Введение к работе
Актуальность темы. Специалистами признано, что исследований конструкций, работающих в условиях сложных напряжённых состояний и, в частности, плоского, а также конструкций, подверженных кручению в сочетании с другими видами нагрузок, явно недостаточно. 3 то же время развитие новых архитектурных и конструктивных форм, всё болео широкое применение монолитных конструкций повышает интерес к кручению, ведь используемые теперь элемента . работающие на действующую из плоскости нагрузку, искривлённые балки, несимметричные профили, конструкции нэправильной формы и др. должны быть рассчитаны на восприятие больших крутящих моментов.
Поскольку рассматриваемые в настоящей работе центрифугированные железобетонные стойки имеют кольцевое сєчєіпїє, то представляют ценность не только их экспер!шентально-теоретические исследования и уточнения методов расчёта на действие знакопеременного крутящего момента в сочетании с другими силовыми воздействиями, в том числе со сжатием,как таковые, но и как материал для накопления знаний для болеа точного расчёта трещиностойкости, деформаций и прочности различных железобетонных конструкций, воспринимающих кручение и работающих в условиях плоского напряженного состояния.
Кроме того, возникла необходимость в гармонизации отечественных норм по проектированию бетонных и железобетонных конструкций с нормами ЕКБ-ФЙІІ с целью обобщения достижений мировой науки и прахтнки. Так как в нозые нор?м предполагается включить усовершенствованную методику расчёта железобетонных элементов при действии крутящих моментов по пространственным сечениям и методику расчёта норм ЕКБ-ФИП по пространственной розетке с разработкой соответствующих пособий по расчёту, необходимо накопление и осмысление новой информации, полученной из опытов.
Следовательно, тщательные исследования железобетонных элементов кольцевого сечения,работающих на кручение и сжатие в сочетании со знакопеременным кручением, и разрвботка более точных методов расчёта, учитывающих их действительное поведение под нагрузкой в реальных конструкциях, представляет неиалый научный и практический интерес и являются актуальной задачей.
Цель работы - исследование напряжсінно-лєформирс—
ванного1 состояний «елезобетонних стое* кольцевого сечения (кольцевых стоек), подвергнутых действию осевой' взимающей силы и кру-?йіЦсТо момента одного и двух знаков: разработка методики расчёта прочности, трещиностойхости и деформаций таких стоек с учётом особенностей дефоршрования и разрушения железобетонных элементов, бетон которых находится в условиях плоского напряжённого состояния "растяизние-сжатие" (п.н.с.ир.-с".); внедрение методики расчёта исследуемых стоек в нормы проектирования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Разработана методика замера деформаций продольной и поперечной арматуры малых диаметров и впервые получены достаточно полные данные о работе арматуры в центрифугированных железобетонных стойках, работающих на сжатие с кручением.
-
Разработана методика экспериментальных исследований в целом: в частности, сконструированы и были использованы оригинальный стенд для испытаний (данный экспонат отмечен серебряной медалью ВДНХ СССР: постановление Главного комитета выставки от 30. 11.90 № ISS-H, удостоверение № 15265), испытательные железобетонные стойки, которые содержали измерительную арматуру специального профиля со смонтированными на ней цепочками тензорезисторов, механические устройства для замера деформаций стоек в направлении продольной и поперечной осей (индикаторы-маятники и индикаторные рамки), -и получены достаточно точные и достоверные данные о треіїінностайностн, деформациях бетона и арматуры, прочности, углах закручивания, развитии, ширине раскрытия и углах наклона треідин . кольцевых стоек, подвергнутых действии осевой сжимающей силы и крутяцего момента одного и двух знаков в широком диапазоне соотношений между крутящим моментом и сжимающей силой.
-
Разработана методика расчёта кольцевых стоек, подвергнутых осевому сжатию и знакопеременному кручению, по прочности, трещиностойкости и деформациям и уточнена существующая методиха расчёта таких элементов при простых режимах нагружения.
-
Определён характер изменения напряжений в полосах бетона и арматура с учётом перераспределения усилий между ними от момента трещинообразонания до разрушения и выявлен характер разрушения .
5. Разработана упрощённая методика расчёта деформаций иа ветви разгрузки.
Практическое значение и реализация работы. Впервые проведены экслертеенгалько-теорети-чесхие исследования кольцевых стоек, работающих на сжатие со знакопеременным кручением в икроком диапазонз соотношений иехду нкаш, и разработана методика их расчёта по прочности, трсщикостойкости и деформациям.
Результаты исследований использованы в НШКБ Госстроя России при составлении раздела 4 "Конструкции, работающие в условиях плоского напряжённого состояния" "Пособия по расчёту статически неопределимых жолеэобетонних конструкций"; в хоздоговорнсй работе "Провести исследования деформаций и прочности железобетонных стоек кольцевого сечения промзданий при сложных режимах загружения в условиях кручения и подготовить предложения по расчёту" - J? г.р. 01890002945.
Автор защищает:
-
Методику экспериментальных исследований кольцевых стоек, подвергнутых действию осевой снимающей силы и крутящего момента одного и двух знаков, а также, в частности, методику замера деформаций продольной и поперечной арматуры железобетонных стоек, изготовленных методом центрифугирования.
-
Результаты экспериментальных исследования кольцевых стоек, подвергнутых действию осевого сжатия со знакопеременным кручением в широком- диапазоне соотношений между ними: от чистого кручения до осевого сжатия.
-
Методику расчёта кольигвых стоек по прочности, трещине-стойкости и деформациям при совместном действии осевой сжимдкцей силы и крутящего момента одного и двух знаков и ее оценку на ос-» нове экспериментальных исследований.
-
Предложения по использования полученных результатов в проектировании и строительстве.
Апробация работы. Работа докладывалась и обсуждалась, в частности, на научно-технических конференциях Белорусской политехнической академии в 1934, 1905, 1937, 1989, 1991, 1992 гг., на заседаниях кафедры п 1984 - 1987 vr., 1994 г., на Республиканском семинаре "Проблемы создания и применения центри-
фугированных железобетонных конструкций в строительстве" в г.Минске в 1985 г., на Всесоюзной конференции "Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении"'в г. Белгороде в 1987 г., на Научно-практической конференции "Совершенствована методов расчёта и проектирования современных видов строительных конструкций" в г.Ровно в 1988 г., на Республиканской научно-технической конференции "Совершенствование железобетонных конструкций, работающих на сложные виды деформаций, и их внедрение в строительную практику" в г.Полтаве в 1989 г.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 20 печатных работах.
Объем работы? Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и списка литературы из 126 наименований, изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 99 рисунков, II таблиц и приложения.
