Диссертация (1141568), страница 13
Текст из файла (страница 13)
стержни сеток работали в упругой стадии. И только наэтапахнагруженияпослеразрушениязащитногослояначиналосьдеформирование стержней в пластической стадии. Более интенсивный ростдеформаций зафиксирован при нагрузках, превышающих 0,5…0,7 несущейспособности, что соответствует началу процессов микротрещинообразования вбетонесжатойзоны.Максимальныеотносительныедеформации,зафиксированные для балок серии БС-I, не превышали 0,0009-0,0012; для балоксерий БС-II и БС-III не превышали 0,0015-0,0017, что свидетельствует оповышении вовлеченности сеток косвенного армирования в работу сжатой зоны сростом процента продольного армирования.
Данное обстоятельство объясняетсяразвитием бо́льших деформаций в сжатой зоне балок с большей площадьюпродольного армирования.3.71.Выводы по главе IIIПо результатам проведенных испытаний и анализа существующихисследований других авторов косвенное армирование сжатой зоны балок в видесварных сеток признано наиболее эффективным.2.Зафиксировано отсутствие заметного влияния сеток косвенногоармирования на величину изгибающего момента трещинообразования.3.Наличие косвенного сетчатого армирования в сжатой зоне меняетхарактер разрушения балок с хрупкого на пластический.
При этом на порядоквозрастают предельные прогибы.4.После отслоения защитного слоя бетона продолжался рост прогибов ссохранением высокой остаточной несущей способности (для испытанныхобразцов минимум 76% при 80 мм прогиба). Падение несущей способностиначиналось при относительно больших прогибах (в сравнении с образцами безсеток) и вплоть до конца испытаний несущая способность падала плавно.1195.Фактическаяпотерянесущейспособностизафиксированавединственном образце БС-III-2 при прогибах превышающих 80 мм и быловызвано разрывом сетки в месте сварки стержней.6.С ростом площади продольного армирования возрастает влияниесеток косвенного армирования на работу сжатой зоны, о чем свидетельствуютотносительные деформации стержней сеток, которые составили: для балок серииБС-I – 0,0009…0,0012; для балок серий БС-II и БС-III – 0,0015…0,0017.Деформации стержней сеток не превышали предел текучести вплоть до моментаразрушения защитного слоя, т.е.
стержни сеток работали в упругой стадии.7.Снижение прогибов до разрушения защитного слоя для образцов ссетками составило 7,2…14,4% в зависимости от коэффициента косвенногоармирования и площади продольного армирования.8.Повышение значения изгибающего момента, соответствующегоразрушению защитного слоя (т.е. окончанию стадии нормальной эксплуатации)относительно образцов без косвенного армирования, составило 11…33% взависимости от коэффициента косвенного армирования и площади продольногоармирования.120ГЛАВА 4.
Численный анализ железобетонных изгибаемых элементов скосвенным армированием сжатой зоны, сравнение экспериментальных итеоретических данных, примеры расчета4.1Моделирование балок в расчетном комплексе Femap-NastranВ данном параграфе приведен нелинейный статический расчет конечноэлементных(см.
главу 3).(КЭ)моделейКЭ моделибалок,собиралисьсоответствующихвопытнымпре/постпроцессореобразцамFemap 11.1.1(рисунок 4.1), позволяющем задавать нелинейные деформационные зависимостидля материалов [41,49,78,96]. В качестве решателя использовался NX Nastran.Для бетона и продольного армирования использовались объемныевосьмиузловые конечные элементы типа solid. Хомуты задавались стержневымиконечными элементами (рисунок 4.2). Для продольной арматуры использоваласьприведенная диаграмма, учитывающая влияние трещин в растянутой зоне(описана в параграфе 2.2.2). Для бетона, усиленного сетками косвенногоармирования, использовалась криволинейная диаграмма из параграфа 2.1. Длянеусиленного бетона применялась диаграмма Карпенко Н.И.
(2.13). Нагрузкаприкладывалась поэтапно, в соответствии со ступенями нагружения опытныхобразцов.Целью данного расчета являлось получение данных о деформациях икривизне в зоне чистого изгиба балок (рисунок 4.3) на различных этапахнагружения для последующего сравнения с результатами эксперимента и оценкиточности описания процесса деформирования предложенными диаграммами [67].Значения деформаций сжатой грани бетона εb,max и деформаций центратяжести растянутой арматуры εs на различных этапах нагружения приведены втаблице 4.1. Сравнение расчетных и экспериментальных значений кривизныпоказано на рисунке 4.4.121Рисунок 4.1 – Деформированная схема балки в пре/постпроцессоре FemapРисунок 4.2 – Арматурный каркас и распределительные пластины впре/постпроцессоре Femap122Рисунок 4.3 – Разбиение нормального сечения схемы балки; изополя деформаций;изополя напряжений для балок серий I, II и III соответственно (M=28,7кНм):■ – продольное армирование; ■ – бетон с сетками косвенного армирования;■ – неармированный бетон123Таблица 4.1 – Деформации и кривизна в зоне чистого изгиба расчетных моделейбалок в зависимости от значения изгибающего моментаШифробразцаБС-I-0БС-I-1БС-I-2М, кНм εb,max∙103εs∙1031/r∙103, м-14,10,160,111,648,20,320,263,5212,30,470,385,1516,40,660,537,2120,50,900,7810,1824,61,181,0513,5228,71,481,3216,9732,81,841,6120,9136,92,381,9526,244,10,160,111,648,20,320,263,5212,30,460,385,0816,40,670,537,2820,50,900,7710,1524,61,161,0313,2528,71,451,3016,6732,81,781,5720,2836,92,251,9025,154,10,160,111,648,20,310,263,4512,30,450,385,0316,40,650,537,1620,50,880,7810,0724,61,141,0313,1628,71,431,2916,50124БС-II-0БС-II-1БС-II-232,81,711,5019,4436,92,121,8223,884,10,120,101,358,20,260,202,8612,30,440,334,7816,40,620,416,4220,50,840,629,0324,61,090,8311,9228,71,361,0514,9532,81,661,2818,2436,92,071,5122,244,10,120,101,378,20,260,202,8612,30,430,334,7016,40,630,416,4720,50,850,629,1124,61,080,8311,8628,71,351,0514,8832,81,651,2718,1536,92,001,5121,804,10,120,101,378,20,250,202,8012,30,420,334,6616,40,630,416,4720,50,850,629,1024,61,080,8311,8628,71,341,0514,8232,81,641,2718,0836,91,941,4821,24125БС-III-0БС-III-1БС-III-24,10,130,051,118,20,270,132,5012,30,460,244,4316,40,640,336,1620,50,840,498,4024,61,080,6510,9528,71,360,8313,8632,81,701,0117,1536,92,111,2221,084,10,120,051,088,20,240,132,3612,30,440,244,3016,40,620,336,0320,50,820,498,3024,61,050,6610,8228,71,360,8213,8032,81,621,0116,6536,92,021,2020,384,10,120,051,088,20,230,132,2812,30,420,244,1816,40,600,335,8920,50,810,498,2324,61,030,6610,7028,71,290,8213,3532,81,581,0116,3936,91,931,1719,62126а)1/r∙103б)1/r∙1032525202015151010M, кНмM, кНм55152535152535в)1/r∙10325201510M, кНм51525Рисунок 4.4 – Сравнениеэкспериментальных значенийкривизны (▲) с результатамирасчета в NX Nastran (●) для балоксерии I (▬); II (▬); III (▬):а) – µ xy=0; б) – µ xy=0,025; в) – µ xy=0,0535Как видно из рисунка 4.4, характер деформирования расчетных моделейсоответствует экспериментальным данным.1274.2Сравнение результатов расчета балок с экспериментальными даннымиВ данном параграфе приведено сравнение данных экспериментов срезультатами, полученными на основании расчетов балок по предлагаемымметодикам и моделирования в расчетном комплексе NX Nastran с учетомпредлагаемых диаграмм.Как уже отмечалось в главе 1, объем экспериментальных исследований,посвященных балкам с косвенным армированием сжатой зоны, относительноневелик.
Отсутствие в большинстве публикаций полных сведений о параметрахобразцов и характеристиках материалов не позволяет произвести полноценныйрасчет и сравнение по предложенным методикам. Достаточно подробнопараметры образцов и результаты испытаний представлены в работе [10], вкоторой исследуется деформирование балок с косвенным армированием сжатойзоны в стадии эксплуатации. В таблице 4.2 представлены параметры опытныхобразцов с сетками косвенного армирования. В работе также приведены значениякоэффициента ψs, учитывающего влияние растянутого бетона на деформациипродольного армирования. Поэтому производилось два расчета (таблица 4.3): скоэффициентами из работы [10] и с коэффициентами, вычисленными поформуле (2.31).Таблица 4.2 – Параметры опытных образцов в опытах Вануса Д.С.
[10]ШифрRb ,Eb0,h, см h0, см b, см c, см c3, смобразцаМПа МПа*103As,см2μs,xyRs,xy,МПаБ-I-219,916,915,03,01,453332,73,080,022480Б-I-320,017,015,03,01,453332,73,080,044480Б-II-220,116,015,03,01,453332,77,60,022480Б-II-319,816,115,03,01,453332,77,60,044480Mcrc,кНм4,919,81Таблица 4.3 – Сравнение экспериментальной [10] и теоретической кривизны балок в зоне чистого изгибаψs принят по [10]ШифрM,образца МПаψs вычислен по (2.31)оп,εb2m•103εsm•103(1/r) ,-13м •10ψsм-1•103(1 / r )т. − (1 / r )оп.i100%(1 / r )оп.ψs(1/r)т,,м-1•103(1 / r )т.
− (1 / r )оп.i100%(1 / r )оп.(1/r)т,,0,500,700,861,010,401,021,281,611,700,988,9911,7214,6216,048,120,820,840,840,830,858,0410,3012,5014,508,14-10,6-12,1-14,5-9,6+0,30,700,810,890,940,707,1810,0512,9815,957,08-20,2-14,2-11,2+1,0-12,812,2614,7217,170,500,610,721,251,561,6610,2912,7614,000,880,870,8410,5312,6314,48+2,3-1,0+3,40,810,890,949,9212,8115,74-3,7+0,3+12,419,6224,52Б-II-2 29,5334,3439,2419,6224,52Б-II-3 29,5334,3439,241,191,491,742,012,300,821,041,261,481,981,021,411,852,252,560,941,291,712,062,3213,8318,1022,4326,6130,4010,9314,4618,4322,0126,700,690,840,850,890,930,820,860,860,950,979,3213,4016,6520,6925,4710,1813,4116,5521,2825,82-32,6-26,0-25,7-22,2-16,2-6,8-7,3-10,2-3,3-3,30,710,820,890,950,990,710,820,890,950,999,4413,1817,1821,5426,549,3213,0016,9421,2426,16-31,7-27,2-23,4-19,1-12,7-14,8-10,1-8,1-3,5-2,0Б-I-2Б-I-31289,8112,2614,7217,179,81129Кривизна сравнивалась на этапах нагружения после образования трещин,так как до образования трещин, ввиду развития относительно небольшихдеформаций в сжатой зоне, сетки косвенного армирования практически не влияютна процесс деформирования и кривизну можно рассчитывать по стандартнымметодикам (как образцы без косвенного армирования).При расчете кривизны (таблица 4.3) значение коэффициентов ψs,вычисленных по формуле (2.31) и приведенных в [10], на большинстве этаповнагружения принимают близкие значения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
