Застосування деформаційної методики розрахунку залізобетонних елементів при визначенні тріщиностійкості експериментальних балок
Методика розрахунку тріщиностійкості залізобетонних елементів з урахуванням повної діаграми стискання бетону. Умова тріщиностійкості центрально розтягненого елемента. Розрахунок позацентрово стиснених елементів, які мають невелику висоту тріщини.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | статья |
Язык | украинский |
Дата добавления | 03.05.2019 |
Размер файла | 147,0 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/
УДК 624.012:539.43
ЗАСТОСУВАННЯ ДЕФОРМАЦІЙНОЇ МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ ПРИ ВИЗНАЧЕННІ ТРІЩИНОСТІЙКОСТІ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ БАЛОК
Валовой О.І., доцент, к. т. н., Еременко О.Ю., к. т. н. (Криворізький технічний університет, м. Кривий Ріг)
Валовой М.О., аспірант (Київський національний університет будівництва і архітектури, м. Київ)
В статті наведено методику розрахунку тріщиностійкості залізобетонних елементів з урахуванням повної діаграми стискання бетону (арматури). Зроблено порівняння цієї методики з методикою чинних норм на підставі розгляду напружено деформованого стану експериментальних балок.
Важливе місце в вирішенні питань оцінки несучої здатності, проектування нових та підсилення існуючих залізобетонних конструкцій займає проблема подальшого вдосконалення теорії опору залізобетону. В зв'язку з цим все більш широкого розвитку і застосування при проектуванні будівельних об'єктів набуває деформаційна модель розрахункових перерізів з використанням діаграм деформування бетону і арматури, які дозволяють з'ясувати справжній напружено деформований стан та виявляти резерви несучої здатності конструкції.
Аналіз результатів досліджень, практика проектування і досвід застосування залізобетонних конструкцій свідчать про те, що в багатьох випадках клас бетону, розміри перерізу і площу розтягненої арматури за умовами утворення тріщин доводиться приймати більшими, ніж це вимагається за міцністю або за деформативністю.
Аналіз останніх досліджень. Норми рекомендують визначати Мcrc наближено способом ядрових моментів. У відповідності з цим способом (у його первісному варіанті) у стисненій зоні приймається трикутна епюра нормальних напружень, причому лінія, що обмежує цю епюру, проводиться з таким нахилом, що при продовженні її в розтягнену зону вона відсікає на крайньому розтягненому волокні відрізок, що дорівнює 2Rbt; епюра нормальних напружень в розтягненій зоні приймається прямокутною. Перевірку за утворенням нормальних до поздовжньої осі конструкції тріщин, згідно з вимогами чинних норм [1], виконують, виходячи з умови:
М ? Мcrc ,(1)
Подальший алгоритм розрахунку описано, як в нормативній літературі, так і в навчальних посібниках, тому зупинимося більш детально на розрахунку тріщиностійкості елементів за деформаційною методикою.
Згідно останньої визначення граничних зусиль в нормальних перерізах згинних, позацентрово стиснених і позацентрово розтягнених елементів проводиться на підставі таких робочих гіпотез [2]:
- зв'язок між напруженнями і деформаціями стисненого бетону виражається діаграмою, показаною на рис. 2, між напруженнями і деформаціями розтягненого бетону - діаграмою, показаною на рис. 3;
- для деформацій бетону і арматури вважається справедливим закон плоских перерізів;
- опір розрахункового перерізу вважається вичерпаним, якщо деформації крайніх розтягнених волокон бетону досягають граничних значень.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2. Ідеалізована діаграма b-b для бетону при стисненні
Використання вказаних гіпотез рівносильне прийняттю епюр нормальних напружень у бетоні стисненої і розтягненої зон розрахункового перерізу у вигляді прямокутних трапецій (рис. 4) з висотою ділянок постійних напружень, рівною відповідно
та .
При моментах, узятих відносно осі, що проходить через центр ваги поперечного перерізу, умова тріщиностійкості виражається нерівністю
;(2)
де
;(3)
;(4)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3. Діаграма b-b, що використовуються як початкова для розтягання бетону (суцільна лінія)
;(5)
;(6)
або в розгорнутому вигляді
.(7)
Висота стисненої зони визначається з рівняння
.(8)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4. До розрахунку згинних, позацентрово стиснених і позацентрово розтягнених елементів за утворенням нормальних тріщин:
а - схема зусиль в епюрі напружень, що діють у перерізі; б - епюри деформацій перерізу
Відповідно до епюри деформації, показаної на рис. 4,
;(9)
;(10)
.(11)
Знак плюс перед силою N ставиться, якщо вона стискна, мінус - якщо розтягальна.
Розшифровуючи у рівнянні (7) напруження в бетоні і арматурі за формулами (9)-(11), після перетворень одержимо
x2 + 2B1x - B2 = 0,(12)
де
;(13)
.(14)
Оскільки коефіцієнт b є функцією невідомих напружень b, задачу потрібно розв'язувати методом послідовних наближень[3].
Вважаючи у першому наближенні, що бетон стисненої зони працює пружно (b=1b=1), знаходять висоту стисненої зони х1 , а за формулою (9) - напруження в крайніх стиснених волокнах бетону 1b. За одержаними з “пружного” розрахунку значеннями b визначають відповідно їм величину b=2b.
Нове значення коефіцієнта b=3b приймають рівним 0.5[1b=2b] і повторюють розрахунок доти, доки наступне значення х не співпаде з попереднім.
Після цього за формулами (9)-(11) обчислюють остаточні значення b, s, s і перевіряють умову (2).
Умова тріщиностійкості центрально розтягненого елемента виражається нерівністю
,(15)
де Ab - площа поперечного перерізу елемента.
Постановка мети і задач досліджень
Метою експериментальних випробувань було дослідження напружено-деформованого стану, міцності, тріщиностійкості та деформативності залізобетонних згинальних елементів, підсилених у стиснутій зоні матеріалами, які відрізняються один від одного за своїми фізико-механічними властивостями. При підсиленні балок використовували сучасні ефективні матеріали підвищеної міцності та тріщиностійкості до складних умов експлуатації. Для порівняння з традиційним способом підсилення залізобетонних балок нарощуванням стиснутої зони за допомогою додаткової арматури та шару дрібнозернистого бетону були досліджені інші матеріали, які підсилюють стиснуту зону. Відомо, що підсилення стиснутої зони згинального елемента виконують при необхідності значного збільшення несучої здатності і є найбільш ефективним способом підсилення нормальних перерізів для армованих балок. З цією метою для описуваних дослідів було прийнято рішення, крім традиційного способу підсилення шаром армованого дрібнозернистого бетону, підсилити стиснуту зону шаром сталефібробетону та шаром полімербетону. Поряд з означеними задачами досліджень за мету також ставилося порівняти зусилля тріщиноутворення визначине експериментальним шляхом з розрахунковими, обчисленими за деформаційною методикою та за методикою чинних норм.
Методика досліджень
Для експерименту було виготовлено чотири серії експериментальних балок, по три штуки в кожній. При цьому балки першої серії підсиленню не підлягали та мали прямокутний поперечний переріз. Балки другої, третьої та четвертої серій були підсилені в стиснутій зоні, при цьому їх поперечний переріз змінився з прямокутного на тавровий.
Короткочасні випробування балок проводили на універсальному гідравлічному пресі ПММ-250 за схемою однопрольотної вільнолежачої балки, навантаженої двома зосередженими силами у третинах прольоту. Величину навантаження, що прикладається до балки, контролювали взірцевим манометром гідравлічної станції.
В процесі випробування експериментальних балок фіксували деформації граней балки в зоні чистого згину, визначали прогини балок, момент появи тріщин, а також слідкували за розвитком тріщин по висоті та ширині їх розкриття.
При випробуванні балок були використані такі прилади: прогиномір Максимова; індикатор годинникового типу з ціною поділки 0,01 мм для визначення деформацій бетону балки та просадки опор балок; мікроскоп МПБ-2 з 24 - кратним збільшенням і ціною поділки 0,05 мм для визначення ширини розкриття нормальних і похилих тріщин; тензорезистори на базі 50 мм для визначення деформацій бетону балки за висотою та визначення рівня напружень у розтягнутій арматурі; ИДЦ - 1 (измеритель деформации цифровой) для фіксації показів тензодатчиків.
Навантаження дослідних зразків балок здійснювали ступенями по 0,1 від руйнівного навантаження, яке визначали за розрахунковими руйнуючими навантаженнями отриманими для відповідного підсилення. Після кожного етапу прикладання навантаження його витримували 10 хвилин, під час яких знімали відліки по приладах, проводили огляд поверхні зразка, відмічали появу тріщин і вимірювали ширину їхнього розкриття.
Відліки по приладах знімали після стабілізації деформацій, обумовлених прикладенням повного навантаження. За момент утворення тріщин в балці вважали момент, при якому візуально мікроскопом можна було зміряти ширину розкриття тріщин приблизно 0,025....0,035 мм, а також з'являвся перелом графіка “момент-прогин” та на підставі показів тензорезисторів.
За момент руйнування балки було прийнято роздроблення бетону стиснутої зони. В підсилених балках за момент руйнування прийнято - розвиток похилих тріщин і руйнування стиснутого бетону над ними з наступним розривом поперечної арматури.
Результати досліджень
Описаний метод визначення величини зусилля тріщиноутворення та методика яку рекомендують чинні норми були використані при оцінці тріщиностійкості експериментальних балок. Було проведено експеримент і отримано дані про напружено деформований балок під час їх випробування короткочасним навантаженням до руйнування. Випробуванню підлягали непідсилені балки прямокутного перерізу серії БКСП, та балки підсиленні в стиснутій зоні шаром дрібнозернистого бетону, сталефібробетону і полімербетону серій, відповідно, БУМ, БУФ та БУП. Порівняння експериментальних та теоретичних (обчислених за обома наведеними методиками розрахунку) результатів тріщиностійкості балок всіх серій наведено в таблиці.
Таблиця
Порівняння експериментальних і теоретичних даних про утворення тріщин, нормальних до поздовжньої осі елемента
№ п/п |
Найменування величини |
Одиниця виміру |
Умовні позначення |
Значення величин для балок серії |
||||
БКСП |
БУМ |
БУФ |
БУП |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
Момент опору приведеного поперечного перерізу |
мм3 |
Wpl,red 105 |
18,16 |
30,26 |
32,35 |
31,52 |
|
2 |
Розрахунковий момент тріщиноутворення за методикою чинних норм |
кНм |
Мcrcтеор |
1,71 |
2,83 |
3,04 |
2,95 |
|
3 |
Розрахунковий момент тріщиноутворення за деформаційною методикою |
кНм |
Мcrcтеор* |
1,96 |
3,03 |
3,42 |
4,9 |
|
4 |
Середні величини дослідних моментів тріщиноутворення |
кНм |
Мcrcексп |
2,4 |
3,6 |
5.5 |
6 |
|
5 |
Середні величини дослідних руйнівних моментів |
кНм |
Muексп |
13,2 |
30 |
33,6 |
37,2 |
Основні висновки
З аналізу останньої таблиці можна дійти висновку, що деформаційний метод розрахунку тріщиностійкості згинальних елементів більш точно описує згаданий процес у порівнянні з методикою чинних норм. Досить наглядно останнє твердження спостерігається в балках підсилених в стиснутій зоні полімербетоном.
Полімербетон у порівнянні з іншими використаними видами бетону є більш деформаційним матеріалом.
Тому методика, яка враховує фізичну сутність процесів, що відбуваються при деформації балки, показує кращі результати при визначенні тріщиностійкості в конструкціях матеріал яких відрізняється один від одного за своїми фізико механічними властивостями. Однак і методика чинних норм показує результати прийнятної точності.
У зв'язку зі сказаним можна рекомендувати [2] наступні межі застосування тієї чи іншої методики розрахунку за тріщиностійкістю.
Формулами (2)-(14) слід користуватися при розрахунку статично невизначуваних систем, коли треба мати чітке уявлення про характер зміни напружено-деформованого стану нормальних перерізів по довжині конструкції.
Заслуговують вони явної переваги і при розрахунку стиснених елементів з ексцентриситетом рівнодійних сил P і N - eo,tot близьким до ядрового. тріщиностійкість бетон стискання позацентровий
Також врахування непружніх деформацій стисненого бетону доцільне при розрахунку позацентрово стиснених елементів, які мають невелику висоту тріщини, зазвичай розташованих у межах товщини захисного шару (або дещо перевищуючи його), а також переднапружених згинних елементів, розтягнена арматура яких працює на підході до руйнування у пружно-пластичній або пружній стадії.
Способом ядрових моментів, незважаючи на цілий ряд притаманних йому умовностей (використання принципу незалежності дії сил, неврахування непружніх деформацій стисненого бетону при визначенні Wpl, введення умовної ядрової точки, що не має фізичного смислу), доцільно використовувати при розрахунку згинних, розтягнених елементів і позацентрово стиснених при eo,tot 0.25h.
1. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991. - 79с.
2. Курс лекцій з основ розрахунку будівельних конструкцій з опору залізобетону/ Голишев О.Б., Бамбура А.М. - К.: Логос, 2004.-340с.
3. Методические рекомендации по уточненному расчёту железобетонных элементов с учётом полной диаграммы сжатия бетона.-К.: НИИСК Госстроя СССР, 1987.-24с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика 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 26.08.2010Об’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 25.05.2014Визначення 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 09.10.2009Розрахунок 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 27.06.2013Виробництво 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 25.05.2014Конструктивні 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 20.06.2014Розрахунок 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 11.04.2014Шляхи 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 11.06.2015Генеральний 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 06.08.2013Типи 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 04.05.2015Проектування 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 04.05.2011Характеристика основних властивостей бетону - міцності, водостійкості, теплопровідності. Опис технології виготовлення залізобетонних конструкцій; правила їх монтажу, доставки та збереження. Особливості архітектурного освоєння бетону та залізобетону.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 12.09.2011Загальна 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 13.01.2015Розрахунок балки на міцність за нормальними та дотичними напруженнями. Визначення вантажопідйомності балки. Розрахунок фасонки на виколювання, верхнього поясу В3-В4, елемента Н3-В3, розкосу Н3-В4. Технологія виконання робіт по підсиленню елементів ферми.
курсовая работа [755,9 K], добавлен 15.10.2014Підбір 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 14.11.2012Проектування балкової клітки; визначення товщини настилу. Конструювання головної балки: визначення навантажень зусиль отриманої сталі і підбір перерізу. Розрахунок і конструювання оголовка і бази колони: підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2013Балка як елемент споруд, яких працює на поперечний згин. Конструктивна схема розрахунку таврової балки, вибір матеріалів, технологічного процесу зварювання та методики розрахунку. Деформація конструкції. Визначення коефіцієнта концентрації напружень.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 15.09.2014Виробництво 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 21.12.2010Обґрунтування 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 12.11.2010Бетон - 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 21.12.2010