Введение к работе
Актуальность темы. Накопленный опыт эксплуатации железобетонных конструкций в суровых климатических условиях позволяет со всей определенностью утверждать о существовании значительного различия фактического и нормативного (расчетного) сроков их работоспособности. Об этом наглядно свидетельствует возрастающее число отказов конструкций, увеличивающиеся расходы на ремонт и восстановление их эксплуатационной пригодности.
Данные многочисленных обследований промышленных и гражданских зданий, мостовых конструкций и различных инженерных сооружений, эксплуатируемых в климатических условиях республики Саха (Якутия), свидетельствуют, что около 65% из них имеют дефекты и повреждения, снижающие вероятность их дальнейшего безопасного использования. Анализ специфики условий их работы однозначно подтверждает определяющее влияние низких отрицательных температур и влажности (естественной климатической и технологической) на динамику развития деструктивных процессов, протекающих в железобетонных элементах.
При обобщении многолетних гидрометеорологических данных установлено, что климат Якутии характеризуется большой продолжительностью зимнего периода, составляющей от 195 (для Витима) до 236 (для Оймякона) дней в году с максимальным для северного полушария значением абсолютного минимума температуры воздуха (-72С), суточными колебаниями отрицательных температур до 25-30С, годовыми перепадами температур воздуха до 100С, а почвы -до 127С, высокой влажностью осеннего периода и другими неблагоприятными факторами для эксплуатации железобетонных конструкций.
Нетрудно видеть, что предусмотренный действующими нормами проектирования СНиП 2.03.01-84* учет специфики морозного воздействия, а именно: выбор марки бетона по морозостойкости, снижение расчетных параметров сопротивляемости бетона за счет введения коэффициентов у/,,, ограничение напряжений в предварительно напряженных элементах и др., явно недостаточны для обеспечения дополнительного резерва их работоспособности в подобных сложных температурно-влажностных условиях.
Подчеркнем также, что нормы предусматривают обязательную проверку соответствия железобетонных конструкций на совместное действие нагрузки и внешней среды, не конкретизируя метода этого расчета в случае конкретных воздействий. Отсутствие апробированных для суровых климатических условий методов расчетов является существенным ограничением возможности обеспечения надежности железобетонных
РОС. НАЦНипЛЛЬНАіГі БИБЛИОТЕКА /
'. --.ЧЕЙ
конструкций. Это особенно важно для статически неопределимых железобетонных конструкций из-за их объективно повышенной «чувствительности» к температурно-влажностным деформациям.
Если учесть, что в настоящее время ведется большая организационно-методическая и научно-исследовательская работа по внедрению в нормативные документы методов расчета, основанных на деформационных моделях бетона и арматуры, то становится очевидной высокая актуальность исследований, посвященных изучению деформационных зависимостей о-Е (напряжения — относительные деформации) в специфических условиях, в частности, в замороженном состоянии.
Цель диссертационной работы: Исследовать закономерности изменения несущей способности изгибаемых железобетонных элементов при глубоком замораживании в условиях различного влагосодержания бетона.
Научную новизну работы составляют:
доказательства существенного влияния конструктивных особенностей железобетонных элементов на изменение их работоспособности при замораживании;
модель деформирования бетона при осевом сжатии, позволяющая оценивать качественные изменения деформативных свойств бетонов по мере их охлаждения и глубокого промораживания;
доказательства необходимости интегрального учета изменений конструктивных свойств бетонов от температурно-влажностных воздей- * ствий при помощи диаграмм аь (t) - єь (t), где t - обобщенный параметр интенсивности (продолжительности) любых внешних воздействий;
экспериментальные данные по прочности и деформативности бе- j тонов в виде зависимостей аь - еь , а также вероятностные значения несущей способности изгибаемых железобетонных элементов в замороженном состоянии.
На защиту выносятся:
результаты экспериментальных данных о влиянии замораживания на структурные изменения в бетоне;
теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности использования диаграмм <т - є для интегральной оценки из; менений деформативно-прочностных свойств бетона при глубоком замораживании;
результаты расчетов изгибаемых железобетонных элементов по деформационной модели с использованием диаграмм а - є, полученных экспериментально для замороженного бетона;
теоретическое и экспериментальное подтверждение значимости
конструктивных особенностей железобетонных элементов на их работу в замороженном состоянии;
статистические данные изменений прочности изгибаемых желе
зобетонных элементов, подвергаемых глубокому замораживанию.
Практическое значение имеют:
подобранные эмпирические зависимости, аппроксимирующие диаграмму сжатия бетонов в замороженном состоянии;
экспериментальные данные предельных деформаций мерзлых бетонов при различных температурах;
системный подход к оценке технического состояния железобетонных конструкций, эксплуатируемых в северных климатических условиях.
Реализация работы. Результаты исследований поведения изгибаемых железобетонных элементов в условиях низких климатических температур использованы при обследованиях строительных объектов ГУП «Якутуголь», «Нерюнгринской» ГРЭС, железнодорожных и автодорожных мостов, зданий и сооружений, находящихся на территории республики Саха (Якутия).
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и доложены на научно-практических конференциях, проходивших в ТИ (ф) ЯГУ (г. Нерюнгри, 2000-К2002 гг.), ЯГУ (г. Якутск, 2001г.), ИрГТУ (г. Иркутск, 2002г.), ВСГТУ (г. Улан-Удэ, 2002г.), ПГСХА (г. Пенза, 2002г.), СФУРАО (г. Самара, 2003г.).
Публикации. Основное содержание диссертации и ее результаты опубликованы в 6 работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Общий объем работы 139 страниц машинописного текста, Z7_ рисунков, 2.6 таблиц. Список литературы включает ___775__ наименования.
