Введение к работе
Выполненные ранее исследования сжатых железобетонных элементов ненапрягаемой высокопрочной арматурой проводились преимущественно а коротких образцах, прогибы которых не оказывают существенного влия-ия на несущую способность конструкций. Однако, как показывают данные кспериментов, за счет более высокой деформативности сечений прогибы оротких сжатых образцов с высокопрочной арматурой имеют в 1.5... 2 аза большие значения, чем в аналогичных образцах с мягкой сталью. На сновании чего можно предположить, что с увеличением гибкости отличие рогибов указанных конструкций может привести к существенным расхож-,ениям расчетной оценки напряженно-деформированного состояния таких лементов в предельной стадии работы.
Предельная деформация наиболее сжатых фибр бетона принимается в іасчетах в качестве основного критерия исчерпания прочности конструкцій, изменяется в широких пределах и зависит от многих факторов, степень лияния которых не изучена в достаточной мере. Эффективность использо-іания высокопрочной стержневой арматуры в сжатых железобетонных кон-трукциях непосредственно связано с предельными деформациями бетона. 1ри этом очевидно, что уровень развития теории расчета сжатых железобетонных элементов, реализованный в нормах, не позволяет з полной мере іспользовать существующие резервы экономии стали и несущей способно-гги конструкции.
Работа выполнена в рамках госбюджетной научно-исследовательской ?емы ГБ 1291 Полоцкого государственного университета Министерства об-хчзования и науки Республики Беларусь. Экспериментальные исследования доведены в испытательной лаборатории кафедры "Железобетонные и каленные конструкции" на Зб-ти опытных образцах конструкций различной 'ибкости, а также контрольных образцах бетона и арматуры.
Цель работы: разработать на основе экспериментально-георетических исследований рекомендации по расчету несущей способности при кратковременном сжатии железобетонных элементов различной іібкости с продольной ненапрягаемой арматурой класса А800 в сочетании с лоперечным армированием хомутами.
В соответствии с указанной целью решались следующие задачи:
исследовать влияние высокопрочной арматуры на деформации бетона, прогибы и несущую способность цеіпрально и виецентренно сжатых железобетонных элементов различной гибкости;
оценить характер напряженного состояния бетона сжатой зоны при армировании высокопрочной сталью;
исследовать предельные деформации и напряжения в продольной арматуре;
изучить влияние кососимметричной схемы расположения арматурных стержней из высокопрочной стали в сечениях при фиксированном
начальном положении плоскости изгиба на напряженно-деформативное о стояние и несущую способность элементов;
- разработать рекомендации к' расчету несущей способности сжать
железобетонных элементов с высокопрочной арматурой применительно
методике расчета действующих норм, а также применительно к методиі
расчета по деформационной модели с использованием диаграмм деформ
рования бетона и арматуры.
Объект и предмет исследования. Объект исследования - сжатые ж лезобетонные элементы различной гибкости с продольной ненапрягаемс арматурой класса А800 в сочетании с поперечным армированием хомутам Предметом исследования является напряженно-деформированное состо ние нормального сечения, эффективность использования высоких механ. ческих характеристик термоупрочненных сталей, методы расчета несуще способности при кратковременном сжатии конструкций.
Гипотеза. При увеличении гибкости отличие деформаций и прогиб* железобетонных элементов с ненапрягаемой высокопрочной арматурой аналогичных конструкциях с мягкой сталью может привести к существе ным расхождениям расчетной оценки напряженно-деформированного с стояния на разных стадиях их работы.
Методология и методы проведения исследовании. В виду мале изученности работы сжатых железобетонных элементов различной гибк ста с высокопрочной ненапрягаемой арматурой проведены спецнальні экспериментально-теоретические исследования, включавшие испьггані опытных образцов, статистические методы обработки эксперименталыи данных.
Научная новизна и значимость полученных результатов. Вперві получены экспериментальные данные о:
несущей способности и прогибах сжатых железобетонных элемент различной гибкости при симметричном и кососимметричном расположен! в сечении продольной ненапрягаемой арматуры класса А800;
предельных деформациях бетона и продольной арматуры;
зависимости предельных деформаций бетона наиболее сжатой граї сечения и арматуры от относительной высоты сжатой зоны;
характеристиках напряженного состояния бетона сжатой зоны в сі дли разрушения и при потере устойчивости конструкций.
Разработаны рекомендации к расчету несущей способности сжатт железобетонных элементов с высокопрочной арматурой применительно методике действующих норм, а также применительно к методике расчета использованием диаграмм деформирования бетона и арматуры, учитьіваї щие возможности более полного использования высокопрочной стержневі арматуры.
Практическая значимость полученных результатов. Практическ значимость работы состоит в том, что в результате проведенных иселедої ний железобетонных элементов с высокопрочной стержневой арматур
элучены новые данные, позволяющие оценивать влияние прогибов, коли-гства продольной арматуры и схем ее размещения в поперечных сечениях і напряженно-деформированное состояние бетона и арматуры в предель-ых стадиях конструкции. Предложенные рекомендации ориентированы на ювершенствование методов расчета несущей способности, позволяют пометь точность общепринятых методов расчета и получать более эконо-ичные проектные решения сжатых элементов конструкций за счет сниже-гія их материалоемкости и более полного использования высоких механи-:ских характеристик термоупрочненных сталей.
Результаты исследований внедрены в соответствующий раздел проек-i норм СНБ 5.03.01-98, переданы в институт "Витебскгражданпроект" и пользуются при проектировании сжатых железобетонных элементов. Ма-:риалы диссертации внедрены также в учебный процесс кафедры Келезобетонные и каменные конструкции" Полоцкого государственного інверситета.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту. На за-иту выносятся:
методика исследования, средства измерения деформаций и переме-ений опытных образцов;
оценка качественных признаков исчерпания несущей способности, зультаты проверки сходимости опытных и расчетных характеристик на-эяженно-деформативного состояния конструкций;
предложения по расчету напряжений в высокопрочной стержневой іматуре железобетонных элементов;
методика расчета несущей способности сжатых элементов различной ібкости при симметричном и кососимметричном расположении арматур-.IX стержней в поперечных сечениях.
Личный вклад соискателя. Диссертационная работа выполнялась ав->ром самостоятельно на кафедре "Железобетонные и каменные конструк-іи" Полоцкого государственного университета под руководством доктора хнических наук, профессора А. И. Семенова и кандидата технических на-:, доцента Ю. В. Попкова.
Апробация результатов диссертации. Основные положения и ре-льтаты работы докладывались и обсуждались на Республиканской науч-кгехнической конференции в г. Могилеве (1991, 1994 г.г.); на научно-їтодическом межвузовском семинаре "Перспективы развития новых тех-шогий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Берусь" в г. Новополоцке (1995 г.); на научно-технических конференциях и минарах Полоцкого государственного университета (1994... 1999 г.г.); на ой международной конференции "Экспериментальные исследования ин-гнерных сооружений (ЭИИС-98)" в г. Москве (1998 г); на международной і-ей научно - технической конференции профессоров, преподавателей, на-[ных работников и аспирантов Белорусской государственной политехни-ской академии (1999 г).
Опублиновшшостъ результатов. Положения диссертации опублию ваны в 3 статьях сборников трудов, в 2 статьях журналов, в тезисах 1 докл да. Общее количество опубликованных материалов по диссертационной р боте составляет 17 страниц.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введени общей характеристики работы, четырех глав, заключения, списка использ ванных источников из 126 наименований, в том числе 6 на иностраннь языках. Работа изложена на 121 странице, включая 70 страниц машинопн ного текста, содержит 7 таблиц и 39 рисунков.