Введение к работе
Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки яс-е совершенной методики расчета деформаций и прочности желе-бетонных стержней различных форм поперечного сечения при слож-х воздействиях, включаюдих кручение, основанной на их реальном ведении под нагрузкой.
Цель работы:
разработка общего метода расчета деформаций железобетонных эржней произвольной формы поперечного сечения с напрягаемой и напрягаемой арматурой, подверженных изгибу с кручением, на хаиях их работы.'с трещинами,' обеспечивающего снижение материа-
лоемкости и повышение надежности кострукции;
составление предложений по расчету перемещений (кривиг центральной продольной оси,углов закручивания,ширины раскрьп трещин) железобетонных стержней с сечениями, наиболее час встречающимися в практике строительства, - прямоугольным (сплс ным и пустотелым), двутавровым, кольцевым, при кратковременно!, длительном действии изгиба с кручением;
разработка общего метода расчета прочности железобетонн стержней произвольной формы поперечного сечения с напрягаемой ненапрягаемой арматурой при совместном действии изгиба с круч ниєм, обеспечивающего снижение материалоемкости и повышение н дежности конструкции;
составление предложений по расчету прочности железобетонн стержней с конкретными формами поперечных сечений - прямоугол ним (сплошным и пустотелым), двутавровым, кольцевым - при изги с кручением.
Автор защипает:
результаты экспериментальных исследований напряженно-дефо мировашюго состояния бетона в различных направлениях, продол юй и поперечной арматуры железобетонных стержней с различны формами поперечного сечения, подверженных совместному действ изгиба с кручением, на стадиях их работы с трегошами при кра ковременном и длительном действии нагрузки;
результаты экспериментальных исследований влияния предвар тельного напряжения, содержания продольного и поперечного врм рования, касательных усилий в арматурных стержнях, характерної бетона, ядра сечения (для балок сплошного профиля), соотношен внешшх усилий, последовательности приложения моментов,: длите л ности действия нагрузки на перемещения - углы закручивания, кр виэиы и удлинения центральной продольной оси, на ширину раскр тия тревдш железобетонных стержней с различными формами попере «ого сечения;
результаты опытов по изучению возможных случаев разрушен «алеаобетонных стераией с различными формами поперечного сечен е напрягаемой и ненапрягаеноЯ продольной арматурой в зависимое от содержания поперечного и продольного армирования, их соотн юеиия, видов арматурной стали, прочности бетона, комбинации ус лий Ы, Т. Q;
обший метод расчета деформаций железобетонных стержней продольной формы поперечного сечения на стадиях их работы с тре-інами при совместном действии изгиба и кручения с учетом про-шштельности действия нагрузки и последовательности приложения )ментов;
практические рекомендации по расчету перемещений (кривизн и (линений центральной продольной оси, углов закручивания, ширины юкрытия третин) железобетонных стержней с формами поперечного (чения, наиболее часто встречающимися в практике строительства;
общий метод расчета прочности железобетонных стержней продольной формы поперечного сечения для различных схем раэруше-ія при совместном действии изгиба с кручением;
практические рекомендации по расчету прочности железобетон-IX стержней прямоугольного (сплошного и пустотелого), двутавро-іго и кольцевого сечений с напрягаемой и ненапрягаемой продоль-ій арматурой, подверженных совместному действию изгиба и круче-[я, при любом соотношении поперечного и продольного армирования.
Научная новизна работы:
новые экспериментальные данные о характере изменения дефор-іций поперечной и продольной арматуры в процессе. нагружения їлоть до разрушения Сапок, об отношениях средних деформаций ар-ітурьі к максимальным в сечениях с трещинами;
..новые- данные, выявленные опытами, об обгемном характере де-рмирования бетона в полосах между третинами, о величине коэф-циента ^)с^е, характеризующего отношение модуля деформации бе-на Ebt к модулю упругости Eb , о перемещениях краев трещин в .правлениях к ним, перпендикулярных и параллельных;
новые данные', установленные экспериментами, о влиянии пос-довательности приложения крутящих и изгибающих мом^ентов на формации железобетонных стержней при изгибе с кручением;
новые данные о влиянии продолжительного действия крутящих ментов при разных режимах нагружения на деформации арматуры, тона, перемещения;
метод расчета деформаций арматуры и бетона, перемещений -ивизн и удлинений центральной продольной оси, углов закручива-я, а также ширины раскрытия трещин железобетонных стержней лошного и пустотелого прямоугольного, двутаврового, кольцевого чений с ненапрягаемой и напрягаемой арматурой при совместном
действии изгиба с кручением в зависимости от последовательное приложения крутящего и изгибавдэго моментов, продолжительное действия нагрузки и с учетом многообразия факторов, присущих ж лезобетону с трещинами в условиях его объемного деформировани;
метод расчета прочности по пространственному сечению «эл вобетонных стержней с ненапрягаеыой и напрягаемой арматурой пр иоугольного (сплошного и пустотелого), двутаврового, кольцево профилей, подверяэнных совместному действию изгиба с крученкеи разрушающихся при 4-ех возможных случаях - вследствие наступл шш физического или условного предела текучести арматуры обо направлений, только одного из направлений (продольного или поп речного) и преждевременно, по бетону, ранее того, как напряжи в арматуре обоих.направлений достигнут предела текучести;
упрощенный метод расчета деформаций и прочности железобет ных стержней,'. подверженных изгибу с кручением, рекомендуемый д использования на 1-ых этапах проектирования.
Практическое значение работы. Разработанные методы расчэ деформаций и прочности железобетонных стержней различных фо поперечного сечения при совместном действии изгиба с кручеии исходят из условий их действительного напряженно-деформировани го состояния с трещинами при учете многообразия факторов. Дзет верность оценки перемещений и несупззй способности жэлэзобетонн стержней показана сравнением данных опыта и расчета более чем 450 балкам, испытанных нами, а также зарубежными и отечествен!! ш! исследователями. Бэ всех случаях набдддается близкое совпал ние опытных и вычисленных значений перемзиений и предельных ус лий. Реализация предложенных рекомендаций в расчетах позвог более рационально разместить в железобетонных стержнях аршту ную сталь и бетон. Сшгагние материалоемкости конструкций а то время не ущзмляет их надежность в работе.
Результаты исследований и предложения по расчету железоС тонных стержней, подверженных іфутішьішм воздействиям, внедре в руководства и пособия по проектированию бетонных и кэлезос тонных конструкций, разработанные ЦШШПромз далий и НКИЖБ Гос троя СССР в развитие норм проектирования:
1. Руководство по проектированию предварительно напряжеш железобетонных конструкций из тяжелого бетона, М. „Стройиздг 1977 [Глава 3. Расчет элементов железобетонных конструкций
іредельним состояниям первой группы (расчет пространственных се-іений). Раздел - Элементы, работающие на кручение с изгибом. П. п. 3.70, 3.71, формулы 164 - 1663.
-
Руководство по проектированию бетонных и железобетонных сонструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряже-іия), М. .Стройиздат, 1976 [Глава 3. Расчет элементов бетонных и гаелезобетонных конструкций по предельны).! состояниям первой груп-т. Раздел - Элементы, работающие на кручение с изгибом. П. п. 3. ЭЗ. 3.94, формулы 179 - 181].
-
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напря-вэния арматуры (к СНиП 2.03.01 - 84), М., Госстрой СССР, 1986 [Глава 3. Расчет бетонных и железобетонных элементов по предельным состояниям,первой группы. Раздел - Элементы, работающие на сручение с изгибом. П. 3.91, формулы 189 - 193).
Разработанные автором диссертации предложения по расчету используются такие институтом Энергосетьпроект и др. организациями.
С учетом слабой сопротивляемости железобетонных стержней крутильным воздействиям нами разработано устройство для удаления голов забивных свай, на которое получено авторское свидительство Ч 1597421.
Разработанные автором диссертации в последние годы предложения по расчету прочности и деформаций (перемещений) железобе-гонных стершей различных форм поперечного сечения, подверженных :овместному действию изгиба с кручением, переданы НИЖБ Госстроя РФ для включения в нормативные документы по проектированию железобетонных конструкций новой редакции.
Апробация работы. Основные результаты исследований и материалы диссертации (в т. ч. по итогам выполнения плановых научно -исследовательских работ) докладывались и обсуждались на совеп»-нии секции теории железобетона Совета НИЖБ Госстроя СССР по координации научно - исследовательских работ в области бетона и железобетона в 1978 году, на XXXY111 научна - технической конференции Московского инженерно - строительного института в 1978 году по итогам научно - исследовательских работ института, на заседаниях кафедры железобетонных конструкций МИСИ в 1984 - 85 годах, на XLY научно - технической конференции МИСИ в 1986 году.
на заседаниях кафедры строительных конструкций энергетики Щ1СИ в 1987, 1989, 1994 годах, на XLYI научно - технической конференции МИСИ в 1988 году, на совещаниях в лабораториях теории ггалезобе-тона и механики железобетона НйЖБ Госстроя СССР (РФ) в 1985 -Q3 годах, на XLII научно - технической конференції! МШИ в 1991 году.
Настоящая работа выполнялась преимущественно по планам важнейших научно-исследовательских работ Госстроя СССР в период с 1971-1993 г. г. в лаборатории железобетонных конструкций ЦНИНЭП-Сельстроя, на кафедрах железобетонных конорукций и строителькьк конструкций энергетики Московского инженерно - строительного института (о 1993 года Московского Государствонного строительного университета). В экспериментальных исследованиях под руководством автора принимали участие іпшенери ЕА.Еернкгор, Л. И. Туров. Лхмад А.Кадер. Теоретическая часть работы, посвященная изучения деформаций стержюи, выполнялась при научной консультации академика РААСН Н. И. Карпенко.
Диссертация состоит из перечня условных обозначений, введения, 6-ти глав и выводов общим обском 462 страниц, в число которых входят 289 страниц машинописного текста, 174 рисунка, 8 таблиц, список литературы из 133 наименований и приложения из справок о внедрении результатов работы.