Автореферат диссертации (1141451), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

ᆞПри ᆞдействии ᆞмногократно ᆞповторяющихся ᆞциклических ᆞнагрузокᆞпроисходит ᆞизменениеᆞдеформаций ᆞбетонаᆞсжатой ᆞзоны,ᆞпоперечной ᆞиᆞпродольнойᆞарматуры.ᆞДеформацииᆞсᆞразличнойᆞинтенсивностьюᆞразвиваютсяᆞнаᆞвсем ᆞпротяжении ᆞиспытаний, ᆞнаиболее ᆞзаметные ᆞизменения ᆞпроисходят ᆞвᆞначальный ᆞпериод ᆞнагружения. ᆞУвеличение ᆞобщих ᆞдеформаций ᆞпроисходит, ᆞвᆞосновном, ᆞвᆞрезультате ᆞпроявления ᆞвиброползучести ᆞбетона ᆞсжатой ᆞзоны ᆞиᆞкак ᆞследствие, ᆞ накопления ᆞих ᆞостаточной ᆞчасти. ᆞПоскольку деформациивиброползучести развиваются в связанных условиях в экспериментахнаблюдаются изменения напряжений в продольной и поперечной арматуре, атакже их коэффициентов асимметрии цикла.Для ᆞвыявления ᆞположений, ᆞформ ᆞи ᆞразмеров ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞвᆞзоне ᆞдействия ᆞпоперечных ᆞсил, ᆞвᆞдиссертации ᆞвпервые ᆞбыл ᆞразработан ᆞи ᆞприменен ᆞметод ᆞконтроля ᆞгистерезисных ᆞэнергопотерь ᆞ(теплопотерь) ᆞсᆞпомощью ᆞтепловизора ᆞиᆞоснованный ᆞна ᆞэтом ᆞметоде ᆞспособ ᆞопределения ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞвᆞстроительных ᆞконструкциях.

ᆞСпомощью этого метода впервые экспериментально доказана также гипотеза клина,которая является базовой при разработке моделей сжатия и раскалывания бетонапри местном сжатии.Для оценки достоверности разработанных методов расчета выносливостижелезобетонных изгибаемых элементов в зо не совместного действияизгибающих моментов и поперечных сил в диссертации выполненосопоставление результатов расчета с опытными данными.

Теоретическиерезультаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными,полученными при усталостных испытаниях железобетонных балок при различныхпролетах среза. Об эффективности разработанных методов расчетасвидетельствуютрезультаты статистической обработки: математическоеожидание Qтеор Qоп  0 ,95  1,05 и коэффициент вариации  0,1 .Методики упругого расчета, Еврокода 2 дают большие расхождения сэкспериментальными данными для всех трех расчетных случаев - 2-3 раза всторону запаса.В шестой главе представлены результаты конечноэлементного анализаусталостного сопротивления железобетонных элементов с применением ПК30Лира и ПК Ansis.

Целью численных исследований является получениенеобходимых данных о НДС железобетонных элементов при действиипоперечных сил, о характере образования трещин, характере усталостногоразрушения, а также оценка предела выносливости конструкции.В соответствии с этими целями были поставлены и решены следующиезадачи:- анализ напряженного состояния элементов в зоне совместного действияизгибающих моментов и поперечных сил;- анализ характера образования трещин в элементах в зоне совместного действияизгибающих моментов и поперечных сил;- анализ характера разрушения элементов в зоне совместного действияизгибающих моментов и поперечных сил;- влияние относительного пролета среза на напряженное состояние элементов,характер образования трещин и разрушения элементов;- расчетная оценка пределов выносливости конструкций в зависимости ототносительного пролета среза.Для реализации поставленных задач была разработана программачисленного анализа.

Все расчитываемые элементы разделены на три серии взависимости от относительного пролета среза: 1-ая серия - с относительнымпролета среза 1; 2-ая серия - с относительным пролета среза 1,6; 3-я серия - сотносительным пролета среза 3.В ПК Лира вначале расчет производился для балок без трещин, затемискусственно вводились в расчетную схему трещины, которые являютсянаиболее характерными для каждой серии указанных конструкций.В ПК Ansis установлены основные закономерности и особенностиобразования и развития трещин в зоне совместного действия изгибающихмоментов и поперечных сил при различных пролетах среза; выявлены основныезакономерности и особенности распределения напряжений в поперечной ипродольной арматуре при различных пролетах среза.В результате численного анализа и расчетов получены:- характер распределения составляющих плоского напряженного состоянияmaxmax, yzи главных напряжений  1max , 2max , 3max ; xmax , zmax , xzmax ,  ymax , xy- расчетные значения пределов выносливости железобетонных элементов приразличных пролетах среза на базе 2 млн.

циклов нагружений;- теоретические линии выносливости железобетонных элементов при различныхпролетах среза.Численные методы расчета с применением ПК Лира дают хорошеесоответствие с экспериментальными данными только для третьего расчетногослучая (при малых пролетах среза со  1,2ho ), а с увеличением относительногопролета расхождение между ними увеличивается и для первого расчетногослучая при со  3ho оно достигает 67%.Методики упругого расчета, Еврокода 2 и метод конечных элементов в ПКAnsis дают большие расхождения с экспериментальными данными для всех трехрасчетных случаев - 2-3 раза в сторону запаса.ь31В седьмой главе для практических расчетов разработаны 2 инженерныхметода: метод функций накопления напряжений и метод предельных усилий.Метод функций накопления напряжений учитывает как изменениенапряженного состояния в процессе циклического нагружения, так и изменениепрочностных свойств бетона, арматуры и их сцепления.

В практических расчетахизменение напряжений, которое происходит вследствие развития деформацийвиброползучести сжатого бетона в стесненных условиях, учитывается спомощью функций накопления напряжений в бетоне Н  b , в продольнойарматуре Н  s и в поперечной арматуре Н  w , которые являются функциями отдеформаций виброползучести бетона. Тогда текущие напряжения в бетоне, впродольной и в поперечной арматуре к моменту времени t при расчетах можнопредставить в виде bmax t    bmax t0   Н b ;  smax t    smax t0   Н s ;  wmax t    wmax t0   Н w .(16)где  bmax t0  ;  smax t0  ;  wmax t0  - начальные напряжения при первом нагружениисоответственно в бетоне, в продольной и в поперечной арматуре.С учетом (16) условия выносливости (14) переписываем в видеmaxmaxt0   Rsw t  Н  w (17) 1С t0   Rloc t  Н ,  sвmax t0   Rsq ,rep t  Н s ,  smax t0   Ran ,rep t  Н s ,  swb ,repbmaxmaxt0  при первом нагруженииНачальные напряжения  1maxc to  ,  sw t 0  и  sопределяются из условий равновесия на основе соответствующих моделейусталостного сопротивления.Расчетные пределы выносливости сжатой зоны определяем по (7), (8), (10)- (13).

Предел выносливости продольной арматуры Rsq ,rep t  в месте пересечения скритической наклонной трещиной в условиях плоского напряженного состоянияопределяем по (9). Предел выносливости анкеровки продольнойарматуры Ran ,rep t  за КНТ определяем по (4). Предел выносливости Rsw,rep t стержней поперечной арматуры при осевом нагружении определяем по (3).Для оценки достоверности разработанного инженерного метода расчетажелезобетонных элементов на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил выполнено сопоставление результатоврасчета с опытными данными.

Математическое ожидание составляет Qтеор Qоп  0 ,9 и коэффициент вариации   0,1 . При этом расчетные значения на10-11% меньше опытных, т.е. инженерный метод расчета, по сравнению с новыми методами, дает запас усталостной прочности до 7-10%.При проектировании железобетонных конструкций назначение размеровсечения, класса бетона, количества и вида продольной и поперечной арматурыосуществляется расчетом на прочность. В тех случаях, когда на железобетонныеконструкции кроме статических действуют также и повторные нагрузки,возникает необходимость в приближенной оценке выносливости проектируемыхили существующих конструкций. Для этих целей предложен инженерный методпредельных усилий, основанный на методе расчета прочности наклонныхсечений по методу предельного равновесия, принятого в СП 63.13330.2012.

В этомслучае сохраняем структуру расчетных формул метода предельного равновесия32для расчетного наклонного сечения. Однако вместо расчетных сопротивленийбетона и арматуры по выносливости введены их трансформированные пределывыносливости, учитывающие изменение напряжений и коэффициентовасимметриицикланапряженийвследствиеразвитиядеформацийвиброползучести бетона в стесненных условиях. В результате такойгармонизации методов расчета прочности и выносливости, и прочность, ивыносливость железобетонных конструкций при совместном действииизгибающих моментов и поперечных сил оцениваются по одним и тем же,простым и привычным для проектировщиков расчетным формулам.ОБЩИЕ ВЫВОДЫ1.

В диссертационной работе решена проблема научного обоснования критериев предельного состояния железобетонных конструкций при совместномдействии изгибающих моментов и поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках, основанием решения которой является разработанная в диссертации теория выносливости. Разработанные научные основы теориивыносливости железобетонных конструкций, новые методика и методы расчетажелезобетонных конструкций на выносливость, отличаются от ранеесуществовавших тем, что позволяют учитывать в расчетах одновременноеизменениенапряженно-деформированногосостоянияжелезобетонныхконструкций, прочностных и деформативных свойств и режимовдеформирования бетона и арматуры в составе конструкций в процессециклического нагружения, а также реальные формы их усталостногоразрушения.

Предложенные базовые теоретические положенияимеютуниверсальный характер и являются, по существу, основой построения теориивыносливости железобетонных конструкций при различных видах напряженнодеформированного состояния.2. Установлены экспериментально обоснованные механизмы усталостногоразрушения железобетонных конструкций при совместном действииизгибающих моментов и поперечных сил при различных пролетах среза:усталостное разрушение железобетонных элементов при совместном действииизгибающих моментов и поперечных сил происходит либо по сжатой зоне, либо порастянутой зоне.

Характеристики

Список файлов диссертации