Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и постановка задач 10
1.1. Прочность, жесткость и трещиностойкость железобетонных конструкций 10
1.2. Влияние малоцикловых знакопеременных воздействий на работу железобетонных конструкций 15
1.3. Выводы и задачи исследований 31
2. Методика экспериментальных исследований 33
2.1. Задачи и объем эксперимента. 33
2.2. Конструкция опытных образцов, оснастка и оборудование для испытаний. Методика испытаний 41
2.3. Выводы 52
3. Результаты испытаний и их анализ 53
3.1. Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры 53
3.2. Результаты испытаний железобетонных призм партии "Р - С" 58
3.3. Результаты испытаний железобетонных призм партии "С - Р" 64
3.4. Результаты испытаний железобетонных балок 68
3.5. Построение диаграмм напряженно-деформированного состояния бетона по результатам испытаний железобетонных балок 88
3.6. Основные результаты 99
4. Напряженно-деформиюванное состояние ноншешых сечений железобетонных изгибаемых элжентов при одноодковом знакопеременном нагешнии 101
4.1. Диаграмма деформирования бетона при сжатии - разгрузке - растяжении 101
4.2. Диаграмма деформирования бетона при растяжении - разгрузке - сжатии 110
4.3. Внутренние усилия в нормальных сечениях железобетонного ежа то-и3(0 гнуто го элемента при одноцикловом знакопеременном нагружении ИЗ
4.4. Приращение внутренних усилий в первоначально сжатой зоне нормального сечения при его
разгрузке или загрузке обратного знака 119
4.5. Учет работы первоначально растянутой зоны нормального сечения при его разгрузке и загрузке обратного знака 132
4.6. Общий алгоритм и блок-схема расчетного аппарата по определению напряженно-деформированного состояния нормальных сечений железобетонных элементов при одноцикловом знакопеременном нагружении 139
4.7. Упрощенная диаграмма "момент - кривизна" железобетонного изгибаемого элемента при одноцикловом знакопеременном нагружении 142
5. Область рационального применения разработанной расчетной методики . 148
5.1. Точность и надежность методики 148
5.2. Оценка эффективности методики применительно к некоторым типам конструкций 156
5.2.1. Примеры расчета статически неопределимых железобетонных балок . 158
5.2.2. Расчет сжато-изогнутых элементов и конструкций, имещих первоначальные трещины 164
5.2.3. Использование реальной диаграммы состояния при расчете конструкций реконструируемых промышленных предприятий... 169
Заключение 171
Список литературы 17 3
Пшюженш 186
- Влияние малоцикловых знакопеременных воздействий на работу железобетонных конструкций
- Конструкция опытных образцов, оснастка и оборудование для испытаний. Методика испытаний
- Построение диаграмм напряженно-деформированного состояния бетона по результатам испытаний железобетонных балок
- Диаграмма деформирования бетона при растяжении - разгрузке - сжатии
Введение к работе
Актуальность работы
В Основных направлениях экономического развития СССР на последующие годы указывается на необходимость предусматривать в проектах на строительство зданий и сооружений широкое применение прогрессивных решений и ресурсосберегающих технологий.
Важное значение в реализации этих решений отводится повышению качества проектирования фундаментов, от которых зависит эксплуатационная надежность и долговечность возводимых зданий и сооружений.
В последние годы жизнь заставляет все более интенсивно осваивать северные и восточные районы страны, вести строительство в районах, богатых сырьевыми и энергетическими реоуреами. А это районы, имещие, в основном, сложные инженерно-геологические условия.
Одним из основных конструктивных решений фундаментов, применяемых в сложных инженерно-геологических условиях, являются ленточные фундаменты. На их долю приходится примерно 47$ всех фундаме-нтов, возводимых в таких условиях, что составляет более 13 млн.м железобетона [92,93] . Ленточные фундаменты применяются при строительстве зданий как жилщно-гражданского, так и производственного назначения. Широкое применение таких фундаментов при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях объясняется тем,что они хорошо воспринимают как силовые воздействия, передаваемые от каркаса, так и деформационные, связанные со смещением земной поверхности. Расчетно-конструктивной схемой железобетонного ленточного фундамента является балка на деформируемом основании.
Вопросы совершенствования проектирования ленточных фундаментов как составных частей зданий и сооружений, возводимых в слож-
ных инженерно-геологических условиях, включены в Общесоюзную научно-техническую програшу 0.05.04, утвержденную Госстроем СССР на 1986-1990 годы по теме 10.02.01 С.22 , и в техническое задание на выполнение работ по теме НП-4І "Разработать и уоовершенотво -вать методы раочета зданий и сооружений по комплексной схеме основание - фундамент - верхнее строение на основе учета особенностей деформирования зданий и оснований с применением ЭВМ", разрабатываемое в НИЙСК Госстроя СССР.
Здания и сооружения, возводимые в сложных инженерно-геологических условиях, в процессе эксплуатации подвергаются воздействию дополнительных нагрузок (деформаций) вследствие нарушения формы земной поверхности от подработки или вспучивания, просадки лессовых грунтов, карстово-суффозионных явлений и пр.Необходимо, кроме того, учитывать реологические свойства бетона и грунта, а также возможность изменения расчетной схемы, т.е. работы конструкций на малоцикловые знакопеременные воздействия. Игнорирование дополнительных нагрузок (деформаций), вызываемых смещением земной поверхности, приводит к повреждениям зданий, достигающим иногда такой степени, что их дальнейшая эксплуатация становится практически невозможной.
Учет влияния малоцикловых знакопеременных воздействий важен не только для железобетонных балок на деформируемом основании, но и для целого ряда других конструкций. Это, в первую очередь,пред-напряженные конструкции, колонны крановых эстакад,внутренние стены силосов.При реконструкции промышленных предприятий также могут возникнуть случаи,когда учет такого рода воздействий окажется необходимым.
Неудивительно, поэтому, что вопрос о влиянии малоцикловых знакопеременных воздействий на работу железобетонных конструкций включен в координационный план и программу НИР стран-участниц СЭВ
на период до 1990 года по теме 5.6 "Совершенствование методов расчета плоских и стержневых железобетонных элементов при одноосном и сложном напряженном состоянии с учетом длительной и повторной нагрузки", а также в "Координационный план важнейших научно-исследовательских работ по бетону и железобетону" Госстроя СССР на тот же период.
Действующие нормативные документы,в частности СНиП 2.03.01-84, не учитывают влияния предыстории загружения на прочность и трещи-ностойкость при расчете железобетонных конструщий,поскольку этот вопрое как теоретически, так и практически изучен явно недостаточно.
Все сказанное выше свидетельствует об актуальности исследований, связанных с решением задач прочности, жесткости и трещино-отойсости железобетонных изгибаемых конструкций при малоцикловых знакопеременных силовых и деформационных воздействий.
Целью настоящей работы является разработка методики расчета прочности, трещшостойкости и деформативности железобетонных изгибаемых конструкций при малоцикловых знакопеременных воздейст -виях о учетом реальной, соответствующей таким воздействиям, диаграммы деформирования бетона.
Автор защищает:
методику и результаты экспериментальных исследований центрально нагруженных и изгибаемых железобетонных элементов при малоцикловых знакопеременных воздействиях;
экспериментальные данные о диаграммах деформирования бетона в железобетонных элементах при одноцикловом знакопеременном нагружении;
методику расчета напряженно-деформируемого состояния нормальных сечений железобетонных элементов при малоцикловых знаков-переменных воздействиях, алгоритм и программу расчета на ЕС ЭВЙ;
?
- рекомендации по определению параметров диаграммы деформи -
рования бетона при малоцикловых знакопеременных воздействиях.
Научная новизна работы:
предложена методика экспериментальных исследований цент -рально нагруженных и изгибаемых железобетонных элементов при малоцикловых знакопеременных воздействиях, позволяющая проводить испытания с условно постоянной скоростью деформирования образца;
выявлены закономерности деформирования центрально нагру -женных и изгибаемых железобетонных элементов при малоцикловых знакопеременных нагрузках и широком диапазоне изменения прочности бетона, содержания арматуры и уровня первоначального нагружения;
выявлен характер изменения предельной растяжимости бетона в зависимости от уровня его первоначального сжатия;
предложены зависимости, достаточно точно отражающие характер деформирования бетона и железобетона в условиях малоциклового знакопеременного нагружения;
в рамках рабочей модели НИИСК о учетом выявленных особенностей деформирования разработана методика оценки напряженно-де -формированного состояния изгибаемых железобетонных элементов при одноцикловом знакопеременном нагружении.
Практичеокая ценность тэаботы состоит в том, что полученные экспериментальные и теоретические результаты (параметры, диаграммы деформирования бетона и железобетона, алгоритм расчета и составленная на его основе программа на ЕС ЭВМ) способствует более достоверной (по сравнению о существующими методами) оценке напря-денно-деформированного состояния железобетонных конструкций при малоцикловых знакопеременных воздействиях и, следовательно, более рациональному проектированию зданий и сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях и в случае их реконструк* ции.
Полученные данные о параметрах деформирования бетона и железобетона при малоцикловых знакопеременных воздействиях переданы в НИЖБ Госстроя СССР для использования при совершенствовании нормативной методики расчета статически неопределимых железобе -тонных конструкций.
Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния сечений железобетонных элементов при малоцикяовых знакопеременных воздействиях и соответствукщая программа использованы:
- при разработке "Методических рекомендаций по оценке несущей способности конструкций реконструируемых зданий, эксплуатируемых в обычных и сложных инженерно-геологических условиях;
при оценке несущей способности элементов монолитного ба -лочного перекрытия реконструируемых зданий и сооружений Светлогорского целлюлозно-бумажного завода и Винницкого химкомбината;
в научно-исследовательских и хоздоговорных работах Самаркандского архитектурно-строительного института.
Апробация работы и публикации.
Результаты работы доложены на второй научно-практической конференции молодых специалистов ЦНИИЭП жилища "Жилищное строительство и научно-технический прогресс" (г. Москва, 1986 г.), на Ш конференции молодых ученых института проблем прочности АН УССР "Прочность материалов и элементов конструкций с учетом реальных условий эксплуатации" (г. Киев, 1987 г.), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Винницкого политехнического института (1986,1988 гг.), на научно-практической конференции "Совершенствование методов расчета и проектирования современных видов строительных конструкций" (г. Ровно, 1988 г.), на XXI конференции молодых ученых и специалистов "Новое в технологии, расчете и конструировании железобетонных конструкции" (г. Москва, НИМБ, 1988 г.).
Основное содержание диссертации опубликовано в пяти печатных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и списка литературы из 105 наименований, изложена на 190 страни -цах машинописного текста и иллюстрирована 70 рисунками и 18 таблицами.
В.Я.Бачинскому
Исследования проводились в лаборатории методов расчета железобетонных конструкций НИИСК Госстроя СССР под руководством доктора технических наук, профессора А.Б.Голышева. Автор считает своим долгом выразить благодарность научным консультантам,кандидатам технических наук, старшим научным сотрудникам
и А.Н.Бамбуре за помощь, оказанную при подготовке настоящей работы.
Влияние малоцикловых знакопеременных воздействий на работу железобетонных конструкций
Как уже отмечалось выше, работа целого ряда несущих железобетонных конструкций связана с восприятием знакопеременных силовых либо деформационных воздействий. Особенно часто подвергаются таким воздействиям конструкции зданий и сооружений, возводимые в сложных инженерно-геологических условиях. В качестве иллюстрации рассмотрим несколько наиболее характерных случаев [55,5б].
На рис. 1.3(a) показана расчетная схема ленточного фундамента бескаркасного здания. После искривления основания вследствие его промерзания либо неравномерного оттаивания под краями фундамента изменится расчетная схема основания, а вместе с ней и эпюра изгибающих моментов (рис. 1.3,6). При проектировании ленточных фундаментов каркасных зданий на слабых грунтах необходимо учитывать возможность образования карстов или провалов (рис. 1.4,а), размеры которых могут изменяться в широких пределах (рис. 1.4,6). Это может привести к появлению момента обратного знака, близкого к разрушающему. Тот же эффект может иметь место при осадке опор неразрезных балок перекрытия каркасных зданий (рис. 1.5,а,б).
На восприятие малоцикловых знакопеременных воздействий работают преднапряженные конструкции [1,53,97] , крайние колонны крановых эстакад [97] , внутренние стены силосов [зо] и некоторые другие типы конструкций.
При реконструкции зданий и сооружений, возводимых в обычных и сложных инженерно-геологических условиях, так же могут возни -кать случаи, когда учет знакопеременных малоцикловых воздействий окажется необходимым. Это случаи, когда в силу производственной необходимости требуется уменьшить либо увеличить пролет неразрезных железобетонных перекрытий, когда устанавливается новое тяже -лое оборудование, изменявдее первоначальную расчетную схему наг-ружения; когда вследствие неравномерной просадки грунта происходит повреждение конструкций и после специальных мероприятий по восстановлению требуется заново оценить их несущую способность [68,80].
Кроме этого, существует целый ряд железобетонных конструкций, в которых в процессе их производства, транспортировки и монтажа [96] возможно образование-начальных трещин. Усилия, вызывающие образование начальных трещин, чаще всего имеют направление, противоположное направлению действия основных сил. Понятно, что при оценке трещино-GTOHKOGTH и деформативности таких конструкций в процессе нормальной эксплуатации так же необходим учет первоначальных воздействий.
Общим для перечисленных выше случаев является то, что в определенных сечениях конструкции с изменением схемы воздействия возникает знакопеременное напряженно-деформированное состояние. При этом совершенно неизвестно как скажется на нем уровень начального наг-ружения.
Чтобы ответить на вопрос о целесообразности постановки такой задачи, был рассмотрен оледукщий пример [в]. Дана абсолютно жесткая балка, защемленная по концам (см. рис 1.7). Опорные и сред -нее пролетное сечения выполнены из бесконечно малых по величине вставок. В одном случае эти вставки выполнены из нелинейно-упру -гаго материала, на работу которого не влияют знакопеременные воздействия, в другом - из упруго-пластического материала. Диаграммы работы указанных материалов показаны на рис. 1.6. Такие сильно идеализированные схемы (особенно для нелинейно-упругого материала) приняты для того, чтобы выяснить - как и насколько могут повлиять остаточные деформации на несущую способность балки. За критерий прочности принимается достижение на одной из крайних фибр максимальных деформаций Оа . Необходимо найти и сравнить несущую способность балки в том и другом случае.
При расчете несущей способности балки со вставками из нелинейно-упругого материала внешнее усилие и деформационное воздействие (просадка) прикладывались одновременно, так как на работу балки не оказывает влияние разгрузка. А при расчете несущей способности балки со вставками из упруго-пластического материала вначале прикладывалось внешнее усилие А/ , а затем просадка А . Таким образом, моделировалась и учитывалась разгрузка во втором опорном сечении. В первом приближении принималось, что разгрузка происходит по линейному закону (см. рис. 1.8).
В результате расчета и сравнения несущей способности балок, имеющих различные вставки, с учетом коэффициентов, характерных для работы железобетона, были сделаны следующие выводы: - наиболее существенная разница в несущей способности балок возможна для случаев разрушения по пролетному сечению 3;
Конструкция опытных образцов, оснастка и оборудование для испытаний. Методика испытаний
Размеры основных образцов - железобетонных призм серий ПІУ, ЕЕ принимались равными 100x100x400 мм. Для их изготовления использовались стандартные инвентарные металлические формы. Точная фиксация положения стержней в сечениях осуществлялась с помощью торцевых пластин или специальных шаблонов, позволяющих фиксировать стержни и объединять их в пространственные каркасы.Для усиления мест передачи нагрузки в торцах призм через 15 мм размеща -лись сетки из проволоки 04В-І. Схемы армирования призм показаны на рис. 2.3 (а,б).
Призмы серии ПІУт размерами 100x100x600 мм (дополнительные образцы, использовавшиеся для проверки совместной работы арматуры и бетона на всех этапах как загрузки, так и разгрузки) изготавливались в специальной деревянной опалубке. Схема их армирования показана на рис. 2.3,в. На рабочей арматуре с двух сторон вдоль направляющей в специально выбранных пазах наклеивались тензодатчики (рис. 2.3,в).
Основные образцы - железобетонные балки принимались прямоугольного сечения с проектными размерами ox h. = 100x200 мм,длиной 2,3 м. Общие размеры балок увязывались с разработанными в НИИСК рекомендациями по испытанию железобетонных изгибаемых элементов с учетом полной диаграммы деформирования сжатого бетона [18,58] .
Схемы армирования балок приведены на рис. 2.7. В качестве рабочей принималась арматура периодического профиля диаметром 12, 16 и 20 мм из стали класса А-Ш марки 35ГС.
Кассы изготавливались в два этапа: с помощью специального шаблона сваривались плоские каркасы, а затем из них составлялись объемные каркасы. Проектное положение каркасов в опалубке обеспечивались торцевыми пластинами и фиксирующими стержнями» специально приваренными для этой цели к конструктивной арматуре. Образцы бетонировались в инвентарной металлической опалубке.
В рабочей арматуре железобетонных балок первой партии (БЗтІ-і) в выбранных с двух сторон пазах наклеивались в шахматном порядке цепочки тензодатчиков базой 20 мм. Датчики клеились с помощью клея циакрин, покрывались специальной мастикой и изолировались составом на основе эпоксидной смолы.
Для приготовления бетонной смеси использовался цемент Ново-Здолбуновского цементно-шиферного комбината марки 500 и 600,Коро-стеньский гранитный щебень крупностью 3-Ю мм и днепровский рефу-лированный песок. Основные характеристики исходных материалов приведены в табл. 2.5 и 2.6.
Проектные составы бетонов (табл. 2.7) подбирались по методике, разработанной в НИИСК Госстроя СССР. Дозировка составляющих осуществлялась с помощью весовых дозаторов заводского БСУ ЭКБ НИИСК. Бетонная смесь приготавливалась в бетономешалке свободного падения емкостью 0,75 вг. Смесь уплотнялась на вибростоле. Одновременно бе тонировалась первая группа железобетонных балок (12 шт.), железобетонные призмы серий "Р-С" и "С-Р" (36 шт.), бетонные призмы - 36 шт. и вспомогательные образцы в соответствии с табл. 2.4. Вторая группа железобетонных балок бетонировалась в соответствии с намеченным планом по табл. 2.3.
Распалубка образцов производилась на третьи сутки после бето При испытании железобетонных призм на сжатие-растяжение использовался специально оборудованный для испытаний в "мягком" режиме за-гружения механический винтовой пресс [58] , позволявший контролиро -вать показания приборов в стадии, непосредственно предшествую ей разрушению и с достаточной точностью определять не только момент разрушения, но и предельные деформации сжатия бетона. Кроме того, он позволяет проводить испытания сжато-изогнутых элементов с постоянной скоростью деформирования и, следовательно, реализовывать полную диаграмму сжатого бетона. В процессе загружения деформации бетона контролировались по показаниям индикаторов часового типа с ценой деления 0,001 мм при базе измерения 200 мм. Индикаторы раз -мешались по четырем граням призмы; центрирование производилось с помощью специальной рамки [58]. При испытании призм серии ПЕУт кроме вышеуказанных приборов использовался также прибор АВД-І, фиксирующий деформации тензорезисторов на арматуре и бетоне. Испытание железобетонных призм на растяжение-сжатие проводи -лось в два этапа. На первом этапе образцы каждой серии вначале ис-пытывались на прессе ІЩ-40. Для этой цели в образцах имелись выпу ски арматуры длиной 150 мм (см. рис. 2.3,а). Затем выпуски среза -лись заподлицо с торцом призмы, делалась подливка из асбесто-цеме-нтно-песчаного раствора и призмы в тот же день испытывалиоь на сжатие в винтовом прессе. Процесс растяжения контролировался го размещенным на двух противоположных гранях индикаторам часового типа с ценой деления 0,001 мм, а процесс образования трещин - да непрерывной цепочке тензорезисторов на одной из свободных граней. Процесс испытаний на осевое сжатие аналогичен описанному для образцов партии "С-Р".
Для испытания железобетонных симметрично армированных железобетонных балок на малоцикловые знакопеременные воздействия была переоборудована изготовленная ранее установка, состоящая из меха -ничеокого винтового пресса и опорной балки, связанной с прессом в жесткую систему. Схема переоборудованной опорной части установки показана на рис. 2.4. В результате представилась возможность испытывать балки на моменты разных знаков без их переворачивания. Схема испытания балки приведена на рис. 2.5.
Построение диаграмм напряженно-деформированного состояния бетона по результатам испытаний железобетонных балок
В расчетной модели НИЙСК в качестве одной из рабочих гипотез используется диаграмма п(0 - " бетона при одноосном сжатии. Экспериментальное и теоретическое обоснование этой гипотезы применительно к расчету изгибаемых элементов, подвергаемых однократному статическому загружению, приведено в работе [18].
Для того, чтобы оценить возможность использования указанной предпосылки и при расчете железобетонных изгибаемых элементов, работащих в условиях одноциклового знакопеременного нагружения, по результатам испытания балок серий БЗ аналитическим путем были построены диаграммы состояния бетона и затем сопоставлены с опытными, полученными на бетонных и железобетонных призмах.
Для получения диаграмм " 5.- 6 " бетона при неоднородном сжатии и растяжении был усовершенствован уже имещийоя аналитический аппарат [і8], в основу которого положен дифференциальный метод Фере [90,91,98,99]. Суть последнего заключается в (отыскании фибровых напряжений в бетоне изгибаемого элемента по полученным в опытах данным.
Рассмотрим напряженно-деформированное состояние сечения, показанного на рис. 3.20,а. Если известны геометрические характеристики сечения о , h , уИ.л = Aw/oh, уКм =кы /oh , Osi=0-si/n , внешние усилия m = М /6К1 и Pst= Л/s/eh, фибровые деформации 6 и w , и деформации арматуры s и &sz , уравнения равновесия можно записать в следувдем виде;
Связь между напряжениями и деформациями арматуры принимаем в виде диаграмм Прандтля с ограниченной гари» зонтальной ветвью (рис. 3.21). В зависимости от напряженно деформированного состояния арматуры возможны следукщие случаи: а) вся арматура работает в упру -гой стадии
Дяя обсчета опытных балок по формуле (3.6) была создана программа " г еге " для ЕС ЭВМ, что и позволило построить диаграммы деформирования бетона. Наиболее характерные из них приведены на рис. 3.22 3.24. Сплошная линия на этих рисунках соответствует кривой деформирования нижней грани балки, работавшей на "сжатие-рас -тяжение", пунктирная - верхней, работащей на "растяжение-сжатие".
На рис. 3.25 3.27 даны диаграммы деформирования, полученные по результатам обсчета балок серии БЗт и (для сопоставления) соответствующих железобетонных призм. Незначительное расхождение в уровнях первоначального нагружения призм и крайних сжатых фибр балок объясняется тем, что фактические фибровые деформации балок определялись путем пересчета первоначально замеренных в ходе эксперимента данных. На их величину влияли как геометрические размеры конкретного сечения, так и расстояние от оси приборов до сжатой и растянутой граней изгибаемого элемента [18] . Средиеквад-ратическое отклонение основных параметров сопоставляемых диаграмм составляет 4+10$.
Анализируя диаграммы деформирования бетона, полученные по балкам серий БЗт и БЗ и по железобетонным призмам (см. рис. 3.5 3.7, 3.22+3.27), можно сделать вывод о том, что основные закономерности деформирования бетона, полученные по призмам (см. разделы 3.2 и 3.3), сохраняются и для балок независимо от класса бетона и процента их армирования. 1. Прочность бетона на сжатие и растяжение после одноцикяо-вого знакопеременного нагружения независимо от уровня первоначального воздействия отличается от соответствующей прочности при однократном нагружении не более чем на +Ь%. 2. Деформации предельной сжимаемости бетона после предварительного растяжения могут быть представлены в виде суммы предельных деформаций бетона при однократном сжатии и остаточных деформаций от предварительного растяжения. 3. Деформации бетона, проявлящиеся в процессе разгрузки железобетонной призмы, подвергнутой предварительному растяжению, значительно превосходят соответствующие деформации при однократном нагружении. Причем эта разница тем больше, чем более высоким был уровень первоначального растяжения. 4. С увеличением уровня предварительного сжатия предельная растяжимость бетона увеличивается. Эта закономерность проявляется наиболее выпукло при деформациях первоначального сжатия, превышающих деформации, соответствующие Къ 5. Влияние уровня первоначального нагружения на трещиностой -кость железобетонных изгибаемых элементов при повторном нагружении обратного знака неоднозначно и зависит от степени развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре. 6. Несущая способность железобетонных изгибаемых элементов при действии нагрузки обратного знака независимо от уровня первоначального нагружения практически не изменяется по сравнению с несущей способностью балок при однократном приложении нагрузки. Коэффициент вариации этих отклонений не превышает 6%.
Аналогичная закономерность проявляется и в отношении прогиба, соответствующего разрушению балки, если вычесть выгиб, остающийся после первоначального нагружения.
Диаграмма деформирования бетона при растяжении - разгрузке - сжатии
Для оценки эффективности расчетного аппарата были сопоставлены опытные и теоретические кривые " ГП-Х " для одной балки из каждой серии иопытывавшихся образцов. Наиболее характерные из них приведены на рис. 5.1...5.7, из которых видно, что теоретические кривые достаточно хорошо согласуются с опытными. Некоторую разницу в деформациях и усилиях, предшествующих разгрузке (например, рис. 5.4), можно объяснить тем, что в расчетах использовалась среднеопытная диаграмма сжатия бетона, которая конечно же отличалась от диаграммы бетона, реализуемой в сжатой зоне конкретного железобетонного элемента.
Кроме этого, для анализа опытных и теоретических данных был привлечен аппарат математической статистики, приведенный в разделе 2.1 [7б] . Сравнивались величины, характеризующие несущую способность баЛОК При НаГружеНИИ ОбраТНОГО Знака - 17) max И Umax
Использование указанного аппарата позволило не только охватить достаточно широкий диапазон варьирования управляемых факторов и их возможных сочетаний, но и применить при анализе полученных данных соответствующую статистическую обработку. Так, в частности, представилось возможным изучить влияние каждого из управляемых факторов в отдельности. С этой целью производилось сравнение усредняемых величин по каждому из значимых факторов (влияние остальных при этом, согласно [7б] , автоматически сводилось к нулю).Результаты такого сравнения в зависимости от класса бетона, процента армирования и уровня первоначального нагружения приведены в табл. 5.2. лоциклового знакопеременного нагружения, возникает необходимость в достаточно точном определении жесткости элементов, что невозможно без использования надежных, экспериментально обоснованных диаграмм осевого деформирования бетона при такого рода воздействиях.
Покажем это на отдельных примерах работы как статически определимых, так и статически неопределимых конструкций,работающих на силовые и деформационные воздействия. В качестве примера рассмотрим работу железобетонной симметрично армированной балки, защемленной по концам (см. рис. 1.7). По указанной схеме работают надоконные участки монолитного железобетонного пояса жесткости, надоконные участки стеновых железобетонных панелей и некоторые другие. Оценим, как окажется на несущей способности конструкции учет реальной диаграммы деформирования железобетона при одноцик-ловом знакопеременном нагружении. Для этого, как и в работе [8],. (см. раздел 1.2), рассмотрим деформирование вставок: не учитывающих разгрузку [87] - рис. 5.8,а, учитывающих ее по линейной зависимости, предлагаемой в работе [84] - рис. 5.8,6 и по реальной диаграмме - рис. 5.8,в. Зададимся оледущими исходными данными: длина балки - I = = 6 м; поперечное сечение - 6 Ь = 15x30 см; проектный класс бетона В-30; армирование - 2025А-Ш С /Ил = Мьг - 0,0218); защитный слой составляет 60 мм ( Si = Ог = 0,2). Тогда диаграмма деформирования железобетонных вставок при. одноцикловом знакопеременном нагружении и величине первоначального момента MuaL =4,5 т-м в соответствии с методикой гл.41 будет иметь вид, приведенный на рис. 5.9. Пусть на балку, вначале, действует просадка л. = 6,7 см, при которой в сечениях I и 2 возникают изгибающие моменты Mi = После этого прикладываем внешнюю нагрузку N . В сечениях I и 3 будет происходить догрузка, а в сечении 2 - разгрузка. При разрушении сечения I момент в нем будет равен Mi = Mu = 5,62 т-м, а жесткость составит Di = Du = 86,0 т-м . Во втором сечении произойдет разгрузка на величину момента дМ = 1,12 т-м. В этом случае жесткость сечения 2 составит: Рг = 120,3 т-м - при неучете разгрузки; Da = 80,6 т-м - при линейной разгрузке по методике [ЁИь] ; Ui = 96,8 т-м - по предлагаемой методике. В первом случае несущая способность балки после подстановки соответствующих данных в уравнение (5.4) составит А/ = 25,9 т, во втором - Л/ = 21,8 т, в третьем - л/ = 23,2 т. Таким образом, в рассматриваемом случае неучет реальной диаграммы деформирования железобетона приводит, по сравнению со СНиП 2.03.01-84, к переоценке несущей способности примерно на 12%. Методика [84] несколько занижает несущую способность. Причем, недооценка ее будет возрастать о увеличением уровня первоначального нагружения.
