материалов.
Цель работы:
Разработка методики расчета нормальных сечений стержневых железобетонных элементов, учитывающей полные диаграммы деформирования бетона и арматуры.
Такой подход позволит разработать методику расчета нормальных сечений стержневых железобетонных элементов по деформированной схеме, которая будет в значительной степени лишена недостатков, присущих действующим
нормам проектирования железобетонных конструкций.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана методика расчета нормальных сечений с пошаговой корректировкой коэффициентов vj/s, vj/b, ф при расчете изгибаемых железобетонных элементов, а для внецентренно сжатых, дополнительно, выгиба элемента и продольной силы N;
установлены теоретические способы получения выгиба в различных сечениях по длине внецентренно сжатого элемента;
оценено влияние диаграммы сжатого бетона (вид диаграммы, наклон восходящей и нисходящей ветвей деформирования, величина призменной прочности бетона) на характер деформирования нормальных сечений железобетонных элементов в широком диапазоне изменения прочности бетона и количества арматуры;
установлена оптимальная зависимость коэффициента vj/s, используемого при расчёте нормальных сечений изгибаемых и внецентренно сжатых с большим эксцентриситетом железобетонных элементов.
Практическое значение работы состоит в следующем:
разработана универсальная методика расчета прочности, устойчивости и деформативности нормальных сечений стержневых железобетонных элементов, основанная на полных диаграммах деформирования сжатого бетона и растянутой и сжатой арматуры и рассматривающая с единых позиций процесс деформирования нормальных сечений от начала нагружения до разрушения;
уточнена методика учета выгиба внецентренно сжатых железобетонных элементов;
- занормированы опорные точки диаграмм деформирования сжатого бе-
I тона и арматуры;
I - предложены рекомендации по трансформированию диаграммы "аь-Бь"
сжатого бетона в зависимости от его прочности, возраста, количества арматуры в элементе.
Апробация работы. Результаты работы доложены и одобрены на научных семинарах кафедры транспортных сооружений ГОУВПО "Кубанского государственного технологического университета" в 1999-2003 годах, Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы дорожно-транспортного комплекса России" в 1999 году, Международной научно-практической конференции "Строительство 2000" в 2000 году.
Публикации. Основные положения диссертационного исследования отражены в 4 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 117 наименований, изложена на 226 страницах машинописного текста и иллюстрирована 82 рисунками и 24 таблицами.
Диссертация выполнена по планам научно-исследовательских работ кафедры транспортных сооружений ГОУВПО "Кубанского государственного технологического университета".
