Содержание к диссертации
Введение 4
Глава I. Анализ существующих предложений по расчету бетонных и железобетонных элементов при местном приложении нагрузки 9
1.1. Сравнение предложений по расчету прочности бетонных элементов при местном приложении нагрузки 9
1.2. Несущая способность и трещиностойкость железобетонных элементов при местном приложении нагрузки 14
1.3. Учет неупругих свойств бетона при определении несущей способности бетонных элементов... 41
1.4. Расчет напряженного состояния плоского бетонного элемента при местном приложении нагрузки 44
1.5. Выводы и задачи исследования 49
Глава II. Экспериментальное исследование работы плоских бетонных и железобетонных элементов при местном приложении нагрузки 51
II. I. Опытные образцы и физико-механические характеристики материалов 51
II. 2. Методика проведения исследований 61
11.3. Трещинообразование и разрушение образцов.. 64
11.4. Распределение деформаций в бетоне и арматуре 86
11.5. Выводы 3.
Глава III. Трещиностойкость плоских бетонных и железобетонных элементов при местном
приложении нагрузки 94
111.1. Расчет напряженного состояния плоского бетонного элемента 94
111.2. Расчет нагрузки образования трещин в плоских бетонных элементах при местном приложении нагрузки Ю8
Ш.З. Выводы 125
Глава ІУ. Несущая способность плоских бетонных и железобетонных элементов при местном
приложении нагрузки Ї27
ІУ.І. Учет влияния прочности бетона на растяжение при расчете несущей способности бетонных элементов Ї27
ІУ.2. Несущая способность плоских железобетонных элементов 135
ІУ.3. Выводы 161
Глава У. Общие выводы и рекомендации в нормативные документы по расчету бетонных и железобетонных элементов при местном приложении нагрузки 163
УЛ. Выводы 163
У. 2. Рекомендации в нормативные документы по расчету бетонных и железобетонных элементов при местном приложении нагрузки 167
Литература 1
Введение к работе
Одной из важнейших задач, поставленных ХХУІ съездом КПСС, является рациональное расходование ресурсов, соблюдение строгого режима экономии. В нынешней пятилетке предстоит обеспечить экономию в строительной отрасли основных материалов: на 5-9% проката черных металлов и лесоматериалов, на Ъ-7% цемента. Один из путей экономии - повышение качества строительства, долговечности сооружений при снижении материалоемкости, стоимости и трудоемкости изготовления железобетонных конструкций.
Многие железобетонные конструкции имеют зоны местного на-гружения, т.е. когда нагрузка передается не по всей площади их сечения, а на отдельных участках. В непосредственной близости от площади (жесткий штамп), по которой приложена нагрузка, возникают значительные местные напряжения, которые могут привести к образованию трещин под штампом и снижению несущей способности конструкции. Поэтому нужно обеспечить надежный расчет на прочность и трещиностойкость конструкций на участках, непосредственно воспринимающих действие местной нагрузки. Действующие в настоящее время нормы проектирования не учитывают ряд факторов, влияющих на несущую способность и трещиностойкость бетонных и железобетонных конструкций при местном приложении нагрузки, несмотря на то, что к настоящему времени проведены многочисленные теоретические и экспериментальные исследования в этом направлении. В диссертации обращено особое внимание анализу существующих предложений по расчету трещиностойкости и несущей способности бетонных и железобетонных элементов при местном приложении нагрузки.
С применением в настоящее время высокопрочных бетонов возникает необходимость изучения влияния прочностных и деформативных характеристик этих бетонов на прочность и трещиностойкость конструкций при различных видах загружения. СНиП П-2І-75 не учитывает растягивающих напряжений при определении несущей способности бетонных элементов при местном приложении нагрузки. Это приводит к переоценке несущей способности элементов из высокопрочного бетона, так как при применении этих бетонов рост сопротивления бетона растяжению значительно отстает от роста сопротивления бетона сжатию с увеличением марки бетона.
Местная нагрузка может передаваться на элемент самым разнообразным образом: по части длины и ширины, не касаясь контура элемента, касаясь контура элемента с одной стороны и касаясь контура элемента с двух сторон (угловая зона); по части длины элемента и по всей ширине. В первом случае имеет место объемное напряженное состояние, во втором - возникает напряженное состояние, близкое к плоскому. СНиП П-2І-75 не делает различия между этими видами напряженных состояний и свои рекомендации строит, исходя из работы бетонных и железобетонных элементов по первому случаю. Ряд экспериментальных данных, о чем будет сказано ниже, показывает, что рекомендации СНиП П-2І-75 приводят, как правило, к недопустимому завышению расчетной несущей способности плоских железобетонных элементов, загруженных по всей ширине. Такое положение можно объяснить недостаточной изученностью плоского напряженного состояния при местном приложении нагрузки и стремлением сохранить единый подход к расчету на местное смятие для всех видов загружения.
В практике проектирования возникает необходимость определения нагрузки образования трещин в бетонных и железобетонных конструкциях, работающих в агрессивных условиях. Например, конструкции, применяемые при строительстве животноводческих зданий и хранилищ для различных видов удобрений. СНиП П-2І-75 не дает никаких рекомендаций по расчету трещиностойкости как плоских, так и объемных бетонных и железобетонных элементов, при местном приложении нагрузки.
Цель диссертационной работы состоит в исследовании несущей способности и трещиностойкости плоских бетонных и железобетонных элементов при местном приложении нагрузки.
В результате проведенного экспериментально-теоретического исследования автор защищает:
1. Метод оценки напряженно-деформированного состояния плоского бетонного элемента, ограниченного с одной стороны поверхностью, на которую прикладывается местная нагрузка, и с другой стороны поверхностью, опирающейся на плоскость без трения. Боковые поверхности при этом рассматриваются как не испытывающие никаких воздействий (свободные).
2. Результаты проведенного экспериментально-теоретического исследования влияния на прочность и трещиностойкость плоских бетонных и железобетонных элементов при приложении нагрузки через полосовой штамп следующих факторов: марки бетона, процента армирования и распределения армирования по высоте элемента,размера штампа и его положения по отношению к элементу.
3. Предложения по расчету прочности и трещиностойкости плоских бетонных и железобетонных элементов при приложении нагрузки через полосовой штамп.
Научная новизна работы состоит в том, что в расчете на прочность и трещиностойкость учитывается, что плоские бетонный и железобетонный элементы при приложении нагрузки через полосовой штамп находятся в условиях плоского напряженного состояния.
Предлагается метод оценки напряженного состояния плоского бетонного элемента до образования трещин.
С учетом выявленных особенностей плоского напряженного состояния разработан метод определения нагрузки образования трещин в бетонных и железобетонных элементах. Получены данные о влиянии размера штампа и его положения по отношению к образ-цу, марки бетона на величину нагрузки образования трещин. Влияние этих факторов учитывается в расчете.
В доказательстве необходимости учета влияния сопротивления бетона растяжению на сопротивление бетона при местном сжатии. Предлагается формула для определения сопротивления бетона при местном сжатии, учитывающая влияние сопротивления бетона растяжению.
В разработке метода расчета несущей способности плоских железобетонных элементов при приложении нагрузки через полосовой штамп, основанного на применении кинематического способа метода предельного равновесия.
Практическое значение работы состоит в том, что эксперимен тально-теоретическое исследование позволило получить данные, необходимые для расчета плоских бетонных и железобетонных элементов при местном приложении нагрузки, наиболее полно отображающего действительную работу этих элементов. Предложение по определению сопротивления бетона при местном сжатии включено в проект СНиП 2.03.01, подготовленного взамен СНиП П-2І-75. Предложения по расчету несущей способности и трещиностойкости плоских бетонных и железобетонных элементов могут быть использованы в дальнейшем при составлении нормативных документов и в проектировании конструкций. На основании проведенного экспериментально-теоретического исследования изыскана возможность уменьшить конструктивное армирование в плоских бетонных элементах, загруженных через полосовой штамп, что ведет к экономии металла.
Работа проводилась в лаборатории теории железобетона НИИЖБ и в лаборатории железобетонных конструкций ЦНИИЭПсельстроя в 1980-1983 гг., под руководством Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д.т.н., проф. С.М.Крылова и при научной консультации к.т.н., с.н.с. Л.Н.Зайцева.
