Введение к работе
'
Актуальность исследования. В гражданском, промышленном и анергети-"
ческом строительстве . широко распостранены разнообразные плосконапряженные и ллоскодеформируемые железобетонные элементы.
Ясно, что получение аналитического решения, позволяющего находить предельные (разрушающие) нагрузки для этих элементов, является весьма актуальной задачей. В последнее время для большинства подобных элементов удалось получить весьма простые и экспериментально обоснованные формулы по определению их предельной несущей способности-для прямого и проверочного прочностного расчета.
Эти формулы получены на осноеє метода кусочно-однородных полей ' напрягкеннй С. Б. Смирнова, который представляет собой способ практической реализации статической теоремы предельного, равновесия применительно к классу плоскодеформированных элементов. Они имеют ясный физический смысл и дают достаточно точную нижнюю оценку реальной : предельной нагрузки. Об этом свидетельствуют многочисленные сопоставления экспериментальных и теоретических предельных нагрузок, найденных по формулам, выведенным С. Е. Смирновым.
В силу ряда причин до сих пор оказались не охвачены этим методом .три очень больших и важных для практики группы железобетонных элементов. Поэтому для них пока отсутствуют упомянутые расчетные формулы.
К первой группе относятся защемленные простенки и перемычки, разделяющие проемы в стенах,диафрагмах и ядрах жесткости зданий, а также защемленные элементы двухветвовых колонн.
Ко второй группе, относятся соосно-сжатые панели. К третьей группе относятся плосконапряженные и плоскоде-'формированные консоли в различных элементах - колоннах,карнизах, подпорных стенках и т. д.
Актуальность получения расчетных формул для перечисленных элементов не вызывает сомнений.
Целью диссертационной работы, исходя иа Еышфзложенного, является разработка строгого метода прямого и проверочного прочностного расчета железобетонных перемычек и простенков, соосноежатых стеновых панелей, а также различных консольных элементов, при воздействии внешних касательных и нормальных напряжений с получением инженерных расчетных формул на базе метода кусочно-однородных полей напряжений. Реализация метода будет заключаться в построении простых равновесных кусочно-однородных полей напряжений в этих элементах, отображающих с нужной точностью реальные предельные поля напряжений в наиболее опасных зонах и позволяющих наиболее просто контролировать уровень напряжений и соблюдения равновесности во всех остальных зонах этих элементов.
Основные аадачи исследования:
- построения равновесных кусочно-однородных полей напряжений, с дос
таточной точностью отображающих реальные "предельные" поля напряжений
в пластических зонах для перемычек и простенков, соосно-сжатых стено
вых панелей, , а такие консольных элементов при действии наиболее ти
пичных и реальных схем нагружения; . '
- разработка на этой основе метода проверочного прочностного расчета
'для определения предельных нагрузок для указанных элементов в зависи
мости от их прочностных и геометрических параметров при изотропном и
ортотропном армировании;
разработка метода прямого прочностного расчета для указанных эле-мемнтов при. ортотропном армировании с получением расчетных формул для подбора площадей поперечного сечения арматуры и. коэффициентов армирования ( pt , ju3 );
представление формул в виде, пригодном для их введения в справочную
- 5 -литературу,
- детальная экспериментальная проверка и обоснование формул для ука
занных элементов на баее существующих экспериментов по их разрушению
и определению предельных нагрузок.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- построены равновесные кусочно-однородные поля напряжений для
перемычек и простенков, соосно-сжатых панелей и консольных элементов
при воздействии комбинаций сдвигающих горизонтальных, а также нор
мальных вертикальных сжимающих нагрузок при максимальном размере вон
и их минимальном количестве. Эти еоны должны отображать реальные"пре-дельные" поля напряжений в пластических гонах, и потому должны позволять получить достаточно точные формулы для прочностного расчета;
разработан на этой основе метод прямого и проверочного прочностного расчетов для указанных железобетонных элементов;
получены формулы для определения несущей способности или предельной нагрузки для указанных элементов при проверочном прочностном расчете;
получены формулы для подбора коэффициентов армирования ( л„ , *„ ) при прямом прочностном расчете;
произведена проверка точности предложенных расчетных формул на основе сопоставления теоретических и экспериментальных элементов.
На защиту выносятся:
метод прямого и проверочного прочностного рзсчета для перемычек и простенков," соесно-сжатых стеновых панелей, консольных элементов при действии комбинации касательных и нормальных нагрузок;
построение равновесных кусочно-однородных полей напряжений для указанных элементов при сдвиговых и нормальных" нагрузках;
- расчетные -формулы для определения предельной несущей способности '
(предельной нагрузки ), а также требуемых коэффициентов армирования
для указанных элементов.
Достоверность результатов работы и предложенных расчетных формул подтверждена сопоставлением большого числа экспериментальных разрушающих нагрузок для перемычек и простенков, соосно-сжатых панелей и .консольных элементов с теоретическими разрушающими нагрузками, полученными на основе предложенного метода.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
разработан метод прямого и проверочного прочностного расчетов для перемычек и простенков, соосно-сжатых панелей, консольных элементов при действии горизонтальных и вертикальных' нагрузок;
предложены простые и ясные по смыслу расчетные формулы, которые могут быть положены в основу нормативных и справочных документов и позволяет определять требуемые, коэффициенты армирования и предельные нагрузки для указанных элементов.
Публикация работы. Основное содержание диссертации опубликовано в четырех статьях.
Апробация работы. Ревультаты исследований, вошедшие в диссертацию, были доложены на *ХХШ Международной конференции в области бетона и желееобетова, " Волго-Еалт-91 " Москва-Ленинград,. 1992 г. j
на XKIV Международной конференции по бетону и яеаэаобвтону, Кавказ-92, 19-24 апреля 1992 г.;
на научно-технической конференции по теме " Сейсмостойкость вданий и сооружений^, Бишкек, 1993 г. ;
диссертационная работа была выполнена на кафедре строительной механики в Московском Государственном Строительном университете, йэск-ва, 1994 г.
- 7 -Структура и объем работы. Диссертация состоит на введения,
трех глав, основных выводов и списка литературы. Полный обгем работы страниц, включая ... страниц текста, 21 страниц рисунков и 3 таблицы. Список литературы состоит из 114 наименований.