Автореферат диссертации (1141567), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Степень достоверностирезультатовприменениемивыводовдиссертационногостандартныхметодовисследованияиспытаний,подтверждаетсянормативныхметодовисследования прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры,использованием поверенных и аттестованных приборов и испытательногооборудования,результатамиэкспериментальныхданных.Достоверностьпредложенной диаграммы подтверждается сравнением с большим числомсуществующих экспериментальных данных. Результаты расчетов железобетонныхбалокосновываютсянатеорияхжелезобетона,сходимостирезультатованалитических и численных методов. Выводы и результаты работы получилиположительную оценку и были внедрены в строительную практику.Полученные результаты полноценно отражены в публикациях, выполненныхпо теме диссертационного исследования, и в докладах на международной научнойконференции «Современные проблемы расчета железобетонных конструкций,зданий и сооружений на аварийные воздействия» (Москва, 2016г.); намеждународных академических чтениях «Безопасность строительного фондаРоссии.

Проблемы и решения» (Курск, 2017г.); на международной научнотехнической конференции «Теория и практика исследований и проектирования встроительстве с применением систем автоматизированного проектирования(САПР)» (Брест, 2018г.).Личный вклад автора в научные результаты, полученные в данной работе,заключается в выборе объекта и методики исследования, разработке программыпроведения экспериментальных испытаний, получении и обработке результатовисследований, их обобщении и анализе, разработке методик построениякриволинейной и линеаризованной диаграмм работы на сжатие бетона, усиленногосетками косвенного армирования, разработке методики расчета изгибаемых8железобетонных элементов с косвенным армированием сжатой зоны в видесварных сеток.Публикации.

Материалы диссертации изложены в 8 статьях, из них 4опубликованы в рецензируемых научных изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.Получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ(№2018611497).Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав,заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы – 202страницы, в том числе 165 страниц основного текста, включающего 73 рисунка и14 таблиц, 36 страниц приложений. Количество источников использованнойлитературы – 186 шт., в том числе 63 шт. зарубежных источника. Количествоприложений – 5 шт.Содержание диссертации соответствует п.п. 1, 3 Паспорта научнойспециальности 05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения: обоснование, исследование и разработка новых типов несущих иограждающих конструкций зданий и сооружений; создание и развитие эффективных методов расчета и экспериментальныхисследований вновь возводимых, восстанавливаемых и усиливаемыхстроительных конструкций наиболее полно учитывающих спецификувоздействий на них, свойства материалов, специфику конструктивныхрешений и другие особенности.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированынаучно-техническаягипотеза,целиизадачидиссертационнойработы,представлены научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы,данные о методологической основе, апробации результатов, структуре и объемедиссертационного исследования.9В первой главе рассмотрены основные особенности работы бетона на сжатиев условиях объемного напряженного состояния и возможность получения данногоэффекта посредством применения косвенного армирования.Описаны основные типы косвенного стального армирования, их особенностии недостатки, а также возможные варианты применения в конструкциях.

Отмеченаэффективность применения косвенного армирования в виде сварных сеток визгибаемых и внецентренно сжатых элементах, так как из-за относительно малогоразмера ячейки сетка включается в работу на том участке сечения элемента, накотором возникают сжимающие усилия.Обобщены результаты экспериментальных и теоретических исследованийсжатых элементов. Проанализированы результаты испытаний на сжатие более 300прямоугольных призм с косвенным сетчатым армированием по опытным даннымразличных исследователей. Выявлены параметры косвенного армирования, прикоторых обеспечивается сходимость экспериментальных и теоретическихзначений прочности бетона, усиленного сетками: S≤150 мм; S≤0,8hef; dxy≤8 мм.Рассмотрены существующие формулы по вычислению прочности и предельныхдеформаций.

Изучены предлагаемые зависимости для описания диаграммыдеформирования.Такжерассмотренысуществующиеисследованияизгибаемыхжелезобетонных элементов с косвенным армированием сжатой зоны. Отмечено,что в существующих экспериментах выявлены лишь отдельные особенностиработы таких балок, нет общей картины деформирования и разрушения образцов иотсутствует единая методика расчета.Во второй главе разработана методика построения аналитической диаграммыработы на сжатие бетона с косвенным армированием.

Задавая диаграмму,состоящую из восходящего и нисходящего участков, наиболее важным являетсяопределение характерных точек: напряжение и деформации в конце восходящейветви; напряжение и предельные деформации в конце нисходящей ветви.Напряжения в конце восходящей ветви предлагается определять наосновании зависимости (1), предложенной Кришаном А.Л.:1021    1   xy xy Rb ;Rb 3   9xy2 2 (1) ,R xy   b  s , xy sRbгде ψb – коэффициент неравномерности бокового обжатия бетонного ядра (дляпрямоугольного сечения ψb=0,375; для круглого сечения ψb=0,95).Для верификации данной зависимости были обработаны существующиеэкспериментальные данные более 300 центрально сжатых образцов, усиленныхсетками косвенного армирования (рисунок 1).Рисунок 1 – Зависимость коэффициента К от параметров испытанных образцов наосновании опытных данных различных исследователей: ― – по формуле (1)Для дальнейшего рассмотрения были отобраны образцы, соответствующиекритериям, обозначенным в первой главе.

В таблице 1 представлено сравнениесредних отклонений теоретических значений прочности от опытных дляпредлагаемой зависимости и для зависимости из СП 63.13330.2012 «Бетонные ижелезобетонные конструкции». Как можно увидеть, для большинства диапазоновпредложеннаяформулаобеспечиваетлучшуюсходимостьопытныхитеоретических значений.Относительные деформации в вершине диаграммы сжатия предлагаетсяопределять по аналогии с формулой, приведенной в работе Аттарда М.(с пересчетом на российские нормы):11 0,31240,0022 Rb   .(2)  b , xy n   2,9224  0,00408 Rb   0,9Rb Таблица 1 – Средние отклонения теоретических значений прочности от опытных b 03  e n b 0 ;№ п/п123456789Характеристики бетона (Rb),характеристики косвеннойарматуры (Rs)Числоопытныхобразцовni 1.Rbтеор Rbоп3 .

100%3Rbоп3 .nпо формуле (1)Арматура периодического профиляRb=10,1-15,4 МПа52,35%Rs=590-600 МПаRb=18,7-25,0 МПа377,19%Rs=400-654 МПаRb=25,5-35,0 МПа669,73%Rs=400-600 МПаRb=38,9-42,9 МПа147,30%Rs=400-550 МПаRb=46,2-58,0 МПа105,65%Rs=365-445 МПаГладкая арматураRb=8,0-17,2 МПа107,12%Rs=729-1008 МПаRb=18,4-22,2 МПа710,15%Rs=283-348 МПаRb=27-34,5 МПа175,60%Rs=300-302 МПаRb=45,5-60,4 МПа2213,50%Rs=300 МПаСП 63.13330.2012,13,20%11,23%13,54%9,39%7,96%21,93%9,45%8,20%9,21%Усилие бокового обжатия σb,xy в случае косвенного армирования сеткамиприложено дискретно по длине элемента и неравномерно в пределах сечения.

Этосоздает сложности в определении приведенного усилия бокового обжатия σb,xy.Определить σb,xy можно через коэффициент эффективности косвенногоармирования (бокового обжатия) K по формуле:K10,1  0,9m 2,9  lnRb ,(3)где m=σb,xy/Rb3.Для верификации зависимости (2) были отобраны результаты испытанийцентрально сжатых железобетонных элементов с продольным армированием из12арматуры класса не выше А-III (современный аналог – А400). На рисунке 2представлено сравнение опытных деформаций с теоретическими, посчитаннымипо формулам (2) и по формулам, предложенным в СП 63.13330.2012.Рисунок 2 – Сравнение теоретических значений относительной деформации ввершине диаграммы деформирования с опытными данными:– по (2);– по СП 63.13330.2012Относительные деформации εbu3 в конце нисходящей ветви принимаются всоответствии с приложением К СП 63.13330.2012.В итоге получаем совокупность выражений (4) для определения характерныхточек диаграммы сжатия.21  Rs 1   xy xynRb 3     9  xy  Rb ;  xy   b  xy R ;  b 03   b 0e ;2 2b 0,3124  0,0022 R   b , xy n   2,9224  0,00408 Rb   0,9;  b , xy  mRb 3 ;(4).Rb R  Rb1K  b3 2,9  lnRb ;  bu 3  0,8 Rb 3 ;  bu 3   bu e n ; mRb 30,1  0,9mДля низких классов бетона с высоким коэффициентом армирования приbпостроении аналитической диаграммы дополнительно вводится горизонтальныйучасток εb33-εb03 в конце восходящей ветви:13 b 33   b 03 (0,38Rb  3,31)  s , xy  e(0,039 Rb 1)    b 03 .(5)На этапе деформирования от 0 до εb33 для восходящей ветви диаграммыпредлагается использовать зависимость в виде многочлена четвертой степени: b  p3 b4  p4 b3  p5 b2  p6 b ,коэффициенты которого находятся из решения системы уравнений:(6)0,62 Rb 3  p3 b423  p4 b323  p5 b223  p6 b 23 (7).Rb 3  p3 b433  p4 b333  p5 b233  p6 b 33320  p3 4 b 33  p4 3 b 33  p5 2 b 33  p6Сравнение аналитических диаграмм, полученных по предлагаемой методике,Eb 0  p3 4 b313  p4 3 b213  p5 2 b13  p6с опытными диаграммами из опытов Маткова Н.Г.

и Хензела Я. представлено нарисунке 3.а)б)в)г)Рисунок 3 – Сравнение аналитических и опытных диаграмм сжатия бетона,усиленного сетками косвенного армирования:▬ ▪ ▬ – аналитические диаграммы; —— – опытные диаграммыНа основании полученной диаграммы разработана методика расчетаизгибаемых железобетонных элементов с косвенным сетчатым армированиемсжатой зоны и в среде Matlab написана программа для ЭВМ, реализующая даннуюметодику. Пошагово увеличивая деформации сжатой грани бетона и решаяуравнения равновесия нормального сечения (8)-(9) на каждом шаге, происходит14переход между этапами работы 1-5 (рисунок 4), включая работу конструкции послеразрушения защитного слоя.x1x s As   y( z ) b ( z )dz   (b  c) b 3 ( z )dz ;0x(8)0x1M   y ( z ) b ( z ) zdz   y3 ( z ) b ( z ) zdz   s As (h0  x) ,0(9)0Этап 1Этап 5Рисунок 4 – Схема работы нормального сечения железобетонного изгибаемого,усиленного сетками косвенного армированияРасчеты выполняются до момента разрушения образца, когда либодеформации бетона с косвенным армированием достигнут предельного значенияεbu3, либо деформации арматуры достигнут предельного значения εs2.На рисунке 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая алгоритм работынаписанной программы для ЭВМ.Рисунок 5 – Блок-схема программы расчета изгибаемых железобетонныхэлементов с косвенным армированием сжатой зоны15В третьей главе на первом этапе выбирался наиболее эффективный варианткосвенного армирования сжатой зоны изгибаемых железобетонных элементов.

Характеристики

Список файлов диссертации