Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ: Многие железобетонные конструкции промышленных, энергетических, транспортных зданий и сооружений во время эксплуатации наряду, с разнообразными статическими воздействиями подвергаются воздействию различного рода циклических нагрузок. Происхождение, характер и уровень этих нагрузок разнообразны и в целом ряде случаев они являются основными, определяющими прочность її долговечность конструкций и сооружений в целом, что требует наиболее точного их учета при проектировании зданий и сооружений.
В изгибаемых железобетонных элементах при действии многократно повторяющихся циклических нагрузок вследствие того, что после уменьшения величины внешней нагрузки сохраняется остаточный прогиб, остаточные деформации бетона сжатой зоны и продольной рабочей арматуры, а также остаточное раскрытие трещин, происходит увеличение прогибов и ширины раскрытия трещин при постоянных значениях максимальной нагрузки цикла.
В существующих нормах проектирования железобетонных конструкций СНнП 2.03.01-84 при расчете прогибов для учета влияния многократно повторяющейся нагрузки коэффициенты ЧГЬ и Ч'< принимают равными единице, а при расчете ширины раскрытия4 трещин воздействие многократно повторяющихся нагрузок, как н длительных, учитывается коэффициентом е> который не зависит от параметров и режимов циклического иагружения.
Такой подход к расчету прогибов и ширины раскрытия трещин, сохраняемый уже более 20 лет, находится в противоречии с реальным характером неупругой работы железобетонных элементов и не в состоянии в должной степени учитывать изменение режима иагружения и специфику работы железобетонных конструкций при эксплуатационных циклических нагрузках, н следовательно, не гарантирует получение надежных и одновременно экономичных решений.
В связи с этим назрела необходимость в создании методик расчета прогибов н ширины раскрытия нормальных трещин, учитывающие особенности изменения напряженно-деформированного состояния сечении и фактические режимы деформирования бетона и арматуры в составе железобетонных изгибаемых элементов при различных режимах циклического иагружения. В этом случае, в явном виде учитываются все основные факторы, влияющие на развитие прогибов и ширины раскрытия трещин, железобетонных изгибаемых элементов, что приводит к повышению их надежности и долговечности.
ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является разработка новых методов расчета прогибов и ширины раскрытия нормаль-пых трещин стержневых железобетонных изгибаемых элементов с учетом физической нелинейности бетона и режимов многократно повторяющегося циклического нагружения.
Задачи работы:
изучить особенности деформирования стержневых железобетонных изгибаемых элементов с трещинами в растянутой зоне с учетом физической нелинейности бетона и режимов циклического нагружения, и выбрать аналитические уравнения, описывающие их поведение на всех стадиях нагружения;
провести экспериментальные исследования прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин железобетонных изгибаемых балочных элементов при стационарных и нестационарных режимах циклического нагружения;
разработать методы расчета прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин стержневых железобетонных изгибаемых элементов при различных режимах многократно повторяющегося циклического нагружения;
выполнить проверку точности предлагаемых методов расчета прогибов и ширины раскрытия трещин путем сравнения теоретических результатов с данными выполненных и существующих экспериментов.
инженерный метод расчета прогибов стержневых железобетонных изгибаемых элементов с учетом аналитических диаграмм деформирования материалов и режимов многократно повторяющегося циклического нагружения;
инженерный метод расчета ширины раскрытия нормальных трещин стержневых железобетонных изгибаемых элементов с учетом аналитических диаграмм деформирования материалов и режимов многократно повторяющегося циклического нагружения;
упрощенные методы расчета прогибов и ширины раскрытия трещин изгибаемых элементов при различных режимах многократно повторяющегося циклического нагружения с учетом одновременного изменения напряженно-деформированного состояния сечений, прочностных и деформативных свойств и режимов деформирования материалов в составе конструкций;
результаты экспериментальных исследований прогибов и ширины раскрытия трещин изгибаемых балочных элементов при стационарных и нестационарных режимах циклического нагружения;
результаты проверки точности и надежности предлагаемых методов расчета различными экспериментальными данными.
-^ аналитические зависимости для описания изменения коэффициента у при различных режимах многократно повторяющегося циклического нагружения;
аналитические зависимости для определения расстояния между нормальными трещинами при стационарных и нестационарных режимах циклического нагружения;
инженерные методы расчета прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин стержневых железобетонных изгибаемых элементов с учетом аналитических диаграмм деформирования бетона и арматуры, реальных режимов деформирования материалов в составе конструкции и режимов циклического нагружения;
упрощенные методы расчета прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин стержневых железобетонных изгибаемых элементов, учитывающие изменение напряжений и коэффициентов асимметрии цикла напряжений в бетоне сжатой зоны и растянутой продольной арматуре;
новые экспериментальные данные о характере развития прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин изгибаемых железобетонных балочных элементов при различных режимах многократно повторяющегося циклического нагружения.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ работы заключается в том, что в результате выполненных исследований разработаны методы расчета прогибов и ширины раскрытия трещин стержневых железобетонных изгибаемых элементов при стационарных и нестационарных режимах циклического нагружения, позволяющие повысить надежность, а в ряде случаев расчетную долговечность и за счет этого получить более экономичные их конструктивные решения.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: Результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях архитектурно-строительных академии г. Иваново и г. Казани.
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 3 печатные работы.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ: Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 102 наименовании.
Общий объем диссергации_1_страниц, из них рисунки — на.о# страницах и таблицы — на__страницах.
Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Строительные конструкции» Ивановской государственной архитектурно-строительной академии в 1990—1996 гг. под руководством советника РААСН, доктора технических наук, профессора И. Т. Мир-саяпова при консультации кандидата технических наук, доцента Н. Я. Кузина.