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 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

Выносливость железобетонных конструкций при действии поперечных сил

-- [ Страница 6 ] --

Как и в элементах с большим пролетом среза и в элементах со средним пролетом среза действие многократно повторяющейся нагрузки вследствие виброползучести сжатого бетона в направлениях действия напряжений, сопровождается возникновением и развитием дополнительного (остаточного) напряженного состояния, что приводит к непрерывному изменению напряженно-деформированного состояния в приопорной зоне изгибаемого элемента и определение напряжений в зоне действия поперечных сил также подразделяем на две стадии – на 1-ой стадии определяем начальные напряжения при первом нагружении, а на 2-ой стадии – дополнительные (остаточные) напряжения, а текущие напряжения в бетоне и арматуре и коэффициенты их асимметрии цикла в обобщенном виде представляем также по (13) и (14).

Усталостное разрушение по сжатой зоне над критической наклонной трещиной происходит под действием силы (рис. 11). Под воздействием этой силы в сжатой зоне возникает сжимающий силовой поток с углом наклона к продольной оси элемента. В связи с тем, что напряженно-деформированное состояние в сжатой зоне над критической наклонной трещиной (внутри наклонного сжимающего силового потока) и характер усталостного разрушения сжатой зоны аналогичны напряженно-деформированному состоянию и характеру усталостного разрушения в плосконапряженных элементах при действии местной нагрузки, то уравнение для определения объективной усталостной прочности сжатой зоны над критической наклонной трещиной на рассматриваемый момент времени получаем аналогичным образом как и уравнения объективной прочности бетона и железобетона (4) и (5):

. (17)

Предел выносливости продольной арматуры в месте пересечения с критической наклонной трещиной в условиях плоского напряженного состояния определяем по (9) и (10). Предел выносливости анкеровки продольной арматуры за критической наклонной трещиной определяем по (11). Предел выносливости стержней поперечной арматуры при осевом нагружении определяем по (9) и (10) принимая при этом.

Разработанные в 3 главе диссертации модели усталостного сопротивления бетонных и железобетонных элементов учитывают особенности усталостного сопротивления действию поперечных сил каждой из групп классификации элементов. Каждая из этих групп предложенной классификации характеризуется существенными отличиями в механизме сопротивления железобетонных элементов действию многократно повторяющихся циклических нагрузок. В этой связи, для каждой группы предлагаемой классификации разработаны свои физические модели усталостного сопротивления, которые корректно отражают характер образования и развития усталостных трещин, особенности напряженно-деформированного состояния, неупругое деформирование бетона, форму усталостного разрушения элементов каждой из групп, учитывают особенности, присущие только для каждой конкретной группы классификации и которыми существенно отличаются от других групп данной классификации. Эти модели в явном виде учитывают все основные факторы, которые оказывают влияние на усталостное сопротивление железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза. Поэтому они позволяют с большой точностью рассчитать напряженное состояние, объективную усталостную прочность бетона, арматуры и их сцепления между собой и оценить выносливость железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза. В то же время использование предложенных в 4 главе методов расчета выносливости, основанных на этих моделях, сопряжено с трудностями вычислительного характера, кроме того, они требуют некоторых специальных знаний, связанных с теорий трещин и механикой разрушения и поэтому доступны не для каждого проектировщика. При этом основные трудности возникают не при вычислении напряжений, а при оценке объективной (остаточной) прочности бетона и арматуры при циклическом нагружении, которые связаны с учетом накопления повреждений и снижения пластического ресурса материалов через интегральные параметры - длина усталостной трещины и критическое значение коэффициента интенсивности напряжений при циклическом нагружении . К тому же развитие усталостных трещин в бетоне приводит к увеличению деформаций виброползучести, так как неупругие деформации бетона при циклическом нагружении, складываются из линейной и нелинейной частей, а нелинейная часть деформаций виброползучести проявляется вследствие образования и развития микротрещин усталости в бетоне, т.е. является также функцией от длины усталостных трещин . В этой связи определение нелинейной части деформаций виброползучести также наталкивается на трудности вычислительного характера. Именно определение этих трех параметров делают расчетные выражения сложными и громоздкими. Поэтому для практических расчетов в диссертации предлагаются инженерные методы расчета, базирующиеся на теоретических результатах глав 3 и 4 и на некоторых упрощающих предпосылках.

Инженерные методы учитывают как изменение напряженного состояния в процессе циклического нагружения, так и изменение прочностных свойств бетона, арматуры и их сцепления. При этом деформации виброползучести, пределы выносливости бетона, арматуры и анкеровки арматуры, а также напряжения в них вычисляются по упрощенной методике к моменту времени .

В практических расчетах изменение напряжений, которое происходит вследствие развития деформаций виброползучести сжатого бетона в стесненных условиях, учитывается функциями накопления напряжений в бетоне , в продольной арматуреи в поперечной арматуре. ,и являются функциями от деформаций виброползучести бетона. При этом деформации виброползучести вычисляются по теории виброползучести В.М.Бондаренко. Текущие напряжения в бетоне, в продольной и в поперечной арматуре к моменту времени при расчетах представляем в виде

; ; . (18)

где ; ; - начальные напряжения соответственно в бетоне, в продольной и в поперечной арматуре.

В бетонных и железобетонных элементах с нулевым пролетом среза и в инженерном методе расчета выносливости методика определения напряжений не претерпевает изменений, потому что , и , а определяется при первом загружении из условий равновесия на основе модели усталостного сопротивления. Поэтому условие выносливости (6) бетонных и железобетонных элементов при остается без изменений. Только правая часть условия выносливости, т.е. пределы выносливости бетонных и железобетонных элементов, после принятия упрощающих предпосылок, определяются соответственно как

, (19)

, (20)

где , , - смотри пояснения к (4) и (5); , - относительные пределы выносливости соответственно бетона при растяжении и арматуры; - функция накопления деформаций в бетоне при циклическом нагружении; , - модули упругости и сдвига бетона.

При малых пролетах среза с учетом (18) условия выносливости(7) переписываем в виде , , . (21)

Начальные напряжения и при первом нагружении определяются из условий равновесия на основе модели усталостного сопротивления.

Пределы выносливости наклонной полосы в элементах с поперечной арматурой и без неё после принятия упрощающих предпосылок определяются соответственно как

(22)

, (23)

Предел выносливости продольной арматуры в месте пересечения с наклонной трещиной в условиях плоского напряженного состояния определяем как . (24)

Предел выносливости анкеровки продольной арматуры определяем как

. (25)

где В0 – эталонный параметр сцепления.

Пределы выносливости бетона и арматуры в свободных условиях при осевом нагружении вычисляются по известным уравнениям А.П.Кириллова:

бетона при сжатии (26)

бетона при растяжении (27)

арматуры , (28)

где и - коэффициенты динамического упрочнения бетона и арматуры; и - коэффициенты асимметрии цикла напряжений в бетоне и арматуре; - абсолютный предел выносливости бетона; - относительный предел выносливости арматуры при ; - коэффициент, учитывающий наличие сварного стыка или другого концентратора напряжений; - коэффициент, учитывающий диаметр арматуры; - временное сопротивление арматуры разрыву.

При больших пролетах среза с учетом (18) условия выносливости (12) переписываем в виде

,,,.(29)

Предел выносливости сжатой зоны над критической наклонной трещиной в железобетонных элементах с поперечной арматурой и без неё после принятия упрощающих предпосылок определяются соответственно

,(30)

. (31)

Предел выносливости продольной арматуры в месте пересечения с критической наклонной трещиной в условиях плоского напряженного состояния определяем по (24). Предел выносливости анкеровки продольной арматуры за критической наклонной трещиной определяем по (25). Предел выносливости стержней поперечной арматуры при осевом нагружении определяем по (24) принимая при этом.

При средних пролетах среза с учетом (18) условия выносливости (16) переписываем в виде

,,,.(32)

Предел выносливости сжатой зоны над критической наклонной трещиной в железобетонных элементах с поперечной арматурой и без неё после принятия упрощающих предпосылок определяются соответственно

, (33)

, (34)

Предел выносливости продольной арматуры в месте пересечения с критической наклонной трещиной в условиях плоского напряженного состояния определяем по (24). Предел выносливости анкеровки продольной арматуры за критической наклонной трещиной определяем по (25). Предел выносливости стержней поперечной арматуры при осевом нагружении определяем по (24) принимая при этом.

При проектировании железобетонных конструкций в ряде случаев возникает необходимость в прикидочной оценке выносливости железобетонных конструкций при действии поперечных сил, не прибегая к сложным расчетам. На основе разработанных в диссертации инженерных методов расчета выносливости по напряжениям в диссертации даны уравнения для определения предельного усилия, которое может выдержать конструктивный элемент неограниченное количество циклов многократно повторяющегося нагружения не разрушаясь и предельное усилие, которое может выдержать конструктивный элемент при циклическом нагружении, при количестве циклов нагружения меньше, чем базовое.

Для оценки достоверности разработанных методов расчета выносливости железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил в диссертации выполнено сопоставление результатов расчета с опытными данными. Теоретические результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, полученными при усталостных испытаниях железобетонных балок при различных пролетах среза. Об эффективности разработанных методов расчета свидетельствуют результаты статистической обработки: математическое ожидание и коэффициент вариации.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

  1. Анализ существующих подходов и методов расчета выносливости железобетонных конструкций показывает, что расчет их выносливости при действии поперечных сил производится в предположении упругой работы бетона без учета физической нелинейности бетона и изменения режимов деформирования материалов в составе конструкции при циклическом нагружении, что не отражает действительной картины напряженно-деформированного состояния, механизма и форм усталостного разрушения конструкций, и поэтому требуется дальнейшее усовершенствование и развитие теории усталостного сопротивления железобетонных конструкций при действии поперечных сил.
  2. Разработаны новые методы расчета выносливости железобетонных конструкций при действии поперечных сил с учетом физической нелинейности бетона, одновременного изменения нап­ряженно-деформированного состояния элементов, прочностных и деформативных свойств и режимов деформирования бетона и арматуры в составе конструкций в процессе циклического нагружения.
  3. Экспериментальными исследованиями установлено, что усталостное разрушение по наклонному сечению изгибаемых элементов при действии поперечных сил происходит либо по сжатой зоне, либо по растянутой зоне. Разрушение по растянутой зоне происходит в результате усталостного разрыва продольной арматуры в месте пересечения с наклонной трещиной или усталости ее сцепления с бетоном (нарушения анкеровки арматуры). Усталостное разрушение, как по бетону сжатой зоны, так и по арматуре рас­сматривается как непрерывный процесс зарождения и развития усталостных мик­ро- и макротрещин в них. В этой связи, в предлагаемой методике расчета выносливости, условия выносливости железобетонных конструкций при действии поперечных сил назначены с учетом возможных видов усталостного разрушения при циклическом нагружении.
  4. В рамках предлагаемой методики расчета выносливости железобетонных конструкций разработаны физические модели усталостного сопротивления железобетонных конструкций действию поперечных сил.
  5. В рамках предлагаемой методики расчета выносливости железобетонных конструкций при действии поперечных сил разработан математический аппарат для расчетной оценки: фактических напряжений в бетоне и арматуре и коэффициентов асимметрии цикла напряжений с учетом их изменения за счет накопления остаточных напряжений; фактических пределов выносливости бетона и арматуры с учетом изменения коэффициентов асимметрии цикла напряжений и развития усталостных мик­ро- и макротрещин в них.
  6. Впервые предложена методика трансформирования диаграммы упруго-пластического сцепления между бетоном и арматурой для циклического нагружения и на этой основе получены общие аналитические зависимости для описания изме­нения смещений продольной арматуры в зоне анкеровки арматуры в процессе циклического нагружения и получены аналитические зависимости для оценки усталостной прочности и выносливости анкеровки арматуры с учетом развития усталостных мик­ро- и макротрещин в контактной зоны арматуры с бетоном.
  7. На основе разработанных физических моделей усталостного сопротивления железобетонных конструкций действию поперечных сил и новых методов расчета выносливости разработаны рекомендации и алгоритм расчета выносливости железобетонных конструкций при действии поперечных сил.
  8. Результаты расчетов по предлагаемым методикам удовлетво­рительно согласуются с экспериментальными данными, о чем свидетельствуют результаты статистической обработки, в частности, математическое ожидание составляет и коэффициент вариации.
  9. Впервые разработан и применен новый метод определения зон концентрации напряжений в железобетонных конструкциях при многократно повторяющихся нагрузках, основанный на контроле гистерезисных энергопотерь (теплопотерь) с помощью тепловизора и установлены основные закономерности распределения наибольших напряжений, формы, размеры и положения областей (зон) концентрации напряжений в железобетонных элементах в зоне действия поперечных сил.
  10. Универсальность и физическая обоснованность исходных пред­посылок предлагаемой методики расчета выносливости и разработанных физических моделей усталостного сопротивления при действии поперечных сил позволяет развивать основные положения работы в решении таких насущных вопросов, как разработка методики оценки выносливости, трещиностойкости и деформативности железобетонных конструкций различных конструктивных форм и схем нагружений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Мирсаяпов Ил.Т. Выносливость наклонных сечений сборно-монолитных железобетонных элементов при многократно повторяющихся нагрузках/ Ил.Т.Мирсаяпов//Исследование прочности и деформативности сборно-монолитных конструкций при различных режимах нагружения: межвуз. сб. –Казань: КХТИ, 1984.- С. 57-59.

2. Кириллов А.П. Выносливость наклонного сечения железобетонных изгибаемых элементов/А.П.Кириллов, Ил.Т.Мирсаяпов// Работа бетона и железобетона с различными видами армирования на выносливость при многократно повторяющихся нагрузках: Тезисы докладов Всесоюзного координационного совещания. – Львов, 1987. – С. 27.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 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.