Введение к работе
Актуальность работы. С появлением более прочных строительных материалов, в том числе и высокопрочных бетонов, все большее значение приобретают вопросы устойчивости при определении несущей способности.
Методы расчета устойчивости упругих систем разработаны достаточно подробно. Однако, значения критических нагрузок, полученные в подобных расчетах для неупругих систем, являются завышенными. В действительности же за счет нелинейных эффектов на стадиях, близких к исчерпанию несущей способности, перемещения и усилия возрастают, а критическая нагрузка будет всегда меньше.
. Если понимать под разрушением процесс трещинообразования, то необходимо рассматривать деформированную схему. Расчеты бетонных внецент-ренно-сжатнх элементов по деформированной схеме актуальны , в первую очередь, при проектировании сооружений, включающих в себя.элементы значительной гибкости. Под деформированной схемой понимается учет влияния перемещений на усилия в системе. При этом действующие нормативные документы разноречивы в рекомендациях по учету этого влияния. Так, для бетонных внецентренно-сжатых элементов в СНиП 2.03.01-84* вводится поправочный коэффициент ц>1 к начальному эксцентриситету e0=M/N, а расчетная -эпюра нормальных сжимающих напряжений принимается прямоугольной с ординатой Рь . В СНиП 2.06.08-87 расчет выполняют в предположении треугольной эпюры напряжений, а влияние"гибкости учитывают путем введения коэффициента ф--ф(10/Гі)<1 do - расчетная длина, г і - радиус инерции сечения) . При этом критерием несущей способности по сути являются напряжения.
В последние годы был разработан метод расчета внецентренно-сжатых
бетонных элементов прямоугольного профиля по деформированной схеме, в
основу которого положено решение контактной задачи для регулярной сис
темы линейно-упругих бетонных блоков. '
В расчетах по этому методу не учитывалось влияние т на распределение напряжений и деформации, а регулярность системы блоков объяснялась . рассмотрением конструкций, в которых имелись швы. Далее, считалось, что образование продольной трещины откола растянутой зоны определяет наступление предельного состояния. Однако, при малой гибкости элемента или в случае малых эксцентриситетов приложения продольной силы, несися способность может быть еще не исчерпана, а деформации могут быть меньше -допустимых.
Таким образом, до сих пор не рассматривался целый класс задач с естественными трещинами в присутствии поперечной нагрузки, а существую-
щая модель расчета не учитывала стадию деформирования после образования продольных трещин откола растянутой зоны.
Цель работы. Уточнение расчета внецентренно-сжатых бетонных элементов прямоугольного профиля по деформированной схеме в рамках блочной модели, учитывающей влияние поперечных сил на распределение напряжений, деформации и образование трещин откола растянутой зоны. Уточнение критерия образования продольных трещин откола растянутой зоны бетона. Разработка упрощенного метода расчета. Создание модели деформирования бетонного элемента, учет податливости узлов рамных кострукций и разработка программ "СТЕРЖЕНЬ" И "РАМЛ" ДЛЯ ПЭВМ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
учтено влияние касательных напряжений т на глубину поперечных трещин и диапазон изменения поперечной нагрузки Q, в котором этим влиянием можно пренебречь;
уточнен критерий образования продольных трещин откола растянутой зоны бетона;
с помощью численных экспериментов рбоснована в определенных случаях возможность работы элементов после образования продольных трещин откола растянутой зоны; '<
в рамках предложенного инженерного метода, расчета, с использованием понятия эффективной гибкости, возможно рассмотрение стержневых статически определимых элементов с любыми условиями закрепления;
учтено влияние податливости узлов сопряжения рамных конструкций, включающих в себя бетонные элементы,.
Практическое значение имеет модель стержневого бетонного элемент; прямоугольного профиля, учитывающая влияние поперечных сил на распределение напряжений и деформации, позволяющая рассматривать разрушение кан процесс трещинообразования, включая и образование продольных трещин откола растянутой зоны бетона; исследована податливость узлов сопряжения рамных конструкций; составлены программы расчетов стержневого бетонногс элемента прямоугольного профиля "СТЕРЖЕНЬ" и рамной конструкции, включающей бетонные элементы, "РАМА" для ПЭВМ на языке "TURBO PASCAL", которые могут быть использованы в системе автоматизированного проектирования железобетонных конструкций; разработан упрощенный метод расчета і построены номограммы д?я определения разрушающих нагрувок.
Достоверность результатов обеспечивается:
хорошим соответствием с данными экспериментальных исследований;
анализом результатов численных экспериментов с точки зрения физической достоверности. ' "'
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждень
та 50-й научной конференции ЛИСП (Санкт-Петербург,1993); научно-техни-іеском совещании "Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений" (Санкт-Петербург,1993); 51-й научной ганференции ЛИСИ (Санкт-Петербург,1994); заседании кафедры строительных конструкций и материалов СПбГТУ (Санкт-Петербург,1994).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в двух печатных работах.
Объем и структура диссертации.Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 92 наименований; содержит 124 страницы машинописного текста, 27 рисунков, 4 таблицы.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору П.И.Васильеву за помощь при выполнении настоящей работы.