Введение к работе
Актуальность темы.
Широкое развитие промышленного строительства приводит к увеличению количества железобетонных конструкций, их типоразмеров, возрастанию конструктивных форм и разнообразию условий работы материала. Эти факторы значительно повышают требования к обеспечению надежности конструкций. В решении задач повышения качества строительных конструкций одной из важнейших является предотвращение их разрушения, выявление фактической несущей способности и создание качественного аппарата расчета несущей способности конструкций, работающих в различных условиях.
Наиболее неблагоприятные нагрузки действуют на конструкции энергетических объектов. Наряду со статическими, эти конструкции подвергаются весьма значительным динамическим воздействиям, параметры которых в процессе работы меняются в широком диапазоне. В качестве примера таких конструкций можно назвать подкрановые балки, опорные и пролетные конструкции перегрузочных машин, все железобетонные элементы, на которые передаются динамические нагрузки от технологического оборудования. Поэтому для выполнения своего назначения такие конструкции должны быть рассчитаны и запроектированы соответствующим образом. Такая постановка задачи требует установления, во-первых, всего разнообразия нагрузок, действующих на конструкцию как в процессе монтажа, так и в процессе работы конструкции. Во-вторых, необходимо знать те пределы напряжений, которые железобетон может безопасно выдерживать. Множество подобных типов нагрузок ставит вопрос о способности материала выдерживать эти воздействия.
Цель работы: Разработка на основе проведенных экспериментальных исследований методики расчета на выносливость железобетонных элементов по нормальным сечениям, учитывающей изменчивость характеристик цикла многократно-повторной нагрузки во времени.
Основные задачи исследования:
вывести уравнения для определения напряжений в бетоне и арматуре железобетонного элемента от действия многократно-повторной нагрузки переменного типа;
оценить остаточную прочность бетона сжатой зоны с позиций механики разрушения;
установить зависимости изменения остаточной прочности бетона сжатой зоны в процессе работы конструкции при действии многократно-повторных нагрузок, изменяющихся во времени;
установить зависимости изменения остаточной прочности растянутой арматуры в процессе работы конструкции при действии многократно-повторных нагрузок, изменяющихся1во времени;
установить зависимости изменения модуля упругости бетона, коэффициента интенсивности напряжений при действии многократно-повторных нагрузок, изменяющихся во времени;
установить закономерности развития трещин в бетоне сжатой зоны железобетонного изгибаемого элемента;
провести экспериментальные исследования, позволяющие подтвердить особенности изменения остаточной прочности (выносливости) бетона и арматуры при действии переменных многократно-повторных (циклических) нагрузок;
разработать инженерную методику оценки выносливости железобетонных изгибаемых элементов при действии многократно-повторных нагрузок с переменными характеристиками цикла.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана методика определения напряженно-деформированного состояния нормальных сечений железобетонного изгибаемого элемента при расчете на выносливость от действия внешней нестационарной многократно-повторной (циклической) нагрузки блочного типа;
выведены уравнения для определения деформации ползучести при нестационарной многократно-повторной (циклической) нагрузке блочного типа;
выведены уравнения для определения модуля упругости бетона
и коэффициента интенсивности напряжений в вершине усталостной трещины, возникающей в результате действия сжимающих напряжений в сжатом бетоне от нестационарной внешней нагрузки:
выведены уравнения, описывающие развитие суммарной микротрещины в бетонном теле и рассмотрены критерии ее развития;
выполнено экспериментальное исследование, подтверждающее особенности изменения остаточной прочности бетона и арматуры при действии переменных многократно-повторных (циклических) нагрузках блочного типа.
Практическое значение работы состоит в том, что в ходе теоретических исследований определены уравнения напряженно-деформированного состояния, уравнения изменения модуля упругости бетона и коэффициента интенсивности напряжений в вершине усталостной трещины при расчете на выносливость нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов от действия внешней нестационарной циклической нагрузки блочного типа. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при разработке рекомендаций по расчету на выносливость железобетонных изгибаемых элементов при действии нестационарной циклической внешней нагрузки, а так же при составлении проектов, дополнений и редакций соответствующих нормативных документов.
Апробация работы. Результаты исследований доложены:
на шести областных научно-технических конференциях, состоявшихся в Ивановской ГАСА (1987, 1989, 1990, 1991,1992,1996 гг.);
на научном семинаре кафедры "Строительные конструкции энергетики" Московского государственного строительного университета (1990 г);
на научном семинаре кафедры "Строительные конструкции" Ивановской государственной архитектурно-строительной академии (1994 г);
Публикации.По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения с основными выводами, двух приложений. Она содержит 175 страниц машинописного текста, включая 24 таблицы, 37 рисунков, список литературы из 157 наименований.
