Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса реконструкции и усиления железобетонных элементов . 9
1.1. Современные подходы к реконструкции и усилению железобетонных конструкций. 9
1.2. Методы расчета реконструируемых железобетонных элементов. 16
1.3. Экспериментальные исследования реконструированных и усиленных железобетонных конструкций . 31
1.4. Выводы. Цель и задачи исследований. 39
2. Методика расчета по прочности и деформативности усиленных железобетонных элементов многоэтажныхзданий . 41
2.1. Исходные положения и гипотезы. Расчетные модели деформирования бетона. 41
2.2. Оценка несущей способности железобетонного элемента при коррозионном повреждении 55
2.3. Методика расчета усиленного железобетонного элемента при коррозионном повреждении бетона и арматуры. 61
2.4. Выводы. 70
3. Экспериментальные исследования усиленных железобетонных элементов . 72
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований. 72
3.2. Конструкция образцов и объем экспериментальных исследований
3.3. Методика экспериментальных исследований. 82
3.4. Результаты экспериментальных исследований усиленных железобетонных элементов. 85
3.5. Выводы. 100
4. Алгоритмизация расчета и численные исследования усиленных железобетонных элементов . 102
4.1. Алгоритмизации расчета прочности и деформаций усиленных железобетонных элементов. 102
4.2. Анализ опытных и теоретических значений прочности и деформаций усиленных элементов. 116
4.3. Практический метод расчета усиления железобетонных конструкций с коррозионными повреждениями. 123
4.4 Выводы. 130
Заключение. Основные результаты и выводы 131
Библиографический список
- Экспериментальные исследования реконструированных и усиленных железобетонных конструкций
- Оценка несущей способности железобетонного элемента при коррозионном повреждении
- Конструкция образцов и объем экспериментальных исследований
- Практический метод расчета усиления железобетонных конструкций с коррозионными повреждениями.
Введение к работе
Актуальность исследования. Железобетонные конструкции большинства промышленных зданий и сооружений работают в специфических эксплуатационных условиях и испытывают различные виды коррозионных повреждений, от воздействия агрессивных сред, которые приводят к снижению прочностных характеристик материалов и деформационно - жесткостных характеристик конструкции, что со временем приводит к необходимости выполнения усиления и восстановления прочностных и эксплуатационных характеристик конструкций. По данным Федеральной службы государственной статистики на начало 2011 года износ основных фондов Российской Федерации составил около 50%, что определяет опережающий рост реконструкции предприятий по сравнению с новым строительством. Между тем, в нормативных документах отсутствуют четко сформулированные указания по проектированию усиления несущих железобетонных конструкций, приводятся лишь общие указания по учету фактического состояния эксплуатируемой конструкции. Расчет усиленных конструкций выполняется приведением составного сечения к условному сплошному сечению с использованием простейших нелинейных законов деформирования материалов. После усиления, железобетонные конструкции с коррозионными повреждениями, становятся составными железобетонными конструкциями сечения которых, состоят из нескольких бетонов с различной прочностными и деформационными характеристиками и различными жесткостными характеристиками контактного шва между существующим бетоном и бетоном усиления. Чаще всего усиление конструкций действующих зданий и сооружений выполняется при действии нагрузок, что вызывает необходимость учета напряженно деформированного состояния конструкции до усиления. В тоже время «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» требует обеспечения надежных проектных решений для всех стадий жизненного цикла, в том числе и при реконструкции зданий. В связи с этим исследования прочности и деформативности восстанавливаемых эксплуатируемых железобетонных конструкций и развитие методов расчета железобетонных составных конструкций с наличием слоя коррозионно поврежденного бетона является актуальной научной задачей.
Объект исследования - усиленные железобетонные конструкции с коррозионными повреждениями.
Предмет исследования - несущая способность и деформативность усиленных внецентренно сжатых и изгибаемых железобетонных элементов при наличии коррозионных повреждений.
Цель диссертационной работы - уточнение существующих методов расчета прочности и деформативности железобетонных составных конструкций с наличием коррозионных повреждений.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
разработать методику и выполнить экспериментальные исследования прочности и деформативности изгибаемых железобетонных составных элементов с моделированием коррозионных повреждений конструкции и эффектом податливости шва между конструкцией и бетоном усиления;
принять расчетную схему усилий и зависимости для определения напряженно-деформированного состояния в нормальном сечении усиленных железобетонных внецентренно сжатых и изгибаемых элементов с учетом наличия коррозионного повреждения и податливости шва между старым и новым бетоном;
уточнить методику расчета несущей способности внецентренно сжатых и изгибаемых усиленных железобетонных конструкций с учетом коррозионных повреждений и эффекта податливости контактного шва;
выполнить анализ экспериментальных и численных исследований несущей способности и напряженно-деформированного состояния, усиленных внецентренно сжатых железобетонных элементов.
Научную новизну работы составляют:
методика и результаты экспериментальных исследований прочности и деформативности усиленных элементов с моделированием повреждений конструкции, с эффектом податливости шва между конструкцией и бетоном усиления;
расчетная схема усилий и зависимости для определения напряженно-деформированного состояния в нормальном сечении усиленных железобетонных внецентренно сжатых и изгибаемых элементов с учетом наличия коррозионного повреждения и податливости шва между конструкцией и бетоном усиления;
- алгоритм расчета несущей способности и параметров деформирования усиленных внецентренно сжатых и изгибаемых железобетонных элементов с учетом факторов коррозионных повреждений, нелинейности
деформирования бетонов, и податливости шва между конструкцией и бетоном усиления;
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов
подтверждается результатами численных исследований и сопоставлением теоретических результатов с экспериментальными и основывается на использовании основных закономерностей теории железобетона.
Практическая значимость заключается в развитии метода расчета железобетонных составных изгибаемых конструкций с наличием слоя коррозионно поврежденного бетона, что позволяет обоснованно разрабатывать проекты реконструкции железобетонных каркасов гражданских и промышленных зданий с учетом значительных коррозионных повреждений.
Автор защищает:
методику и результаты экспериментальных исследований прочности и деформативности железобетонных элементов, моделирующих повреждения конструкции и податливость шва между конструкцией и бетоном усиления;
уточненную расчетную схему усилий и зависимости напряженно-деформируемого состояния по нормальному сечению, внецентренно сжатых и изгибаемых железобетонных элементов с учетом коррозионных повреждений, и податливости шва между конструкцией и бетоном усиления, и учетом напряженно деформированного состояния конструкции до усиления;
алгоритм расчета и результаты численных исследований напряжённо -деформированного состояния усиленных методом увеличения сечения железобетонных конструкций с коррозионными повреждениями.
Апробация работы и публикации
Результаты диссертационной работы представлены на международных академических чтениях «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» (г. Курск, 2012 г.), международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы архитектуры и строительства (г. Саранск, 2013 г.), на научных семинарах кафедры «Строительные конструкции, здания и сооружения» (МИИТ, 2010, 2011, 2012 , 2013 г. г.)., в научно-техническом журнале ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», «Строительство и реконструкция» (г. Орел, 2013 г.).
В полном объеме диссертационная работа доложена и одобрена на заседании кафедры «Строительные конструкции, здания и сооружения»
ФБГОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)».
По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК России.
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 146 страницах, включает 39 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 128 наименований.
Экспериментальные исследования реконструированных и усиленных железобетонных конструкций
Получает самостоятельное развитие усиление конструкций с одновременным увеличением несущей способности и повышением коррозионной стойкости [39, 81, 124, 125, 126]. В ряде случаев наибольшего эффекта удаётся достичь не усилением отдельных конструкций, изменением конструктивной схемы всего здания, в частности, объединением конструкций в статически неопределимые конструктивные системы, введением дополнительных связей в проектное решение системы здания или сооружения [32, 36, 40, 45, 50, 59, 67]. 3. Важной задачей в оценки конструктивной безопасности конструкций и в выборе конструктивного решения усиления является оценка и учет силовых и коррозионных повреждений, накопившихся в процессе эксплуатации конструкций [1, 13, 15, 16, 19, 50, 57, 68]. Конструкцию, входящую в состав конструктивной системы здания и сооружения, в большинстве случаев не представляется возможным демонтировать и заменить, необходимо выполнить усиление поврежденной конструкции с учетом сохранившегося ресурса, причем практически всегда усиление выполняется при действии нагрузок. Кроме того эволюционное развитие коррозионных повреждений в узлах сопряжения конструкций может привести к выключению отдельных связей с внезапным обрушением здания. 4. Значительное влияние на состояние железобетонных конструкций оказывает предыстория нагружения к моменту оценки конструктивной безопасности, принятия решения и разработки проекта усиления конструкций [1, 13, 14, 38, 50, 61, 88, 94, 98, 102106]. Прочность бетона к моменту оценки силового сопротивления конструкций зависит от знака, уровня, режима и продолжительности предшествующего нагружения, статическое сжатие бетона в пределах сохранения сплошности структуры бетона повышает его прочность. Значимость данной проблемы обусловлена тем, что предыстория нагружения усиливаемого железобетонного элемента определяет начальные граничные условия для проектирования усиления. 5. Современный подход к усилению железобетонных конструкций заключается в том, что в результате усиления конструкций и конструктивных систем образуется самостоятельный класс железобетонных конструкций -реконструированный железобетон [13, 14, 50]. Реконструированному железобетону присущи следующие особенности: работа в составе конструкций бетонов с различными прочностными и деформативными свойствами, при наличии в одном из бетонов коррозионных и силовых повреждений; наличие в усиливаемом элементе напряженно-деформируемого состояния, обусловленного предысторией нагружения; изменение граничных условий и трансформация внутренних и внешних связей до и после осуществления усиления; изменение конструктивных систем зданий и сооружений в результате усиления. Применение для проектирования усиления железобетонных конструкций методов расчета составных конструкций, сборно-монолитных конструкций не позволяет получить решений, эффективных по расходу материала и надежных по безопасности здания или сооружения.
На сегодняшний день разработаны различные предложения по расчету усиления железобетонных конструкций:
1. Расчет усиленной конструкции основан на приведении составного сечения конструкции к сплошному сечению с учетом прочностных характеристик старого и нового бетонов. Расчёт усиленных элементов производится по СНиП 2.03.01-84 . Уровень нагрузки на усиливаемый элемент учитывается введениям коэффициентов условий работы, остальные особенности реконструированного железобетона не учитываются.
2. Расчет усиленной конструкции как элемента составного сечения с учетом прочностных и деформативных характеристик старого и нового бетонов. Расчет выполняется как сборно-монолитного железобетонного элемента, не учитываются повреждения усиливаемой конструкции. 3. Расчет усиленной конструкции как элемента составного сечения. При расчете учитываются предыстория нагружения и повреждения усиливаемой конструкции. 4. Методика расчета с учетом объединения отдельных усиливаемых конструкций в конструктивную систему. К первой группе расчетных методик относятся [79, 80, 100]. В соответствии с одной из ранних методик [79] расчёт железобетонных обойм производят из условия:
N m(p(RbAb + RSAS + mbRbAb + R"SA"S), (1.1) где N — предельная продольная сила; Ab, Rb - площадь и расчётное сопротивление бетона осевому сжатию усиливаемой железобетонной колонны; А ь, R ь - площадь и расчётное сопротивление бетона осевому сжатию усиливающей обоймы; As, Rs - площадь сечения и расчётное сопротивление осевому сжатию продольной арматуры; R s, A s - площадь сечения и расчётное сопротивление осевому сжатию дополнительной арматуры; р - коэффициент продольного изгиба; т - коэффициент, равный 1 при h 20 см и 0,9 при h 20 см; ть - эмпирический коэффициент условия работы бетона. Он равен / - при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу; 0,7 - при отсутствии опоры снизу; 0,35 - без непосредственной передачи нагрузки на обойму. Расчётная схема приведена на рис. 1.1.
Оценка несущей способности железобетонного элемента при коррозионном повреждении
В [68] А.И. Попеско выполнен обстоятельный обзор и анализ результатов многочисленных экспериментальных исследований Степень изменения прочности бетона (Rbj/Rb) при действии воды, щелочных растворов, растворов кислот определяется выражением: Rb,T/Rb=aTb, (2.18) где а и b - коэффициенты модели. При действии растворов солей зависимость имеет вид: RbiT/Rb=aexp(b+ct2). (2.19) Анализ коррозионных процессов с учетом послойного повреждения бетона показывает, что при неизменных температурно-влажностных условиях и концентрации агрессивных веществ, начиная с поверхности элемента, коррозионные повреждения ослабевают с продвижением вглубь элемента, на границе зоны нейтрализации и вне зоны повреждений бетон сохраняет первоначальное силовое сопротивление.
В [50, 68] показано, что на бетон с коррозионными повреждениями структуры распространяются закономерности деформирования, которые отражаются диаграммой «напряжения - деформации». Для построения модели сопротивления бетона с коррозионными повреждениями уместно воспользоваться зависимостями (2.1) - (2.6), для чего необходимо установить закономерность изменения прочностных и деформативных характеристик бетона в условиях действия агрессивной среды. Прочностные и деформативные характеристики поврежденного коррозией бетона: R = kRR0; E = kEE0 (2.20) где R , Е - прочность, модуль мгновенной деформации поврежденного бетона; kR; kE - функции деградации поврежденного бетона. В бетоне, подверженному коррозионному воздействию, можно выделить три зоны: бетон полностью потерял силовое сопротивление; бетон имеет сниженные характеристики; бетон находится в неповрежденном состоянии. В соответствии с принятыми положениями разработана схема коррозионного повреждения бетона (рисунок 2.2).
Коррозионные повреждения арматуры в железобетонных конструкциях вызываются совокупностью химических и электрохимических воздействий.
Изучению процессов коррозии стальной арматуры в бетоне посвящены работы С.Н. Алексеева, А.И. Попеско, Н.К. Розенталя [5, 6, 208]. Коррозия стальной арматуры проявляется в постепенном разрушении поверхности в результате взаимодействия с эксплуатационной средой. В большинстве случаев коррозия арматуры в неповрежденном плотном бетоне имеет одинаковый механизм протекания как в жидкой, так и в газовых средах. Коррозия арматуры начинается после исчерпания защитного потенциала пассивирующих пленок на поверхности стали, когда глубина карбонизации цементного камня защитного слоя бетона достигает арматуры и хлориды получают доступ к арматуре.
По характеру нарушения поверхности металла для стальной арматуры железобетонных конструкций характерны следующие виды коррозии: - общая коррозия, равномерно распространенная по всей поверхности арматуры; - локальная, очаговая коррозия, сосредоточенная на отдельных участках арматурных стержней; - точечная коррозия (питтинг), захватывающая малые участки поверхности арматуры, но имеющая глубокое проникновение в металл.
На результат проявления коррозионного повреждения оказывает и вид напряженного состояния арматуры, для растянутой арматуры коррозия металла приводит к временному пластическому течению и хрупкому разрыву. Силовое растрескивание стальной арматуры под нагрузкой при коррозионном повреждении стимулируется концентрацией напряжений в сечениях с очаговыми повреждениями.
В СНиП [95, 96, 97] при расчетах железобетонных конструкций с коррозионным повреждением арматуры не учитывается снижение прочностных характеристик сталей, степень коррозионного повреждения арматуры учитывается уменьшением площади поперечного сечения арматурных стержней. Для проверочных расчетов железобетонных конструкций степень коррозионного повреждения арматуры оценивается уменьшением площади поперечного сечения стержня: ш5= , (2.21) As0 где AAs=Ast-As0. В [107] предложена оценка накапливаемых повреждений арматуры в железобетонных конструкций: р= AR =Rs0-Rs0acor(t) (222) где Rs0 - несущая способность арматуры в стадии завершения стадии пассивного состояния; acor(t) - функция снижения несущей способности арматуры вследствие коррозии; Fsg - усилие в арматуре от эксплуатационных нагрузок. Для величин в (2.16), зависящих от времени t, исходя из физической модели процесса коррозии арматуры соблюдаются условия: t=t, acor(0)=l, ARs=0, D=0; t=t2 Rs„-a(t)=Fsg, ARs=Rsg, D=l. При D=l наступает отказ конструкции вследствие коррозии арматуры. В работе [12] уменьшение площади поперечного сечения арматуры в условиях коррозионных воздействий в сравнении с некоторым «эталонном» режимом: Влияние факторов, отличающих «эталонные» коррозионные воздействия cos0 от реальных, учитывается следующим образом: cos=kik2...kncos0, (2.24) где к; - корректирующие множители конкретной обстановки, учитывающие ингибиторы, виды диаметра арматуры, цикличность и т.д.; g,, g2, g3 -экспериментальные параметры, зависящие от условий процесса коррозии.
При оценке силового сопротивления железобетонных элементов с коррозионными повреждениями необходимо учитывать нелинейность деформирования бетонами, как с коррозионными повреждениями, так и бетона в исходном состоянии, анизотропию механических свойств и другие характеристики. В работах [12, 13, 81] предложены модели силового сопротивления железобетонных элементов с коррозионными повреждениям .
Как отмечалось (см. глава 1) при усилении железобетонных конструкций образуются составные железобетонные конструкции, сечения которых состоят из нескольких бетонов с различной прочностью и которым присущи ряд особенностей. Необходимо учитывать при усилении не всегда удается обеспечить абсолютную жесткость контактного шва между конструкцией и бетоном усиления. Для оценки работы контактных швов между различными бетонами П.В.Сапожниковым [89] выполнены экспериментальные исследования контактных швов бетонов при работе на сдвиг. На образцах двух- и трехэлементных балок, изготовленных из тяжелого и легкого бетонов, установлены как сам факт возникновения пограничного слоя в контактной зоне различных бетонов, так и учета параметров бетонов пограничного слоя при расчете составных железобетонных конструкций по первой и второй группам предельных состояний (рисунок 2.3).
Конструкция образцов и объем экспериментальных исследований
Методика и объем экспериментальных исследований определены поставленными целями и задачами работы. При воздействии агрессивных сред на железобетонные конструкции наблюдается коррозионное повреждение бетона, которое характеризуется снижением прочности бетона и глубиной поражения по толщине конструкции [15].
При оценке коррозионного повреждения бетона выделяют три зоны по сечению конструкции: зона полного разрушения бетона, зона снижения прочности бетона, зона неповрежденного бетона. Для моделирования коррозионного повреждения бетона в конструкции предложено изготовление экспериментальных изгибаемых образцов с послойным бетонированием сжатой зоны бетонами различной прочности .
Образцы серии «Н» моделируют не поврежденный железобетонный элемент без коррозии бетона, конструкция образцов предусматривает его разрушение по нормальному сечению в результате текучести арматуры.
Образцы серии «К» моделируют наличие коррозионного повреждения бетона сжатой зоны железобетонного элемента. Сечение элементов по высоте состоит из трех бетонов с различными прочностными характеристиками, сжатую зону составляют менее прочные бетоны. Высота сечения образцов серии «К» меньше, чем у образцов серии «Н», что моделирует полное коррозионное разрушение бетона части верхней зоны моделирует эксплуатационную ситуацию, когда вследствие коррозионного повреждения бетона изменяется характер разрушения конструкции, а именно разрушение по бетону сжатой зоны.
Образцы серии «У» моделируют усиленный изгибаемый железобетонный элемент при наличии коррозионного повреждения бетона сжатой зоны, в результате которого уменьшено сечение конструкции и снижена прочность бетона. Для изготовления образцов серии «У» добетонировали образцы серии «К». Конструкция образцов серии «У» предусматривает их разрушение по нормальному сечению в результате текучести арматуры. Усиление элемента «К» выполняется с увеличением несущей способности по сравнению с образцами серии «Н».
Образцы серий «Н», «К», «У» моделируют состояние железобетонных конструкций на основных этапах жизненного цикла здания: образцы серии «Н» моделируют состояние эксплуатируемых конструкций в проектных условиях без коррозионных повреждений, образцы серии «К» моделируют поврежденное состояние железобетонной конструкции вследствие воздействия агрессивной среды с разрушением бетона сжатой зоны и уменьшением размеров сечения конструкции, образцы серии «У» моделируют проведение реконструкции здания с усилением поврежденных конструкций из условия действия новых эксплуатационных нагрузок. Программа экспериментальных исследований приведена в таблице 3.1.
1 Н Железобетонные балки без коррозионного повреждения бетона. Испытание изгибаемого железобетонного элемента без коррозионного повреждения бетона сжатой зоны
2 К Железобетонные балки моделируют коррозионное повреждение бетона сжатой зоны Испытание изгибаемого железобетонного элемента с моделированием коррозионного повреждения бетона сжатой зоны
3 У-1 Изгибаемый элемент с коррозионным повреждением бетона сжатой зоны, усиленный увеличением сечения добетонированием сверху с жёстким контактным швом Испытание изгибаемого железобетонного элемента с коррозионным повреждением бетона сжатой зоны при жесткой схеме контактного шва между усиливаемой конструкции и бетоном усиления.
У-2 Изгибаемый элемент с коррозионным повреждением бетона сжатой зоны, усиленный увеличением сечения добетонированием сверху с податливым контактным швом Испытание изгибаемого железобетонного элемента с коррозионным повреждением бетона сжатой зоны при податливой схеме контактного шва между усиливаемой конструкции и бетоном усиления. Программа экспериментальных исследований включала: - определение физико-механических характеристик бетона и арматуры (испытание стандартных образцов); - испытание сборных изгибаемых элементов без повреждений на прочность, трещиностойкость и деформативность (образцы серии «Н»); - испытание изгибаемого железобетонного элемента с моделированием коррозионного повреждения бетона сжатой зоны на прочность, трещиностойкость и деформативностЦ образцы серии «К»); - испытание реконструированного изгибаемого железобетонного элемента с коррозионным повреждением бетона сжатой зоны при жесткой и податливой схеме контактного шва между усиливаемой конструкции и бетоном усиления (образцы серии «У»); - накопление опытных данных по прочности, трещиностойкости и деформативности реконструированных железобетонных изгибаемых элементов.
Конструкция экспериментальных образцов, размеры образцов в целом и их компонентов, армирование, схемы приложения нагрузки назначены с учетом возможности распространения результатов эксперимента по прочности, трещиностойкости и деформативности реконструированных железобетонных изгибаемых элементов на натурные конструкции зданий и сооружений. Опытные образцы выбраны по характеристикам материалов, армированию, размерам сечения, соотношению геометрических характеристик сечения и величин пролета, схеме нагружения идентичными натурным конструкциям. Результаты эксперимента на физических моделях натурных конструкций могут быть применены к железобетонным усиленным конструкциям. Напряженно-деформационное состояние опытных образцов, принятых для экспериментальных исследований, и натурных конструкций выражается одинаковыми расчетными моделями, зависимостями и уравнениями.
Конструкция экспериментальных изгибаемых образцов приведена на рисунке 3.1. Образцы серии «Н» запроектированы таким образом, чтобы разрушение образцов проходило по нормальному сечению по растянутой арматуре. Проектное разрушение образцов серии «К» предусмотрено по бетону сжатой зоны, что моделирует изменение характера разрушения конструкции вследствие коррозионного повреждения. Образцы серии «У»
Практический метод расчета усиления железобетонных конструкций с коррозионными повреждениями.
При проектировании усиления железобетонных конструкций с коррозионными повреждениями первоначально оценивается степень снижения несущей способности конструкции, изменение характера работы конструкции вследствие таких повреждений, выявляется необходимость усиления эксплуатируемых конструкций. Для оценки фактической несущей способности и решения вопроса о необходимости усиления конструкции при обнаружении коррозионных повреждений необходимо выполнять поверочные расчеты с учетом изменения напряженно-деформированного состояния, фактических размеров конструкции при коррозионном повреждении, фактического армирования, прочностных и деформативных характеристик бетонов, в том числе с коррозионными повреждениями и бетона усиления.
Рассмотрим особенности алгоритмизации поставленной задачи. За показатель достижения предельного состояния элемента принимается достижение сжатой фиброй бетона предельного значения сжатия єЬи или достижение растянутой арматурой предела текучести. Для учёта нелинейности деформирования арматуры используется коэффициент изменения секущего модуля и
В основу алгоритма определения напряженно-деформированного состояния до и после усиления железобетонных конструкций с коррозионными повреждениями приняты расчетные положения, сформулированные в п.п. 2.3, 2.4, позволяющие определить напряжения и деформации в образцах с жестким и податливым швом контакта между конструкций и элементом усиления.
Рассмотрим особенности алгоритмизации определения напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов с коррозионными повреждениями. Исходные данные для решения поставленной задачи: Геометрические и характеристики: hub- соответственно высота и ширина рассматриваемой конструкции; As и A s - соответственно, площадь растянутых и сжатых стержней в бетоне элемента; as и а \ - расстояние от центра тяжести растянутой (менее сжатой) и сжатой арматуры соответственно до ближайшей грани сечения элемента; 8 - глубина коррозионного повреждения бетона.
Характеристики материалов и коэффициенты, используемые при расчёте: Eb, Es, Esc - соответственно, начальные модули деформаций бетона, растянутой (менее сжатой) и сжатой арматуры; Яь,сг, - прочность поврежденного коррозией бетона; Ebcr, Escr, Escxr - соответственно, начальные модули деформаций поврежденных коррозией бетона, растянутой (менее сжатой) и сжатой арматуры; Rb, Rs, Rsc - соответственно, прочность бетона, растянутой (менее сжатой) и сжатой арматуры; cos- коэффициент коррозионного повреждения арматуры; Rsmi - временное сопротивление разрыву арматуры; Rsnl - предел текучести арматуры; ysi - коэффициент надежности по арматуре; Д,/,, - коэффициент, учитывающий предел упругой работы арматуры; ХТІ - длина физической площадки текучести арматуры (если есть).
Нагрузки: продольная сила N, изгибающий момент М, сдвигающее усилие Т.
Схема алгоритма для анализа напряжённо-деформированного состояния элемента с коррозионными повреждениями, работающего под нагрузкой, и усиленных элементов при внецентренном сжатии имеет вид: Блок 1. «Определение напряженно-деформированного состояния внецен-тренно сжатой конструкции с учетом коррозионных повреждений» реализует расчёт: 1. деформаций арматуры при заданных значениях деформаций бетона єь на наиболее сжатой грани и высоты сжатой зоны х по формулам (2.43) и (2.44); 2. коэффициента изменения секущего модуля удля бетона с учётом принятой полной диаграммы деформирования по формуле (2.12); по аналогии определяем коэффициента изменения секущего модуля і для бетона; 3. напряжений для бетона и арматуры элемента до усиления по формулам (2.11), учет коррозионных повреждений осуществляется по формулам (2.20),(2.21); 4. внутренних усилий, возникающих в бетоне и арматуре, рассматриваемого элемента до усиления по формулам (2.33) и (2.34); 5. расстояние от места приложения всех внутренних усилий у до нейтральной оси; 6. Определение несущей способности конструкции с коррозионным повреждением по прочности бетона и арматуры, предельным деформациям; 7. Сравнение внутренних усилий в бетоне и арматуре и несущей способности конструкции. Блок 2: «Определение напряженно-деформированного состояния внецен-тренно сжатой усиленной конструкции с коррозионными повреждениями с жестким швом сопряжения конструкции и элемента усиления» реализует расчёт: 1. деформаций арматуры при заданных значениях деформаций бетона єь на наиболее сжатой грани и высоты сжатой зоны х по формулам (2.43) и (2.44); 2. коэффициента изменения секущего модуля кдля бетона с учётом принятой полной диаграммы деформирования по формуле (2.12); по аналогии определяем коэффициента изменения секущего модуля к для бетона; 3. напряжений для бетона и арматуры элемента до усиления по формулам (2.11), учет коррозионных повреждений осуществляется по формулам (2.20),(2.21); 4. внутренних усилий, возникающих в бетоне и арматуре, рассматриваемого элемента до усиления по формулам (2.41) и (2.42); 5. расстояние от места приложения всех внутренних усилий у до нейтральной оси;
