Особливості роботи стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при одноразових і повторних малоциклових навантаженнях
Напружено-деформований стан та несуча здатність стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів. Робота даних елементів за різних схем завантаження. Методика визначення їх напружено-деформованого стану та практичні рекомендації з розрахунку несучої здатності.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 26.09.2015 |
Размер файла | 207,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
"ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
УДК 624.012
05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Особливості роботи стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при одноразових і повторних малоциклових навантаженнях
ЗАРЕЧАНСЬКИЙ
ОЛЕГ ОЛЕГОВИЧ
ЛЬВІВ
2008
ДИСЕРТАЦІЄЮ Є РУКОПИС
Робота виконана в Національному університеті водного господарства та природокористування Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор БАБИЧ Євгеній Михайлович, Національний університет водного господарства та природокористування, завідуючий кафедрою інженерних конструкцій.
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор ЯРЕМЕНКО Олександр Федорович завідуючий кафедрою будівельної механіки Одеської державної академії будівництва і архітектури;
кандидат технічних наук, доцент ЖУРАВСЬКИЙ Олександр Дмитрович Київський національний університет будівництва і архітектури, доцент кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій, м. Київ.
Захист відбудеться 23 жовтня 2008 р. о_10-30_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.17 у Національному університеті "Львівська політехніка" за адресою:
79013, м. Львів, вул. С.Бандери,12, головний корпус, ауд. 226
З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного університету "Львівська політехніка" за адресою:
79013, м. Львів, вул. Професорська,1
Автореферат розісланий 22 вересня 2008 р.
Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради П.Ф.Холод
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Стиснуто-зігнуті залізобетонні стержневі елементи, які одночасно сприймають поздовжні і поперечні навантаження, є найбільш поширеними в складі будівель та споруд. Позацентрово стиснуті залізобетонні елементи можна розглядати як окремий випадок стиснуто-зігнутих, у яких ексцентриситет прикладання поздовжньої сили по довжині практично постійний. До стиснуто-зігнутих залізобетонних конструкцій відносяться колони одноповерхових виробничих будівель, окремі колони багатоповерхових будівель та різноманітних споруд, елементи підпірних стін, стійки транспортних естакад тощо.
На стиснуто-зігнуті залізобетонні конструкції діє комплекс різноманітних навантажень, серед яких вагоме місце займають повторні малоциклові навантаження. Відомо, що такі навантаження спричиняють особливі умови роботи залізобетонних елементів, викликаючи зміни механічних характеристик бетону, впливаючи на процеси тріщіноутворення та деформаційність елементів.
На сьогодні в достатній мірі теоретично і експериментально досліджена робота позацентрово стиснутих залізобетонних елементів, на основі яких розроблена нормативна методика їхнього розрахунку, але в чинних нормах проектування конструкцій немає рекомендацій щодо розрахунків стиснуто-зігнутих елементів та і експериментальних досліджень виконано дуже мало. Особливо це стосується роботи таких елементів при повторних навантаженнях.
В даний час розробляються нові норми проектування залізобетонних конструкцій, в основу яких покладена методика розрахунку міцності поперечних перерізів елементів на базі деформаційної моделі. Стосовно позацентрово стиснутих елементів є окремі пропозиції, які ще не підтверджені експериментальними дослідженнями.
Виходячи з наведеного, з метою накопичення експериментальних даних про роботу стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при дії короткочасних одноразових і повторних малоциклових навантажень, встановлення особливостей їхньої роботи та на їх основі розробка рекомендацій щодо удосконалення методики розрахунку є актуальною задачею, вирішення якої буде сприяти розвитку теорії залізобетону в цілому.
Зв'язок роботи з науковими програмами. Виконана робота є одним із етапів комплексних досліджень, які виконуються на кафедрі інженерних конструкцій Національного університету водного господарства та природокористування за проблемою "Дослідження роботи та удосконалення методів розрахунків будівельних конструкцій при різних режимах зовнішніх впливів" (номер державної реєстрації 0107 U 004181). Окремі експериментальні дослідження виконувалися відповідно до тем "Розробка теоретичних основ розрахунку бетонних і залізобетонних конструкцій на малоциклові впливи" (РК 0198 U 002424) та "Розробка теоретичних основ розрахунку міцності і напружено-деформованого стану залізобетонних рам при повторних навантаженнях" (0104 U 003121), які фінансувалися за рахунок коштів держбюджету. На основі технічних завдань на вище згадані теми автором виконані експериментальні випробування стиснуто-зігнутих елементів при різних режимах навантаження та розроблена методика визначення напружено-деформованого стану нормальних перерізів на основі деформаційної моделі.
Мета і задачі дослідження. В дисертаційній роботі ставиться за мету встановити вплив одноразових та малоциклових навантажень на напружено-деформований стан та несучу здатність стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів та удосконалити методику їх розрахунку.
Для досягнення мети в роботі ставилися такі задачі:
експериментально дослідити особливості роботи нормальних перерізів залізобетонних елементів, що зазнають одноразового стиску зі згином;
експериментально встановити вплив малоциклових поперечних навантажень, при сталій поздовжній силі, на напружено - деформований стан жорстких і гнучких залізобетонних елементів;
експериментально дослідити вплив на роботу стиснуто-зігнутих елементів малоциклового поздовжнього навантаження при сталому поперечному навантаженні;
удосконалити методику з розрахунку міцності нормальних перерізів
стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при дії малоциклових навантажень;
виконати порівняння експериментальних даних з теоретичними.
Об`єкт дослідження - залізобетонні колони довжиною 1,5 м та 3,0 м, перерізом 150 Ч 100 мм.
Предмет дослідження - напружено-деформований стан стиснуто-зігнутих елементів при малоциклових навантаженнях різних рівнів.
Методи дослідження - аналіз літературних джерел, експериментальні випробування дослідних зразків, теоретичні дослідження.
Наукова новизна одержаних результатів. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:
- отримано нові експериментальні дані щодо несучої здатності стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів, які працюють в умовах короткочасних малоциклових навантажень різних рівнів;
- встановлено вплив повторних малоциклових поперечних та поздовжніх навантажень різних рівнів на зміну напружено-деформованого стану стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів;
встановлено вплив повторних малоциклових навантажень на прогини стиснуто-зігнутих елементів;
результати можуть використовуватись при проектуванні залізобетонних конструкцій, що працюють одночасно на стиск і поперечний згин і піддаються в процесі експлуатації повторним малоцикловим навантаженням.
Практичне значення одержаних результатів: Одержані в дисертації результати можуть використовуватись при проектуванні стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів, які піддаються в процесі експлуатації малоцикловим поперечним та поздовжнім навантаженням різних рівнів. Використання розробленої у дисертації методики дає можливість при проектуванні враховувати дійсні процеси, які відбуваються в роботі бетону та арматури елемента, що підвищує їхню надійність та раціональність використання матеріалів. Матеріали дисертації використані у кінцевому звіті по темі: "Розробка теоретичних основ розрахунку міцності і напружено-деформованого стану залізобетонних рам при повторних навантаженнях" (реєстраційний номер 0104 U 003121) та в навчальному процесі. На основі отриманих результатів досліджень розроблені рекомендації щодо розрахунку стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при дії повторних навантажень.
Особистий внесок здобувача: Основні результати дисертаційної роботи одержані самостійно. У працях із співавторами автором особисто виконано:
стаття: "Розрахунок міцності залізобетонних позацентрово стиснутих елементів на основі деформаційної моделі" // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наукових праць. - Рівне. - 2003. - Вип. 9. - с. 140-146. - автору належать виводи розрахункових формул.
стаття: "Робота стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при одноразових та повторних малоциклових навантаженнях" // Будівельні конструкції: Збірник наукових праць. - Київ. - НДУБК. - 2005. - Том 1. - С. 17-23. - експериментальні дослідження, обробка даних, побудова діаграм деформування, їх аналіз.
стаття: "Експерементальні дослідження стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при поперечних повторних навантаженнях різних рівнів" // Будівельні конструкції: Збірник наукових праць. - Київ. - НДУБК. - 2006. - С. 253-259. - методика випробування, експериментальні дослідження, побудова діаграм деформування, їх аналіз, висновки.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались і обговорювались на міжнародній науково-технічній конференції "Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди" у м. Рівне (2003 р.); четвертій всеукраїнській науково-технічній конференції "Науково-технічні проблеми сучасного залізобетону" у м. Суми (2005 р.); матеріали дисертації були представлені на сьомій науково-технічній конференції "Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація" у м. Кривий Ріг (2006 р.); п`ятій науково-технічній конференції "Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди" у м. Рівне (2006 р.); науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу, аспірантів та студентів НУВГП у м. Рівне (2003-2007 рр.).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковані 6 статей у збірниках наукових праць, що є фаховими виданнями, три із них опубліковано одноосібно.
Обсяг та структура роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, додатків та списку використаних літературних джерел. Повний обсяг дисертації становить 153 сторінки, які включають 127 сторінок основного тексту, 1 таблицю, 5 ілюстрацій, 162 найменування літературних джерел на 20 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтована актуальність теми, наведена її загальна характеристика, сформульовані мета та задачі дослідження, зв`язок роботи з науковими програмами, відмічена її наукова новизна та практична цінність роботи.
Перший розділ присвячений огляду вітчизняних та зарубіжних досліджень, в яких вивчались позацентрово стиснуті елементи за різних умов роботи і схем завантаження. Окремим пунктом виділено аналіз праць з експериментально-теоретичного дослідження стиснутих залізобетонних стержнів із змінними по довжині початковими ексцентриситетами в одній площині. Також розглянуті загальні положення розрахунку стиснутих елементів і залежності між напруженнями і деформаціями в бетоні та арматурі.
Позацентровому стиску приділяли увагу багато вітчизняних і закордонних дослідників, починаючи ще з 30-х років минулого століття. Найперші дослідження позацентрово стиснутих елементів проводились теоретично і ґрунтувалися на пружній роботі бетону. Але навіть за таких умов дослідники Н.І. Гольденблат, Е.Г. Ратц, Б.Д. Франк, B. Bresle, L. Nolte отримували досить складні і громіздкі розрахункові формули, які справедливі були лише для елементів прямокутного поперечного перерізу.
Теоретичні і експериментальні дослідження жорстких позацентрово стиснутих елементів, засновані на методах руйнівних навантажень та граничної рівноваги, припадають на 60-ті роки. Слід відмітити роботи A. Aas-Jakobsen, A. Tung, R. Furlong та інших. Суттєвий вклад у вивчення косого позацентрового стиску належить В.І. Бабичу, П.Ф. Вахненку, С.І. Глазеру, Ю.В. Гарніцькому, В.І. Клименку, А.М. Павлікову, В.М. Ромашку, Ю.М. Руденку, С.Д. Семенюку, М.С. Торянику, О.Н. Тоцкому, А.А. Шкурупю та іншим.
Практично всі дослідження позацентрово стиснутих елементів (за винятком не багатьох колон С.Д. Семенюка) відбувалися за постійного по довжині і однаково направленого початкового ексцентриситету, що спонукає до розгляду стиснутих елементів із змінною по довжині епюрою початкових ексцентриситетів. Дослідженням таких елементів за позацентрового стиску займалося чимало вчених, найбільш відомі роботи А.Я. Барашикова, А. М. Бамбури, В. Я. Бачинського, С.В. Бабича, А.С. Залесова, М.О. Ісмаілова, В.Г. Казачека, Б.М. Кузнецова, Н.И Карпенка, Д.Р. Маіляна, І.О. Нісканена, Т.М. Пецольда, В.В. Різака, К.Є. Таля, Д.І. Уразбаєва, О.А. Харченка, Є.О. Чистякова, О.Ф. Яременка, P. Ferguson, A. Schutte та інших.
Опису функцій напружень в бетоні присвячені роботи Є.М. Бабича, В.М. Байкова, А. М. Бамбури, В. Я. Бачинського, В.М. Бондаренка, П.Ф. Вахненка, Ю.А. Круся, Л.П. Макаренка, Г.А. Фенка, M. Everard та іншіх. Існує ціла низка кусочно-лінійних, степеневих, експоненціальних, поліноміальних та інших функцій, запропонованих як вітчизняними, так і закордонними дослідниками.
Перший розділ закінчується визначенням мети та задач досліджень.
У другому розділі висвітлена методика та об`єм експериментальних досліджень. Дослідні зразки першої та другої серій являли собою призматичні залізобетонні стержні номінального розміру 100 160 1500 мм, армовані просторовими в`язаними каркасами (табл. 1). В перший серії колон як робочу арматуру застосовували чотири стержні із сталі класу А 500С 12 мм, в другій та третій серіях була використана арматура А 500С 10 мм, яка була розташована симетрично в поперечному перерізі елемента (рис. 1).
В першій серії зразків було виготовлено шість колон довжиною 1,5 м, при дослідженні ставилось за мету визначити несучу здатність, при одноразовому навантаженні поздовжнім та поперечним зусиллям, дослідити напружено - деформований стан при повторній дії поперечної сили різних рівнів, прогини зразків, отримати деформації матеріалів.
Таблиця 1
Геометричні характеристики колон та режими навантаження зразків
Се-рія |
Шифр колони |
Довжина, l, мм |
Переріз, bЧ h, мм |
As = Аs' см2 |
Рівень наванта-ження |
Кіль-кістьцик-лів, n |
Дован-тажен-ня: № цикла (рівень) |
||
Nсус/Nu |
Qсус/Qu |
||||||||
1 |
1К-1 |
1520 |
162102 |
2,261 |
1 |
0 |
- |
- |
|
1К-2 |
1523 |
161100 |
2,261 |
1 |
0 |
- |
- |
||
1К-3 |
1513 |
162100 |
2,261 |
0 |
1 |
- |
- |
||
1К-4 |
1510 |
160101 |
2,261 |
0,6 |
1 |
- |
- |
||
1К-5 |
1516 |
161100 |
2,261 |
0,6 |
0,7 |
11 |
- |
||
1К-6 |
1509 |
161102 |
2,261 |
0,6 |
0,7 |
11 |
9 (0,85) |
||
2 |
2К-1 |
1510 |
161100 |
1,57 |
1 |
0 |
- |
- |
|
2К-2 |
1521 |
161100 |
1,57 |
0,65 |
1 |
- |
- |
||
2К-3 |
1520 |
160100 |
1,57 |
0,65 |
0,7 |
11 |
- |
||
2К-4 |
1516 |
161101 |
1,57 |
0,65 |
0,7 |
11 |
9 (0,8) |
||
2К-5 |
1516 |
16098 |
1,57 |
0,65 |
1 |
- |
- |
||
2К-6 |
1513 |
161100 |
1,57 |
0,65 |
0,8 |
18 |
- |
||
3 |
3К-1 |
3006 |
162102 |
1,57 |
1 |
0 |
- |
- |
|
3К-2 |
3002 |
161100 |
1,57 |
1 |
0 |
- |
- |
||
3К-3 |
3003 |
162100 |
1,57 |
0,75 |
1 |
- |
- |
||
3К-4 |
3012 |
160101 |
1,57 |
0,83 |
0,4 |
6 |
- |
||
3К-5 |
3001 |
160102 |
1,57 |
0,83 |
0,6 |
7 |
- |
||
3К-6 |
3002 |
162102 |
1,57 |
0,83 |
0,9 |
13 |
- |
||
3К-7 |
3005 |
161103 |
1,57 |
0,3-0,6 |
0,6 |
11 |
- |
||
3К-8 |
3001 |
166100 |
1,57 |
0,3-0,8 |
0,6 |
15 |
- |
||
3К-9 |
3001 |
160100 |
1,57 |
0,3-0,6 |
0,6 |
11 |
- |
||
3К-10 |
3006 |
161101 |
1,57 |
0,3-0,6 |
0,6 |
11 |
6(0,8) |
||
3К-11 |
3008 |
160102 |
1,57 |
0,6 |
0,6 |
11 |
6(0,85) |
||
3К-12 |
3011 |
161103 |
1,57 |
0,3-0,6 |
0,4-0,8 |
9 |
8(N-0,85),(Q-0,95) |
Друга серія колон відрізнялась від першої армуванням зразків. В процесі випробувань встановлювалась: міцність колон, напружено - деформований стан при повторному поперечному навантаженні, вплив перевантаження зразка на певному циклі на його подальшу роботу.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Третя серія складалась з дванадцяти колон довжиною 3 м. При випробуванні досліджувались: напружено - деформований стан при одноразовому та повторному, поздовжньому та поперечному навантаженнях а також деформації матеріалів зразків та міцність колон.
До кожної серії зразків відповідно виготовлялись куби та призми, завдяки яким були отримані дані про кубикову та призмову міцність бетону.
Кубикова міцність бетону в віці 28 діб складала: першої серії зразків R = 19,6 МПа, другої R = 29,2 МПа, третьої R = 36,4 МПа.
Експериментальні дослідні зразки випробовували в спеціальній пружинній установці. Поздовжнє зусилля N створювалось за допомогою гідравлічного домкрата потужністю 500 кН, і через пакет пружин, в якому був встановлений динамометр, передавалось на колону.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Дослідна установка запроектована таким чином, що дозволяє за допомогою переміщення верхньої траверси випробовувати колони різної довжини (рис. 2).
Горизонтальне зусилля Q створювалось гідродомкратом з максимальним зусиллям 100 кН, і передавалось на колону за допомогою розподільчої траверси, опори якої передавали зусилля на зразок через металеві пластини, які були приклеєні безпосередньо до тіла бетону за допомогою епоксидної смоли. Відстань між опорними частинами розподільчої траверси, для колон першої та другої серій складала 400 мм (при довжині зразка 1500 мм), для колон третьої та четвертої серій складала 1000 мм (при довжині зразка 3000 мм).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Під час випробувань деформації матеріалів контролювали наступними вимірювальними приладами: прогини зразка - прогиномірами 6 ПАО - ЛИСИ, деформації бетону - індикаторами годинникового типу, деформації арматури - тензометрами Гугенбергера (рис. 3). Всі механічні прилади дублювались електричними тензорезисторами.
Тензорезистори наклеювались в середині прольоту, між місцями прикладання поперечних сил. Таким чином досліджувався найбільш небезпечний переріз елемента. Після наклеювання тензорезисторів та тримачів механічних приладів до торцевих пластин колони, прилаштовувались центруючі оголовники по геометричній вісі зразка.
Третій розділ присвячений аналізу експериментальних досліджень жорстких стиснуто-зігнутих елементів.
Размещено на http://www.allbest.ru/
В процесі випробувань був встановлений характер роботи при умовному центральному стиску. Від початку навантаження і до величини стискаючого зусилля N = 200 кН в колоні 2К - 1 деформації бетону ев і арматури еsс зростали практично лінійно (рис. 4). При навантаженні N = 400 кН вони досягли відповідно значень ев = 144,0*10-5 і еsс = 443,4*10-5. При витримці навантаження колона зруйнувалась.
Колона 2К - 4 була навантажена поздовжньою силою N = 270 кН (0,65 Nu) за якої в подальшому піддавалась дії повторного поперечного навантаження
Qcyc = 0,7Qu
(Qu - руйнуюче поперечне навантаження, визначене при N = 0 за результатами випробування колони 2К - 2). На дев`ятому циклі, після стабілізації деформацій, вона була довантажена до
Qcyc = 0,8Qu.
При завантаженні поздовжнім зусиллям N = 270 кН середні деформації арматури склали еsс = 87,3*10-5, а бетону ев = 68,7*10-5. Після першого циклу завантаження спостерігались суттєві залишкові деформації. На наступних циклах навантаження, включно до шостого, спостерігалось зменшення приросту деформацій з поступовим їх затуханням. Перевантаження на дев`ятому циклі спричинило появу додаткових деформацій в стиснутій арматурі, та майже ніяк не вплинуло на розтягнуту арматуру. Колона зруйнувалась при поперечному навантаженні 2Q = 45 кН, деформації арматури відповідно складали: еs = -110,4*10-5, еsс = 595,8*10-5, а бетону ев = 276,4*10-5 (рис. 5).
Узагальнюючи висновки по третьому розділу слід відмітити: руйнування зразків відбувається по стиснутій зоні бетону з наступною втратою стійкості арматурних стержнів, залишкові деформації стабілізуються на шостому - сьомому циклах навантаження, після перевантаження стабілізація деформацій відбувається практично на наступному циклі навантаження.
Размещено на http://www.allbest.ru/
У четвертому розділі розглядається робота зразків третьої серії колон. Для прикладу розглянемо роботу колони 3К - 2.
Випробовування колони 3К - 2 дало змогу визначити її несучу здатність при умовному центральному стиску. Перед руйнуванням деформації бетону по осі перерізу склали ев = 139,9*10-5, що близько до максимальних значень деформацій стиснення евR, а за показниками тензорезисторів які знаходились в площині арматури відповідно ев = 79,3*10-5 і 204,4*10-5 (середнє значення ев = 141,85*10-5). Що стосується деформацій в крайніх волокнах протилежних граней елемента в площині більшої жорсткості, то на момент руйнування вони становили: більш стиснутої грані ев = 219,6*10-5, менш стиснутої грані ев = 26,6*10-5 (рис. 6).
Також в розділі розглядається робота гнучких елементів при малоцикловому поздовжньому та поперечному навантаженнях. Для прикладу розглянемо роботу зразків 3К - 6 та 3К - 10.
При дослідженні роботи колони 3К - 6 спостерігалось більш інтенсивне зростання деформацій в арматурі. При N = 300 кН і 2Qcyc = 0 деформації в арматурі складали еsс = 86,0*10-5 (рис. 7).
На першому циклі прикладання поперечної сили спостерігався значний приріст деформацій в арматурі. Після розвантаження в більш стиснутій арматурі виникли суттєві залишкові деформації Деsс = 46,2*10-5. На другому циклі приріст деформацій в арматурі зменшувався Деsс = 12,9*10-5, на третьому Деsс = 6,5*10-5. На наступних циклах приріст деформацій в арматурі поступово зменшувався і на одинадцятому - дванадцятому циклах практично деформації стабілізувалися. Так, деформації в більш стиснутій арматурі при 2Q = 21 кН склали, еsс = 283,1*10-5.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
При N = 300 кН і 2Qcyc = 0 деформації в бетоні складали ев = 84,6*10-5 і 71,3*10-5. Після розвантаження зразка 3К - 6 поперечною силою в бетоні виникли суттєві залишкові деформації Дев = 51,2*10-5. На другому циклі приріст деформацій в бетоні склав Дев = 15,7*10-5, на третьому Дев = 4,1*10-5. На наступних циклах такий приріст деформацій в бетоні поступово зменшувався і на одинадцятому - дванадцятому циклах практично деформації стабілізувалися.
Зразок 3К - 10. На перед руйнівній стадії, максимальні зафіксовані деформації в стиснутій арматурі складали еsс = 294,9*10-5 (рис. 8). Що стосується розтягнутої арматури, то перевантаження спричинило деформації розтягу не в такій значній мірі як в стиснутій зоні.
Після перевантаження в стиснутому бетоні залишились суттєві залишкові деформації. Потрібно відмітити, що під час перевантаження, стискаючі зусилля більш інтенсивно сприймала арматура, так як величина залишкових деформацій після перевантаження в ній була більша, ніж в бетоні. На наступних циклах після перевантаження, в роботі зразка спостерігалась стабілізація.
За результатами експериментальних даних по всім серіям колон можна відмітити наступне: повторні навантаження призводять до збільшення деформацій, стабілізація яких залежить від рівня навантаження, при перевантаженні зразка на n - му циклі залишкові деформації стабілізуються практично на наступному циклі, при повторних поздовжніх навантаженнях за сталого поперечного, стабілізація в роботі елемента відбувається на четвертому - шостому циклах, руйнування дослідних зразків відбувається по стиснутій зоні бетону з послідуючою втратою стійкості арматурних стержнів.
П`ятий розділ присвячений порівнянню теоретичних значень несучої здатності і напружено-деформованого стану колон з експериментальними даними, при цьому несуча здатність визначалась згідно з методикою чинних норм і методикою, яка базується на деформаційній моделі.
Існують два випадки напружено - деформованого стану стиснуто - зігнутих залізобетонних елементів прямокутного перерізу (рис. 9).
В роботі отримані формули для визначення напружено - деформованого стану за деформаційною моделлю. Були складені умови рівноваги для двох випадків:
для першого випадку
(1)
(2)
для другого випадку
(3)
(4)
В роботі, використовуючи гіпотезу плоских перерізів та залежності між напруженнями і деформаціями в бетоні у вигляді:
(5)
де R - граничне значення коефіцієнта пружності бетону.
(6)
наведені рівняння рівноваги після інтегрування рівнянь (1), (2), (3), (4).
Виконано порівняння теоретичних значень несучої здатності колон, визначених за методикою СНиП, та з використанням деформаційної моделі, які показали, що вирахувана теоретична несуча здатність за методикою норм проектування, має добру збіжність з експериментальними даними для коротких колон. Середнє відношення
km = Nu,th / Nu,exp = 1,03
при коефіцієнті мінливості х = 0,066 (6,6 %). Значно гіршу збіжність мають теоретичні значення з експериментальними для гнучких колон
km = Nu,th / Nu,exp = 0,81
при коефіцієнті мінливості х = 0,155 (15,5 %).
Якщо розглядати всі колони в сукупності, то для них відношення km = 0,88 (коефіцієнт мінливості х = 0,166). Таке високе розсіювання пояснюється кращою збіжністю теоретичних даних для жорстких колон і значно гіршою - для гнучких колон.
Використання деформаційної моделі для визначення несучої здатності колон дає добру збіжність. Для обох методик середні відношення складають
km = Nu,th / Nu,exp = 1,01.
При цьому спостерігається тільки більший коефіцієнт мінливості, з використанням формули (6), який в цьому випадку склав х = 0,073 (7,3 %), при використанні формули (5) - х = 0,023 (2,3 %). Необхідно зазначити, що збіжність результатів для коротких і довгих колон практично однакова (табл. 2).
Таблиця 2
Порівняння теоретичних значень несучої здатності з експериментальними
Марка колон |
Експериментальні значення зусиль при руйнуванні, кН |
Теоретичні значення, Nu,th, кН, за методиками |
|||||||
За нормами проектування СНиП 2.03.01-85 |
За деформаційною моделлю з використанням формул |
||||||||
(5) |
(6) |
||||||||
Nu,exp |
Qu,exp |
Nu,th |
Nu,th |
Nu,th |
|||||
2К-1 |
400 |
0 |
449,0 |
1,12 |
387,6 |
0,97 |
358,9 |
0,90 |
|
2К-2 |
270 |
25 |
249,0 |
0,92 |
270,8 |
1,00 |
289,7 |
1,07 |
|
2К-3 |
270 |
18,75 |
279,5 |
1,03 |
272,5 |
1,01 |
259,5 |
0,96 |
|
2К-4 |
270 |
22,25 |
286,3 |
1,06 |
267,8 |
0,99 |
270,5 |
1,00 |
|
2К-5 |
270 |
21 |
273,2 |
1,01 |
281,9 |
1,04 |
293,2 |
1,06 |
|
2К-6 |
270 |
20 |
272,4 |
1,01 |
281,7 |
1,04 |
292,9 |
1,08 |
|
3К-2 |
390 |
0 |
444,0 |
1,14 |
379,0 |
0,97 |
344,5 |
0,88 |
|
3К-3 |
300 |
15 |
242,8 |
0,81 |
298,3 |
0,99 |
295,4 |
0,98 |
|
3К-4 |
300 |
10 |
209,7 |
0,70 |
306,1 |
1,01 |
324,5 |
1,08 |
|
3К-5 |
300 |
10 |
209,7 |
0,70 |
308,0 |
1,03 |
326,5 |
1,09 |
|
3К-6 |
300 |
10,5 |
204,4 |
0,68 |
313,3 |
1,04 |
341,5 |
1,14 |
|
3К-7 |
370 |
6,0 |
288,0 |
0,78 |
373,7 |
1,01 |
339,7 |
0,92 |
|
3К-8 |
380 |
6,0 |
288,8 |
0,76 |
383,8 |
1,01 |
348,9 |
0,92 |
|
3К-9 |
330 |
6,0 |
268,6 |
0,82 |
324,9 |
0,98 |
341,1 |
1,03 |
|
3К-10 |
340 |
6,0 |
274,3 |
0,81 |
341,0 |
1,00 |
337,7 |
0,99 |
|
3К-11 |
240 |
12,5 |
212,5 |
0,88 |
247,2 |
1,03 |
249,5 |
1,04 |
|
3К-12 |
330 |
11,0 |
265,4 |
0,81 |
328,3 |
0,99 |
334,9 |
1,01 |
|
Середнє відношення km |
0,88 |
- |
1,01 |
- |
1,01 |
||||
Середнє квадратичне відхилення у |
0,146 |
- |
0,023 |
- |
0,073 |
||||
Коефіцієнт мінливості х |
0,166 |
- |
0,023 |
- |
0,073 |
Випадок розрахунку визначається з порівняння фактичного ексцентриситету дії поздовжньої сили e0 з теоретичним, який визначається за умови z1 = h, bt = 0, b1 = bR.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1. Отримані нові експериментальні дані, деформацій бетону та арматури, при роботі стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів за дії одноразових і повторних малоциклових навантаженнях, на підставі яких удосконалена методика їхнього розрахунку з використанням деформаційної моделі. деформований завантаження несучий здатність
2. Встановлено, що повторні навантаження поперечною силою при сталому значенні поздовжньої сили призводять до збільшення деформацій бетону і арматури (до 30 %), стабілізація яких залежить від рівня поперечного навантаження.
3. Після повторних навантажень виникають залишкові деформації в бетоні і арматурі, які залежать від рівня поздовжнього навантаження і можуть досягати 35%.
4. Після перевантаження колон на n-му циклі поздовжнім або поперечним зусиллям стабілізація в роботі елементів відбувається практично на наступних другому - третьому циклах навантаження.
5. Методика норм проектування залізобетонних конструкцій може бути використана для визначення несучої здатності жорстких стиснуто-зігнутих елементів. Використання такої методики для гнучких стиснуто-зігнутих елементів потребує уточнення коефіцієнту поздовжнього згину.
6. Запропонована методика визначення напружено-деформованого стану на основі деформаційної моделі дає добру збіжність з експериментальними даними. Середнє відношення теоретичних значень поздовжньої сили до експериментальних, становить 1,01 при коефіцієнті мінливості 0,048 (4,8 %).
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ
Бабич Є.М. "Експериментальні дослідження гнучких стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при поперечних повторних навантаженнях різних рівнів"/ Є.М. Бабич, О.О. Заречанський // Будівельні конструкції: Збірник наукових праць. - Київ: НДіБК, 2006. - Випуск 65. - С. 253 - 259.
Бабіч Є.Є. "Робота стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при одноразових та повторних малоциклових навантаженнях"/ Є.Є. Бабіч, О.О. Заречанський // Будівельні конструкції: Збірник наукових праць. - Київ. - НДУБК. - 2005. - Том 1. - С. 17-23.
Бабіч Є.Є. "Розрахунок міцності залізобетонних позацентрово стиснутих елементів на основі деформаційної моделі"/ Є.Є. Бабіч, О.О. Заречанський // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наукових праць. - Рівне. - 2003. - Вип. 9. - с. 140-146.
Заречанський О.О. "Вплив повторних поперечних навантажень на прогин залізобетонних стиснуто-зігнутих елементів"/ О.О. Заречанський // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наукових праць. - Рівне. - 2005. - Вип. 12. - С. 150-154.
Заречанський О.О. "Дослідження стиснуто-зігнутих елементів при повторній дії поперечної сили високих рівнів"/ О.О. Заречанський // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Збірник наукових праць. - Рівне: Видавництво НУВГП, 2005. - Вип. 13. - С. 129-135.
Заречанський О.О. "Особливості роботи гнучких стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при повторній дії поздовжньої сили"/ О.О. Заречанський // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Збірник наукових праць. - Рівне: Видавництво НУВГП, 2006. - Вип. 14. - С. 187-194.
АНОТАЦІЯ
Заречанський О.О. Особливості роботи стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів при одноразових і повторних малоциклових навантаженнях - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Національний університет ''Лвівська політехніка'', Львів, 2008.
Дисертація присвячена вивченню напружено-деформованого стану та несучої здатності стиснуто-зігнутих залізобетонних елементів. Експериментально та теоретично досліджена робота даних елементів за різних схем завантаження. Запропоновано методику визначення їх напружено-деформованого стану та практичні рекомендації з розрахунку несучої здатності стиснуто-зігнутих стержнів.
Ключові слова: залізобетон, ексцентриситет, стиснуто-зігнути елементи, схема завантаження, напружено-деформований стан, несуча здатність.
АННОТАЦИЯ
Заречанський О.О. Особенности работы сжато - изогнутых железобетонных элементов при одноразовых и повторных малоциклических нагрузках - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. - Национальный университет ''Львовская политехника'', Львов, 2008.
Диссертация посвящена изучению напряженно-деформированного состояния и несущей способности сжато - изогнутых железобетонных элементов, теоретическому и экспериментальному исследованию железобетонных колон, при разных режимах работы и различных схемах нагружения. Разработаны рекомендации для расчета напряженно-деформированного состояния
Первый раздел посвящен обзору отечественных и зарубежных экспериментально-теоретических исследований сжато - изогнутых железобетонных элементов, изучению внецентрено сжатых элементов с переменной по длине эпюрой начальных эксцентриситетов, зависимости между напряжениями и деформациями бетона и арматуры. Рассмотрена область использования данных элементов, проведены теоретические исследования влияния повторных нагружений на механические характеристики бетона.
Во втором разделе представлена программа, количество образцов и методика их испытаний, конструкция опытных колон и установка для испытания. Для решения поставленных задач было изготовлено и испытано 12 жестких и 12 гибких железобетонных колонн сечением 100160 мм длиной 3,0 м и 1,5 м. Армировались колоны симметрически, арматурой периодического профиля класса А 500С диаметром 10 и 12 мм.
Также в разделе приведены геометрические характеристики и режимы нагружения колон. Отдельными пунктами рассмотрены механические характеристики бетона и арматуры исследуемых образцов. Колоны испытывались в специальной пружинной установке. Для измерения деформаций использовали как механические приборы так и тензорезисторы.
В третьем разделе приведены и проанализированы основные результаты экспериментальных исследований, первой и второй серий колон. В разделе рассматривается несущая способность и характер разрушения опытных образцов, приводятся графики деформирования колон при одноразовом кратковременном нагружении. Также рассматривается влияние повторных нагружений на деформации бетона и арматуры исследуемых образцов, приводятся графики зависимостей нагрузка - деформации.
В четвертом разделе приводятся результаты испытаний третей серии колон длиной 3,0 метра. Рассматривается работа колон при постоянной продольной силе и переменной поперечной нагрузке, приводятся графики зависимостей нагрузка - деформации. Вторая часть раздела посвящена работе гибких элементов при постоянной поперечной силе и повторном продольном нагружении. Анализируется напряженно - диформированное состояние при таких условиях работы.
В пятом разделе приводится практический метод расчёта несущей способности, сжато-изогнутых железобетонных элементов, а также примеры расчета колонн по разработанной методике. Проводятся теоретические исследования, напряжено - деформированного состояния нормальных сечений колон с использованием деформационной модели. Определяется несущая способность колон по действующим нормам СНиП, а также при использовании предложенных формул. Формулируются общие выводы.
Ключевые слова: железобетон, эксцентриситет, сжато-изогнутые элементы, напряженно-деформированное состояние, несущая способность.
SUMMARY
Zarechans`ky O.O. Feature of work it is compressed - bent ferro-concrete elements at disposable and repeated cyclic loadings. - Manuscript.
The dissertation on reception of a scientific degree of Cand.Tech.Sci. behind a speciality 05.23.01 - building constructions, buildings and structures. - National university "Lvivska Polytechnica", Lviv, 2008.
The dissertation is devoted to studying is intense - deformed conditions and bearing ability is compressed - bent ferro - concrete elements. Experimentally and theoretically investigated work of such elements for different circuits of loading. The technique of definition their is intense - deformed conditions is offered and practical recommendations at the rate of bearing ability is compressed - bent cores.
Key words: ferro-concrete, the condition, bearing ability is compressed - bent elements, the circuit of loading, is intense - deformed.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Об’ємно-просторове та архітектурно-планувальне рішення. Характеристика конструктивних елементів споруди. Специфікація елементів заповнення прорізів. Інженерне обладнання будинку. Специфікація бетонних, залізобетонних, металевих конструкцій будівлі.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.05.2014Характеристика бетону і залізобетону. Причини та наслідки пошкодження будівельних залізобетонних конструкцій. Підготовка основи та матеріали для ремонту, обробка стальної арматури та металевих елементів конструкції. Організація праці опоряджувальників.
реферат [2,9 M], добавлен 26.08.2010Конструктивні та планувальні рішення житлового будинку. Теплотехнічний розрахунок огороджуючої конструкції. Розрахунок та конструювання великорозмірних залізобетонних елементів сходової клітки. Визначення складу і об'ємів будівельно-монтажних робіт.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 20.06.2014Проектування мостового переходу. Кількість прогонів моста. Стадії напруженого стану залізобетонних елементів. Основне сполучення навантажень. Зусилля в перерізах балки. Підбір перерізу головної балки. Перевірка балки на міцність за згинальним моментом.
курсовая работа [193,1 K], добавлен 04.05.2011Розрахунок будівельних конструкцій на впливи за граничними станами, при яких вони перестають задовольняти вимоги, поставлені під час зведення й експлуатації. Нові методи розрахунку бетонних і залізобетонних конструкцій за другою групою граничних станів.
статья [81,3 K], добавлен 11.04.2014Генеральний план будівництва зоотехнічної лабораторії у Хмельницькій області. Об’ємно-планувальне та архітектурно-конструктивне рішення будівлі. Відомість опорядження та інженерне обладнання приміщень. Специфікація збірних залізобетонних елементів.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 06.08.2013Розрахунок та конструювання залізобетонних елементів збірного балочного перекриття цивільної будівлі з неповним каркасом. Збір навантаження на будівельні елементи та стрічковий фундамент, а також розрахунок плити перекриття за нормальним перерізом.
контрольная работа [689,2 K], добавлен 27.06.2013Визначення основних розмірів конструкцій: лоток, прольоти другорядних балок і виліт консолей, поперечні перерізи основних несучих елементів. Розрахунок і конструювання лотока. Визначення навантажень, зусиль у перерізах, міцності конструкційних елементів.
курсовая работа [659,2 K], добавлен 09.10.2009Шляхи підвищення довговічності будівель. Проектування у будинку покриття, даху, підлоги, сходи, вікна та двері. Зовнішнє, внутрішнє та інженерне опорядження. Специфікація збірних залізобетонних елементів. Теплотехнічний розрахунок горищного покриття.
курсовая работа [28,7 K], добавлен 11.06.2015Загальна характеристика умов будівництва завода ювелірних виробів в м. Житомир. Генеральний план будівництва та архітектурно-конструктивне рішення. Специфікація збірних залізобетонних елементів. Оздоблення внутрішніх та зовнішніх стін і перегородок.
курсовая работа [283,7 K], добавлен 13.01.2015Обґрунтування категорії дороги та нормативи для її проектування. Особливості та правила вибору напрямку траси. Основні норми проектування. Узгодження елементів дороги з рельєфом, яке ґрунтується на відповідності елементів дороги елементам ландшафту.
реферат [20,6 K], добавлен 12.11.2010Загальні відомості про штукатурні роботи. Пристрої для виконання опоряджувальних робіт на висоті, ручний інструмент та інвентар. Штукатурні розчини та їх властивості, приготування розчинів вручну. Штукатурення елементів віконних і дверних прорізів.
реферат [2,6 M], добавлен 26.08.2010Особливості побудови кам’яних композицій. Роль альпінаріїв в зеленому будівництві. Технологія закладення рокаріїв - елементів оформлення території, композиційною основою, яких є камінь. Підбір декоративних елементів та рослин для альпінаріїв і рокаріїв.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.01.2012Виробництво конструкцій з цегли та керамічного каміння; ефективність їх використання у малоповерховому будівництві. Технологія виготовлення багатошарових залізобетонних конструкцій, віброцегляних і стінових панелей; спеціалізовані механізовані установки.
реферат [27,9 K], добавлен 21.12.2010Бетон - штучний композитний каменеподібний матеріал. Підприємства з виготовлення виробів із щільних силікатних бетонів. Класифікація залізобетонних конструкцій; технологія виготовлення збірних арматурних каркасів, змішаних будівельних розчинів і сумішей.
реферат [41,1 K], добавлен 21.12.2010Типи жорсткості елементів ферми і балки. Епюра поздовжніх сил у стержнях ферми. Деформована схема рами, статичний розрахунок плоскої рами. Побудова векторів вузлових навантажень. Вузлові переміщення як кінематичні характеристики дискретної моделі.
контрольная работа [544,0 K], добавлен 04.05.2015Різновиди криволінійних поверхонь та об'ємних елементів, їхнє використання в інтер'єрах приміщень. Технологія гнуття криволінійних елементів з гіпсокартону великого радіусу і виготовлення шаблонів, вибір необхідних матеріалів для виготовлення шаблону.
реферат [225,4 K], добавлен 28.08.2010Підбір елементів рами: колони, балки покриття, фундаменту. Компоновка каркасу будівлі, постійні навантаження від власної ваги елементів. Розрахунок надкранової і підкранової частини колони. Проектування залізобетонної балки з паралельними поясами.
курсовая работа [917,0 K], добавлен 14.11.2012Виробництво залізобетонних кілець з використанням конвеєрного способу виробництва. Проектування цеху, розрахунок вартості його будівництва. Організаційний план та розрахунок виробничих витрат. Розрахунок фонду оплати праці. Інвестиційний план виробництва.
курсовая работа [53,3 K], добавлен 25.05.2014Аналіз інженерно-геологічних умов. Визначення глибини промерзання ґрунту та закладення фундаментів. Визначення розмірів підошви фундаментів. Ущільнення основи важкими трамбівками. Визначення осідань фундаменту, несучої здатності висячих забивних паль.
курсовая работа [557,6 K], добавлен 17.03.2012