Введение к работе
Актуальность тепы. Железобетон во всех его разновидностях является основшм конструктивным матеріалом в современной капитальном строительстве. Поэтому повышение его эффективности кмэет большое значение, идам из путей репения этой задачи является совершенствование кетодов расчеіа железобетонных конструкций, способствующих их оптимальному проектированию. Особенно это относится к оценке ^прочности делезобетонных элементов.
Одна из важных задач, возникающих при проектировании бетонных и железобетонных конструкций, связана с учетом влияния трепцш на работу конструкции. При этом необходимо либо определить размеры ожидаемых трещин, либо оценить несущую способность конструкции, имеющей трещины.
Известно, что разрушение бетона как при сжатии, так и при растяжении происходит в результате роста трещин. Дал оценки сопротивления хрупких материалов распространению треіфш с позиций механики разрушения определяют следующие основные характеристики: коэффициент интенсивности напряжений Кі в вершине треїзини; энергия раар7Еения G; интеграл Черепанова-Раиса J - энергетический критерий; раскрытие в вершине трещин 5 - деформационный критерий. При доештении указанными внле параметрами критических значений трещина в материале прорастает вплоть до разруяеяня конструкции.
В данной диссертационной работе в качестве расчетного параметра механики разрушения выбран коэффициент интенсивности напряженими Кі в вершине трещины нормального разрыва, как наиболее опасной из указанншс выше схем распространения трещины, при этом железобетонная шита с определенной степенью приближения рассматривается как многослойная конструкция, средний слой которой по своиы упругим характеристикам и несущей способности эквивалентен металлической арматуре.
Такти образом, в рамках данной диссертации решение проблемы расчета на прочность бетонных и железобетонных конструкций с тре-щтовиднши несплошностяии (трещинами) потребован) решения двух опнопаья гадач, г-ядая из которах имеет самостоятельное праоти-ческое значение: 1) расчет коэффициента интенсивности напряжений Кі в вершине поверхностных трещин в многослойной железобетонной
- 4 -плите и 2) определение характеристики треаашоиоккоста (гягкоомг разрушения) различных классов цементного Сетона.
Коэффициент иятєеснбности напряжений Кі определяется из решения соответствующей краевой задачи теории упругости о напряжен-но-дефорцирозанноы состоянии в окрестности трещины^ ко-горое, в свои очередь, требует знания напряженно-деформированного состояния в теле без тредины. В частности, для многослойным конструкций вопросы напряженно-деформированного состояния без трещош решаат-ся на основе теории многослойных пласткн и оболочек.
Дедьр диссертационной работы является использование принципов механики разрушения для обоснования методов расчета на прочность бетонных и железобетонных конструкций, позволяющих учитывать влияние стеаени армирования, глубины заложения арматуры, а также величины и характера действия внешних нагрузок.
На защиту выносятся следующие основные научные положения:
- на основе решения краевой задачи теории упругости для
многослойной конструкции с поверхностной трещиной при статическом
нагружении установить закономерности роста к торможения грэдан в
бетонной и железобетонной конструкциях;
результаты исследования влияния размера , геометрических и физико-механических параметров материалов слоев на коэффицконт интенсивности напряжений Кі в вершине поверхностной трещины;
экспериментальное определение вязкости разрушения цементного бетона и исследование влияния ряда факторов на эту характеристику;
- алгоритмы х вычислительные программы для расчета прочности бетонных и железобетонных конструкций с трещиной.
Научную новизну работы составляют
-единый подход с позиций механика разрушения к проблеме влияния на прочность бетонных и железобетонных конструкций трещин, физико-механических свойств и геометрических параметров сло-ев и статических внешних нагрузок;
- установление закономерностей роста и торможения -тредкн в
бетонной и железобетонной конструкциях;
результаты исследования влияния размера тренда, геометрических и физико-механических гараметроз материалов слоев ва кс&іг фнцяевт интеясизвост?! няірядений Кі в вераине поверхностной їре-ЩККЫ;
эксперкментагыюе определекке вязкости разруЕенкя к пслу-че;аао ьа их основе результаты определения параметров хрупкой прочности и треедностойкостп гклезобетонвых конструкций.
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций научно обоснована результатами выполненных исследований и машинного зкспериійкта с использованием тестовых примеров расчета. Достоверность результатов обосновала широким объемом математического моделирования на ПЗЕМ и сравнительного анализа полученных значений с данными экспериментальных исследований.
Практическая ценность предлагаемого ыгтода учета трещююоб-разовааив при расчете прочности бетонных и железобетонных конструкций состоит в повызевии надежности работы конструкций, что тагаке в раде случаев позволяет снизить материалоемкость и затраты на. эксплуатации железобетонных конструкций.
Внедрение результатов предполагается в проектной практике организаций АРЕ.
Объем работы; диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, вкгочающего 192 наименования, в том числе 33 иностранных источника, и семи приложений; содержит 284 страницы, в том числе 127 страниц машинописного текста, 79 рисунков и 14 таблиц, 64 страницы приложений.