авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Основы теории живучести железобетонных конструктивных систем при запроектных воздействиях

-- [ Страница 3 ] --

где - предельное значение динамического усилия в j-ой связи при внезапном выключении из работы, определяемое формуле (19) с учетом динамического упрочнения бетона сжатой зоны.

После определения динамических усилий в сечениях балочной или рамной (n-1) раз статически неопределимой стержневой системы вновь проверяются условия прочности сравнением динамических усилий (моментов) в соответствующем сечении с предельными значениями этих усилий для этого сечения . Если для всех сечений системы критерий прочности окажется не нарушенным, то параметр внешней нагрузки не является предельным и будет возможно его дальнейшее увеличение в области . На рис. 6 приведена зависимость усилия от для случая выполнения критерия прочности сечений балочной или рамно-стержневой систем после хрупкого разрушения одного из ее элементов. Если же после внезапного хрупкого разрушения одного из элементов системы критерий прочности для динамических усилий в сечениях конструктивной системы окажется выполненным, то произойдет разрушение следующих элементов системы и, возможно, прогрессирующее обрушение всей системы. Чем меньше отношение m/n, тем живучесть системы больше.

Наряду с расчетом живучести конструктивных систем при выключении моментных связей в конструктивных системах из железобетона рассмотрены случаи выключения линейных связей. Такая задача решена применительно к преднапряженному железобетонному элементу с высоким уровнем предварительного напряжения. Элемент нагружен растягивающим усилием Н (рис. 7, а) которое в момент перед образованием трещин воспринимается бетоном (Нв) и арматурой (Нs):

. (30)

При H=Hcrc происходит мгновенное разрушение растянутого бетона двухкомпонентного элемента и воспринимаемое до образования трещины усилие Нв мгновенно передается на арматуре. В арматуре возникают предельные колебания вокруг точки статического равновесия Hcrc (см. рис. 7,б) и соответственно, динамическое усилие Hsd. Это усилие также может быть определено на энергетической основе из анализа работы внутренних сил на перемещениях первой полуволны колебаний арматурного стержня:

. (31)

Используя зависимость (31) в работе выполнен анализ живучести пластинчато-стержневой конструктивной системы типа панель-оболочка КСО с предварительно-напряженной железобетонной затяжкой. Показано, что в конструкциях с высоким уровнем преднапряжения для обеспечения их живучести помимо других условий, оговоренных действующими нормативными документами, необходимо учитывать наличие динамического эффекта в двухкомпонентном материале при трещинообразовании и соответственно назначать уровень начального контролируемого напряжения.

Решение задач живучести конструктивных систем с элементами составного сечения предложено выполнить итерационным способом по двухуровневой расчетной схеме. На первом уровне (рис. 8,а) рассчитывается живучесть всей конструктивной системы описанным смешанным методом, принимая в первом приближении податливость швов сдвига равной нулю. С использованием расчетной схемы второго уровня, моделирующей отдельный конструктивный элемент составного сечения (рис. 8,б), ведется расчет этого элемента с учетом податливости шва сдвига и уточняется приведенная изгибная жесткость элемента, используемая затем на следующей итерации в расчетной схеме первого уровня. Расчетная схема второго уровня для исследования напряженно – деформированного состояния железобетонного элемента составного сечения построена на основе сочетания вариационного метода перемещений В.З. Власова и метода итераций. В работе применительно к расчетной схеме второго уровня на основе общей системы из пяти групп дифференциальных уравнений вариационного метода для составных железобетонных оболочек получена система дифференциальных уравнений железобетонного изгибаемого элемента составного сечения, приведенная в табл. 1.

В таблице 1 обозначено:

k, m – индексы состояний, единичные эпюры которых являются множителями для единичных эпюр с индексами i, j(см. рис. 8, в); i, k = 0..c; j, m = 1..d;

– продольные и поперечные перемещения в сечениях элемента принимаемые в виде специальных разложений по функциям (i, j –индексы отдельных состояний, совокупность которых характеризует общее деформированное состояние конструкции).

Таблица 1 ­– Исходная система дифференциальных уравнений железобетонного изгибаемого элемента составного сечения

Группа уравнений Свободные члены
I
II

Свободные члены уравнений таблицы 1 имеют вид:

Рk=0; р'm=0 (при qx=const); qm=qexp (при m=1); qm=qsP (при m=2).

Функции жесткостей табл. 1 определяются интегрированием соответствующих единичных функций по высоте сечения составного элемента:

(32)

Приведенные модули деформаций железобетонного составного элемента А1 иА2, входящие в уравнения для определения жесткостных функций, вычисляются с учетом принятых гипотез.

  Расчетная схема первого-121

Рисунок 8 – Расчетная схема первого (а) и второго (б) уровня и распределения единичных функций по высоте сечения (в) при расчете рамы с элементами составного сечения: 1 – линия шва между элементами; 2 - линия, приходящая через центр тяжести сечения; 3 – ось предварительно напряженной арматуры

При вычислении функций погонный модуль сдвига шва на каждой интеграции заменяется приведенным эквивалентным ему значением для сечения элемента, находящегося в зоне максимальной поперечной силы, т.е..

Решение системы уравнений табл. 1 выполнено методом конечных разностей. В работе приведен соответствующий алгоритм вычислений расчетных параметров элемента составного сечения.

Четвертая глава диссертации посвящена экспериментальной проверке разработанного теоретического аппарата по расчету живучести железобетонных балочных и рамных конструктивных систем при внезапных выключениях их несущих элементов. Рассматривая опытные модели конструкций как натуру и используя в качестве материала моделей железобетон, при экспериментальных исследованиях были поставлены и решены следующие задачи:

- разработка методики моделирования динамических догружений конструктивных систем из железобетона при внезапных выключениях их несущих элементов;

- изучение работы железобетонных балочных и рамных конструктивных систем с элементами сплошного и составного сечения в предельных и запредельных состояниях;

- определение опытных значений приращений динамических усилий и деформаций в элементах конструктивных систем при внезапных структурных изменениях в них;

- определение параметров жесткости, трещиностойкости, характера развития и ширины раскрытия трещин в элементах конструктивных систем на всех уровнях деформирования до и после запроектных воздействий;

- выявление схем и характера разрушений опытных конструкций, вызванных внезапными включениями отдельных элементов и связей.

Программа экспериментальных исследований живучести включила испытания и анализ испытаний следующих конструктивных систем (табл. 2):

- фрагмент трехпролетной неразрезной балки из сборных железобетонных элементов сплошного или составного сечения, соединенных между собой закладными деталями-связями, обеспечивающими неразрезность балочной системы (4 серии опытных конструкций сплошного сечения (схема 1) и 2 серии опытных конструкций составного сечения (схема 2));

- фрагмент двухпролетной неразрезной рамы из сборных железобетонных элементов сплошного (схема 3) и составного (схема 4) сечения, соединенных между собой моментными связями (две серии по две опытных конструкции в каждой серии);

- ненапряженная (схема 5) и предварительно напряженная (схема 6) балка составного сечения из двух железобетонных элементов, соединенных упруго-хрупкопластическим податливым швом сдвига (две серии, по 8 опытных конструкций в каждой);

- фрагмент пластинчато-стержневой пространственной системы из сборных железобетонных панелей-оболочек КСО (схема 7) с предварительно напряженными фермами-диафрагмами.

В соответствии с программой исследований армирование и конструирование опытных образцов было выполнено таким образом, чтобы при их нагружении проектной нагрузкой и запроектным воздействием в одном случае произошло локальное разрушение конструктивной системы, в другом – прогрессирующее обрушение всей системы или большой ее части. Достигалось это варьированием уровня нагружения конструктивной системы проектной нагрузкой к моменту приложения запроектного воздействия, схемами и интенсивностью армирования элементов конструктивной системы. Так, например, в соответствии с принятой расчетной моделью учета средовых повреждений железобетонных элементов, опытные конструкции сборной двухпролетной рамы обоих серий (см. схему 3, табл. 2) запроектированы в виде двух ригелей сечением 12040 мм и длиной 1200 мм и стоек такого же сечения и высотой 700 мм. Сечения ригелей принято слоистым из бетонов классов В12.5, В15, В27.5 (для образцов первой серии) и В12.5, В15, В25 (для образцов второй серии) с высотой каждого слоя по 40 мм. Армирование элементов ригелей выполнено плоскими сварными каркасами с рабочей арматурой класса А400 (для образцов первой серии) и класса В500 (для второй серии). Диаметр арматуры 4 мм. Поперечная арматура запроектирована из проволоки диаметром 1,5 мм с шагом 60мм.

Особенностью железобетонных обычных и предварительно напряженных балок составного сечения (см. схему 5 и 6) было то, что запроектное воздействие создавалось внезапным выключением связей сдвига (поперечных стержней – нагелей) в шве между элементами составной балки.

Двухслойные элементы составных балок выполнены из бетонов разной прочности, а для обеспечения податливости шва между элементами составной балки при изготовлении нижний элемент был отделен от верхнего слоем низкомодульного материала. В момент создания преднапряжения конструкции механическим способом фиксировались деформации бетона и арматуры методом электротензометрии, а так же с помощью механических приборов.

 В процессе испытания (рис. 9) измерялись и-127

В процессе испытания (рис. 9) измерялись и фиксировались приращения деформаций сжатого и растянутого бетона, деформаций растянутых соединительных элементов (калиброванных накладок) перемещения элементов, характер трещинообразования и ширина раскрытия трещин, характер разрушения конструкций от запроектных воздействий. Для этого использовали метод электротензометрии со станцией ЦТИ-1, механические приборы, микроскопы МБП-3, цифровые видеокамеры.

В результате комплекса проведенных испытаний были выявлены особенности деформирования, трещинообразования и разрушения железобетонных конструктивных систем при динамических догружениях их элементов от внезапных структурных изменений. Установлено, что деформирование, трещинообразование и разрушение конструкций при внезапных динамических догружениях имеет свои особенности. Важнейшие из них следующие.Внезапное приложение к нагруженной статически неопределимой системе запроектной нагрузки вызывает в ней динамические догружения всех элементов системы. Интенсивность этих догружений зависит от структуры конструкции, схемы и уровня приложенной проектной нагрузки, схем и интенсивности армирования элементов, граничных условий; важными параметрами, определяющими интенсивность догружения железобетонных конструкций, являются уровень нагружения конструктивной системы проектной нагрузкой, скорость запроектного воздействия; уровень преднапряжения конструкций; класс бетона; прочностные и деформативные характеристики материалов.

Таблица 2 - Программа экспериментальных исследований железобетонных конструкций с внезапно изменяющимися расчетными схемами

№ схе-мы Конструктивная схема опытной конструкции Кол-во опытн. констр. Вид проектной нагрузки Запроектное воздействие Изучаемые параметры
1 2 3 4 5 6
1 4 По две сосредоточенные силы в каждом пролете Внезапное выключение моментной связи в сечении над опорой 1 - НДС конструкции; - трещиностокость; - приращения деформаций; - характер и схемы разрушения
2 2 Та же, что и для схемы 1. То же, что и для схемы 1 - НДС конструкции; - трещиностокость; - приращение деформаций; - характер и схемы разрушения
3 11 2 По две сосредоточенные силы в каждом пролете ригеля Внезапное выключение моментной связи левой стойки с ригелем - НДС конструкции; - трещиностокость; - приращение деформаций; - характер и схемы разрушения
4 2 Та же, что и для схемы 3. То же, что и для схемы 3. - НДС конструкции; - трещиностокость; - приращение деформаций; - характер и схемы разрушения
5 8 Распреде-ленная в средней части пролета Внезапное выключение связей сдвига - НДС конструкции; - трещиностокость; - приращение деформаций; - характер и схемы разрушения
6 8 То же, что и для схемы 5 То же, что и для схемы 5 - НДС конструкции; - трещиностокость; - приращение деформаций; - характер и схемы разрушения
7 1 Равномерно распределенная в сечении Внезапное структурное изменение нижнего пояса диафрагмы - НДС конструкции; - трещиностокость; - приращение деформаций; - характер и схемы разрушения


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.