Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Тошин Дмитрий Сергеевич

Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели
<
Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Тошин Дмитрий Сергеевич. Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.01 / Тошин Дмитрий Сергеевич; [Место защиты: Сам. гос. архитектур.-строит. акад.].- Тольятти, 2009.- 132 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3274

Содержание к диссертации

Введение

Глава I Закономерности деформирования бетона и железобетона при разгрузке, диаграммы материалов 8

1.1 Общие закономерности деформирования железобетонных элементов при нагрузке и разгрузке 9

1.2 Диаграммы деформирования бетона при нагрузке 17

1.3 Диаграммы деформирования бетона при разгрузке 26

1.4 Диаграммы деформирования арматуры при нагрузке и разгрузке 28

1.5 Диаграмма деформирования бетона при зажатии берегов трещин... 29

1.6 Применение диаграмм деформирования материалов в расчетах железобетонных конструкций 30

1.7 Выводы по главе 1 37

Глава II Диаграммы деформирования материалов при разгрузке 38

2.1 Диаграмма деформирования бетона при разгрузке 38

2.2 Диаграмма деформирования бетона при немногократных повторных нагружениях 42

2.3 Диаграммы знакопеременного нагружения бетона при сжатии- растяжении 49

2.4 Выводы по главе II 55

Глава III Деформационная модель при разгрузке 56

3.1 Деформационная модель при нагрузке 57

3.2 Деформационная модель при разгрузке 63

3.3 Выводы по главе III 77

Глава IV Экспериментальные исследования опытных образцов 78

4.1. Схема нагружения образцов-балок и установка для проведения испытаний 78

4.2 Характеристики опытных образцов-балок 81

4.3 Программа исследований. Методика испытаний 88

4.4 Выводы по главе IV 95

Глава V Закономерности деформирования изгибаемых железобетонных элементов с трещинами при разгрузке. Сравнение расчетных и опытных данных 96

5.1 Закономерности деформирования изгибаемых железобетонных элементов с трещинами при разгрузке 96

5.2 Сравнение расчетных и опытных данных 103

5.3 Выводы по главе V 112

Выводы 113

Список использованной литературы 115

Приложение 1 127

Введение к работе

Актуальность темы. В реальных условиях железобетонные конструкции эксплуатируются при переменных амплитудах действия нагрузок и усилий, которые некоторое время могут оставаться постоянными, а затем уменьшаются или увеличиваются. К подобному виду воздействий относятся временные нагрузки (ветровые - на конструкции каркаса высотных зданий, снеговые - на несущие конструкции покрытия, транспортные — на мостовые конструкции и т.д.), изменения расчетных схем при реконструкции зданий и сооружений. Если в упругих элементах при нагрузке-разгрузке жесткость изменяется по одному закону, то в железобетонных элементах, работающих с трещинами, ветви нагрузки и разгрузки не совпадают. При снижении нагрузки часть деформаций не восстанавливается.

Разгрузка (полная или частичная) является составной и неотъемлемой частью нагружения эксплуатируемых конструкций, поэтому определение напряженно-деформированного состояния и разработка расчетной модели при снижении нагрузки являются важными задачами на пути совершенствования норм проектирования.

Согласно современным нормативным документам расчет железобетонных элементов может выполняться традиционными методами, базирующимися на упрощенных эпюрах распределения напряжений по высоте сечения, или по деформационной модели. Последний подход позволяет производить расчет железобетонных конструкций по предельным состояниям первой и второй групп с единых позиций, что получает широкое применение в программных комплексах. Деформационная модель с учетом нелинейных диаграмм материалов реализуется при расчете железобетонных элементов на различные виды однократного нагружения. Следуя по современному пути развития нормативной базы и сохраняя методическое единство с расчетом при нагрузке, предлагается численно оценивать разгрузку посредством деформационной модели с учетом нелинейных свойств материалов.

Целью диссертационной работы является разработка метода расчета деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке на основе деформационной модели с учетом нелинейных диаграмм деформирования бетона.

Задачи диссертационной работы: провести обзор вариантов представления диаграмм деформирования бетона при нагрузке и принять исходную диаграмму, наиболее точно отражающую физическую зависимость <5ь-&ь\ разработать аналитические зависимости связей между напряжениями и деформациями для диаграмм деформирования бетона при разгрузке, позволяющие включать их в матрицы жесткости; разработать методику учета нелинейной диаграммы сжатия бетона с трещинами в расчетной модели разгрузки; предложить физическую модель распределения напряжений и усилий в сечении с трещиной при разгрузке на основании использования нелинейных диаграмм бетона; внести предложения по усовершенствованию и развитию общих физических соотношений для нормального сечения железобетонного элемента с трещинами при расчете на ветви разгрузки в форме конечных приращений; разработать блок-схему расчета балочного элемента при разгрузке по деформационной модели с учетом нелинейных диаграмм, реализовать алгоритм с применением средств программирования; получить экспериментальные данные по деформированию бетона при разгрузке на основании испытания бетонных призм; провести экспериментальные исследования изгибаемых балочных железобетонных элементов и определить основные закономерности деформирования при разгрузке; представить экспериментально-теоретическое обоснование расчетных предпосылок.

Научную новизну работы составляют: модель диаграмм нелинейного деформирования бетона при разгрузке, позволяющая удобным образом включать их в матрицы жесткости; предложения по учету криволинейных диаграмм деформирования материалов в расчетах железобетонных элементов при разгрузке; методика учета нелинейной диаграммы сжатия бетона с трещинами в расчетной модели разгрузки; методика реализации деформационной модели разгрузки железобетонного элемента по нормальному сечению в форме конечных приращений; физическая модель нелинейного распределения напряжений в нормальном сечении железобетонного элемента с трещинами при разгрузке.

Практическое значение работы и внедрение результатов.

Предложенная методика позволяет оценивать эксплуатационные параметры изгибаемых железобетонных элементов после полной или частичной разгрузки. Определенные в натуре остаточные деформации и перемещения на основании разработанной методики позволяют восстановить историю на- гружения элемента и прогнозировать его работу при дальнейшей эксплуатации.

Работа поддержана грантом Российской Академии архитектуры и строительных наук для молодых ученых и специалистов в 2005 году (тема 2.3.14, per. номер 0120.0 507934, инв. номер 0220.0 600743). Основные положения диссертации представлены в научно-исследовательских работах, выполненных в 2007 году (per. номер 012.007.07.665, инв. номер 0220.0 802277) и в 2008 году (per. номер 01200803630, инв. номер 02.2.00 950960), в которых автор был ответственным исполнителем, и включены в НИР, проведенные Научно-исследовательским институтом строительной физики РААСН за счет федерального бюджета в 2007 году (тема №2.3.3, per. номер 01.2.007 04489, инв. номер 02.2.007 03304) и в 2008 году.

На предприятии ООО НТЦ РААСН «ВолгаАкадемЦентр» внедрена компьютерная программа для расчета нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с использованием деформационной модели.

Результаты исследований приняты к внедрению и учету при разработке «Свода правил по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций» в части расчета на повторные нагрузки. Изготовленная экспериментальная установка и результаты исследований используются в учебном процессе при проведении теоретических и практических занятий по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов 4 и 5 курсов, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство».

Апробация работы и публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в двенадцати научных статьях. Материалы диссертации доложены и обсуждены на:

Всероссийской научно-практической конференции «Современные тенденции развития строительного комплекса Поволжья», Тольятти, ТГУ, 2005г.

Пятой Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие городов и новации жилищно-коммунального комплекса», Москва, МИКХиС, 2007г. XII научно-технической конференции «Надежность строительных объектов», Самара, СамГАСУ, 2007г.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы из 105 источников и 2 приложений. Объем диссертации - 114 страниц машинописного текста. В работе содержится 38 рисунков и 4 таблицы.

Диаграммы деформирования бетона при нагрузке

Бетон по структуре является весьма неоднородным материалом. Одновременное присутствие в бетоне твердой, жидкой и газообразной фаз определяет сложную напряженно-деформированную картину при действии нагрузки. Даже при постоянном росте нагрузки формирование неоднородного поля напряжений происходит по сложному закону. Неоднородная структура обуславливает нелинейное деформирование бетона под воздействием нагрузки [10]. Нелинейность деформирования бетона характеризуется отсутствием пропорциональной связи между напряжениями и деформациями. Скорость нагружения также оказывает влияние на диаграмму бетона: при высоких скоростях передачи нагрузки диаграмма приближается к прямой, характер деформирования стремиться к упругой закономерности; при невысоких скоростях передачи нагрузки проявляется нелинейный характер деформирования бетона, зависимость о -Еь принимает криволинейный вид с выпуклостью к оси напряжений. Неупругие деформации обладают свойством изменять начальные прочность и жесткость бетона.

Соотношения «напряжение-деформация» для бетона являются основополагающими при построении расчетных моделей нормальных сечений на основании деформационной модели. В настоящее время существует множество предложений по аналитическому описанию законов деформирования бетона. В общем случае связь напряжений и деформаций в бетоне обусловлена многими аргументами: временем нагружения, режимом нагружения, условиями передачи нагрузки, наличием градиента деформаций и напряжений, прочностью и видом бетона, армированием, размерами образцов и др. [11, 13, 14, 85, 89]. Расчет железобетонных элементов на всех стадиях работы связан с уточнением параметров диаграмм деформирования бетона при однородном напряженном состоянии, разработкой и использованием методик перехода к диаграммам при неоднородном напряженном состоянии. Учет всех этих факторов неизбежно ведет к громоздким зависимостям, которые приводят к сложным задачам при выполнении практических расчетов бетонных и железобетонных конструкций. Упрощение аналитических зависимостей диаграмм G-e приводит к получению математических функций (тригонометрической [74], полиномиальной [6, 51, 71], экспоненциальной [64], дробно-линейной [12], сплайн-функции [63] и др.), в которых физические закономерности деформирования учитываются посредством эмпирических коэффициентов.

На современном этапе развития теории железобетона и нормативной базы по мнению A.M. Зулпуева [40] в общем случае к диаграммам деформирования бетона должны предъявляться следующие требования: - они должны быть простыми по форме и универсальными, т.е. иметь несложную математическую запись при минимальном числе опытных параметров с ясным физическим смыслом и быть пригодными для описания поведения наибольшего набора разных материалов; - параметры диаграммы должны иметь соответствующее обоснование с позиций теории вероятностей и математической статистики; - диаграммы должны быть пригодными для решения задач расчета конструкций по предельным состояниям, оценки результатов испытаний и т.д.; - в диаграммах должны отражаться факторы времени и повторного нагружения; - диаграммы должны легко увязываться с современными вычислительными подходами с использованием ЭВМ, т.е. служить для построения матриц жесткости сечений, элементов и систем, а также для реализации различных итерационных процессов, характерных для расчетов железобетонных конструкций. Кроме того зависимость для описания диаграммы бетона должна отвечать следующим граничным условиям: -аь(в = 0) = 0; - йк5ъ /йгь(е = 0) = Еь, т.е. тангенс наклона касательной в начале системы координат аь - ь должен быть равен начальной жесткости; - зь( = е) = 6ь, т.е. диаграмма должна проходить через вершину с координатами (6Ь — ёА); - с!оь / с1гь (8 = й) = 0, т.е. диаграмма должна в вершине иметь максимум. Отмеченные требования к исходной диаграмме бетона при нагрузке должны быть учтены в диаграммах разгрузки. Используемые в научных исследованиях и современных отечественных и зарубежных нормативных документах диаграммы деформирования бетона, можно классифицировать по форме на следующие виды (рисунок 1.4): - двухлинейная, по типу диаграммы Прандля, или трехлинейная; - кусочно-линейная диаграмма, состоящая из нескольких (более трех) прямолинейных отрезков по длине; - криволинейная диаграмма, наиболее приближенная по форме к реальному закону деформирования под нагрузкой. Наиболее точно нелинейное деформирование бетона характеризует криволинейная диаграмма состояния бетона кратковременного нагружения, состоящая из восходящей и нисходящей ветвей. Поскольку на диаграмму бетона оказывает влияние многие факторы, по мнению Н.И. Карпенко является целесообразным выделить исходные (эталонные) диаграммы, примером ко торой является диаграмма сжатия, полученная при одноосном нагружении стандартных образцов-призм с постоянными скоростями роста деформаций 2%о/час, что позволяет достигать вершины диаграммы примерно за 1 час [48].

Диаграмма деформирования бетона при немногократных повторных нагружениях

В реальных условиях железобетонные конструкции работают при переменных амплитудах действия нагрузок, которые некоторое время могут оставаться постоянными, а затем уменьшаться или увеличиваться. Диаграмма деформирования бетона при разгрузке может быть использована при рассмотрении более сложных немногократно повторных режимов нагружения. В последние годы вопросу деформирования бетона при немногократно повторных нагрузках уделялось значительное внимание, предложены различные методики описания диаграмм при таких видах нагружения. Однако авторы неоднократно подчеркивали, что параметры деформирования бетона и методика описания диаграмм с накоплением данных может уточняться.

Представленные в литературе экспериментальные и аналитические исследования позволяют позволяет выделить основные закономерности деформирования бетонных образцов при повторных нагружениях на одноосное сжатие: - исходная (эталонная) кривая деформирования трансформируется [60]: при повторных нагружениях до максимальных уровней напряжений, составляющих т[ =оь/бь =0,85-г-0,9, отмечается упрочнение бетона образцов, и величина предельных напряжений 6Ь увеличивается по сравнению с предельными напряжениями эталонной кривой деформирования; с ростом уровня максимальных напряжений выше уровня предела малоцикловой усталостной прочности т\ отмечается образование в бетоне микротрещин и величина 6Ь уменьшается; - с ростом числа циклов при постоянном уровне напряжений ниже г} доля невосстановленных деформаций по сравнению с величиной гЬо на первом цикле уменьшается, а при некотором количестве циклов п = пс накопление остаточных деформаций ей0 и деформаций на начало разгрузки % стабилизируется, их величина принимает соответственно значения: е60 = , % г1 (рисунок 2.2, б); - кривые повторного нагружения на первых циклах имеют выпуклость в сторону оси напряжения, а с ростом циклов нагружения - к оси деформаций, ветви разгрузки и повторного нагружения совмещаются в одну кривую, а б в

Предлагаемая методика включает алгоритм определения накопления части нелинейных деформаций, которые с ростом числа циклов не восстанавливаются. Выделяются отдельно первый цикл «нагрузка-разгрузка», где не восстанавливается значительная часть нелинейных деформаций, и последующие циклы нагружения, в которых происходит накопление нелинейной части деформаций (рисунок 2.2, б, фрагмент А).

Методика описания диаграммы деформирования бетона при первом цикле «нагрузка-разгрузка» рассмотрена в предыдущем параграфе. При последующих циклах «нагрузка-разгрузка» связь между напряжениями и деформациями принимается линейной, а угол наклона прямых отрезков аЬ, Ъс и т.д. (рисунок 2.2, б, фрагмент А) задается секущими модулями. Формула для определения секущего модуля при повторной нагрузке первого цикла АЁс1 включает параметры деформирования исходной диаграммы и ветви разгрузки: Секущие модули при последующих циклах учитывают не только историю загружения, но являются функциями числа циклов и уровня загруженное где Ёс. и Ёс1 - секущие модули деформации соответственно на ветвях разгрузки и нагрузки (/= 1 ...П)\ N — номер цикла, на котором определяется секущий модуль деформации; г - уровень загружения (г = ст/ст( ); кх, к2 - коэффициенты, характеризующие скорость стабилизации деформаций в бетоне, принимается кх=к2 = ОД 5.

Диаграмма малоциклового нагружения в общем случае представляет собой семейство линий. Характерными точками каждой линии являются точзш начала и окончания монотонного изменения напряжений (деформаций). Вычисляя последовательно, в крайних точках линий семейства значения приращений АГЫ на ветви разгрузки и АГЫ на ветви нагрузки, можно определить полные деформации в любой точке диаграммы к-ого цикла: где и - полные деформации соответственно на ветви разгрузки и повторной нагрузки &-ого цикла.

В соответствии со структурой формул (5) величина секущих модулей (наклон ветвей нагрузки и разгрузки) с ростом числа циклов нагруженнй уменьшается. Накопление деформаций с учетом формулы (6) возможно при выполнении условия:

С ростом числа циклов нагружения наступает процесс стабилизации накопления деформаций, ветви разгрузки и нагрузки совмещаются. Можно условно считать, что бетон деформируется как абсолютно упругий материал по одному закону и условие (2.7) перестает выполняться. Если в результате расчета по формулам (2.5) окажется Ёа Ёа, то следует принимать Ёс! — Ёс: и расчет заканчивается.

Существующие подходы к аналитическому описанию эффекта упрочнения-разупрочнения основаны на подборе сложных математических функций, определяющих указанные закономерности. Предлагается иной подход в количественной оценке изменения прочности бетона, подвергаемого воздействию повторных нагрузок, который базируется на учете неупругих деформации, увеличивающихся от цикла к циклу. Выделим на исходной диаграмме деформирования бетона уровень напряжений л = Л (рисунок 2.2, в). В том случае, когда максимальный уровень повторных загружений г тГ5 то на каждом цикле нагружения выполняется условие (2.7) и происходит неограниченный рост неупругих деформаций, кроме того снижается исходная прочность бетона. Разрушение образца возможно либо от достижения суммарных нелинейных деформаций предельной величины еш, либо от снижения прочности бетона с учетом разупрочнения до уровня повторной нагрузки при Ъы = . В том случае, когда максимальный уровень повторных нагружений Л-Л э условие (2.7) соблюдается до определенного количества циклов п = пс, при котором наблюдается стабилизация накопления деформаций, кроме того бетон упрочняется и исходная диаграмма трансформируется, предельные напряжения исходной диаграммы увеличиваются на величину Дст,. Изменение прочности бетона с учетом отмеченных эффектов рекомендуется определять в виде

Деформационная модель при разгрузке

Определение общих деформаций и напряженно-деформированного состояния нормального сечения железобетонного элемента при полной или частичной разгрузке выполняется методом конечных приращений. Цикл нагрузка-разгрузка разбивается на два полуцикла: нагрузка и разгрузка. Расчет при нагрузке выполняется согласно п.3.1. Для изгибаемого железобетонного элемента на начало разгрузки определяются следующие характеристики напряженно-деформированного состояния сечения: - компоненты вектора деформаций "ё - деформации , и напряжения & у в каждой элементарной площадке бетона и арматуры; - положение качественных зон (сжатие, растяжение, трещина) и границ между ними, характеризующих высоту сжатой зоны, высоту зоны растяжения и глубину трещины. Полученное на этапе нагрузки распределение деформаций и напряжений по сечению принимается в качестве начального напряженно- деформированного состояния при вычислениях на ветви разгрузки. Поскольку цикл нагрузка-разгрузка разбивается на два конечных полуцикла, то при разгрузке за начало координат принимается вершина цикла, относительно которой определяются приращения деформаций и напряжений при снижении усилий. При этом начальное качественное состояние (сжатие, растяжение, трещина) элементарных площадок на начало разгрузки определяют закон деформирования бетона и арматуры.

При реализации деформационной модели разгрузки железобетонного элемента принимаются следующие предпосылки: 1. Порядок разбиения нормального сечения на элементарные площадки сохраняется с этапа нагрузки. 2. Средние деформации бетона и арматуры по высоте сечения элемента распределяются по линейному закону; справедлива гипотеза плоских сечений. 3. Нелинейный закон деформирования бетона при уменьшении нагрузки учитывается криволинейной ветвью разгрузки на диаграмме. 4. Компоненты вектора полных деформаций при разгрузке определяют суммированием одноименных величин при нагрузке и их приращений при разгрузке: где -- , 0 - полные значения кривизны и деформации продольной оси Z из гибаемого элемента при разгрузке; , - кривизна и относительные деформации продольной оси Z при на грузке; А — , Аё0 - приращение кривизны и деформации продольной оси X при раз грузке. 5. Полные значения деформаций гь, и напряжений бь, в элементарных площадках бетона и арматуры получают суммированием одноименных величин с полуциклов нагрузка ( е6, % и с , 85) и их приращений при разгрузке (Аё6, Д5 и Ае6, Дв5) с учетом знаков: 6. Связь напряжений в растянутой арматуре в трещине со средними деформациями при разгрузке определяется через коэффициент учитывающий работу растянутого бетона на участке между трещинами (по анало гии с коэффициентом ц/5 при нагрузке), величина которого принимается постоянной и равным значению на начало разгрузки 7 = (7Л.. 7. В области бетона, прилегающего к арматуре, за счет депланации сечения возможны дополнительные напряжения сжатия при разгрузке и результирующее усилие , приложенное в уровне центра тяжести растянутой арматуры. Усилие Мдепд определяется из уравнений равновесия внешних сил и внутренних усилий. 7. Отсутствует однозначная связь между знаком полных деформаций и напряжений в элементарных площадках при разгрузке, например, при суммарных деформациях сжатия (растяжения) напряжения могут быть растягивающими (сжимающими). В вершине цикла на начало разгрузки при М = М выделим линию распределения средних деформаций (рисунок 3.3а, линия 1) и соответствующую схему распределения напряжений и усилий в сечении с трещиной (рисунок 16).

Характеристики опытных образцов-балок

Опытные образцы-балки были запроектированы пролетом 2400мм (полная длина 2460мм) и размерами поперечного сечения Ъх/г=120x200мм. При принятом соотношении пролета к высоте сечения влияние поперечной силы на прогиб элемента незначительно, поэтому можно считать, что деформации элемента являются функцией изгибающего момента. Для снижения влияния масштабного фактора ширина сечения балки Ъ назначена равной 0,6/г, что несколько выше типовых соотношений Ык.

Было запроектировано 3 серии балок, которые различались процентом армирования и наличием арматуры в сжатой зоне бетона на участке действия постоянного момента при нагружении (рисунок 4.4).

Все варианты армирования соответствовали пластической схеме разрушения. Армирование балок было выполнено в виде пространственного каркаса (рисунок 4.5). Во всех образцах устанавливалось по два рабочих стержня в растянутой зоне. В качестве рабочей продольной арматуры применялась арматура класса А400 (марка 35ГС) диаметром 8мм (ипрое!сг=0,47%) для балок серии Б1, Б2 и 12мм (цПроект=1}05%) для балок серии БЗ. В образцах серий Б1 и БЗ в сжатой зоне устанавливалась продольная арматура диаметром 8мм (р/ проекг=0,47%). Назначенное расположение стержней соответствует низкому и среднему проценту армирования изгибаемым элементов распространенному в строительстве.

Поперечные стержни устанавливались только в приопорной зоне, чтобы исключить разрушение изгибаемых элементов по наклонному сечению от совместного действия изгибающего момента и поперечной силы. В средней трети пролета, в зоне постоянного изгибающего момента, стержни поперечного армирования не устанавливались. В зоне чистого изгиба к нижним продольным стержням каркаса закреплялись вязальной проволокой концентраторы трещин в виде гладкой арматуры диаметром бмм класса А240. На продольную арматуру каркасов приваривались втулки с внутренней резьбой, длина которых соответствовала величине защитного слоя бетона до боковой грани. Назначение втулок - закрепление индикатора часового типа и удлинителя, образующих измерительную мессуру.

Балки изготавливались из тяжелого бетона класса В22,5. Состав бетонной смеси, использованной для изготовления опытных образцов, представлен в таблице 4.1.

Образцы изготавливались в металлических формах, бетон тщательно уплотнялся на высокочастотном вибростоле. Совместно с балками из той же партии бетона изготавливались кубы размером 150x150x150мм и призмы размером 600x150x150мм, которые использовались в дальнейшем для определения физико-механических характеристик бетона. При твердении все балки, кубы и призмы подвергались тепловой обработке в одинаковых условиях.

Физико-механические характеристики бетона экспериментальных железобетонных балок определялись на гидравлическом прессе по контрольным кубам и призмам в возрасте 54 суток непосредственно перед началом испытаний балок по ГОСТ [19, 21]. Физико-механические характеристики арматурной стали определялись в соответствии с ГОСТ [20] на разрывной машине Н50К-Т по контрольным образцам из той же партии поставки, что и продольная рабочая арматура образцов-балок (рисунок 4.6). Получены диаграммы деформирования арматуры (рисунок 4.7) Механические свойства бетона и арматуры представлены в таблице 4.2.

Схема расстановки приборов и измерительных устройств на образцах- балках назначалась в соответствии с требуемой необходимостью оценки конкретных показателей деформирования при нагрузке и разгрузке [27, 30, 39].

Измерительные приборы (тензометры Гугенбергера на сжатой грани и на уровне оси растянутой арматуры, мессуры на основе индикаторов часового типа) устанавливались в зоне чистого изгиба. Прогибомеры 6ПАО закрепляли в середине пролета и на опорах (рисунок 4.8).

Выбор типа измерительных устройств и назначение их положения устанавливалось из следующих соображений: - прогибомеры 6ПАО устанавливались для определения прогиба: ГО - в середине пролета для определения прогиба балки; П1 и ПЗ - на опорах для определения величины их осадок; - тензометр Гугенбергера на базе 100мм на крайнем сжатом волокне и на базе 100мм или 50мм на уровне растянутой арматуры - соответственно для определения деформаций бетона сжатой зоны Т1, Т2, ТЗ и средних деформаций на уровне продольной оси растянутой арматуры Т4, Т5, Т6; тензометры Гугенбергера с базой 50мм закреплялись на бетон между ожидаемыми трещинами с целью определения деформаций бетона в блоке между трещинами;

Похожие диссертации на Нелинейный расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке с применением деформационной модели