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 |   ...   | 3 | 4 ||

Основы теории живучести железобетонных конструктивных систем при запроектных воздействиях

-- [ Страница 5 ] --
№ п/п Шифр опытной конструкции Схема разрушения и последовательность образования пластических шарниров(или швов сдвига) Значение m (расчетного/опытного) при Характер разрушения конструктивной схемы (расчетный)
i=1 i=2 i=3
1 2 3 4 5 6 7
1 ОБ – I 4,39 3,72 7,37 6,04 - Хрупкое по бетону в 2-ом пролете
2 ОБ-II 2,59 2,76 4,35 4,73 4,35 4,63 То же в 1-ом, 2-ом и 3 - ем пролетах
3 ОБС - I 6,29 6,84 10,5 11,4 - По шву сдвига в 1-м пролете, затем по нормальному сечению во 2-ом пролете
4 ОБС-II 5,76 5,48 9,84 9,37 9,84 9,28 То же в 1-ом, 2-мо и 3 -ем пролетах
5 Р-I 4,09 3,72 7,14 5,62 8,01 Хрупкое разрушение ригеля по бетону в 1-ом пролете
6 Р-II 3,6 2,53 6,28 5,19 7,04 5,07 То же в 1-ом и 2-ом пролетах
7 ОР-I 4,05 4,31 6,93 6,79 7,76 Разрушение ригеля по шву сдвига, а затем по нормальному сечению в 1-ом пролете
8 ОР-II 4,05 3,55 6,96 5,04 7,79 6,49 То же в 1-ом и 2о-м пролетах

При этом следует учитывать снижение несущей способности сечений при длительной эксплуатации и накопление средовых повреждений.

Предложены методы по повышению живучести железобетонных статистически неопределимых рамно-стержневых конструкций ответственных зданий и сооружений. В частности, для таких конструкций не рекомендовано применение традиционных методов экономии арматуры за счет учета упругопластических свойств железобетона и перераспределения усилий. В то же время, при расчете живучести конструктивных систем от запроектных воздействий рекомендовано учитывать упругопластические свойства железобетона и жесткость узлов для снижения коэффициента динамичности при определении предельных усилий в расчетных сечениях элементов.

При расчете конструкций на внезапные запроектные воздействия усилия в элементах системы следует определять с учетом динамических догружений. Предложены принципы нормирования коэффициента запаса для исследованных видов запроектных воздействий и даны аналитические зависимости для расчета этого коэффициента. На примере преднапряженных железобетонных конструкций показано, что коэффициенты запаса, назначаемые при расчете на проектные воздействия, должны быть отличны от коэффициентов запаса при расчете живучести. Предельный уровень преднапряжения железобетонных элементов рекомендованный действующими нормами для повышения живучести конструктивных систем в запредельных состояниях должен назначаться с коэффициентом 0,85-0,9.

В качестве адаптационных механизмов по предотвращению прогрессирующих разрушений железобетонных конструкций в запредельных состояниях рекомендованы новые (по отношению к проектному расчету) схемы и интенсивность армирования элементов конструктивных систем, с учетом роли каждого элемента в несущей способности системы.

В составных железобетонных конструкциях, в том числе конструкциях, усиливаемых наращиванием или подращиванием, рекомендованы «мягкие» и относительно податливые поперечные связи, меняющие уровень динамических догружений конструктивных элементов при запроектных воздействиях.

Для снижения вероятности прогрессирующих разрушений от внезапных запроектных воздействий целесообразны разрезка балочных и рамных систем шарнирными связями. Число таких связей определяется данными расчета конструктивной системы на запроектные воздействия и технико-экономическим анализом с учетом функционального назначения и уровня ответственности сооружения. С одной стороны рассчитывается увеличение расхода материалов при снижении статической неопределимости конструктивной системы, с другой стороны рассчитываются возможные ущербы от прогрессирующего или локального разрушений.

К способам повышения адаптационной приспособляемости рамно-стержневых железобетонных систем отнесены вопросы структуры конструктивных элементов, условий их сопряжения между собой, приемы резервирования несущей способности и постановки дополнительных связей при альтернативных путях нагружения системы после запроектного воздействия.

Для оценки достоверности предложенного расчетного аппарата помимо прямого сопоставления расчетных параметров с опытными была проведена статистическая обработка имеющихся опытных данных испытаний железобетонных конструктивных систем автора и других исследователей (опыты Ветровой О.А., Горностаева С.И., Скобелевой Е.А). Полученные для представленной выборки статистики () подтвердили удовлетворительное и хорошее согласование расчетных и опытных параметров.

Была дана оценка предложенного энергетического метода расчета динамических догружений системы от внезапной запроектной нагрузки путем сопоставления с динамическим расчетом для характерного фрагмента каркаса здания в виде системы перекрестных балок на крайних опорах (рис. 14).

В работе выполнено аналитическое решение по определению динамических догружений в элементах стержневой пространственной системы в виде характерного фрагмента каркаса здания от внезапного выключения центральной стойки. При этом рассмотрены два варианта граничных условий на крайних опорах: шарнирное (рис. 14, б) и жесткое защемление (рис. 14, в).

Введя безразмерные переменные и параметры координат прогибов , нагрузки и времени , уравнение колебаний системы перекрестных балок при шарнирном опирании на крайних опорах после внезапного удаления центральной стойки записываем в виде:

(33)

Решение неоднородного дифференциального уравнения (33) получено разложением правой части в ряд по собственным функциям соответствующей однородной задачи с последующим разделением переменных и использованием функций Крылова. В итоге для максимального прогиба и напряжений для сечения в середине пролета перекрестной системы при получены следующие выражения:

; (34)

. (35)

В решениях (34) и (35) определены экстремальные значения функций и в статическом и динамическом состояниях. Графики этих функций в динамическом состоянии для сечения при удержании в рядах (34) и (35) семи членов приведены на рис. 14, в. Вычисленный по этим напряжениям коэффициент динамичности для наиболее напряженного сечения (), рассматриваемой конструктивной системы с внезапно выключенной центральной стойкой и шарнирным опиранием на крайних стойках (см. рис. 14, б) составил , а с жестким защемлением по краям - 1,75 (см. рис. 14, в). Максимальный прогиб и напряжения развиваются примерно в один момент времени (). Расхождение в значениях коэффициента динамичности, вычисленное по рассматриваемым методикам не превысило 5,4 %, а расхождения для значений – 9 %. Эти данные подтверждают достоверность предложенного расчетного аппарата по определению динамических догружений в конструктивной системе при ее внезапной структурной перестройке.

Результаты исследований получили апробацию и внедрение при проектировании железобетонных конструктивных систем повышенной живучести: расчет на запроектное воздействие каркаса высотного здания в г. Москве и расчет конструкций остова здания со смешенным каркасом с повышенным уровнем конструктивной безопасности для массового строительства, защищенного патентами РФ и включенного инновационные предложения РААСН (2008 г.) и каталог Росстроя проектов повторного применения (2008 г.). Выполнены НИР в рамках грантов РФФИ, РААСН, конкурсных проектов Минобрнауки, а результаты исследований внедрены в учебный процесс МГУПС, ОрелГТУ, КурскГТУ, БГИТА и других вузов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На энергетической основе без привлечения аппарата динамики сооружений построены основы теории живучести эволюционно и внезапно повреждаемых стержневых железобетонных конструктивных систем, включающие теоретический анализ процессов деформирования, трещинообразования и разрушения физически и конструктивно нелинейных балочных и стержневых систем в запредельных состояниях, вызванных коррозионными повреждениями и внезапными запроектными воздействиями.

2. Развит сформулированный В. М Бондаренко принцип энтропийности процессов накопления средовых повреждений, обеспечивающий одновременный учет режимов силового нагружения, внезапных динамических догружений и коррозионных повреждений. Сформулированы критерии перехода уравнений моделирующих кинетику коррозии железобетонного элемента из траектории кольматационных повреждений в лавинообразные с учетом внезапной структурной перестройки элементов конструктивной системы.

3. Обобщен и развит энергетический подход Г. А. Гениева для оценки приращений динамических догружений в элементах конструктивных систем из железобетона и других упруго-хрупко-пластичных материалов при внезапных структурных изменениях, в том числе для коррозионно повреждаемых и предварительно напряженных железобетонных элементов.

4. Построены критерии живучести железобетонных балочных и стержневых физически и конструктивно-нелинейных систем с внезапно выключающимися связями с учетом одностороннего характера их работы, силовых и коррозионных воздействий, длительной и динамической прочности материалов.

5. Экспериментальными исследованиями по специально разработанной методике моделирования структурных изменений в конструктивных системах для балочных и рамно-стержневых конструкций сплошного и составного сечения подтверждены основные положения разработанного расчетного аппарата анализа живучести конструктивных систем в запредельных состояниях, в числе которых наличие динамических догружений при внезапных выключениях нагруженных элементов, локальные или прогрессирующие разрушения и параметры живучести конструктивных систем.

6. Экспериментально выявлены новые закономерности динамического деформирования, трещинообразования, локальных и прогрессирующих разрушений конструктивных систем с внезапно включающимися связями, установлены количественные значения параметров их живучести в зависимости от структуры сечений элементов, податливости швов сдвига и уровня преднапряжения.

7. Разработан алгоритм и изложена методика линеаризации уравнений для расчета живучести физически и конструктивно нелинейных конструктивных систем, позволяющие с помощью итерационных приемов в сочетании с полуаналитическими методами получать численные результаты и практические решения по проектированию адаптационно-приспособляемых к внезапным структурным изменениям конструктивных систем.

8. Вскрыты особенности деформирования и разрушения железобетонных балочных и рамно-стержневых конструктивных систем в запредельных состояниях при проектной нагрузке и от внезапного выключения элементов в этих системах. Установлены функциональные зависимости между параметрами живучести, коэффициентом динамичности в элементах конструкций рассматриваемого класса и их степенью статической неопределимости, структурой и интенсивностью армирования, параметрами процессов коррозии, диаграмм деформирования бетона и арматуры.

9. Разработанная теоретическая модель для анализа живучести железобетонных конструктивных систем в условиях накопления коррозионных повреждений и внезапных структурных изменений в этих системах позволяет более обоснованно проектировать эти системы при проектных и запроектных воздействиях и минимизировать отказы, непропорциональные этим воздействиям или количество локальных разрушений в конструктивных системах.

10. Использование результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований в дополнение к традиционным методам оценки конструктивной безопасности сооружений из железобетона по предельным состояниям позволяет устанавливать альтернативные пути нагружения элементов конструктивной системы после внезапных локальных повреждений, оценивать их живучесть и остаточный ресурс. Реализация предложенных методов и алгоритмов расчета в практике расчета и проектирования реконструируемых и вновь возводимых железобетонных каркасов жилых, гражданских и производственных зданий позволяет принимать технические решения, обеспечивающие их адаптационную приспособляемость к внезапным структурным изменениям.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Клюева, Н.В. Экспериментальные исследования железобетонных балок сплошного и составного сечения в запредельных состояниях [Текст] / Н.В. Клюева, А.И. Демьянов // VII Международный научно-методический семинар "Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь". – Брест: Брестский ГТУ, 2001. – С. 167–172.

2. Клюева, Н.В. К анализу деформирования и разрушения сталежелезобетонных стержневых и балочных конструкций в запроектных состояниях [Текст] / Н.В. Клюева, Е.Д. Воробьев // Международная научно-практическая конференция "Строительство 2002". – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, – 2002. – С. 37–38.

3. Клюева, Н.В. Деформирование и разрушение железобетонных балочных систем при деформационных воздействиях в запредельных состояниях [Текст] / Н.В. Клюева, С.Н. Истомин // Строительство – формирование среды жизнедеятельности: Материалы шестой традиционной (Первой международной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов (21 – 22 мая 2003 г.) Кн. 1 / Московский государственный строительный университет. – М.: МГСУ, 2003. – С. 40–45.

4. Гениев, Г.А. Расчет динамических воздействий в составных железобетонных пространственных покрытиях при их локальных разрушениях [Текст] / Г.А. Гениев, Н.В. Клюева, В.И. Колчунов // Ресурсо- и энергосбережение как мотивация творчества в архитектурно-строительном процессе. Труды годичного собрания РААСН. – Казань, 2003. – С. 459–461.

5. Гениев, Г.А. Вопросы конструктивной безопасности железобетонных конструкций при внезапных запроектных воздействиях [Текст] / Г.А. Гениев, Н.В. Клюева // Бетон и железобетон - пути развития. Научные труды 2-ой Всероссийской (Международной) конференции по бетону и железобетону. Москва; в 5 томах. НИИЖБ, том 2, – 2005. – С. 359–367.

6. Гордон, В.А. Расчет динамических усилий в конструктивно-нелинейных элементах стержневых пространственных системах при внезапных структурных изменениях / В.А. Гордон, Н.В. Клюева, Т.В. Потураева, А.С. Бухтиярова // Строительная механика и расчет сооружений. – 2008. –№ 6. – С. 26–30.

7. Моргунов, М.В. Алгоритм расчета статистически неопределимых нелинейно деформируемых конструктивных балочных систем на подвижную нагрузку при внезапном выключении из работы отдельных элементов [Текст] / М.В. Моргунов, Н.В. Клюева // Проблемы обеспечения безопасности строительного фонда России: Материалы III Международных академических чтений / Курск. –2004. – С. 90–97.

8. Клюева, Н.В. К расчету живучести пространственной системы «основание – фундамент – каркас – здание» [Текст] / Н.В. Клюева, Е.Д.Воробьев // Теоретические и практические проблемы геотехники // Межвузовский тематический сборник трудов., С-Пб гос. арх.-стр. ун.–т С-Пб. – 2005. – С. 93–96.

9. Клюева, Н.В. Расчет живучести коррозионно повреждаемых железобетонных рам с односторонними связями [Текст] / Н.В. Клюева// Academia. Архитектура и строительство. – Москва: РААСН №1, 2008. – С. 94-99.

10. Клюева, Н.В. Исследование живучести пространственных конструкций при внезапных запроектных воздействиях [Текст] / Н.В. Клюева, М.Ю. Прокуров // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения: материалы международных академических чтений / редкол.: С.И. Меркулов [и др.]; Курск: ГТУ Курск.–2005. – С. 197–205.

11. Клюева, Н.В. К определению приращений динамических кривизн железобетонных внезапно повреждаемых статистически неопределимых балок [Текст] / Н.В. Клюева // Юбилейные научные чтения по проблемам теории железобетона (наука технология, производство). – М.: МИКХиС. – 2005. – С. 48–52.

12. Клюева, Н.В. Алгоритм расчета рамно-стержневых конструкций с внезапно включающимися связями [Текст] / Н.В. Клюева, Н.Б. Андросова, О.А. Ветрова // Известия Орел ГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». – 2005. – №3–4 (7-8). – С. 32–41.

13. Клюева, Н.В. К оценке живучести железобетонных конструкций с высоким уровнем предварительного напряжения [Текст] / Н.В. Клюева // Вестник центрального регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук. – Воронеж-Орел: РААСН, Орел ГТУ, 2006. – С. 37–41.

14. Ветрова, О.А. Экспериментальные исследования рамно-стержневых железобетонных конструкций в запредельных состояниях [Текст] / О.А. Ветрова, Н.В. Клюева // Известия Орел ГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». – Орел: Орел ГТУ. – 2005. – №3-4. – С. 10–15.

15. Клюева, Н.В. К

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 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.