Введение к работе
Актуальность темы. Как правило, реконструкция существующих объектов оказывается более рентабельной, чем строительство новых. На сегодняшний день около 60 % зданий и сооружений в нашей стране эксплуатируются свыше 30 лет. До некоторого времени основная часть материально-финансовых ресурсов расходовалась на новое строительство. Недостаточное финансирование плановых и капитальных ремонтов зданий и сооружений привело к тому, что значительная часть зданий и сооружений имеет повреждения прочности бетона, а их физический износ превышает 30 %. В статье В.И. Римшина «Проблемы капитального ремонта многоквартирных домов первых массовых застроек» (Строительная газета. 2010,22 января) сделан прогноз о том, что игнорирование работ по капитальному ремонту в ближайшие 5-Ю лет приведет к неизбежным массовым сносам жилья, что повлечет за собой необходимость расселения.
В августе 2007 года правительством РФ принят Федеральный закон № 185-ФЗ «О Фонде содействия реформирования жилищно-коммунального хозяйства». На основе этого закона в Самаре заключен муниципальный контракт № 266 - Пр 108/4106 от 15 августа 2008 г. между СГАСУ и Департаментом городского хозяйства и экологии местной Администрации, в рамках которого сотрудниками кафедры железобетонных и каменных конструкций разработаны рекомендации по критериям отбора многоквартирных жилых домов, включаемых в областную адресную программу «Капитальный ремонт многоквартирных домов». Здания, вошедшие в данную программу, требуют проведения их детального обследования.
При обследовании зданий и сооружений часто встречаются железобетонные элементы с различной прочностью слоев бетона. Изменение прочности слоев бетона может быть вызвано технологическими факторами либо механическими или коррозионными повреждениями. Наиболее часто среди отмеченных конструкций встречаются изгибаемые элементы.
Имеющиеся на сегодня методы определения глубины коррозионных повреждений и остаточных прочностных характеристик бетона основаны, как правило, на рассмотрении процесса коррозии материалов во времени при воздействии определенного реагента, в основу которых положены лабораторные исследования. Однако условия эксплуатации реальных конструкций зачастую отличаются от лабораторных, так как конструкция может быть подвержена агрессивному воздействию нескольких реагентов. Кроме того, фактические температурно-влажпостные условия могут отличаться от принятых в расчете. Ошибки при прогнозировании коррозионных процессов в железобетонных конструкциях могут привести к снижению точности расчетов, а в некоторых случаях и переоценке их несущей способности. Вопрос расчета конструкций с нарушенной прочностью сжатого бетона, в связи с его актуальностью, в последние годы рассматривается многими российскими и зарубежными исследователями. Однако задача этих исследований, как правило, заключается в разработке упрощенного инженерного метода расчета. В связи с этим остаются достаточно большие расхождения между теорией и экспериментом. В то же время комплексный подход к более точному определению границ разнопрочных слоев по
высоте сечения и применение более близких к реальным моделей деформирования бетонов позволяют существенно сократить расхождения между экспериментальными и теоретическими данными. Такой подход является весьма актуальной задачей, особенно при ориентировании строительной отрасли на капитальный ремонт и реконструкцию эксплуатируемых домов.
Целью диссертационной работы является совершенствование расчета прочности изгибаемых железобетонных конструкций с поврежденной сжатой зоной бетона.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Получить экспериментальным путем диаграммы деформирования поврежденных слоев бетона различной прочности.
Уточнить соответствие предложенных диаграмм деформирования бетона с ниспадающей ветвью экспериментальным данным.
Определить прочность слоев сжатой зоны экспериментальных образцов по величине энергозатрат в процессе выбуривания кернов.
Получить экспериментальные данные о несущей способности и о деформировании изгибаемых железобетонных элементов с различной прочностью по слоям сжатой зоны бетона.
Разработать методику расчета железобетонных изгибаемых элементов с различной прочностью бетона сжатой зоны с применением диаграмм деформирования.
Сопоставить экспериментальные данные автора и других исследователей с результатами расчета по предложенной методике.
Разработать рекомендации по обследованию и расчету несущей способности изгибаемых железобетонных элементов с поврежденной сжатой зоной бетона.
Объект исследования - изгибаемые железобетонные элементы с различной прочностью слоев бетона сжатой зоны.
Предмет исследования — прочность нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с различными свойствами слоев бетона сжатой зоны и напряженно-деформированное состояние данных элементов в зоне чистого изгиба.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
Усовершенствован расчет прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных конструкций с поврежденной сжатой зоной бетона.
Разработана методика определения напряженно-деформированного состояния конструкций в зоне чистого изгиба на любых ступенях загружения, имеющих различную прочность слоев бетона сжатой зоны.
Разработаны рекомендации по определению характера разрушения изгибаемых железобетонных элементов с различной прочностью слоев бетона сжатой зоны.
Разработаны рекомендации по оценке изменения прочности бетона по слоям в процессе взятия проб из конструкций методом бурения.
Получены экспериментальные данные о работе бетона при центральном сжатии в виде диаграмм деформирования с ниспадающей ветвью.
Получены экспериментальные данные о напряженно-деформированном состоянии и несущей способности нормальных сечений изгибаемых элементов с различной прочностью слоев бетона сжатой зоны в процессе нагружения.
Получены данные о характере эпюр напряжений сжатых зон изгибаемых элементов с различной прочностью слоев бетона сжатой зоны.
Практическое значение полученных результатов. Предложен способ оценки прочности бетона сжатой зоны по высоте сечения элементов, подверженных коррозии, который позволяет расширить возможность определения остаточной прочности материалов конструкций и получить более достоверные данные для расчета этих конструкций. Метод определения прочности и напряженно-деформированного состояния изгибаемых элементов с различной прочностью слоев бетона сжатой зоны, разработанный автором, является универсальным и позволяет существенно приблизить теоретические данные о работе данных элементов к экспериментальным. Представленная методика включена в курс лекций по спецкурсу «Железобетонные и каменные конструкции» в СГАСУ и в программу по повышению квалификации Межрегионального центра повышения квалификации при СГАСУ, а также принята для использования в области обследования изгибаемых железобетонных конструкций на кафедре ЖБК и в организации ООО НТЦ РААСН «ВолгаАкадемЦентр». Автор защищает:
Усовершенствованный расчет прочности изгибаемых железобетонных элементов по нормальным сечениям, имеющих нарушенную прочность бетона сжатой зоны, позволяющий оценить напряженно-деформированное состояние элемента в зоне чистого изгиба и определить ожидаемый характер разрушения.
Рекомендации по определению места положения разнопрочных слоев по высоте сечения и их механических свойств способом анализа структуры и прочности бетона в процессе взятия проб из бетонных конструкций методом бурения.
Результаты экспериментальной оценки диаграммы деформирования бетона при сжатии.
Результаты экспериментальных исследований по определению напряженно-деформированного состояния и несущей способности нормальных сечений изгибаемых элементов с различной прочностью слоев бетона сжатой зоны.
Результаты сопоставления экспериментальных данных с теоретическими значениями, полученными с помощью предложенной методики. Апробация работы. Основные положения проведенных исследований по теме
диссертации докладывались автором на Всероссийских научно-технических конференциях «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Паука. Практика.» СГАСУ (Самара, 2006-2010гг.) и «Градостроительство. Реконструкция инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья» ТГУ (Тольятти, 2009г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ в сборниках статей и материалах конференций, в том числе две статьи в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Работа объемом 192 страниц включает в себя введение, четыре главы, общие выводы, библиографический список из 157 наименований, четыре приложения; содержит 105 рисунков, 24 таблицы.
Похожие диссертации на Совершенствование расчета прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных конструкций с поврежденной сжатой зоной бетона
