Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ экспериментально-теоретических исследований усиленных изгибаемых железобетонных конструкций 9
1.1. Способы усиления изгибаемых железобетонных конструкций 9
1.2. Методы расчета изгибаемых железобетонных конструкций усиленных под нагрузкой 12
1.3. Экспериметальные исследования усиленных изгибаемых элементов 19
2. Напряженно-деформированное состояние усиленных изгибаемых железобетонных конструкций 34
2.1. Методы оценки напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов усиленных методом наращивания сечений 34
2.2. Предпосылки и основные гипотезы по расчету усиленных изгибаемых железобетонных конструкций 47
2.3. Определение напряжений и деформаций в усиленных под нагрузкой изгибаемых железобетонных элементах с жестким швом 56
2.4. Определение напряжений и деформаций в усиленных под нагрузкой изгибаемых железобетонных элементах с податливым швом 65
3. Экспериментальные исследования усиленных железобетонных элементов при изгибе 73
3.1. Цель, задачи и объем экспериментальных исследований... 73
3.2. Характеристика опытных образцов 76
3.3. Оборудование и приборы для испытаний 92
3.4. Стадии проведения экспериментальных исследований 102
3.5. Результаты экспериментальных исследований усиленных элементов с жестким швом контакта бетонов 107
3.6. Результаты экспериментальных исследований усиленных элементов с податливым швом контакта бетонов 118
3.7. Выводы 130
4. Расчет изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных под нагрузкой 132
4.1. Методы расчета изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных под нагрузкой 132
4.2. Анализ экспериментальных и теоретических исследований напряженно-деформированного состояния усиленных железобетонных конструкций 152
4.3. Рекомендации по расчету изгибаемых железобетонных конструкций усиленных под нагрузкой методом наращивания сечений 163
4.4. Выводы 166
Заключение 168
Список литературы 170
Приложение
- Методы расчета изгибаемых железобетонных конструкций усиленных под нагрузкой
- Предпосылки и основные гипотезы по расчету усиленных изгибаемых железобетонных конструкций
- Результаты экспериментальных исследований усиленных элементов с жестким швом контакта бетонов
- Анализ экспериментальных и теоретических исследований напряженно-деформированного состояния усиленных железобетонных конструкций
Введение к работе
Актуальность темы
При длительной эксплуатации капитальных здания и сооружений под действием различных факторов в железобетонных конструкциях накапливаются повреждения, которые снижают несущую способность и приводят к не/
обходимости восстановления и усиления конструкции.
Восстановление железобетонных конструкций может быть вызвано разными причинами, каждая из которых требует выбора соответствующего способа, конструкции и материала усиления. Одним из наиболее часто применяемых способов усиления железобетонных конструкций является метод наращивания сечения. Этот метод не требует устройства сложных и дорогостоящих разгружающих систем из тяжей и шпренгелей, является технологичным и наименее трудоемким из известных способов усиления железобетонных конструкций при изгибе.
В современных нормативных документах не учитываются особенности реконструируемого железобетона и отсутствуют рекомендации по проектированию усиленных и восстановленных железобетонных предварительно напряженных конструкций с учетом предыстории нагружения конструкций, физической и конструктивной нелинейности, влияния технологических воздействий на стадии проектирования и при эксплуатации реконструированных объектов. Такие подходы не позволяют в полной мере отразить реальное поведение железобетонных усиленных элементов с податливым швом контакта бетонов под нагрузкой.
Настоящая работа посвящена исследованию напряженно-деформированного состояния усиленных под нагрузкой железобетонных изгибаемых предварительно напряженных конструкций с жестким и податливым швом контакта бетонов при действии кратковременных и длительных статических нагрузок.
Целью диссертационной работы является развитие и экспериментальное обоснование методов расчета железобетонных изгибаемых предна- пряженных конструкций, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечений, с учетом предыстории нагружения, технологических воздействий, реальных свойств материалов и податливости шва контакта бетонов.
Научную новизну работы составляют:
методика расчета прочности и деформативности усиленных под нагрузкой железобетонных изгибаемых элементов с учетом технологических воздействий, предыстории нагружения, реальных свойств материалов и податливости шва контакта бетонов;
результаты экспериментальных исследований несущей способности и деформативности железобетонных изгибаемых элементов, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечений, с жестким и податливым швом контакта бетонов;
установленные опытным путем закономерности изменения напряженно-деформированного состояния, образования и развития трещин, разрушения железобетонных усиленных балок с предварительно напрягаемой арматурой;
алгоритм расчета усиления под нагрузкой предварительно напрягаемых железобетонных балок с учетом физически нелинейного деформирования материалов;
результаты численных исследований влияния различных факторов на деформативность и несущую способность железобетонных изгибаемых элементов с предварительно напрягаемой арматурой, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечений
Автор защищает:
методику расчета несущей способности и деформативности железобетонных изгибаемых элементов, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечения, с учетом технологических воздействий, реальных свойств бетона и арматуры, предыстории нагружения и податливости шва контакта бетонов;
новые результаты экспериментальных исследований предварительно напряженных балок, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечений, с учетом технологических воздействий, предыстории нагружения, реальных свойств материалов и податливости шва контакта бетонов;
алгоритм расчета, результаты численных исследований и сопоставительного анализа напряженно-деформированного состояния железобетонных изгибаемых конструкций с предварительно напрягаемой арматурой, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечений.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается использованием основных законов строительной механики и теории железобетона, согласованностью теоретических данных с результатами экспериментальных и численных исследований, эксплуатационной пригодностью запроектированных усиленных железобетонных конструкций в соответствии с предложениями и рекомендациями данной работы.
Практическое значение и реализация результатов работы
Использование результатов работы при проектировании усиления и восстановления железобетонных конструкций адекватно оценивает влияние технологических воздействий, предыстории нагружения, конструктивную нелинейность, реальных свойств материалов и податливости шва контакта бетонов, что снижает материалоемкость проектных решений.
Результаты настоящих исследований применены АУКО «Курскграж- данпроект» при разработке проектов реконструкции общественных сооружений и промышленных зданий. Результаты работы внедрены в конструкторскую и проектную документацию при усилении конструкций перекрытий здания РБУ ОАО «ЖБИ»; плит перекрытий здания информационно-аналитического центра филиала ОАО «Концерн Энергоатом» «Курская атомная станция».
Результаты исследований и предложенные методы расчета включены в учебный процесс ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет» для студентов специальности 270102 - «Промышленное и гражданское строительство» и магистров по программе 550101 - «Теория и проектирование зданий и сооружений» по дисциплинам «Железобетонные и каменные конструкции» и «Обследование и усиление строительных конструкций».
Работа выполнена в рамках проведения исследований по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники П.79.014-2008 и внутривузовского гранта ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет» № 1.77.09П/39.
Апробация работы
Результаты исследований докладывались и обсуждались на ежегодных Международных академических чтениях «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» (г.Курск, КурскГТУ, 2005-2009 гг.); на Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (г.Москва, 2008 г.); на Международной научно-практической конференции «Строительство — 2009» (г.Ростов-на-Дону, 2009 г.); на Всероссийской научно- технической конференции НГАСУ (Сибстрин) (г.Новосибирск, 2009 г.); на III Межрегиональной научно-технической конференции «Строительство: Материалы, конструкции, технологии» (г.Братск, 2005 г.); на ежегодных вузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (г.Курск, 2004-2006 гг.); на ежегодных научно-технических конференциях «Образование через науку» (г.Курск, 2005-2008 гг.).
В полном объеме работа доложена и одобрена на заседании кафедры «Промышленное и гражданское строительство» ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет» (г.Курск, август 2009 г.) и на заседании кафедры «Строительные конструкции и материалы» ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет» (г.Орел, сентябрь 2009 г.).
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них 3 в изданиях по Перечню ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения с основными выводами, списка литературы и приложений. Работа изложена на 187 страницах, включающих 169 страниц основного текста, 71 рисунок, 27 таблиц, списка литературы из 178 наименований.
Методы расчета изгибаемых железобетонных конструкций усиленных под нагрузкой
Основным методом расчета железобетонных конструкций является метод предельных состояний [9, 10, 41, 42, 46, 87, 88, 134, 135, 140, 141, 152], основанный на вероятностном подходе и системе коэффициентов безопасности. Обобщению и развитию метода предельных состояний посвящены работы В.М. Бондаренко, Г.А. Гениева, Ю.В. Зайцева, Н.И. Карпенко, Н.В. Клюевой, В.И. Колчунова, В л.И. Колчунова, И.Е. Милейковского, К. А. Пирадова, К.П. Пятикрестовского, С.М. Скоробогатова, М.М. Холмянского и других [14, 16, 18, 23, 24, 27, 29, 39, 40, 52, 53, 54, 58, 61, 63, 64, 65, 89, 108, 157].
Проектирование железобетонных конструкций, усиленных методом добетонирования, основано на способах расчета сборно-монолитных конструкций составного сечения с учетом целого ряда особенностей [3, 5, 10, 13, 15, 19, 35, 37, 57, 59, 79, 92, 93, 99, 100, 103, 107, 127, 130, 133, 143, 145, 151, 155]: предыстории нагружения; нелинейности деформирования усиливаемой части; совместной работы бетонов в зоне контакта; различия деформаций ползучести и усадки бетонов; перераспределения внутренних усилий между бетонами и арматурой; собственного напряженно-деформированное состояние усиливаемой конструкции и бетона усиления.
Многие из известных методов расчета железобетонных конструкций составного сечения основаны на принципах механики твердого тела и закономерностях работы составных конструкций [1, 16, 29, 38, 60, 65, 68, 125], базирующихся на методе сил [122] или методе перемещений в вариационной постановке [47]. С развитием вычислительной техники стало возможным выполнять расчеты конструкций составного сечения с учетом образования трещин и изменения неупругих свойств железобетона в процессе нагружения [27, 52, 53, 54], использовать деформационные модели на основе действительных диаграмм состояния [97] и макроструктурной интегральной теории В.И. Мурашева [96]. Теория В.И. Мурашева получила наиболее широкое развитие в исследованиях других авторов [5, 18, 20, 23, 39, 51, 61, 73, 74, 79, 81, 89, 98, 115, 117, 118] и применение в практике проектирования железобетонных конструкций, являясь основой действующих норм [134, 135, 140, 141].
В настоящее время существует множество различных предложений по расчёту усиливаемых железобетонных конструкций [2, 5, 6, 12, 13, 18, 19, 29, 30, 32,35,37,41,49, 57, 75, 76, 78, 79, 85, 86, 93, 103, 111, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 123, 126, 132, 133, 135, 139, 140, 141, 146, 148, 152, 154, 158, 160, 162]. Опираясь на проведённый анализ этих источников все предложения по расчёту можно условно разделить на следующие группы: —расчёт усиленной конструкции производится как единой, при этом вводятся коэффициенты, которые учитывают напряжения, имеющиеся в элементе до усиления; -расчёт усиленной конструкции выполняется как единой, при этом вводятся коэффициенты, которые учитывают способы передачи нагрузки на элемент усиления; -расчёт производится по модифицированным формулам строительных норм проектирования [134, 135, 140, 141], в которых учёт усиления под нагрузкой или с частичным разгружением производится с помощью экспериментальных коэффициентов условий работы; - расчёт производится как отдельно взятого элемента усиленной конструкции с учётом нелинейности деформирования и истории нагружения; -расчёт выполняется для стержневой конструкции в целом с учетом предыстории нагрудения.
Согласно предложения первой группы [45] начальные напряжения конструкции до усиления учитываются путем введения поправочных коэффициентов, не зависящих от того, как осуществлялось усиление: под нагрузкой или с частичным разгружением.
Вторая группа расчетов учитывает особенности усиления методом наращивания сечения введением эмпирических коэффициентов условия работы [120].
Третья группа расчетов основана на модифицированных формулах нормативных документов [118, 119] с учетом изменения деформируемых схем усиленных конструкций. Расчет усиления по этой группе не учитывает предыстории нагружения и различия в возрасте и деформативных характеристиках бетонов, не содержит конкретных предложений по определению деформируемых схем конструкции, конструкции рассматриваются в предельном состоянии. Предлагаемые формулы отличаются от приведенных в нормативных документах лишь корректирующими эмпирическими коэффициентами и зависимостями, требующими уточнения и соответствующего обоснования.
Предпосылки и основные гипотезы по расчету усиленных изгибаемых железобетонных конструкций
В процессе длительной эксплуатации на конструкцию действуют нагрузки отличные по своей интенсивности и характеру от проектных, что приводит к образованию повреждений и деформаций, влияющих на изменение напряженно-деформированного состояния конструкции и необходимости ее усиления. При определении фактического состояния и выполнении поверочных расчетов по прочности, трещиностойкости и деформативности железобетонных конструкций необходимо знать фактические параметры их работы: геометрические размеры конструкции, армирование, прочностные свойства материалов, статическую схему нагружения, размеры и характеристики повреждений и деформаций конструкции.
В процессе усиления конструкции под нагрузкой методом наращивания сечений на усиливаемые элементы действуют эксплуатационные и технологические воздействия силового и несилового характера [79]. При выполнении усиления за счет увлажнения бетона сборной конструкции и технологических нагрузок деформации усиленной конструкции увеличиваются и требуется учет этих факторов при расчете. После набора прочности бетоном усиления за счет перераспределения усилий и включении в работу усиливающей части сечения изгибаемых элементов несущая способность усиливаемой конструкции увеличивается, повышается жесткость всей конструкции.
Для получения разрешающих уравнений по оценки несущей способности и определению напряженно-деформированного состояния усиленных изгибаемых железобетонных конструкций рассматриваемый элемент прямоугольного сечения загружаем внешней нагрузкой по схеме эксперимента.
На несущую способность изгибаемых усиленных элементов оказывают влияние несущая способность усиливаемой конструкции, изменение сечения (увеличение за счет усиления), изменение внешних нагрузок. Несущая способность складывается из усилий, которые воспринимаются отдельными элементами сечения усиленной конструкции: сборным бетоном, монолитным бетоном усиления, преднапрягаемой и ненапрягаемой арматурой. Для определения напряженно-деформированного состояния усиленных железобетонных конструкций предлагается использовать кусочно-линейную диаграмму « 7-е» для бетона и метод последовательных приближений.
Рассмотрим характерные стадии работы конструкции на всех этапах жизненного цикла. Стадия изготовления сборных конструкций с предварительно напряженной арматурой характеризуется работой изгибаемых элементов как внецентренно сжатых от действия усилий обжатия. На этом этапе бетон работает в упругой стадии, трещин в сжатой и растянутой зонах элемента нет. Усилия в сборных конструкциях определяем по [79] как для внецентренно нагруженных элементов с приложением сжимающего усилия в уровне преднапрягаемой арматуры. За счет усилия обжатия в бетоне появляются начальные напряжения и деформации.
Стадии эксплуатации конструкции в условиях действия проектных нагрузок включают в себя работу конструкции в упругой или упругопластиче- ской стадии (рисунок 2.4). В зависимости от условий эксплуатации в изги баемых железобетонных конструкциях могут образовываться трещины в растянутой зоне сечения шириной раскрытия асгс11 асгс и11. Деформации в бетоне растянутой зоны ы,ии- В сжатой зоне бетон работает без образования трещин.
При увеличении нагрузок в процессе эксплуатации больше проектных в растянутой зоне изгибаемых элементов образуются повреждения и трещины шириной раскрытия асгс асгсл,и. Бетон растянутой зоны работает в упру- гопластической стадии, трещины развиваются по высоте изгибаемой конструкции. Часть бетонного сечения в растянутой зоне выключается из работы. При определении изменения жесткости конструкций необходимо учитывать работу бетона на участках между трещинами [13, 16] и в растянутой зоне выше трещин [100]. Арматура работает в упругой стадии.
Стадия выполнения усиления железобетонных изгибаемых конструкций до набора прочности бетоном усиления и включения его в работу (Яь2=0) характеризуется изменением прочности и модуля упругости (ЕЬ1) бетона сборного образца в сжатой зоне и увеличением деформативности, развитием деформаций и трещин в растянутой зоне изгибаемого элемента (асгс,2 асгс ]). Несущая способность сборного элемента снижается (увлажнение сборного бетона, набухание сборного бетона, снижение прочности бетона в сжатой зоне усиливаемого элемента - до 20%, снижение Ец - до 10%). Арматура работает в упругой стадии (сгзр=Я5р).
После набора прочности до проектной величины ЯЬ2 и включения в работу бетона намоноличивания часть внешних нагрузок воспринимается элементом усиления, в котором начинают действовать усилия N(,2 и Мь2. Происходит перераспределение усилий между компонентами сечения изгибаемого усиленного элемента — на бетон усиления передаются усилия с бетона сборного образца через зону контактного шва, жесткость которого обеспечивается поперечной арматурой и сцеплением бетонов. Избыточная влага из сборного бетона в процессе усиления удаляется, несущая способность и жесткость усиливаемого элемента увеличивается, прочность Яы и модуль упругости ЕЬ1 становятся больше проектных значений [79]. Влияние деформаций усадки в бетоне усиления, усадки и ползучести в бетоне сборного усиливаемого элемента на работу усиленной конструкции учитываем по рекомендациям, разработанным в [79]. За счет усиления увеличивается площадь сечения и несущая способность изгибаемого элемента. Возможно частичное закрытие трещин в растянутой зоне усиленных конструкций за счет выше указанных факторов и действия усилия обжатия.
Результаты экспериментальных исследований усиленных элементов с жестким швом контакта бетонов
Проведенные исследования прочности и деформативности изгибаемых железобетонных конструкций усиленных под нагрузкой методом наращивания сечения включали определение влияния предыстории нагружения и образовавшихся повреждений на напряженно-деформированное состояние и несущую способность опытных образцов. Испытания проводили при статическом нагружении усиленных сборных образцов с условно жестким швом контакта двух бетонов. После предварительного нагружения сборных изгибаемых элементов до заданного уровня и образования трещин, производили их усиление методом наращивания сечения без снятия нагрузки. Жесткость шва обеспечивали неровностями поверхности контакта бетона сборных образцов и выпусками поперечной арматуры.
В процессе испытаний усиленных элементов по серии БУ-1 установлены параметры трещинообразования и изменения напряженно-деформированного состояния при выполнении усиления сборных балок методом до- бетонирования без снятия длительной статической нагрузки, выдерживания их под нагрузкой в процессе набора прочности бетоном усиления, последующем увеличении нагрузки до уровня 0,7 от несущей способности усиленных балок (Миц), повторном выдерживании опытных образцов под действием длительной статической нагрузки и нагружении до разрушения.
В результате проведенных экспериментальных исследований установлены: особенности изменения напряженно-деформированного состояния образцов; опытные значения относительных продольных деформаций по высоте сечения изгибаемых элементов; параметры деформирования и развития трещин; характер разрушения усиленных балок с условно жестким швом контакта бетонов.
В существующих нормах проектирования изменение напряжений в усиливаемых железобетонных конструкциях за счет влияния технологических воздействий не учитывается. В развитие комплексных исследований усиленных конструкций [37, 79, 145] автором выполнен анализ влияния технологических факторов (предварительного напряжения при изготовлении сборных элементов, продолжительное увлажнение сборного бетона при усилении) на напряженно-деформированное состояние изгибаемых опытных образцов, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечений.
Одним из технологических воздействий при усилении методом наращивания сечений, влияющих на несущую способность, деформативность, модуль упругости, ползучесть сборных железобетонных конструкций, является продолжительное увлажнение сборного бетона [2, 78, 130]. Усиление сборных балок под нагрузкой соответствует стадии 4 экспериментальных исследований (раздел 3.4). При добетонировании в процессе усиления происходило развитие трещин в растянутой зоне изгибаемых элементов, интенсивное увеличение (на 40...60 %) прогибов и деформаций за счет одностороннего увлажнения и уменьшения прочности бетона сборных образцов, набухания сборного бетона при увлажнении, развития деформаций усадки в бетоне усиливаемых балок и в бетоне усиления, изменения модулей упругости бетонов составного сечения, увеличения нагрузки после укладки монолитного бетона, развития деформаций ползучести [79]. Относительные продольные деформации до и после усиления сборных образцов приведены на рисунках 3.14...3.18. На вторые-третьи сутки после усиления продольные деформации увеличились в среднем на 10... 14 % (рисунок 3.15). Относительные деформации набухания наиболее сжатых волокон сборных элементов составили (22...24)-10"5. На этой стадии экспериментальных исследований установлено увеличение ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси изгибаемых элементов, на 8.. .10 %.
При последующем выдерживании (стадия 5) усиленных балок в течение 28...30 суток вследствие набора прочности бетоном усиления и высыхания бетона сборного образца напряженно-деформированное состояние изгибаемых элементов стабилизировалось (рисунок 3.15), замедлилось развитие деформаций. Уменьшилась ширина раскрытия отдельных трещин на 3...5 %. Новые трещины не образовывались. После набора прочности бетоном усиления развитие деформаций в изгибаемых усиленных балках по серии БУ-1 прекратилось.
Опытные образцы после усиления под нагрузкой и увеличения несущей способности догружали статической нагрузкой (стадия 6) до уровня 0,7 от несущей способности усиленного образца (Миц). Увеличение нагрузки сопровождалось развитием продольных деформаций сжатия в бетоне усиления, уменьшением высоты сжатой зоны бетона в сборном элементе, значительным приростом деформаций (на 20...24 %) в бетоне растянутой зоны.
При последующей выдержке (стадия 7) в течение 25...27 суток под действием длительной статической нагрузки (М = 0,7 -Миц) процесс развития трещин и продольных деформаций носил затухающий характер.
Анализ экспериментальных и теоретических исследований напряженно-деформированного состояния усиленных железобетонных конструкций
По результатам проведенных исследований выполнен сравнительный анализ данных, полученных автором при испытаниях и численных расчетах. Теоретические показатели были вычислены по методике [78] с учетом расчетов, приведенных в главе 2 и п.4.1.
В процессе проведения экспериментально-теоретических исследований напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов с предварительно напрягаемой арматурой, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечения, сравнивали следующие параметры: - продольные деформации в расчетных нормальных сечениях; - прогибы и кривизну усиленных под нагрузкой конструкций; - несущую способность изгибаемых железобетонных элементов с жестким и податливым швом контакта бетонов.
Результаты сопоставления расчетных и средних опытных значений по деформативности железобетонных изгибаемых элементов, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечения, при кратковременном и длительном действии нагрузки приведены в таблицах 4.4...4.7 (где въ,ю — приведенные продольные деформации фибровых растянутых волокон бетона усиливаемого элемента; БЬ:2О - продольные деформации фибровых сжатых волокон бетона усиливаемого элемента).
Результаты сопоставления расчетных и средних опытных значений по прогибам и кривизне железобетонных изгибаемых элементов, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечения, при кратковременном и длительном действии нагрузки приведены в таблицах 4.8.. .4.11.
Результаты сопоставления расчетных и средних опытных значений по несущей способности железобетонных изгибаемых элементов, усиленных под нагрузкой методом наращивания сечения, приведены в таблице 4.12.
Подсчитанные по предлагаемой методике [78] теоретические значения деформаций, прогибов и кривизны, несущей способности усиленных под нагрузкой железобетонных конструкций показали эффективность и точность использованного расчетного аппарата, подтвержденные результатами математической статистической обработки и сходимостью с экспериментальными данными.
Результаты статистической обработки данных сопоставления полученных экспериментальных и расчетных величин приведены в таблице 4.13.
Разработанная методика позволяет выявить закономерности влияния различных факторов на деформативность усиленных железобетонных конструкций в случае неупругой работы бетонов.
Предлагаемая расчётная методика позволяет проследить за перераспределением внутренних усилий между компонентами усиленной конструкции (усиливаемой конструкции, бетоном усиления и арматурой) на всех этапах работы. На рисунке 4.8 приведены графики изменения относительной величины внутренних усилий, воспринимаемых каждым из компонентов сечения усиленной конструкции в случае, когда основной бетон в сечении элемента предварительно нагружен.
В зависимости от уровня нагружения бетона усиливаемого элемента предельных деформаций могут достигнуть наиболее сжатые волокна в бетоне усиления или в бетоне усиливаемой конструкции.
В результате экспериментально-теоретических исследований установлено, что на несущую способность усиленных под нагрузкой изгибаемых железобетонных конструкций с жестким и податливым швом сдвига влияют следующие факторы: - класс бетона усиления и усиливаемой конструкции, соотношение классов бетона по прочности; - податливость шва контакта бетонов, включая процент армирования поперечной арматурой; - жесткость изгибаемой конструкции с учетом предварительно напрягаемой арматуры, схемы нагружения, степени статической неопределимости; - величина и соотношение высот элементов усиленной конструкции, включая форму сечения; - процент армирования продольной арматурой (предварительно напрягаемой и ненапрягаемой); - предыстория нагружения усиливаемой конструкции (уровень силовых нагрузок и средовых воздействий); - распределение напряжений и деформаций по расчетному сечению усиленной конструкции, скорость их изменения при увеличении нагрузки.
В зависимости от вышеперечисленных факторов несущая способность и деформативность усиленных конструкций может снижаться или увеличиваться.
Несущая способность усиленных под нагрузкой железобетонных конструкций при изгибе увеличивается: - при уменьшении податливости шва контакта бетонов (рисунок 4.9); - при увеличении размеров сечения бетона домоноличивания и его класса по прочности, при повышении соотношения классов бетонов усиления и усиливаемой конструкции ЯЬ2 / Яы (рисунок 4.10); - при увеличении процента армирования продольной и поперечной арматурой, повышении класса арматуры по прочности и наличия преднапря- гаемой арматуры (рисунок 4.11); - при увеличении уровня нагрузки в процессе эксплуатации усиливаемой конструкции (рисунок 4.12).
