Диссертация (1141568), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Каждая серия состояла из балки со31сварными сетками из арматуры ø5Вр-1 в сжатой зоне (с индексом «к») иэталонной балки без сеток. Серии отличались диаметром продольной арматуры:14, 16, 18 и 20 мм из арматуры А-III. Балки изготавливались из бетона B20. Напоследних этапах нагружения происходило отслоение защитного слоя сжатойзоны. После достижения максимальной нагрузки начиналось плавное падениенесущей способности, сопровождаемое постепенным выкрашиванием бетонамежду сетками.

На момент трещинообразования косвенное армированиепрактически не повлияло. Прогибы образцов с косвенным армированием приидентичной нагрузке были ниже в 1,2…1,5 раза, несущая способность возросла на11, 15, 21 и 39% для серий 1-4 соответственно. Разрушение балок Б-III(к) иБ-IV(к) произошло на приопорном участке, ввиду чего не удалось до концаоценить эффект косвенного армирования.Рисунок 1.12 – Схема армирования балок серий I-IV [122]:индекс «к» – образец с косвенным армированием32Хади М. и Елбаша Н.

[140] проводили испытания балок с армированиемсжатой зоны в виде спирали (рисунок 1.13). Опытные образцы отличались шагомвитков спирали (25, 50, 75, 100 и 160 мм) и диаметром спирального армирования(8 и 12 мм). По результатам эксперимента установлено, что при шаге витков160мм (что равно диаметру ядра, ограниченного спиральным армированием)спираль практически не оказывает влияние на характер разрушения. При шагевитков 100 мм и менее происходило удлинение пластической стадии работыбалок перед разрушением, и чем выше коэффициент армирования сжатой зоны,тем больших прогибов достигал образец перед разрушением.Рисунок 1.13 – Балка с косвенным армированием сжатой зоны в видеспирали [140]Наиболее подробные экспериментальные данные приведены в работах[10,11]порезультатамэкспериментов,проведенныхВанусом Д.С.подруководством Расторгуева Б.С.

Было испытано две серии балок (рисунок 1.14).Каждая серия включала эталонный образец без сеток и два образца с различнымшагом сетками. Серии отличались диаметром продольной арматуры (ø14А400 иø22А400). Сетки косвенного армирования изготавливались из арматуры ø5В500 сразмером ячейки 20 мм.33а)б)в)Рисунок 1.14 – Схема армирования балок [10]:а) образцы Б-I-1, Б-II-1; б) образцы Б-I-2, Б-II-2; в) образцы Б-I-3, Б-II-3По результатам эксперимента установлено: прогиб балок с сеткамикосвенного армирования уменьшился на 9…30%; ширина раскрытия трещин34снизилась на 15…35%; деформации продольной растянутой арматуры снизилисьна 5-14%; деформации наиболее сжатой грани бетона снизились на 14-46%.

Назначение момента трещинообразования косвенное армирование практически невлияло. Несущая способность возросла на 3-4% при µ s,xy=0,022 и на 11% приµ s,xy=0,044. Показана экономия арматуры за счет снижения расчетного прогибапри конструировании подкрановых балок с сетками косвенного армирования всжатой полке. Стоит отметить, что в данной работе рассматривалась, главнымобразом, стадия эксплуатации и расчеты по второй группе предельных состоянийи практически не затрагивается несущая способность и характер разрушенияобразцов.Таким образом, в данном параграфе были приведены основные результатысуществующих экспериментальных данных по изгибаемым железобетоннымбалкам с косвенным армированием и отмечены существенные измененияхарактера работы и разрушения таких образцов.1.5Расчет прочности бетона, усиленного косвенным армированиемВ настоящее время расчет прочности элементов с косвенным армированиемсводится к определению приведенной прочности бетона (обозначение Rb,redлибо Rb3).

Повышение прочности бетона, работающего в условиях трехосногосжатия,учитываетсякоэффициентами,определяемымипоэмпирическимзависимостям. Такой подход связан с тем, что теоретическая оценка прочностиматериала, работающего в условиях трехосного сжатия, является сложной задачейи, как отмечалось выше, отсутствием общепринятой универсальной теориипрочности.Одну из первых зависимостей для определения приведенной прочностибетона предложил Консидер М. по результатам испытаний бетонных цилиндров,к которым прикладывалось боковое давление, создаваемое жидкостью:Rb3 = Rb + Kσ xy ,где Rb – прочность бетона при одноосном сжатии;K – коэффициент эффективности бокового обжатия;(1.3)35σxy – уровень бокового обжатия.Консидер М.

принимал коэффициент K постоянным и равным 4,8.Последующие исследования установили, что коэффициент K зависит от рядафакторов. Так Некрасов В.П. по результатам опытов [82] для центрально сжатыхобразцов, армированных поперечными сварными сетками, предложил формулу:Rb3 = Rb + Эµs, xy ,(1.4)где Э – эмпирический коэффициент, зависящий от размера поперечного сечения,диаметра арматуры и процента армирования.Гвоздевым А.А.

и Кузнецовым А.Н. [16] в связи с применением сетоккосвенного армирования для усиления сжатых железобетонных элементов в аркахпроектируемого моста в г. Рыбинске были проведены испытания короткихколонн. В них закладывались вязаные сетки с крюками на концах стержней.Анализ результатов показал, что основными факторами, влияющими напрочность элементов, являются вид бетона, предел текучести и коэффициентпоперечного армирования.

По результатам была предложена зависимость:Rb 3 = Rb + K µs, xy Rs , xy ,(1.5)где Rs,xy – предел текучести арматуры сеток.При этом К принимался:при μs,xyRs,xy≤45К=2;при μs,xyRs,xy>45K=65+ 0,5 .µs, xy Rs , xyВид формулы (1.5) дошел практически без изменений до нашего времени.Единственным изменением стала зависимость для коэффициента К, котораяменялась по мере исследования вопроса. Так М. Шериф по результатам опытов сосжатыми образцами с поперечными сварными сетками [121] предложилзависимость:K=130µs , xy + 9,5200µ s , xy.(1.6)36Довгалюк В.И.

в опытах [33,35] установил, что коэффициент К такжезависит от прочностных характеристик арматуры и бетона:3K=1+гдеRт0–напряжение,µ s , xy Rs , xy,(1.7)Rт0соответствующеенижнейграницеобразованиямикротрещин.Филиппов Б.П. на основании опытов [114,115] предложил зависимость:K=где A =µs, xy Rs , xyRb7+ A,1+ 6A(1.8).В действующих в настоящее время нормах [101] для определениякоэффициента эффективности косвенного армирования используется формула,предложенная Бакировым К.К. [5] в 1975г.:K=где α с =µs, xy Rs , xyRb + 1001,0,23 + α с(1.9);Rb – призменная прочность бетона в кгс/см2.В работе [5] показана лучшая сходимость с опытными даннымизависимости (1.9) относительно формул, предлагавшихся ранее.

Деформации εb03,соответствующие вершине диаграммы сжатия, предложено определять поформуле:ε b 03 = 2, 4 + 14α с .(1.10)В СП 63.13330.2012 [101] зависимость (1.10) была несколько переработанаи представлена в виде:ε b 03 = ε b 0 + 0, 02α с ,(1.11)где εb0 – деформации неармированного бетона, соответствующие вершинедиаграммы сжатия.37Кришан А.Л. [58] предложил определять приведенную прочность бетона,усиленного косвенным армированием по формуле:21 − ρ1 − ρ xy xy+ Rb 3 = + 9 ρ xy  Rb , 22где ρ xy = ψ b µ s , xyRs , xyRb(1.12);ψb – коэффициент неравномерности бокового обжатия бетонного ядра (дляпрямоугольного сечения ψb=0,375; для круглого сечения ψb=0,95).Сравнение результатов, получаемых на основании зависимости (1.12), сопытными данными в работе [58] не представлено.Расчет железобетонных элементов с учетом диаграмм деформирования1.6бетона в условиях бокового обжатияДля описания работы элементов, усиленных косвенным армированием,важенвыбордиаграммыработыбетона.Необходимозадатьсятакойзависимостью σb-εb, которая бы с достаточной точностью отражала процессдеформирования бетона в условиях стесненных поперечных деформаций.Правильный выбор диаграммы дает возможность теоретически обосноватьмногие явления, наблюдаемые в экспериментах, и получить расчетные значения,соответствующие экспериментальным данным.Филиппов Б.Н.

и Матков Н.Г. [115] после анализа экспериментальныхданных предложили в расчетах принимать четырехугольную эпюру для сжатойзоны внецентренно сжатых элементов (рисунок 1.15).38Рисунок 1.15 – Четырехугольная эпюра напряжений в сечении железобетонныхэлементов, усиленных косвенным армированиемЗдесь σкр – условное максимальное напряжение; σ1 – напряжение,соответствующее предельным деформациям бетона.Многочисленные испытания сжатых железобетонных элементов, усиленныхразличнымивариантамикосвенногоармирования[9,29,34,71,72,102,103],свидетельствуют о ярко выраженном нелинейном характере диаграммы σb-εb.В работе [14] для расчета сжато-изогнутых элементов предлагаетсянелинейная зависимость (рисунок 1.16), имеющая восходящий и нисходящийучастки, и записываемая в виде:σ b = kEbε b (1 − ω b ) ,(1.13)где Eb и ωb – модуль упругости и функция пластичности бетона;k – коэффициент увеличения модуля упругости бетона при наличии косвенногоармирования.k=1 + µ xk + µ yk + µ xk µ yk (1 −ν 2 )1 + ( µ xk + µ yk )(1 −ν 2 ) + µ xk µ yk (1 − 3ν 2 − 2ν 3 )kk kµ k = µ yk Esk / Ebгде µ x = µ x Es / Eb ; y.,(1.14)39Рисунок 1.16 – Общий вид эпюры напряжений в сжатой зоне железобетоннойколонны, полученной на основании зависимости (1.13)Определяются приведенные характеристики сечения:A2Es ys As 2=  ky dA + Eb A.kAred=  kdA + kI redEs AsEb(1.15)Расчет рекомендуется выполнять итерационным процессом методомпоследовательных приближений.Мухамедиев Т.А.

[81]предложилметодикурасчетажелезобетонныхэлементов с косвенным армированием, основанную на модели деформированиябетона Карпенко Н.И. [44-45], но с учетом повышения жесткости за счет влияниякосвенногоармирования.Бетонпринимаетсятрансверсально-изотропнымматериалом, у которого направления главных напряжений совпадают сгеометрическимиосямиэлемента.Зависимостидлядиаграммысжатиязаписываются в виде:σ b = ν b Ebε bν b = ν b ± (ν 0 − ν b ) 1 − ωηωη−,12 2Rb ,redRbγ b,redσb1 .η=, γ b,red =, νb =, ν0 =,γ b,red Rbγ b ,redRbEbε b ,red−30( γ b , red −1,53) 2ω1 = 2 − 2,5γ b + 0,5e, ω2 = 1 − ω1Значения Rb,red и εb,red находятся по формулам СНиПа [99].(1.16)40Вработепредлагается[4]аппроксимироватьопытныедиаграммыстепенным многочленом вида:23i εεεεσ b = Rb3 a1 b + a2  b  + a3  b  + ...

+ ai  b   . ε b03 ε b 03  ε b03  ε b03  (1.17)Для неармированного бетона обычно бывает достаточно 2 членов ряда, нодля бетона с косвенным армированием кривая восходящего участка диаграммыобладает значительно большей выпуклостью. В работах [91,112] для элементов скосвенным армированием рекомендуется использовать 3 члена ряда.23 ε εb  εb  bσ b = Rb3 a1+ a2  + a3  . ε b03 ε b03  ε b03  (1.18)Коэффициенты предложено находить, решая систему уравнений:a1 + a2 + a3 = 1a1 + 2a2 + 3a3 = 0,a1α + a2α 2 + a3α 3 = K где α =(1.19)εbσ; K= b .ε b 03Rb3Для бетона прочностью Rb=22,3…29,3 МПа найдены коэффициенты иполучена зависимость:σ b = Rb3 (2,5α − 2α 2 + 0,5α 3 ) .(1.20)Стоит отметить, что при построении диаграмм по зависимостям (1.16),(1.18) не вполне корректно моделируется начальный участок деформирования:начальный модуль упругости для армированного бетона получается меньше, чемдля неармированного, что противоречит приведенным выше опытным данным.Для зависимости (1.16) это связано с тем, что начальный коэффициент упругости(ν 0 =1γ b,red) принимается меньше 1.

Характеристики

Список файлов диссертации