Термонапряженное состояние конструкций с учетом защемления в основании и податливости торцов
Влияние заделки блоков бетонирования на напряженное состояние, вызванное изменениями температурного поля. Блоки бетонирования зданий и сооружений. Расчет напряжений в балках. Напряжения в прямом призматическом брусе с упругоподатливыми связями на торцах.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.05.2017 |
Размер файла | 136,2 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/
Термонапряженное состояние конструкций с учетом защемления в основании и податливости торцов
Ф.Х. Саидов, З.В. Кобулиев, Ш.С. Тагойбеков
В ХХ столетии бетон стал одним из массовых строительных материалов, определяющих уровень развития строительной индустрии. Мировой объём его применения достиг 2 млрд. м3 в год [1, 2, 3, 4, 5]. В связи с широким применением бетона открываются новые свойства материала, он еще дальше проникает в среду строительства географически, конструкции из бетона приобретают новые решения, получают архитектурно-строительную выразительность. А если к этому прибавить сравнительную простоту технологии изготовления и переработки, её доступность, малую энергоёмкость, экологическую безопасность и эксплуатационную надежность, учесть возможность широкого использования местных сырьевых ресурсов, утилизации техногенных отходов деятельности человека, станет понятным постоянный интерес к материалу, рост требований к нему со стороны строителей и постоянное стремление к его совершенствованию со стороны ученых и практиков [1, 2, 3, 4, 6, 7, 8].
Благодаря этому в настоящее время в строительстве применяется множество разновидностей бетона, и процесс создания его новых видов активно продолжается. Совершенствуется и технология производства бетонных работ.
Особое место занимает использование бетона в гидротехническом строительстве. В обычных условиях работы бетонные конструкции претерпевают вынужденные деформации, связанные с изменением температуры и влажности [9]. Следует отметить, что в бетоне протекают сложные физико-химические процессы, особенно в раннем возрасте, когда бетон формируется как материал. Без учета возникающего при этом напряженно-деформиро-ванного состояния надежный и экономичный расчет бетонных конструкций зданий и сооружений сооружений невозможен.
Учет влагообмена и связанных с ним явлений можно проводить по методике [9]. В предлагаемой работе ставится задача рассмотрения влияния заделки блоков бетонирования на напряженное состояние, вызванное изменениями температурного поля.
Как известно, блоки бетонирования зданий и сооружений могут иметь различную форму и размеры, которые определяются условиями производства работ и обеспечением трещиностойкости бетона, при этом на величину развивающихся в блоке температурных напряжений существенно влияют: температурный режим (разогрев от экзотермии, остывание и т.д.); свойства бетона (ползучесть, старение); условия на границе (заделка в основание и по торцам блоков). Блоки укладываются на различные основания, от абсолютно жесткого до абсолютно податливого, при этом могут быть различные условия заделки на торцах.
Так, для блоков с малой высотой бетонирования, уложенных на скальное основание или старый бетон, существенное влияние на напряженное состояние оказывает защемление в основание, которое учитывается по методике [5], путем введения в расчетные зависимости коэффициента защемления Кз. Этот коэффициент меняется от нуля до единицы в зависимости от жесткости основания.
Для высоких блоков значительное влияние на величины напряжений оказывает заделка торцов. Этот фактор учитывается введением коэффициента податливости Кп , который изменяется от нуля до единицы. Варьируя значениями коэффициента защемления Кз и коэффициента податливости Кп, можно достоверно описать самые различные условия работы блоков, а также выделить следующие возможные схемы работы блоков бетонирования, соответствующие различным условиям защемления в основание и заделки по торцам:
а) Кз = 0; 0 <Кп <1; б) Кп=0; 0 < Кз<1;
в) Кз= 1; Кп= 0 или Кп=1; г) 0 <Кз<1; 0< Кп <1. (1)
Случай «а» характерен для блоков, лежащих на абсолютно податливом основании при различных условиях заделки по торцам. Здесь применимо решение задачи для прямого призматического бруса сечением 2хоЧ2уо [5, 9, 10]. Напряжения вдоль оси с учетом ползучести определяются по формуле
(2)
где - коэффициент податливости, определяемый по формуле
(3)
- коэффициент линейного расширения бетона; - модуль упругости; - коэффициент Пуассона; - расчетная температура, определяемая как разница между фактической температурой в точке и средней температурой; - коэффициент релаксации к моменту времени при загружении бетона в возрасте ; - средняя расчетная температура; - площадь призматического бруса; - модуль упругости и площадь сечения связей, наложенных на торцы бруса.
Анализ формулы (2) показывает, что при приходим к решению, соответствующему случаю полного защемления торцов, а при , соответствующему свободным от закреплений торцам.
Например, требуется определить упругомгновенные напряжения в блоке прямоугольного поперечного сечения, лежащем на нескальном основании при заданном температурном режиме и различных условиях заделки на торцах. В основу может быть положена зависимость (2), которая для упруго-мгновенной задачи принимает вид
(4)
Разработанный метод позволяет определять напряжения в любой точке поперечного сечения. Условия заделки по торцам учитываются коэффициентом податливости (3). Если площади сечения рассматриваемого блока и соседнего («блока-связи») равны между собой, то зависит только от отношения их модулей упругости. На рисунке приведен один из вариантов развития температурных напряжений в бетоне раннего возраста, рассчитанных с использованием ПЭВМ.
Анализ результатов расчета показывает, что наибольшие напряжения возникают в брусе с жесткозащемленными торцами, наименьшие - со свободными. Промежуточное положение занимают напряжения в брусе с упругоподатливыми связями. Причем эти напряжения зависят от жесткости связей: чем больше возраст «блоков-связей», тем ближе напряжения в блоке с упругоподатливыми связями к напряжениям в блоке с защемленными торцами; чем меньше жесткость - тем ближе к напряжениям в блоке, свободном от заделки по торцам. Наиболее вероятно появление температурных трещин в блоке с жесткозащемленными торцами. Например, в блоке, связанном по торцам с соседними арматурными стержнями при общем его остывании.
Случаю «б» соответствуют блоки бетонирования со свободными торцами и укладываемые на основание различной жесткости. В основе расчетов лежат зависимости, предложенные С.А. Фридом [5].
Случай «в» рассматривает блоки, защемленные в основание, торцы у которых могут быть свободны или жестко заделаны. Расчет напряжений упругомгновенной задачи для таких условий приводится в работе [9].
И, наконец, рассмотрим случай «г». Ему соответствуют блоки, на напряженное состояние которых оказывает влияние заделка по торцам и основанию.
Анализируя результаты расчета напряжений в балках, жестко защемленных в основание, с абсолютно жесткой заделкой по торцам и отсутствием каких-либо связей на торцах [9], можно сделать вывод, что связи на торцах блоков оказывают влияние не на всю их длину, а на ту часть, которая составляет примерно 0,25l. Здесь 2l - длина блока. Таким образом, для зоны, прилегающей к торцам с длиной 0,25l , следует учитывать влияние связей, в серединной же части блока их можно не учитывать. Отсюда следует, что в длинных невысоких блоках заделка по торцам оказывает незначительное влияние на напряженное состояние.
Рис. - Напряжения в прямом призматическом брусе с упругоподатливыми связями на торцах.
бетонирование здание балка
Для определения напряжений в зоне, прилегающей к торцам блока (равномерный разогрев или остывание), расчетная формула примет вид:
, (5)
где ; - напряжения в блоке, соответственно, с защемленными и свободными торцами при равных условиях заделки в основание; - перемещения в блоке со свободными торцами; - перемещения вдоль оси z в блоке с упругоподатливыми связями на торцах, которые определены из уравнений теории упругости исходя из равенства перемещений торцовых сечений блока и связей при изменениях температуры средних по сечению:
. (6)
Из формулы (5) при получена зависимость для определения напряжений на торцах блока:
(7)
Для того чтобы оценить влияние торцов на напряженное состояние, выполнены расчеты по (5). Принимая возраст «блоков-связей» в момент укладки бетона равным 3, 10, 20 суток, рассчитаны напряжения при равномерном разогреве от экзотермии, возникающие в сечениях о =0,5; 0,75 блока l/2, защемленного в основание. Здесь о=z/l; z - ордината, отсчитываемая от центра блока вдоль его длины, равной 2l; l - половина длины блока. Некоторые результаты приведены в таблице. Напряжения длины в долях от бЕ(t)Ц(t).
Анализ полученных данных показывает, что возраст соседних блоков оказывает влияние на напряженное состояние бетона. Чем больше возраст «блоков-связей», тем большей жесткостью они обладают, следовательно, менее податливы, а величины напряжений в расчетном блоке близки к напряжениям в блоке с защемленными торцами.
Таблица Напряжения, возникающие в различных сечениях блока, защемленного по основанию, при различных условиях заделки по торцам (в долях от бЕ(t)Ц(t))
№ пп. |
Условия на торцах |
Возраст «блоков-связей», сут. |
о = 0,5 |
о = 0,75 |
|||
на по-верх-ности |
в ос-но-вания |
на по-верх-ности |
в осно- вания |
||||
1. |
Свободные торцы |
- |
+0,010 |
-0,950 |
-0,270 |
-0,990 |
|
2. |
Упруго- податливые |
3 |
+0,317 |
-0,946 |
-0,231 |
-1,110 |
|
10 |
+0,443 |
-0,943 |
-0,219 |
-1,120 |
|||
20 |
+0,465 |
-0,942 |
-0,205 |
-1,150 |
|||
3. |
Жесткозащем-ленные торцы |
? |
+0,540 |
-0,940 |
-0,200 |
-1,170 |
Примечание: + растяжение; - сжатие.
Заключение
1. Выполненные расчеты позволили выявить зону влияния податливости торцов на напряженное состояние защемленных по основанию блоков. Эта зона ориентировочно составляет 0,25l;
2. Результаты расчетов напряжений в блоках с учетом упругоподатливых связей на торцах показали, что напряжение в них отличны от тех, которые возникают в блоках с защемленными торцами или свободных. Это необходимо учитывать при назначении мероприятий по регулированию температурного режима для обеспечения трещиноустойчивости конструкции.
Литература
1. Фрид С.А. Температурные воздействия на гидротехничесчкое соо-ружение в условиях Севера [Текст] / С.А. Фрид, Д.П. Левених. -Л.: Стройиздат, 1978. -200 с.
2. Лицкевич В.К. Жилище и климат [Текст] / В.К. Лицкевич. -М.: Стройиздат, 1984. -288 с.
3. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменение температуры и влажности с учетом ползучести [Текст] / С.В. Александровский. -М.: Стройиздат, 1973. -С.432.
4. Бурцева О.А. Моделирование напряженного состояния арматурных стержней, применяемых при производстве преднапряженных железобетонных конструкций / О.А. Бурцева, Е.Е. Косенко, В.В. Косенко, В.В. Нефедов, А.В. Черпаков [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2011, №4. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2011/549 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
5. Микульский В.Г. Строительные материалы (материаловедение): Учеб. изд. [Текст] / В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов и др. -М.: Изд-во АСВ, 2004. -536 с.
6. Рамачандран В. Наука о бетоне. Физико-химическое бетоноведение / В.Рамачандран. Р.Фельдман, Дж.Боуэден / Пер. с англ. Т.И.Розенберг, Ю.Б. Ратиновой. -М.: Стройиздат, 1986. -280 с.
7. Виноградова Е.В. Проблемы качеством бетонных работ / Е.В. Виноградова [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №3. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1001 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
8. Кобулиев З.В. Энерго- и ресурсосберегающие материалы на основе минерального и растительного сырья: Монография [Текст] / З.В. Кобулиев, С.Э. Якубов / Под ред. Шарифова А. -Душанбе: Ирфон, 2006. -206 с.
9. Kobuliev Z.V. Modeling of process of karring heat and account of heat conductivity of composite materials [Text] / Z.V. Kobuliev, A.Sh. Sharifov, M.M. Safarov // ICCE/6, Sixth annual international conference on composites enginee-ring. - Orlando, Florida, 1999. - Р.761-762.
10. Wang G.S. Plastic deformation of composite materials [Text] / G.S. Wang, Z.Z. Zheng, L. Geng, D.Z. Wang, C.K. Iao // JCCE/7. -July 2-8, 2000, Denver, Colorado. -P. 905.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Знакомство с основными этапами расчета зимнего бетонирования монолитной железобетонной плиты. Анализ схемы расположения секций поочередного бетонирования. Рассмотрение особенностей определения расстояния между схватками. Характеристика метода "термос".
курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.03.2015Определение поверхности опалубкивания фундаментов, днища и стенок бассейна и объема укладываемого бетона. Проектирование арматуры для них. Расчет и конструирование опалубки. Выбор бетононасоса и вибратора. Технологические параметры зимнего бетонирования.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 13.12.2013Изучение процесса бетонирования монолитного перекрытия в 10 этажном монолитном жилом доме. Устройство монолитного железобетонного перекрытия краном-бадьей и автобетононасосом. Расчет затрат труда, машин и механизмов на производство строительных работ.
контрольная работа [733,1 K], добавлен 02.12.2014Организация работ по технической эксплуатации зданий и сооружений. Виды ремонтов: текущий и капитальный. Техническое состояние здания и факторы, вызывающие изменения его работоспособности. Физический и моральный износ сооружений, срок их службы.
реферат [37,9 K], добавлен 22.07.2014Архитектурно-планировочные и конструктивные особенности здания. Выбор основных технических средств для монтажа сборных элементов опалубки и бетонирования конструкций. Укладка бетонных смесей, арматурные и опалубочные работы. Определение затрат.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 09.11.2010Общие сведения о зданиях и сооружениях. Организация работ по технической эксплуатации сооружений, продолжительность их эксплуатации. Параметры, характеризующие техническое состояние постройки. Особенности конструкций жилых зданий старой постройки.
реферат [30,6 K], добавлен 01.12.2010Исследование двумерного температурного поля наружного угла в условиях стационарной теплопередачи. Сравнение результатов с расчетными данными. Теплопередача через ограждение конструкций зданий: перепады температуры, зависимость от формы ограждения.
лабораторная работа [1,2 M], добавлен 05.11.2008Знакомство с основными признаками, характеризующими техническое состояние деревянных частей зданий и сооружений: нарушение геометрической неизменяемости, температурно-влажностные условия эксплуатации. Анализ принципов реконструкции жилых зданий.
реферат [632,0 K], добавлен 28.03.2014Определение общего состояния строительных конструкций зданий и сооружений. Визуально-инструментальное обследование, инженерно-геологические изыскания. Определение физико-химических характеристик материалов конструкций. Диагностики несущих конструкций.
курсовая работа [36,7 K], добавлен 08.02.2011Основные положения технологии возведения монолитных и сборно-монолитных зданий на основе требований строительных норм и правил. Выбор технических средств для монтажа сборных элементов, опалубки и бетонирования конструкций. Укладка бетонных смесей.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 09.01.2022Частичный или полный ремонт деревянных конструкций. Методика обследования деревянных частей зданий и сооружений. Фиксация повреждений деревянных частей зданий и сооружений. Защита деревянных конструкций от возгорания. Использование крепежных изделий.
презентация [1,4 M], добавлен 14.03.2016Техническое состояние строительных конструкций здания и возможности его надстройки. Анализ причин выявленных повреждений с оценкой их дальнейшего развития. Укладка фундамента. Устройство стены. Технология выполнения работ по укладке ламинат-паркета.
курсовая работа [84,7 K], добавлен 24.01.2016Характеристика основных этапов работ по обследованию конструкций, зданий и сооружений. Составление инженерно-технического отчета. Используемые приборы при обследовании. Обследование железобетонных плит и ригелей. Формирование цены в ООО "Реконструкция".
отчет по практике [33,0 K], добавлен 19.10.2011Разработка календарного графика производства бетонных работ. Производительность бетонного завода, количество бетоносмесителей, емкости склада заполнителей. Разработка схемы бетоновозного транспорта, технологии бетонирования основных сооружений.
курсовая работа [87,2 K], добавлен 25.12.2013Конструирование и расчет опалубки. Заготовка и монтаж арматуры для железобетонных изделий. Проектирование состава бетонной смеси; правила ее транспортировки, укладки и уплотнения. Особенности бетонирования в экстремальных условиях; меры безопасности.
курсовая работа [39,2 K], добавлен 22.09.2014Структурированные системы мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Источники данных и контроль состояния конструкций. Алгоритмы, применяемые при мониторинге строительных конструкций. Датчики, применяемые в системах мониторинга.
курсовая работа [54,6 K], добавлен 25.10.2015Конструирование и расчет опалубки, основные требования к ней. Заготовка и монтаж арматуры. Методы обеспечения проектного защитного слоя бетона. Проектирование состава бетонной смеси для бетонирования конструкции. Контроль качества железобетонных работ.
курсовая работа [110,3 K], добавлен 24.11.2013Общие правила проведения обследования и мониторинга технического состояния зданий и сооружений. Наблюдение за зданиями, находящимися в аварийном состоянии. Примеры проектирования и эксплуатации схем мониторинга конструкций и оснований высотных зданий.
реферат [1,9 M], добавлен 11.06.2011Порядок усиления конструкций покрытий одноэтажных промышленных зданий. Этапы проведения опалубочных работ. Исправление дефектов конструкций зданий индустриального строительства. Окраска поверхностей водными, масляными и синтетическими составами.
контрольная работа [2,4 M], добавлен 21.06.2009Особенности работы и разрушения каменных и армокаменных конструкций. Определение их прочности и технического состояния по внешним признакам. Влияние агрессивных сред на каменную кладку. Мероприятия по обеспечению долговечности промышленных зданий.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.12.2013