Введение к работе
Актуальность темы. Преимущества тонкостенных пространственных конструкций в отношешш архитектурной выразительности и ресурсосбережения опреде-іяют их применение в зданиях и сооружениях. Среди различных видов железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий широкое распро-лранение получили панели-оболочки и складки "на пролет". Эти конструкции по ггатико-геометрическим признакам можно отнести к стержням-оболочкам. Повы-нение эффективности пространственных конструкций, в том числе названного oiacca, все больше связывают с комплексными и комбинировашшши вариантами хх исполнения. Примером могут быть конструкции с сечениями из бетона и фибро-зетона, бетона и стеклопластика, сталежелезобетона и другие. Однако такие варианты конструирования нарушают сплошность сечений конструкций. Возникает яеобходимость проведения их расчета по схеме составных стержней-оболочек с податливыми связями сдвига.
Большинство существующих методов расчета такого класса железобетонных конструкций основаны на упрощенных подходах. Накопленные сегодня новые данные о деформировании и трещиностойкости тонкостенных железобетонных конструкций, в том числе современные деформациошше модели при сложном напряженном состоянии, не нашли отражеїшя в исследованиях и практике проектирования тонкостенных конструкций составного сечеїшя из железобетона. Это не позволяет в полной мере адекватно действительности онештать работу таких конструкцій под нагрузкой, производить их рациональное и надежное проектирование.
Таким образом, принимая во внимание, с одной стороны, уровень изученности конструкций рассматриваемого класса, а с другой - всевозрастающую их значимость в практике проектирования, строительства и реконструкции, актуальность нсследовшшй по сформулированной в названии работы теме представляется обоснованной.
Цель работы: разработка и экспериментальное обоснование метода расчета и предложений по конструированию составных железобетонных конструкций типа "панель-оболочка" с учетом податливости связей сдвига и реальной работы материалов.
Автор защищает:
теоретические предпосылки и построенные разрешающие уравнеїшя для анализа деформирования железобетонных составных конструкций названного класса;
результаты экспериментальных исследований жесткости и трещиностойкости тонкостенных составных конструкций на специальных железобетонных образцах;
практическую методику расчета с вариантом выбора единичных функций, алгоритм и программные средства для анализа деформирования составных железобетонных панелей-оболочек и складок;
результаты численных исследований влияния податливости связей сдвига и структуры сечений на жесткость и трещиностойкость составных конструкций и рекомендации по управлению их эксплуатационными качествами.
Научную новизну работы составляют:
экспериментально обоснованный прикладной метод расчета железобетонных составных конструкций рассматриваемого класса в физически нелинейной постановке;
опытные данные об особенностях деформирования и трещиностойкости железобетонных образцов типа составной "стержень-оболочка" с различной структурой сечений;
алгоритм и программное обеспечение для расчета составных конструкций в форме панелей-оболочек и складок по предельным состояниям второй группы;
- результаты численного и сопоставительного анализа опытных и расчетных
данных по оценке жесткости и трещиностойкости рассматриваемых конструкций.
Достоверность положении и выводов в диссертации обеспечивается использованием общепринятых допущений строительной механики и современной теории железобетона, подтверждается результатами экспериментальных исследований автора, а также данными численных и экспериментальных исследований, выполненных другими авторами.
Практическое значение и реализация результатов работы. Разработанный расчетный аппарат обеспечішает возможность рационального проектироваїшя вновь создаваемых, усиливаемых и восстанавливаемых тонкостенных составных конструкций с различной структурой сечений. Полученные результаты использованы НИИЖБ Минстроя РФ при разработке технических решений составного покрытия из плит П-образного профиля, институтом "Цеіггрогипроруда" - в проектах покрытий и перекрытий зданий с составными конструкциями, БелГТАСМ - при выполнении исследований в рамках Международной научно-технической программы Госкомвуза РФ "Архитектура и строительство". Результаты работы внедрены также в учебный процесс Белгородской государственной технологической академии строительных материалов, Курского технического университета.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на третьей Международной научно-технической конференции "Материалы для строительных конструкций" (Днепропетровск, 1994), на Международной конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (Белгород, 1995), на Международном конгрессе IASS в Польше (Варшава, 1995), на 50-й Международной научно-технической конферен-
ции молодих ученых и студентов (Санкт-Петербург, 1996), на І Всеукрашіской научно-технической конференции "Научно-технические проблемы современного железобетона" (Киев, 1996).
По теме диссертации опубликовано однішадцать научных работ, получены положительные решения на выдачу двух патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения с основными выводами, списка литературы и приложений. Изложена на 274 стршшцах, содержит 165 страниц основного текста, 8 таблиц, 47 рисунков, 220 наименований литературы и 4 приложения на 35 страницах.