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

Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Мкртчян, Аксель Мгерович

Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения
<
Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения
>

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

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

Мкртчян, Аксель Мгерович. Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.01 / Мкртчян Аксель Мгерович; [Место защиты: Рост. гос. строит. ун-т].- Ростов-на-Дону, 2013.- 181 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/1285

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 11

1.1. Высокопрочные бетоны и способы их получения 11

1.2. Диаграммы деформирования бетона и их описание 16

1.3. Работа железобетонных стоек из высокопрочных бетонов 24

1.4. Методы расчета железобетонных колонн 29

1.5. Задачи исследования 34

Глава 2. Сырьевая база и получение высокопрочных бетонов в условиях Республики Армении 36

2.1. Анализ сырьевой базы Армении 36

2.1.1. Цемент 36

2.1.2. Крупный заполнитель 37

2.1.3. Мелкий заполнитель 37

2.1.4. Суперпластификатор 38

2.1.5. Изготовление и испытание образцов

2.2. Кинетика твердения высокопрочного бетона 41

2.3. Конструктивные свойства бетонов класса В70-110 44

2.4. Диаграмма деформирования бетонов 66

Выводы по главе 2 73

Глава 3. Сопротивление железобетонных колонн из высокопрочного бетона 75

3.1. Постановка эксперимента 75

3.2. Характер разрушения опытных колонн 82

3.3. Несущая способность железобетонных стоек из высокопрочных бетонов 85

3.4. Деформация и трещиностойкость железобетонных колонн 91

Выводы по главе 3 105

Глава 4. Расчет железобетонных колонн с учетом особенностей свойств высокопрочных бетонов 108

4.1. Программа по расчету железобетонных колонн jQg

4.2. Расчет колонн по недеформированной схеме 114

4.3. Расчет колонн по деформированной схеме 124

4.4. Расчет железобетонных колонн по нелинейной деформационной модели

4.4.1. Расчет на основе двухлинейной диаграммы 139

4.4.2. Расчет на основе трехлинейной диаграммы 141

4.4.3. Расчет на основе полной криволинейной диаграммы 148 Выводы по главе 4 153

Основные выводы 156

Литература

Работа железобетонных стоек из высокопрочных бетонов

В силу специфических свойств бетона как материала его диаграмма состоит из двух характерных участков, которые принято называть восходящей и нисходящей ветвями. Восходящая ветвь описывает зависимость «а-є» до напряжений в вершине диаграммы, которые принято называть пределом кратковременной прочности бетона. Форму кривой, представляющей работу бетона на восходящей ветви диаграммы, можно получить с использованием стандартных методов на традиционных испытательных прессах. В этом случае производят равномерное наращивание усилия на прессе, а, следовательно, и напряжений в образце, измеряя на каждом этапе нагружения продольную деформацию в средней части образца при помощи тензорези-сторов, наклеенных на поверхности бетона, или индикаторов часового типа, установленных на определенной базе.

Исследования нисходящей ветви диаграммы представляет собой наиболее сложную и трудоёмкую часть эксперимента и требует применения специального испытательного оборудования.

Поэтому при выборе аналитических зависимостей, описывающих диаграмму деформирования, авторы с большей или меньшей степенью точности стремятся повторить вид фактической кривой, установленной опытным путём.

Вместе с тем, при выборе аналитического описания диаграммы деформирования, пригодной для использования в инженерных расчётах конструкций, должны быть выполнены следующие требования: . возможность наиболее полного отображения через форму кривой деструктивных процессов в структуре бетона при действии напряжений; сравнительная простота аналитической зависимости, что соответствует условию, по которому элементы диаграммы деформирования одинаково легко выражаются как через напряжения, так и через относительные деформации; возможность простой перестройки (трансформирования) диаграммы при учете различных дополнительных факторов (длительного действия нагрузки, сложного напряжённо-деформированного состояния и т.д.).

При проектировании железобетонных конструкций нормы [84, 95, 96, 97, 112, 116] используют условную полную идеализированную диаграмму деформирования бетона, удовлетворяющую перечисленным критериям, аналитическое описание которой имеет вид (рис. 1.1):

В рекомендациях ЕКБ-ФИП [112] диаграммы «0-е» бетона для однократного кратковременного загружения принимаются с ниспадающим участ ком (рис. 1.2). Изучение обширного экспериментального материала, накопленного исследователями для бетонов средней прочности (классов до В60), показало, что эти диаграммы имеют большой разброс, обусловленный мно-гокомпонентностью структуры бетона, различной методикой проведения испытаний и фиксирования деформаций.

Таким образом, для математического описания базовой диаграммы деформирования бетона при сжатии, принятой в нормах [84, 95, 96, 97, 112, 116,128, 132], необходимо иметь обоснованные значения следующих нормируемых параметрических точек (здесь и далее в главе для удобства приводятся обозначения по европейским нормам и, в скобках, по российским): величину напряжений Уст (Rbn) в пиковой точке диаграммы деформирования, соответствующих пределу кратковременной прочности бетона при осевом сжатии; величину относительной продольной деформации єсі {Єьо), соответствующей напряжениям в пиковой точке диаграммы; величину относительной продольной деформации єси (Єьг), принятой в качестве предельной деформации бетона при сжатии; величину модуля упругости бетона Еь.

Экспериментальные исследования, выполненные при изучении полных диаграмм деформирования, показывают, что при изменении класса бетона по прочности при сжатии (даже при одинаковых начальных технологических условиях) относительные деформации, соответствующие пиковой точке диаграммы деформирования єсі (Єьо), не остаются величиной постоянной. При этом установлена общая тенденция к смещению в сторону увеличения значения параметрической точки ес\ (єьо) при возрастании предела кратковременной прочности бетона на сжатие. С ростом прочности бетона на сжатие увеличивается участок упругого деформирования на восходящей ветви диаграммы, что обусловливает склонность материала к хрупкому разрушению. В широком диапазоне классов по прочности В1 О-В 120 (аналог Еврокода С8/10 - С105/120) продольная относительная деформация єсі (єьо) изменяется от 1,45 до 2,75 % в зависимости от исходных технологических параметров бетонной смеси при прочих равных условиях. Кроме того, значения относительных деформаций єсі (Єьо), полученных опытным путём, существенно зависят от методики измерений относительных деформаций при испытаниях.

При этом численные значения приняты с некоторым обоснованным запасом в сторону обеспечения безопасности конструкции. Особенно это характерно для высокопрочных бетонов классом выше В60.

Нормы [84, 114] предлагают принимать предельную относительную деформацию для бетонов нормальной прочности (до В60 включительно) по стоянной и равной єси (вы) - 3,5-J0 , а для бетонов более высоких классов предусматривается некоторое снижение значения си (&).

Для высокопрочных бетонов подход, принятый в нормах [84, 97, 114, 128, 131], сознательно недооценивает их пластические свойства. При этом численные значения предельных относительных деформаций єси (єЬ2) изменяются таким образом, что с возрастанием класса бетона по прочности при сжатии предельная относительная деформация уменьшается, стремясь к значению Ed {Єьо). При принятом подходе диаграмма деформирования для бетона класса С90/105 имеет практически только восходящую ветвь, что характеризует упругую работу материала на всем диапазоне деформирования и последующее хрупкое разрушение. Такой подход, хотя и не в полной мере, отражает реальные деформационные свойства высокопрочных бетонов в закри-тической области диаграммы и может быть оправдан с позиции обеспечения безопасности конструкций, выполненных из таких бетонов. Численные значения относительных продольных деформаций в Еврокоде [114] єс/ {Єьо) и еси (ьг), используемых при описании полной диаграммы деформирования, представлены в табл. 1.4.

Суперпластификатор

Для снижения водопотребности бетонной смеси и получения высокопрочного бетона, для приготовления смеси использовался суперпластификатор Mapefluid N200 производства компании Mapei. Он представляет собой 40%-ный раствор активных полимеров на меламиновой основе. Данный суперпластификатор является сертифицированным товаром в Республике Армении и соответствует международному стандарту ГОСТ 24211-2008 [28]. Согласно данным производителя Mapefluid N200 оказывает при схватывании бетона не только пластифицирующее, но и легкое замедляющее действие (суперпластификатор типа F согласно нормам ASTM С494) [120]. Благодаря сокращению количества воды в бетонной смеси помимо повышения прочности достигается некоторое снижение усадки и ползучести бетона.

В Республике Армения имеет распространение продукция, в частности добавки к бетону, компаний Mapei, BASF и Sika. Импортируемая продукция BASF и Sika производится в Азии. Добавки Mapei производят в Италии, они считаются лидерами рынка по качеству продукции.

С целью подбора состава высокопрочных бетонов на материалах Республики Армения, были изготовлены контрольные кубы из бетонных смесей с различным количественным соотношением составляющих. Особенности получения высокопрочного бетона на материалах Армении связаны с наличием пылевато-глинистых частиц в крупном и мелком заполнителе местных месторождений. В связи с этим перед приготовлением смеси щебень и песок должны быть тщательно вымыты и высушены.

Для приготовления бетонной смеси рекомендуется использовать технологию, отличную от принятой для обычных бетонов. Связано это как с тем, что для приготовления высокопрочных бетонов водоцементное отношение принимается очень низким (от 0,2 до 0,25), так и с особенностями состава смеси: обязательным использованием суперпластификаторов, большим количеством цемента. В таблице 2.3 приведены технологические процессы для получения бетонов средней прочности и высокопрочных бетонов класса выше В60. Необходимо отметить, что предлагаемый способ не является новым, и его эффективность неоднократно подтверждена на практике[26, 30].

В качестве экспериментальных образцов были изготовлены кубы с размером ребра 15 см. Испытания проводились в возрасте 28 суток в соответствии с требованиями и рекомендациями ГОСТ [31], действующего как на территории Российской Федерации, так и в Республике Армения. Данные об использованных составах бетона приведены в таблице 2.4.

Планируемый класс бетона Ед. изм В60 В70 В80 В90 В100 В110 Цемент кг 722 830 853 830 830 860 Щебень 5-10 мм кг 538 443 443 443 443 443 Щебень 10-20 мм кг 999 824 824 824 824 824 Песок кг 308 240 210 240 240 240 Вода л 179 179 179 166 166 165 N200 л 7,2 4,3 4,0 6,64 7,1 8,3 в/ц 0,25 0,23 0,21 0,2 0,2 0,19 Полученныйфактический классбетона В64 В72 В81 В87 В94 В109 Основываясь на результатах эксперимента, для получения высокопрочных бетонов классов В70-110 рекомендуется использование предложенных составов бетона, и технологии изготовления бетонной смеси.

Для исследования скорости набора прочности высокопрочными бетонами, приготовленными на материалах Республики Армения, и сопоставления этих данных с нормативными зависимостями, были проведены испытания бетонных кубов размерами 15x15x15 см. До момента испытания образцы хранились в климатической камере при относительной влажности воздуха 98 % и температуре 20-25 С. Испытания проводились с образцами в возрасте 7, 14, 28, 50 суток в соответствии с требованием ГОСТ 10180-90[25] и ГОСТ 18105-2010 [27]. Результаты испытаний приведены в таблице 2.5.

Сопоставляя экспериментальные данные с расчетными, стоит отметить, что скорость набора прочности исследуемым бетоном классов В70-В110 не соответствует логарифмической зависимости, описываемой уравнением (2.1), рекомендуемым в Российской литературе (рис. 2.1). За счет большого количества цемента и применения суперпластификатора (см. п.2.1.4) фактическая скорость набора прочности высокопрочными бетонами в возрасте первых 28 суток значительно выше принятой в нормах.

Использование в формуле ЕКБ (2.2) коэффициентов к из таблицы 2.6 дает полное соответствие экспериментальных и теоретических значений прочности бетона в различном возрасте. Полученные значения величины к от 0,321 до 0,341 по классификации [76, 77, 78, 79] соответствуют медлен-нотвердеющим бетонам. Зависимость коэффициента к, приведенного в таблице 2.6 от класса бетона носит не линейный характер. Наиболее удобно зависимость к(В) описывается следующим выражением: к=0,03821пВ+О,1621 , (2.3) где В - класс бетона. На рисунке 2.3 показано сравнение значений к, полученных подбором на основе данных эксперимента и вычисленных по формуле (2.3). В таблице 2.6 приведены численные значения к для бетонов, полученных в эксперименте.

Анализ графика на рис. 2.2 и данных таблицы 2.6 показывает, что формула (2.3) для определения коэффициента к, учитывающего скорость набора прочности бетона в формуле (2.2), дает хорошую сходимость с данными эксперимента.

Для исследуемых бетонов классов В70-В110, изготовленных на материалах Республики Армения, прочность в различном возрасте рекомендуется определять по формуле (2.2) с использованием значений к, определенных по (2.3).

С целью изучения свойств высокопрочных бетонов и особенностей его работы, влияющих на прочность и деформативность железобетонных конструкций, был поставлен ряд экспериментов по изучению работы бетонных кубов и призм на центральное сжатие. Эксперименты проводились в соответствии с требованиями ГОСТ [25, 29] в гидравлическом 250 и 125-тонных прессах (рис.2.3) аттестованном и имеющем свидетельство о поверке (номер свидетельства ИНР при Мин. Экон. РА N 016836 от 01.03.2011, ИНР при Мин. Экон. РА N016979 от 01.05.2011).

Испытывались стандартные бетонные кубы с размерами грани 100 мм и 150 мм, призмы 100x100x400 мм и 150x150x600 мм. Были исследованы бетоны классов В70, В80, В90, В100, В110. Хранение образцов до возраста 28 суток осуществлялось в климатической камере при относительной влажности воздуха 98 % и температуре 20-25 С. Условия хранения образцов соответствовали требованиям ГОСТ [27].

В процессе испытаний деформации бетона фиксировались при помощи индикаторов часового типа с ценой деления 0,01 мм и тензорезисторов FLA 5-11 с базой измерения 30 мм прибором АИД-4. Нагрузка контролировалась по шкале силоизмерителя пресса.

Результаты испытаний кубов приведены в табл. 2.7, призм - в табл. 2.8-2.11. Средняя плотность полученных бетонов колеблется от 2470 до 2680 кг/м3. Среднее значение коэффициента поперечной деформации равно vb=0,19. Полученные из различных смесей бетоны соответствуют классам по прочности на сжатие от В62 до В107.

Несущая способность железобетонных стоек из высокопрочных бетонов

С целью изучения влияние различных факторов на несущую способность, деформативность и трещиностойкость железобетонных колонн из высокопрочного бетона были выполнены экспериментальные исследования работы 18 колонн.

Колонны были изготовлены из бетонных смесей, соответствующих классу В90 и В110, по табл. 2.4.

С целью получения прочностных и деформационных характеристик бетона с каждой колонной изготавливалась партия бетонных кубов размерами 100x100x100 мм и бетонных призм 100x100x400 мм. Кубы и призмы выдерживались в одинаковых условиях с колонной.

Все колонны выдерживались в металлических опалубках 4 дня, затем перемешались в камеру с относительной влажностью близкой к 100 % и комнатной температурой. Все образцы испытывались в возрасте 30 дней.

Полученные бетоны имели фактический класс по прочности В87 и В109. Средние показатели составили соответственно: кубиковая прочность в возрасте более 28 суток 88,9 МПа и 114,1МПа; призменная прочность Rb,cxP=64,2 МПа и 86,9 МПа; модуль упругости Еь=39500 МПа и 45700МПа; средняя плотность 2,510 т/м3 и 2,620 т/м3. Среднее значение коэффициента поперечной деформации равно Vb=0,19.

Для постановки эксперимента было изготовлено две группы колонн с прямоугольным поперечным сечением. Первая группа имела сечение 120x250 мм и изготавливалась из бетона В87, вторая - 100x200 мм из бетона В109. Высота сечения была принята меньше ширины с целью предотвратить возможный выгиб элемента в плоскости, перпендикулярной расчетной. При изготовлении образцов продольная рабочая арматура была принята диаметром 12 мм класса А500С, поперечная арматура использовалась диаметром 6,5 мм класса В500 (Вр-1) по ГОСТ 30136-95. Прочностные характеристики рабочей арматуры были определены испытаниями стержней на разрыв. Одной из задач исследования являлось изучение влияния процента армирования на работу железобетонных колонн. Для того чтобы изготовить колонны с содержанием арматуры около 1 % и 3 % и использовать арматуру диаметром 12 мм, было принято решение выполнить колонны с двумя разными размерами поперечного сечения, процент армирования оказался равен 1,5 %, 2,26 % и 3,4% (рис. 3.1). Длины колонн принимались равными 1 м, 2 м, и 3 м, что соответствует гибкостям Xh=lo/h=(8,33; 16,67; 25) для колонн сечением 120x250 мм и Ль=(20; 30) для колонн сечением 100x200 мм. При гибкости Я =8 колонны работают как короткие стойки и продольный изгиб в них незначителен. При гибкости же A,h=20 и =30, колонны работают как гибкие, при этом заметно влияние продольного изгиба на их прочность и деформа-тивность. Колоны такого диапазона гибкостей наиболее часто встречаются в практике гражданского и промышленного строительства. Чертежи и схемы армирования и испытания образцов приведены на рис. 3.2, 3,3, 3,4, 3,5.

С целью определения степени влияния эксцентриситета приложения внешней нагрузки на работу колонн, испытания были проведены при трех значениях относительного эксцентриситета сжимающей силы: eo/h=(0; 0,2; 0,5). План эксперимента приведен в таблице 3.1.

К-14 КЛ-30-2,26-0,2 100 200 30 2,26 3000 0,2 К-15 КЛ-30-2,26-0,5 100 200 30 2,26 3000 0,5 К-16 КЛ-20-2,26-0 100 200 20 2,26 2000 0 К-17 КЛ-20-2,26-0,2 100 200 20 2,26 2000 0,2 К-18 КЛ-00-2,26-0,5 100 200 20 2,26 2000 0,5 Образы испытывались в вертикальном положении в 1000-тонном прессе. Нагрузка прикладывалась сверху-вниз, через специальные опоры, которые обеспечивали шарнирное отпирание образцов в плоскости их изгиба. Нагружение образцов осуществлялось ступенями в 10 % от предварительно вычисленной разрушающей нагрузки с выдержкой по 15 минут. Все колонны испытывались до разрушения.

Деформации бетона и прогиб образца измерялись в начале и конце каждой ступени при помощи индикаторов часового типа, тензодатчиков и прогибомеров.

Продольные и поперечные деформации бетона в колоннах измерялись с помощью тензодачиков. На каждой колонне было установлено по 32 тензодатчика базой 30 мм - в центре сжатой и растянутой грани по оси образца, по боковым частям колонн. Все тензодатчики были подключены к автоматическому измерителю деформаций АИД-4. Кроме тензодатчиков для измерения продольных деформации, использовались индикаторы часового типа, база измерения которых составляет 250±5 мм. Для получения величины прогибов в течение всего эксперимента использовались прогибомеры конструкции Аистова типа 6-ПАО с точностью измерения 0,01 мм. По одному прогибоме-ру, было установлено на уровне верха и низа колонны по её оси, еще два - на уровне середины длины колонны симметрично относительно её оси.

Все восемнадцать колон в соответствии с программой эксперимента (табл. 3.1) были испытаны кратковременной однократной нагрузкой до разрушения. Проведённые испытания стоек на «центральное» и внецентренное сжатие позволили установить характер разрушения и степень зависимости несущей способности образцов от их гибкости, эксцентриситета приложения внешней нагрузки, а также количества продольной арматуры - коэффициента продольного армирования. Сравнение полученных данных с результатами выполненных ранее экспериментов [5, 6, 7, 8, 100, 107] даёт возможность определить особенности работы высокопрочного бетона в колонах по сравнению с обычными бетонами.

Известно, что с увеличением прочности бетона значительно увеличивается предел упругой работы бетона, при этом снижается доля неупругих деформаций [104, 105, 106]. Высокопрочные бетоны, изучаемые в рамках данной работы, имеют повышенный модуль упругости Еь по сравнению с бетонами средней прочности [9, 97, 129]. Экспериментальные диаграммы деформирования «Оь-Єь» имеют восходящий участок с ярко выраженным линейным характером (см. п. 2.4). Отсюда делаем вывод, что исследуемому высокопрочному бетону характерно хрупкое разрушение, без заметных пластических деформаций.

Характер разрушения опытных колонн из высокопрочного бетона зависел от значений 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 (рис.3.6). Опытные колонны с незначительным перепадом деформаций по сечению также разрушались взрывоподобно. На фотографиях (рис.3.7) можно увидеть, что при этом разрушался весь сжатый бетон, а не часть сечения.

В большей части колонн при испытании образовались трещины и только при «центральном» сжатии образцы разрушались без трещин, и при этом имело место хрупкое разрушение всей сжатой зоны.

Опытные железобетонные колонны гибкостью А+=8,33; 16,67; 20; 25 и 30 разрушались при исчерпании «устойчивой прочности», то есть деформации, и напряжения в бетоне достигали предельных реализованных значений

Расчет на основе двухлинейной диаграммы

По приведенному в табл. 4.3 соотношению Nl eor/Nexp видно, что разница между полученными расчетом теоретическими значениями несущей способности Ntheor и экспериментальными Nexp колеблется от -10 % до 21 %. Наибольшее различие указанных величин наблюдается у гибких стоек с Х.ь 20, работающих на внецентренное сжатие.

Предложенная автором корректировка расчета по недеформированной схеме позволяет использовать указанный метод для расчета колонн из высокопрочного бетона. При этом среднеквадратическое отклонение экспериментальной несущей способности от расчетной с учетом предложений автора снизилось в 3,9 раза по сравнению с расчетом по нормам.

Общая последовательность нормативного расчета колонн по деформированной схеме аналогична приведенной на рис. 4.11. Различие заключается только в блоке учета прогибов, выделенном на указанном рисунке пунктиром. На рис. 4.13 приведена блок-схема блока определения прогибов в случае расчета по деформированной схеме в рамках норм [84, 85, 86, 87, 95, 96, 97].

Положения расчета конструкций на основе предельных усилий по деформированной схеме рассмотрены в п. 1.4. Для бетона принята прямоугольная эпюра напряжений в сжатой зоне. В качестве расчетного сопротивления использовалось значение Rh , учитывающее повышение призменной прочности бетона под влиянием косвенного армирования. Продольная арматура принята с сопротивлением RSC=RS=548 МПа (см. п. 4.2). При расчете «центрально» сжатых колонн значение осевого эксцентриситета е0 принималось равным случайному эксцентриситету, еа: 4 мм для колонн сечением 250xl20(h) мм и 3 мм для колонн сечением 200xl00(h) мм (подробнее см. п. 4.2).

При расчете колонн по деформированной схеме в рамках норм, но с учетом названных предпосылок получены результаты, приведенные в табл.4.4. Следует отметить, что выбор формулы кривизны (с трещинами или без) осуществлялся вручную на основании данных эксперимента.

Сопоставление значений теоретического значения несущей способности колонны, Ntheor, и экспериментального, Nexp, показало расхождение указанных величин от +8 % до -80 %. Причем, теоретическое значение оказалось выше экспериментального всего в одном случае - в короткой стойке К-1, сжатой со случайным эксцентриситетом. В остальных колоннах несущая способность колонн недооценена. Наибольшее расхождение наблюдается у гибких колонн с армированием выше 2 % (ц=2,26 % и ц=3,4 %).

Величина прогибов (продольного изгиба сжатого элемента), полученная расчетом по нормам, для ряда колонн отличается от экспериментальных значений на порядок. Однако если не принимать во внимание «центрально» сжатые, а также короткие образцы, в которых замеренный прогиб не превышает 1 мм, получим разницу между теоретическими и экспериментальными значениями от +80 % до -73 %.

Наличие такой разницы между экспериментом и теоретическим значениями не позволяет говорить о возможности применять нормативные методы расчета по деформированной схеме на основе предельных усилий для расчета колонн из высокопрочных бетонов классов В80-В110.

Анализ опытных данных показал, что разница в несущей способности стоек обусловливается, прежде всего, значительными неточностями в определении прогибов. Сам метод определения напряженно-деформированного состояния сечения уже апробирован при расчете по недеформированной схеме и получена хорошая сходимость по несущей способности (см. п. 4.2). Разница в расчетах по двум указанным методам заключена в блоке определения прогибов.

В формулу определения кривизны для элементов, работающих без трещин, введем дополнительный эмпирический коэффициент ф к жесткости железобетонного сечения:

Цель введения ф - учет особенностей работы высокопрочных бетонов и их влияния на деформирование железобетонных колонн.

Для определения рекомендуемых значений ф была выполнена серия расчетов колонн, работающих без трещин (см. табл.4.4). Критерием назначения значения коэффициента являлось соответствие прогибов экспериментальным. Одновременно контролировалось значение несущей способности -оно также приближалось к опытным данным. На основе подобранных значений разработана формула для определения коэффициента ф: 9=0,569+0,082ah+0,0085V+0,00013V. (4.7) Область применения формулы: железобетонные колонны, сжатые со случайным эксцентриситетом, с гибкостями Л.ь=(8. ..30) и армированием ц=(1,5...3,4)%.

Предварительные расчеты колонн с трещинами в растянутой зоне показали, что использование откорректированной формулы кривизны, предложенной в работах Д.Р. Маиляна и В.Н. Аксенова [1, 3, 4] для колонн с относительным эксцентриситетом eo/h=0,2 приводит к хорошей сходимости полученных результатов с опытными данными: где Ah =lo/h; ji=Astot/(bh)-100 %; osp - значение предварительного напряжения в МПа. Поскольку в настоящем исследовании предварительное напряжение арматуры не рассматривалось, то последнее слагаемое формулы оставим без изменений, ссылаясь на экспериментальную базу авторов формулы.

Похожие диссертации на Железобетонные колонны из высокопрочного бетона на материалах Республики Армения