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 |   ...   | 7 |

Выносливость железобетонных конструкций при действии поперечных сил

-- [ Страница 2 ] --

Третья глава посвящена анализу напряженно-деформированного состояния бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии, железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках; разработке физических моделей усталостного сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза и получению на их основе уравнений для оценки объективной (остаточной) усталостной прочности бетона и железобетона при местном сжатии; бетона сжатой зоны, продольной и поперечной арматуры в месте пересечения с наклонной трещиной, анкеровки продольной арматуры в железобетонных изгибаемых элементах в зоне действия поперечных сил.

Четвертая глава посвящена изложению методов расчета выносливости железобетонных элементов при действии поперечных сил при различных пролетах среза; расчетной оценке напряженно-деформированного состояния бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии, железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках; расчетной оценке пределов выносливости бетона и железобетона при местном сжатии; расчетной оценке пределов выносливости бетона сжатой зоны, продольной и поперечной арматуры в месте пересечения с наклонной трещиной, анкеровки продольной арматуры в железобетонных изгибаемых элементах в зоне действия поперечных сил.

В пятой главе дана разработка инженерных методов расчета выносливости железобетонных элементов при действии поперечных сил и проверка сходимости результатов расчета и экспериментальных данных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Усталостная прочность и напряженно-деформированное состояние железобетонных конструкций при многократно повто­ряющихся циклических нагружениях, определяются выносливостью и деформативностью бетона и арматуры, зависит от условий их сов­местной работы в составе конструкции, а также параметров и ре­жимов нагрузки. Исследованием этих вопросов в разные годы занима­лись А.И.Абашидзе, В.Д.Алтухов, Ю.М.Баженов, Т.И.Баранова, И.К.Белобров, О.Я.Берг, В.М.Бондаренко, Ю.С.Волков, Г.М.Городнипкий, И.М.Грушко, А.А.Давыдович, Г.К. Евгра­фов, А.И. Иванов-Дятлов, Т.С.Каранфилов, Ю.Н.Кардовский, Н.С.Карпухин, В.Г.Кваша, А.П. Кириллов, Ф.К. Клименко, В.П.Каневский, ИЛ.Корчинский, В.А.Критов, Ю.С.Кулыгин, В.В.Левчич, Р.Д.Маилян, Л.Р.Маилян, И.А.Матаров, ИлизарТ.Мирсаяпов, К.В.Михайлов, С.А.Мусатов, Г.Н.Писанко, А.Б.Пирадов, Г.И.Попов, И.А.Рохлин, Ю.В.Самбор, В.М.Селюков, З.К.Скатынский, СМ.Скоробогатов, И.Б.Соколов, Г.Б.Терехо­ва, Е.А.Троицкого, Т.Г. Фролов, А.В. Харченко, Ю.П. Хромец, В.П. Чирков, А.Б.Юркша, П.В.Абелес, А. Матток, П. Каар, Д.Верна, К.Кеслер, Т.Стелсон, Т.Чанг и многие другие.

Основное внимание исследователей уделялось вопросам вы­носливости и напряженно-деформированного состояния нормального сечения изгибаемых элементов, выносливости бетона и арматуры, а также деформативности бетона при многократно повторяющихся нагружениях. В процессе этих исследований накоп­лен огромный экспериментальный материал по данным вопросам, пред­ложен ряд практических методов расчета нормальных сечений на выносливость. Предло­женные методы расчета отражают многие особенности поведения железобетонных конструкций в зоне чистого изгиба при многократно повторяющихся нагружениях и позволяют оценивать выносливость нор­мальных сечений, в том числе и с учетом изменения напряженно-деформированного состояния, прочностных и деформативных свойств, реальных режи­мов деформирования материалов в составе конструкции, а также при нестационарных режимах цикли­ческого нагружения.

В то же время совершенно вне поля зрения этих исследований остались проблемы усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов при действии поперечных сил. Теоретических и экспериментальных исследований, направленных на получение физических моделей усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов при действии поперечных сил и методов расчета выносливости на их основе практически нет. Имеющиеся в этой области исследования носят экспериментальный характер и направлены они лишь на уточнение влияния некоторых факторов на выносливость наклонных сечений, содержат лишь конечные результаты о выносливости наклонного сечения и не затрагивают особенностей напряженно-деформированного состояния, процессов, характера и форм усталостного разрушения железобетонных элементов в зоне действия поперечных сил.

Проблема сопротивления действию поперечных сил охватывает практически все железобетонные конструкции, применяемые в гражданском, промышленном, энергетическом и транспортном строительстве, определяя количество продольной и поперечной арматуры, размеры поперечного сечения, способы армирования сложных конструктивных элементов и т.д. Проблеме сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил при статическом нагружении посвящены, выполненные в разные годы, работы Т.И.Барановой, В.М.Бондаренко, И.К.Белоброва, М.С. Боришанского, А.П.Васильева, П.И.Васильева, Г.М.Власова, А.А.Гвоздева, А.Б.Голышева, В.Н.Гусакова, Л.А.Дорошкеевича, Л.Н.Зайцева, А.С.Залесова, А.С.Зорича, Ю.Л.Изотова, О.Ф.Ильина, В.Г.Карабаша, Н.И.Карпенко, С.Н.Карпенко, В.Г.Кваши, Ю.А.Климова, В.И.Колчунова, А.П. Кудзиса, Р.Л.Маиляна, А.Ф.Милованова, В.П.Митрофанова, А.А.Оатула, В.А.Отсмаа, А.Б.Пирадова, К.А.Пирадова, Г.И.Попова, И.А.Рохлина, О.А.Рочняка, В.Н.Сахарова, А.В.Старчевского, Э.С.Сигалова, Б.С.Соколова, Г.Н.Судакова, И.А.Титова, М.М. Холмянского, И.М.Чупака, Э. Беннета, Д.Валравена, Р.Валтера, Ф.Дашнера, Г.Кани, М.Котсовоса, В.Крефельда, Ф. Леонгардта, А.Плакаса, П.Ригана, Х.Тейлора и многих других.

В результате проведенных исследований получен обширный экс­периментальный материал о различных аспектах работы железобетонных элементов на восприятие поперечных сил при статическом нагружении – о характере образования и развития трещин, о формах разрушения, о напряженно-деформированном состоянии и внутренних усилиях, о закономерностях деформирования бетона и арматуры, о сцеплении арматуры с бетоном, об анкеровке продольной арматуры, о факторах, влияющих на несущую способность, деформативность и трещиностойкость. Основным результатом теоретических исследований явилась раз­работка, на базе полученных опытных данных и различных теоретических предпосылок, методов расчета прочности наклонных сечений, трещиностойкости и деформативности железобетонных элементов в зоне действия поперечных сил, методов расчета прочности, трещиностойкости и деформативности бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии, методов расчета прочности и деформативности контакта между арматурой и бетоном при статическом нагружении. Вместе с тем, несмотря на большое количество проведенных экспериментальных и теоретических исследований сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил при статическом нагружении, количество которых исчисляется тысячами, проблема сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагружениях остались вне поля зрения и этих исследований.

Выполненный обзор и критический анализ результатов проведенных исследований позволяет дать следующую общую оценку современного состояния проблемы сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагружениях.

В подавляющем большинстве проведенных исследований рассматривались элементы с большим пролетом среза, практически не исследовались элементы со средним, малым и нулевым пролетом среза. Установлено, что усталостная прочность наклонного сечения железобетонных изгибаемых элементов снижается с увеличением количества циклов нагружения, с увеличением относительного пролета среза и снижением коэффициента асимметрии цикла нагрузки; что усталостная прочность наклонного сечения железобетонных изгибаемых элементов повышается при увеличении прочности бетона и арматуры, количества продольной и поперечной арматуры, размеров поперечного сечения.

В то же время, в области экспериментальных и теоретических исследований оста­ется целый ряд малоизученных вопросов, к которым, прежде всего, от­носятся: основные закономерности в процессах образования, развития усталостных трещин в процессе циклического нагружения, их зависимость от пролета среза, от конструктивных особенностей элемента и других факторов; вид, характер и форма усталостного разрушения элементов в зоне действия поперечных сил в зависимости от пролета среза; напряженно-деформированное состояние бетона, продольной и поперечной арматуры в зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза; недостаточно полно и корректно определены наиболее значимые внутренние усилия в наклонном сечении элемента, к которым в общем виде принято относить усилия в бетоне сжатой зоны (над критической наклонной трещиной, или в наклонной полосе), осевое усилие в поперечной арматуре, осевое и нагельное усилия в продольной арматуре, а также их изменение и перераспределение в процессе циклического нагружения.

Теоретические исследования, с разработкой физических моделей усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках и методов расчета на их основе отсутствуют. Поэтому в настоящее время нет физических моделей усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил, достаточно корректно отражающих их действительную работу с учетом реального деформирования бетона и арматуры в составе железобетонного элемента при различных пролетах среза, и нет методов расчета выносливости наклонных сечений, основанных на таких моделях.

В то же время, совокупность результатов проведенных до настоящего времени исследований в области сопротив­ления железобетонных элементов действию поперечных сил при статическом нагружении и исследований выносливости бетона, арматуры и нормальных сечений железобетонных элементов с учетом реального деформирования бетона и арматуры в составе железобетонного элемента создали объективные предпосылки для нового качест­венного шага вперед в решении проблемы по созданию научных основ и теории усталостного сопротив­ления железобетонных элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках.

Главной тенденцией современного развития научных основ и теории усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках должна быть разработка физических моделей усталостного сопротивления действию поперечных сил и построение методов расчета на их основе применительно к конкретным формам усталостного разрушения в зависимости от пролета среза, учитывающих режимы реального деформирования бетона и арматуры в составе железобетонного элемента, учитывающие особенности напряженно-деформированного состояния железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза и его изменения в процессе циклического нагружения. Эти обстоятельства выдвигают необходимость экспериментального и теоретического исследования усталостного сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза. Ввиду отсутствия в настоящее время системного подхода к исследованию усталостного сопротивления железобетонных конструкций при действии поперечных сил и в области экспериментальных и теоретических исследований оста­ется целый ряд малоизученных вопросов, в качестве первого необходимого шага в этом направлении было проведение экспериментальных исследований.

В качестве опытных образцов приняты железобетонные балки с размерами 120х280х2000мм и 120х340х2000мм; бетонные пластины с размерами 300х400х50мм и 300х550х50мм и железобетонные пластины с размерами 300х400х50мм. При проведении статических и усталостных испытаний железобетонных балок при действии поперечных сил применялся программнотехнический комплекс, изготовленный с применением промышленных микроконтроллеров, конструктивно и программно совместимых с IBM PC. Комплекс состоит из двух подсистем: подсистемы контроля над нагружением; подсистемы сбора, обработки и представления экспериментальных данных. Для сокращения времени получения и обработки экспериментальных данных применялся пакет компьютерных программ config.cfg, setup.cfg, fast.exe, stress.exe, разработанные в испытательной лаборатории прочности и надежности конструкций летательных аппаратов КГТУ им.А.Н.Туполева.

Автором, специально для теоретических и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций, впервые разработан и предложен метод выявления областей, зон наибольших напряжений (зон концентрации напряжений) в бетоне и арматуре, основанный на контроле гистерезисных энергопотерь (теплопотерь) строительных конструкций с помощью тепловизора. Поэтому наряду с методом электротензометрии, в экспериментальных исследованиях впервые для качественной оценки напряженно-деформированного состояния железобетонных балок и выявления характерных областей концентрации напряжений в зоне совместного действия поперечных сил и изгибающих моментов при многократно повторяющихся циклических нагружениях автором был применен указанный метод выявления зон концентрации напряжений.

Проведенными усталостными испытаниями установлены: основные закономерности сопротивления изгибаемых железобетонных элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках; классификация изгибаемых железобетонных элементов, работающих на восприятие поперечных сил при многократно повторяющихся нагружениях; характер образования и развития усталостных трещин в зоне действия поперечных сил в процессе циклического нагружения; характер и формы усталостного разрушения железобетонных балок в зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза; характер усталостного разрушения бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии; особенности напряженно-деформированного состояния в бетоне, в продольной и поперечной арматуре в зоне действия поперечных сил при циклическом нагружении; особенности напряженно-деформированного состояния бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии при многократно повторяющихся нагрузках; достоверность, актуальность и информативность разработанного автором метода определения зон концентрации напряжений, основанного на учете гистерезисных теплопотерь с помощью тепловизора; термограммы железобетонных балок при различных пролетах среза и бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии после циклического нагружения; термографические фильмы, наглядно показывающие процесс формирования в процессе циклического нагружения характерных зон концентрации напряжений в железобетонных балках при изгибе и в бетонных и железобетонных элементах при местном сжатии; характерные зоны концентрации напряжений в железобетонных балках в зоне действия поперечных сил при циклическом нагружении, выявленные методом определения зон концентрации напряжений; характерные зоны концентрации напряжений в бетонных и железобетонных элементах при местном сжатии при многократно повторяющихся нагрузках, выявленные методом определения зон концентрации напряжений.

Усталостные испытания железобетонных балок позволяют в зависимости от относительного пролета среза выделить основные формы усталостного разрушения железобетонных изгибаемых элементов и в зависимости от этого классификацию железобетонных элементов, сопротивляющихся действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагружениях представить в виде: 1) Элементы с нулевым пролетом среза(); 2) Элементы с малым пролетом среза (); 3) Элементы со средним пролетом среза (); 4) Элементы с большим пролетом среза ().

Как видно из термограмм, полученных с помощью тепловизора, и характера образования усталостных трещин и усталостного разрушения (рис. 5) особенностью работы изгибаемых элементов при является образование локальных полос напряжений, связанных с точками приложения сосредоточенных внешних усилий (груза и опорной реакции), в пределах которых и происходит усталостное разрушение. При дальнейшем уменьшении относительного пролета среза приходим к граничному случаю, когда и, т.е. когда оси опоры и груза совпадают (сила находиться против силы). Такое силовое действие характеризуется как местное действие нагрузки (или местное сжатие), т.е. местное действие нагрузки также входит в общую систему сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил (рис. 1).

При усталостное разрушение изгибаемых элементов происходит с образованием критической наклонной трещины, положение которой связано не с точками приложения действующих на элемент внешних усилий и реакций опор (местное возмущение напряженного состояния ощутимо только вблизи этих точек), а с внутренними силовыми факторами, действующими в рассматриваемых по длине пролета среза сечениях (моментами и поперечными силами) (рис. 8).

При изгибаемые элементы находятся на границе элементов с малым пролетом среза и элементов с большим пролетом среза. Поэтому в этом случае проявляются особенности как первых так и вторых, т.е. на характер образования и развития трещин в зоне действия поперечных сил при циклическом нагружении и усталостного разрушения в этой зоне оказывают влияние как внутренние силовые факторы, действующие в рассматриваемых по длине пролетах среза элемента сечениях (моменты и поперечные силы), так и местные возмущения напряженного состояния и концентрация напряжений в определенных зонах, связанные с точками приложения сосредоточенных внешних сил (рис. 10).

Каждая из этих групп предложенной классификации характеризуется существенными отличиями в механизме сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся циклических нагрузках. Вследствие этого характер образования и развития трещин, напряженно-деформированное состояние, формы и положения зон концентрации напряжений, форма разрушения элементов каждой из групп имеют особенности, присущие только для этой группы и этим существенно отличаются от других групп данной классификации.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |
 





 
© 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.