Несуча здатність і деформативність стержневих залізобетонних елементів при складному напруженому стані

Размещено на http://www.allbest.ru

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Несуча здатність і деформативність стержневих залізобетонних елементів при складному напруженому стані

Школа Юлія Олександрівна

Одеса - 2002

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Одеській державній академії будівництва та архітектури (ОДАБА) Міністерства освіти та науки України.

Науковий керівник:доктор технічних наук, професор

Яременко Олександр Федорович,

Одеська державна академія

будівництва та архітектури,

завідувач кафедри “Будівельна механіка”

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Чихладзе Елгуджа Давидович,

Українська державна академія залізничного транспорту,

завідувач кафедри “Будівельна механіка та опір матеріалів”,

кандидат технічних наук, доцент Карп'юк Василь Михайлович,

Одеська державна академія будівництва та архітектури,

доцент кафедри “Опір матеріалів”.

Провідна установа:

Державний науководослідний інститут будівельних конструкцій (НДБІК), відділ теорії та методів розрахунку залізобетонних конструкцій,

Державній комітет будівництва, архітектури та житлової політики України, м. Київ.

Захист відбудеться 21.05.2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.41.085.01 при Одеській державній академії будівництва та архітектури за адресою:

65029, м. Одеса, вул. Дидріхсона, 4, ауд. 210.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці ОДАБА за адресою:

65029, м. Одеса, вул. Дидріхсона, 4.

Автореферат розісланий 18.04..002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Макарова С.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. Одним з найбільш актуальних напрямків по удосконалюванню проектування сучасних будівельних конструкцій є підвищення якості їхнього розрахунку при складних силових впливах. В даний час маловивченими залишаються напруженодеформований стан і тріщиноутворення в елементах залізобетонних конструкцій при силових впливах, до складу яких входить зусилля крутіння. Наслідком цього є напівемпіричний підхід до розрахунку таких елементів або відсутність у діючих нормативних документах рекомендацій з їхнього розрахунку.

Пріоритетним напрямком розвитку методів розрахунку будівельних конструкцій останнім часом визнані методи, які засновані на повних діаграмах деформування матеріалів. Ще одним способом підвищення якості розрахункових моделей є використання сучасних критеріїв міцності матеріалів.

Таким чином, на цей час є необхідність у розвитку теоретичних положень розрахунку на основі моделей, складовими яких є повні діаграми деформування матеріалів і критерії міцності. Це дозволить вийти на якісно новий рівень розрахунку будівельних конструкцій і їхніх елементів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках держбюджетної теми “Удосконалювання методів розрахунку тривалої деформативності, стійкості і несучої здатності” на кафедрі будівельної механіки Одеської державної академії будівництва й архітектури, а також науководослідної держбюджетної роботи “Розрахунок залізобетонних конструкцій при тривалому навантаженні з урахуванням діаграм деформування матеріалів” (номер державної реєстрації №0197U014200), що віднесена до пріоритетного напрямку фундаментальних досліджень і прикладних наукових і науковотехнічних розробок Міністерства освіти і науки України.

МЕТА І ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ. Метою даної дисертаційної роботи є розвиток наукових положень по визначенню напруженодеформованого стану і характеру руйнування в поперечному перерізі залізобетонного стержневого елементу прямокутної форми при спільній дії осьової сили, згинальних і крутного моментів, а також створення методики чисельного визначення деформативності та несучої здатності.

Для реалізації позначеної мети поставлені наступні задачі:

дослідження напруженого стану балки прямокутного поперечного перерізу під дією стисненого (рос. стесненного) крутіння в пружній стадії;

вивід і обґрунтування аналітичних залежностей для діаграм деформування у вигляді діаграм зсуву бетону та арматурної сталі;

створення загального алгоритму чисельного визначення несучої здатності залізобетонного стержня прямокутного поперечного перерізу при спільній дії осьової сили, згину в двох площинах і стисненого крутіння на базі діаграм деформування матеріалів з використанням сучасних критеріїв міцності; деформативність стержневий переріз балка

співставлення результатів чисельних і натурних експериментів;

визначення характеру руйнування поперечного перерізу; дослідження кута нахилу і довжини просторової тріщини руйнування в залежності від співвідношення зусиль, що діють у перерізі при різних напружених станах;

оцінка впливу стиснення на несучу здатність, тріщиноутворення і деформативність складнонапружених залізобетонних елементів.

ПРЕДМЕТ ДОСЛІДЖЕННЯ. Несуча здатність, тріщиноутворення і деформативність залізобетонного стержневого елементу прямокутного поперечного перерізу, що підданий спільній дії осьової сили, згину в двох напрямках і стисненого крутіння.

ОБ'ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ. Залізобетонний стержневий елемент прямокутного поперечного перерізу з поздовжньою та поперечною арматурою.

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ. Виведення формул для пружної стадії розрахунку виконувалось методами теорії пружності. Теоретичні дослідження і виведення основних фізичних співвідношень виконано на базі повних діаграм деформування бетону та арматури. Оцінка напруженого стану проводилася при використанні сучасних критеріїв міцності бетону та арматури. Порівняння експериментальних даних і результатів теоретичних розрахунків виконувалося за допомогою методів математичної статистики.

НАУКОВА НОВИЗНА ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.

виведені і теоретично обґрунтовані аналітичні залежності для діаграм зсуву бетону та арматури;

отримано розв'язок задачі про розподіл компонент напружень в стержнях прямокутного поперечного перерізу при стисненому крутінні;

отримано матрицю жорсткості для перерізу залізобетонного стержня, у якому спільно діють осьова сила, згинаючи моменти у двох координатних площинах і крутний момент в площині перерізу.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.

розроблено математичний опис аналітичних залежностей для діаграм зсуву бетону та арматурної сталі на базі діаграм розтягу матеріалів;

виведені формули для визначення компонентів напруженого стану прямокутної балки при дії стисненого крутіння, проаналізований вплив площі і відношення сторін перерізу на компоненти напруженого стану;

розроблена методика визначення несучої здатності бетонних і залізобетонних стержнів прямокутного поперечного перерізу при сумісній дії розтягу чи стиску, косого згину і стисненого крутіння;

проаналізовано напруженодеформований стан, що виникає в поперечному перерізі елементу при косому згині, косому позацентровому стиску, згині з крутінням, а також згині зі стисненим крутінням.

Результати досліджень, викладені в дисертації, були використані ОКС Маріупольського державного торгового порту при реконструкції причалу № 10, ОКС Миколаївського морського торгового порту при капітальному ремонті причалу № 13.

ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК ЗДОБУВАЧА полягає в наступному:

запропоновані обґрунтовані залежності для бетону та арматури;

вирішена задача про розподіл напружень у балках прямокутного перерізу з довільним співвідношенням сторін при стисненому крутінні;

проаналізовано вплив розмірів прямокутного перерізу на інтенсивність загасання напружень, що виникають у результаті стисненого перерізу;

створена загальна методика визначення несучої здатності складнонапружених залізобетонних елементів прямокутного поперечного перерізу на базі повних діаграм деформування з застосуванням сучасних критеріїв міцності; складені алгоритм і програма для ПК;

виконані чисельні розрахунки і порівняння їх результатів з деякими приведеними в літературі результатами натурних експериментів;

досліджено вплив стисненого крутіння на деформації, тріщиноутворення і несучу здатність залізобетонних прямокутних стержневих елементів;

досліджено характер руйнування залізобетонних стержнів при різних співвідношеннях зусиль у поперечному перерізі;

виконаний розрахунок на згин із крутінням головної балки ґратчастої системи збірномонолитного кесонного перекриття.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи були викладені й обговорені на Міжнародній науковотехнічній конференції “Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будинки і споруди”, що проводилася в Українській державній академії водного транспорту (Рівне, 1999 р.), на науковотехнічній конференції Полтавського державного технічного університету ім. Ю.Кондратюка (Полтава, 2000 р.), на міжнародному симпозіумі “ДОМЭКСПО 2000” (Одеса, 2000 р.), на науковотехнічних конференціях ОДАБА в 19982001 р.

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи викладено в 5 друкованих працях, з яких 4 надруковані в фахових виданнях, затвердженних ВАК України, 1 - в збірнику наукових праць міжнародного симпозіуму.

Структура дисертації. Дисертація містить вступ, чотири розділи, висновки, список використаних джерел і додатків загальним обсягом 197 сторінок друкованого тексту, у тому числі 135 сторінок основного тексту, 47 малюнків на 25 сторінках, 14 таблиць на 10 сторінках, списку літератури з 162 джерел на 17 сторінках і 23 сторінок додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У ВСТУПІ сформульовані актуальність, мета задачі, наукова новизна роботи, практичне значення одержаних результатів, особистий внесок здобувача, структура і обсяг дисертації.

У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ приведено огляд літературних джерел по наступним питанням: 1) повні діаграми деформування важких бетонів і арматурної сталі; 2) робота бетонних і залізобетонних елементів при крутінні та сумісній дії згину з крутінням; 3) критерії міцності бетону.

Розглянуті різні пропозиції щодо аналітичного опису діаграм деформування бетону і арматури (В.Н. Байкова, П.Ф. Вахненка, В.В. Михайлова, В.М. Мітасова, С.А. Мадатяна, Ю.П. Гущі, В.С. Дорофєєва и др.), діаграм деформування бетону при тривалій дії навантаження (П.І Васильова, І.Є Прокоповича, А.Б Голишева). Для подальшого використання в роботі був обраний опис Н.І. Карпенка для бетону і арматури.

Наведено вирішення теорії пружності для вільного крутіння прямокутного бруса, основні результати досліджень С.Баха, О.Графа, Е.Мерша, Г.Нілендера по несучій здатності і деформативності бетонних стержнів при крутінні. Зроблено короткий огляд експериментальних і теоретичних досліджень таких вчених, як О.О. Гвоздев, Н.Н. Лессіг, Ю.В. Чиненков, І.М. Лялин, Н.Н. Тимофеєв, Л.Ф. Фалєев, В.Н. Байков, О.С.Залесов, Е.О. Яценко, Н.І. Карпенко, Т.П. Чистова Е.Д. Чихладзе, В.К. Юдин, С.Ф. Клованич, Е.Г. Єлагин та ін. з несучої здатності, тріщиноутворення і деформативності залізобетонних стержнів, які зазнають дії крутіння, або згину з крутінням.

Простежено розвиток критеріїв міцності бетону в рамках феноменологічного підходу. Приведені умова КулонаМора, деякі двохінваріантні і трьохінваріантні критерії міцності (Г.О. Генієв, В.Н. Кіссюк, П.М. Біч, Л.К. Лукша, О.В. Яшин, Т.А. Балан та ін.). В роботі використовувався трьохінваріантний критерій В.М. Круглова, який добре збігається з експериментом.

У ДРУГОМУ РОЗДІЛІ викладено розв'язок задачі про розподіл нормальних та дотичних напружень в поперечному перерізі прямокутного бруса при стисненому крутінні, а також аналіз впливу форми перерізу на затухання додаткових напружень, які виникають в результаті стиснення.

Розглянуто стержень прямокутного перерізу, лівий кінець якого закріплено проти депланації, а на правому - вільному кінці - діє крутний момент.

Припускаючи, що для депланації будьякого перерізу, який знаходиться на відстані z від опорного, справедливий наступний вираз:

, (1)

де депланація вільного крутіння, n - коефіцієнт стиснення.

Для додаткових нормальних напружень стисненого крутіння можна записати:

, (2)

де кут закручування, функція СенВенана.

Припускаємо також, що розподіл дотичних напружень має вид:

 , (3)

де функція, яка на контурі перерізу дорівнює нулю, k - константа.

В ТРЕТЬОМУ РОЗДІЛІ приведена методика визначення тріщиностійкості, деформативності і несучої здатності залізобетонного стержневого елементу прямокутного поперечного перерізу при сумісній дії осьової сили N, згинальних моментів в двох координатних площинах , і крутного моменту з урахуванням стиснення.

В якості основних припущень були прийняті слідуючи положення:

навантаження вважається простим;

стержневий елемент стійкий; втрата несучої здатності настає в результаті вичерпання міцності;

зв'язки між напруженнями і відносними деформаціями в арматурі і бетоні наведені у вигляді повних діаграм стискурозтягу і зсуву;

співвідношення крутного моменту до сумарного згинального моменту не перевищує 0,4;

розподіл загальних лінійних відносних деформацій від згину по висоті перерізу підпорядковується гіпотезі плоских перерізів;

в якості критерію руйнування бетону узята умова міцності В.М.Круглова;

в якості критерію руйнування арматури приймається умова текучості ГубераМізесаГенкі.

Для побудування діаграми залежності дотичного напруження від відносної кутової деформації була використана гіпотеза теорії пружнопластичних деформацій, яка полягає у тому, що інтенсивність напружень зв'язана з інтенсивністю деформацій однією і тією же залежністю для всіх видів напружених станів

Крім того, з рівняння сумісності деформацій зроблено висновок, що кут зсуву бетону поверхні зіткнення дорівнює відносній осьовій деформації арматурного стержня, якщо не враховувати депланацію поперечного перерізу.

Наступне питання, яке знадобилося для вирішення поставленої задачі, було про вплив додаткових зсувних деформацій на напруження в стержнях поздовжньої арматури в результаті дії зусиль в поперечних стержнях. Розглянутий вузол перехрещення стержня подовжньої арматури, горизонтальної та вертикальної гілок хомутів. Напрямок зусилля приймався перпендикулярним напрямку тріщини. З сумісного вирішення рівнянь рівноваги та рівнянь сумісності деформацій одержано розподіл нормальних і дотичних зусиль в стержнях поздовжньої і поперечної арматури.

Припускаючи, що напруження пропорційні відповідним зусиллям й використовуючи умову пластичності ГубераМізесаГенки був отриманий вираз, який кількісно виражає зниження межи пластичності сталі в результаті додаткових зсувних деформацій, які виникають від дії зусиль в хомутах:

Визначення несучої здатності і деформативності виконано стосовно залізобетонних стержневих елементів, які мають поперечний переріз прямокутної форми. Бетон перерізу розбито на малі елементи, кожному з яких присвоюється номер i, фіксуються його координати щодо центра симетрії перерізу , площа , фізикомеханічні характеристики бетону , , . Коефіцієнт Пуассона приймається постійним. Розташування стержнів поздовжньої арматури приймається дискретним, кожному з них присвоюється номер j, фіксується його діаметр , координати , фізикомеханічні характеристики. Стержні по довжині розбито на декілька елементів з метою врахування нерівномірного розподілу напружень. Кожному з них також присвоюється номер k, фіксується його діаметр , площа поперечного перерізу , площа поверхні контакту з бетоном , координати і , а також фізикомеханічні характеристики. В повздовжньому напрямку поперечна арматура враховується у вигляді розподіленого по довжині шару.

При нелінійній роботі бетону і утворенні тріщини в перерізі зміщується центр жорсткості, відносно якого слід знаходити характеристики жорсткості, які входять в рівняння (21). Оскільки згідно прийнятих припущень, нормальні напруження поперечною арматурою не сприймаються центр згину і центр крутіння будуть зміщені один відносно другого.

Стержні поздовжньої арматури виключаються з роботи, якщо напруження не відповідають умові пластичності. Стержень поперечної арматури вилучається якщо напруження в одному з його елементів досягнуть межі текучості.

Розрахунок на кожному етапі навантаження складається з декількох ітерацій й виконується до тих пір, поки точність визначення усіх компонент деформацій не буде задовольняти заданій величині.

Послідовно, з обраним кроком нарощуючи вектор діючих зусиль заданого співвідношення, можна визначити несучу здатність залізобетонного стержневого елементу. За граничне навантаження приймається максимальний вектор зусиль , при якому система (21) має розв'язок.

По наведеній методиці був складений алгоритм і програма для ПК.

У ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДІЛІ виконано зіставлення деяких експериментальних даних з несучої здатності і деформативності складнонапружених залізобетонних елементів з результатами теоретичних розрахунків за пропонуємою методикою.

Розглянуто косозгинані балки. Використовувалися експериментальні дані, отримані С.І. Глазером. Вихідні дані являли собою зображення поперечного перерізу з усіма необхідними геометричними параметрами, фізикомеханічними характеристиками матеріалів, а також кут нахилу площини дії згинального моменту . На прикладі однієї з балок було простежено за розвитком тріщини в поперечному перерізі, наведені графіки залежності кривизн згину від величини згинального моменту, побудована область міцності для з кроком

Виконано розрахунок і співставлення несучої здатності для 20 балок. Середнє відхилення експериментальної несучої здатності від теоретичної склало 5%, що свідчить про придатність запропонованої методики для визначення несучої здатності косозгинаних залізобетонних елементів.

Визначення несучої здатності і деформативності проводилося також для позацентрово стиснутих колон. Для зіставлення використовувалися експериментальні дані, отримані під керівництвом М.С. Торяника. При розрахунку була врахована зміна ексцентриситетів точки дії стискаючої сили щодо центра жорсткості в результаті тріщиноутворення і скривлення подовжньої осі колони.

При розрахунку колон, які зазнавали дії позацентрово прикладеної сили з великими ексцентриситетами стиснута зона перерізу мала вид трикутника. Руйнування починалося в розтягнутій від згину зоні, утворення тріщини і наростання деформацій мало поступовий характер, втрата несучої здатності відбувалася в результаті текучості розтягнутої арматури. При розрахунку колон з великим співвідношенням ексцентриситетів (точка прикладення сили знаходилася за площею перерізу) спостерігалася чотирикутна стиснута зона. Тріщиноутворення мало місце в розтягнутій зоні, ріст деформацій носив практично лінійний характер, упритул до моменту руйнування. Втрата несучої здатності спостерігалася від текучості стиснутих арматурних стержнів і потім миттєвого руйнування бетону стиснутої зони. В колонах, які розраховувалися на косе позацентрове стиснення з малими ексцентриситетами (точка прикладення сили знаходилася в межах площі перерізу), руйнування відбувалося практично миттєво по бетону стиснутої зони, яка мала вид п'ятикутника. Упритул до втрати несучої здатності тріщиноутворення в розтягнутій зоні не спостерігалося.

Виконано теоретичні розрахунки 24 колон. Отримані результати якісно цілком збіглися з експериментом. Середнє відхилення по несучій здатності склало 6%.

Головну увагу у четвертому розділі було приділено залізобетонним балкам, які зазнають дію згину з крутінням. Для зіставлення використовувалися експериментальні дані по деформативності і несучій здатності балок, дослідження яких були виконані в НДІЗБ під керівництвом О.О. Гвоздева.

Були проведені розрахунки 27 балок по визначенню несучої здатності. Співвідношення крутного моменту до сумарного згинального моменту не перевищувало 0,4. Середньоквадратичне відхилення склало до 8%. Порівняння деформативних характеристик було виконано для 7 балок. (рис. 5). Середньоквадратичне відхилення результатів теоретичних розрахунків від експериментальних даних склало 18,8%.

Проаналізовано вплив стиснення перерізу на тріщиноутворення, деформативність і несучу здатність балок під дією згину з крутінням. Виявилося, що несуча здатність у випадку згину з абсолютно стисненим крутінням зменшилася у порівнянні зі згином з вільним крутінням на 13,7%, кут закручування збільшився у 1,52,1 рази. В результаті узагальнення проведених розрахунків для стисненого перерізу були зроблені наступні висновки: чим менш міцний бетон, тим більш істотний вплив стиснення на несучу здатність; чим менша границя текучості поздовжньої арматури, тим більше зниження несучої здатності при стисненому перерізі у порівнянні з вільним; кількість, крок і границя текучості поперечної арматури має незначний вплив на зниження несучої здатності в результаті стиснення; момент тріщиноутворення при стисненні в більшості випадків нижче, ніж при вільному перерізі, різниця між їх величинами тим більша, чим більше співвідношення крутного моменту до згинального і чим вища міцність бетону балки.

Рис. 6 Поперечний переріз головної балки збірномонолитного кесонного перекриття

В якості ілюстрації практичного застосування запропонованої методики у дисертації наведені результати розрахунку головної балки збірномонолитного кесонного перекриття, конструкція якого була розроблена у “Львівській політехниці” Б.Г. Гнідцем. Дійсний переріз і розрахункова схема наведені на рис. 6. Врахування крутного моменту, що діє в головних балках, які знаходяться у чвертях прольоту (співвідношення крутного моменту до згинального моменту складає0,35), привело до зниження несучої здатності на 33,0% та збільшення кривизни згину в середньому на 24,1%.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

В результаті просторової роботи стержневих будівельних конструкцій, зміщення відносно осей симетрії силових площин або точок прикладення навантаження, а також інших причин в стержнях виникає складний напружений стан. Виконані дослідження дозволяють детально вивчати деформативність, пошкодженість (розвиток тріщин) та несучу здатність залізобетонних стержневих елементів конструкцій, які знаходяться в складному напруженому стані, що забезпечує можливість прийняття раціональних проектних рішень.

В якості висновків можна відзначити наступне:

1. Розроблена діаграма деформування у вигляді (діаграма зсуву) для бетону та арматури, яка дозволяє врахувати нелінійність властивостей цих матеріалів при розрахунку залізобетонних стержнів на вплив комбінацій зусиль, в склад яких входить крутіння.

2. Запропонована методика розрахунку дозволяє визначати несучу здатність елементів, які зазнають сумісної дії згинальних моментів, осьової сили та крутного моменту у випадку, коли співвідношення крутного моменту до сумарного згинального не перевищує 0,4. Порівняння експериментальних даних та результатів теоретичного розрахунку виявило повний збіг якісної картини руйнування перерізу. Відхилення теоретичної несучої здатності у середньому склало 5 % (середньоквадратичне відхилення - до 8%); по деформативним характеристикам для балок під дією згину з крутінням середнє відхилення - 8,8% (середньоквадратичне відхилення - 18,8%).

3. Присутність зусиль крутіння суттєво впливає на несучу здатність і деформативність залізобетонного стержневого елементу, а також характер тріщиноутворення у поперечному перерізі. Неврахування зусиль крутіння приводить до завищення розрахункової несучої здатності та заниження деформативності у порівнянні з фактичною.

4. Збільшенню несучої здатності стержневих елементів, які зазнають дії згину з крутінням, при постійних геометричних характеристиках та заданому навантаженні сприяє збільшення міцності бетону, кількості поздовжньої і поперечної арматури, а також замкнені хомути.

5. Розвиток тріщини для косозгинаних стержневих елементів характеризується періодом стабілізації тріщиноутворення; форма стиснутої зони залежить від куту нахилу силової площини. Для косостиснутих стержневих елементів характерне відносно плавне, по мірі нарощування навантаження, тріщиноутворення; форма стиснутої зони залежить від величини й положення стискаючої сили. В стержнях під дією згину з крутінням тріщиноутворення носить нестабільний характер.

6. Стиснення суттєво впливає на напруженодеформований стан і деформативність стержнів. Раціональними з точки зору опору стисненому крутінню є стержні, в яких співвідношення сторін прямокутного поперечного перерізу 1,41.

7. Зменшення несучої здатності по причині стиснення крутінню поперечних перерізів залізобетонних стержневих елементів, що зазнають дії згину з крутінням, згідно теоретичних розрахунків складає до 15 %, збільшення прогинів - до 30 %; збільшення куту закручування - в 1,5…2,0 рази.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Яременко А.Ф., Школа Ю.А. Расчет железобетонных балок прямоугольного поперечного сечения при действии продольной силы, изгиба и кручения // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Вип. 3, Рівне, 1999. С. 301305. (Здобувачем виведені фізичні співвідношення з урахуванням стиснення, отримані аналітичні вирази для діаграм зсуву бетону і арматури).

2. Школа Ю.А. Напряженное состояние балок, подверженных стесненному кручению // Будівельні конструкції. - Вип. 52. - Київ, НДБІК, 2000. С. 208213.

3. Школа Ю.А. Диаграмма сдвига для бетона // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Збірник наукових праць Міжнародного симпозіуму “ДОМЕКСПО - 2000”. Вип. 2. -Одеса, “Місто майстрів”, 2000. С.154156.

4. Яременко А.Ф., Школа Ю.А. Расчет железобетонных балок на изгиб с кручением // Зб. наук. пр. (галузеве машинобудування, будівництво). - Вип. 6, Ч. 2, Полтава, 2000. С. 8083. (Здобувачем розроблена розрахункова схема, зформульовані загальні припущення, виконан розрахунок і співставлення з експериментальними даними).

5. Яременко А.Ф., Школа Ю.А. Расчет сечений балок сборномонолитных кессонных перекрытий // Будівництво України. -2000. №6. С.4244. (Здобувачем розроблена розрахункова схема, виконан розрахунок головної балки кесонного перекриття, проаналізован вплив дії крутного моменту).

АНОТАЦІЯ

Школа Ю.О. Несуча здатність та деформативність залізобетонних стержневих елементів при складному напруженому стані. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Одеська державна академія будівництва та архітектури, Одеса, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню тріщиноутворення, деформативності та несучій здатності складнонапружених залізобетонних стержневих елементів.

Вирішена задача про розподіл нормальних та дотичних напружень в стержневому елементі прямокутної форми поперечного перерізу при стисненому крутінні. Отримані вирази для аналітичного опису діаграм зсуву бетону і арматури. Розроблена і випробувана загальна методика визначення несучої здатності залізобетонного стержневого елементу прямокутної форми поперечного перерізу при сумісній дії осьової сили N, згинальних моментів в двох координатних площинах і крутного моменту з врахуванням стиснення. Проаналізовано вплив стиснення перерізу на тріщиноутворення, деформативність і несучу здатність.

Ключові слова: несуча здатність, тріщиностійкість, деформативність, залізобетонний стержневий елемент, складний напружений стан, стиснене крутіння, повна діаграма деформування, діаграма зсуву, критерій міцності.

АННОТАЦИЯ

Школа Ю.А. Несущая способность и деформативность железобетонных стержневых элементов при сложном напряженном состоянии. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения. - Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Одесса, 2002.

Диссертация посвящена исследованию трещинообразования, деформативности и несущей способности сложнонапряженных железобетонных стержневых элементов с прямоугольной формой поперечного сечения, а также разработке методики определения их несущей способности и деформативности.

Содержание диссертации.

Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая ценность работы, дана ее общая характеристика

В первом разделе приведен обзор некоторых отечественных и зарубежных исследований по следующим вопросам: полные диаграммы бетона и арматуры; работа бетонных и железобетонных стержней на кручение и изгиб с кручением; критерии прочности бетона.

Во втором разделе изложено решение задачи распределения напряжений нормальных и касательных напряжений в стержневом элементе прямоугольного поперечного сечения с произвольным отношением сторон при стесненном кручении. Проанализировано влияние размеров поперечного сечения на затухание дополнительных напряжений, возникающих в результате стеснения сечения. Показано, что полученные выражения вырождаются в известное решение С.П. Тимошенко для узкой полосы.

В третьем разделе приведен вывод выражений для аналитического описания диаграмм деформирования в виде (диаграммы сдвига) для бетона и арматуры на базе диаграмм растяжения материалов. Решена задача о распределении напряжений при совместной работе бетона и поперечной арматуры по восприятию касательного усилия. Определено влияние дополнительных сдвиговых деформаций на нормальные напряжения в стержнях продольной арматуры в результате воздействия усилий в поперечной арматуре.

Предложена общая методика определения несущей способности и деформативности железобетонного стержневого элемента прямоугольного поперечного сечения при совместном действии осевой силы N, изгибающих моментов в двух координатных плоскостях и крутящего момента с учетом стеснения кручения сечения (отношение крутящего момента к суммарному изгибающему принимается не более 0,4). Методика разработана на базе полных диаграмм деформирования бетона и арматуры с привлечением современных критерием прочности бетона. По представленной методике составлен подробный алгоритм и программа для ПК.

В четвертом разделе показано сопоставление некоторых имеющихся экспериментальных данных по несущей способности и деформативности с результатами теоретических расчетов по предложенной методике.

Рассмотрены напряженные состояния косого изгиба, косого внецентренного сжатия, изгиба с кручением. Проанализировано влияние стеснения кручению на трещинообразование, деформативность и несущую способность железобетонных стержней прямоугольной формы.

Сравнительный анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований (71) подтвердил полное их качественное совпадение и достаточное для практических расчетов количественное совпадение.

Приведен также расчет главной балки сборномонолитного кессонного перекрытия с разной прочностью бетона сборной части и бетона замоноличивания. Показано существенное влияние учета крутящего момента на расчетную несущую способность и деформативность.

В выводах сформулированы основные результаты диссертационной работы.

Ключевые слова: несущая способность, трещиностойкость, деформативность, железобетонный стержневой элемент, сложное напряженное состояние, стесненное кручение, полная диаграмма деформирования, диаграмма сдвига, критерий прочности.

THE SUMMARY

Shkola Y.A. Bearing capacity and stressstrain behaviour of reinforced concrete rod element in compound pressed state. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.23.01 - Building constructions, building and structure. - The Odessa State Academy of Building and Architecture, Odessa, 2002.

The thesis is dedicated to a research of developing crack, stressstrain behaviour and bearing capacity of compound pressed reinforced concrete rod elements.

Normal and tangential stresses distribution problem has been solved in the rod elements with a rectangular shape section for constraint tortion. The expressions for analytical description of concrete and reinforcement shear diagram has been received. The bearing capacity determination general technique of reinforced concrete rod element with a rectangular shape section has been worked out and tested by combination action of the axis force N, bending moments in two coordinate planes and tortion moment including the constraint. The influence of constraint section on the developing crack, stressstrain behaviour and the bearing capacity has been analysed.

Key words: bearing capacity, stressstrain behaviour, reinforced concrete rod element, compound pressed state, constraint tortion, the full deformation diagram, shear diagram, criterion of strength.

Размещено на Allbest.ru

...