Диссертация (1173102), страница 9
Текст из файла (страница 9)
ВЕРИФИКАЦИЯ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА4.1 Исходные параметры для проведения верификацииС целью верификации разработанной методики расчета трубобетонногосечения были определены характеристики материалов, использованных внатурных испытаниях.В ходе проведения натурных испытаний первой партии конструктивноподобных арочных и балочных элементов прочность бетона определялась по ГОСТ10180-2012 в возрасте 7 суток (таблица 14).Таблица 14890,11нет100435,741,400нет100426,140,5отперпендикФактическийкласс бетона Вф7Текущийкоэффициентвариации Vm, %6Среднеквадратичное отклонение, Sm5Размах прочностибетона в партии,Wm, МПа4Средняяпрочность серииобразцов, Rm, МПаРазрушающаянагрузка, кН3Прочностьобразца,приведенная, МПаПлощадь рабочегосечения, см2отулярностиплоскостностиРазмеры образца,ммДефектыструктуры образцаШифр образца2Отклонениемм101112131440.104.32.075.237.5100*1100*100100*2100*10099*3100*00,5нет99432,141,501нет100391,637,2100100*4100*100Прочностьбетонногоядраконструктивно-подобныхэлементовопределялась по формуле [74]: = 7log log 7(60)84гдеRn – прочность бетона в возрасте x суток;R7 – прочность бетона в возрасте 7 суток.Принятые при верификации расчетной методики значения прочностибетонного ядра в день испытаний приведены в таблице 15.Таблица 15СредняяДатаВозраст прочностьУсловный№Датаклассобразцаизготовления испытания бетонабетонабетонаА114.05.201531.05.2015 1758.38494451.250304А214.05.201501.06.2015 1859.5628259 52.284249А314.05.201502.06.2015 1960.6770067 53.262276А414.05.201510.06.2015 2767.9183766 59.618751А514.05.201513.06.2015 3070.0895748 61.524629А614.05.201514.06.2015 3170.7652853 62.117767А714.05.201515.06.2015 3271.419541Б114.05.201528.05.2015 1454.3839082 47.738195Б214.05.201529.05.2015 1555.8056666 48.986214Б314.05.201529.05.2015 1555.8056666 48.986214Б414.05.201530.05.2015 1657.1356328 50.153658Б514.05.201530.05.2015 1657.1356328 50.153658Б614.05.201530.05.2015 1657.1356328 50.153658Б714.05.201512.06.2015 2969.3909546 60.91138Б814.05.201512.06.2015 2969.3909546 60.9113862.692073При испытаниях второй партии конструктивно-подобных образцов с цельюповышения точности определения прочности бетонного ядра в день проведенияиспытания стандартные образцы испытывались в возрасте 21 (таблица 16) и 28суток (таблица 17).85Таблица 16Класс бетонаСреднее значениеR, МПа101447.644.342.1100422.642.340.110099.5465.546.844.499.5100.5367.136.534.70.95образцаМПаПрочность101RобрF, кНбазового размера99.5Прочность образца на100.5сжатие99.5Разрушающая101.5нагрузка4А, см²b99.5рабочего3Состояние2удовлетвори-тельное1Площадьaсеченияразмеры, ммКоэффициентДефекты и повреждения№ обр.Геометрические40.3В30Таблица 17Класс бетонаСреднее значениеR, МПа100493.149.346.8100474.547.545.1100.599.5507.15148.4100100509.350.948.40.95образцаМПаПрочность100RобрF, кНбазового размера99Прочность образца на100.5сжатие99.5Разрушающая100нагрузкаА, см²b100рабочего4Состояние3удовлетвори-2тельное1Площадьaсеченияразмеры, ммКоэффициентДефекты и повреждения№ обр.Геометрические47.2В40Прочность бетона в день проведения испытаний конструктивно-подобныхэлементов определялась по формуле А.В.
Салаткина [74]. = 1 +где(2 − 1 )(log − log 1 );log 2 − log 1Rn – искомая прочность в возрасте n суток;Rn1 – значение прочности в возрасте n1 суток;(61)86Rn2 – значение прочности в возрасте n2 суток.Принятые при верификации расчетной методики значения прочностибетонного ядра в день испытаний второй партии конструктивно-подобныхэлементов приведены в таблице 18.Таблица 18Кол-во№Дата испытанияДата бетонированияпролет(м)сутокСреднееСреднеетвердениязначениезначениебетонаR(кгс/см )R(МПа)2А-118.12.201503.12.2015815316.7431.062А-219.12.201503.12.2015816334.8132.834А-320.12.201503.12.2015817351.7934.498А-421.12.201503.12.2015818367.7936.068А-522.12.201503.12.2015819382.9337.552А-623.12.201503.12.2015820397.2938.960Б-120.12.201503.12.2015417351.7934.498Б-221.12.201503.12.2015418367.7936.068Для определения прочности материала оболочки конструктивно-подобныхобразцов была разработана специальная методика проведения испытаний [75].Ключевой особенностью разработанной методики является иная геометриястандартногообразца(рисунок38),учитывающая, чтоприиспытаниианизотропных косоармированных материалов часть армирующих волокон непопадает в зажим испытательной машины.
Этот факт вызывает значительнуюпогрешность при проведении испытаний:- при испытании по ГОСТ 25.601-80 армирующие волокна, находящиеся взоне разрушения, не попадают в зажим испытательной машины из-за малойширины образца; подобная схема испытаний дает прочность дисперсноармированной матрицы.- при проведении испытаний образцов увеличенной ширины, часть волоконпопадает в зажимные щечки испытательной машины, а часть волокон обрезаетсяна торце, что вносит погрешность в результаты измерений.87В разработанной методике проведения испытаний образцы имеютувеличенную ширину по сравнению с образцами по ГОСТ 25.601-80 (ширинаобразца зависит от угла плетения армирующих волокон), а в рабочей зоне образцавыполняется пропил, исключающий из работы волокна, не попавшие в зажимныещечки испытательной машины.А) экспериментальный образец с боковыми надрезами;Б) экспериментальный образец без надрезов;В) образец согласно ГОСТ 25.601-80Рисунок 38 – Схематичное изображение ожидаемого поля напряжений в образцахсо схемой армирования [±60] при растяжении различных образцов.Сопоставление результатов испытаний анизотропных косоармированныхобразцов разной геометрии приведены в таблице 19.Таблица 19Схема армирования[±30][±60]Тип образцаСтепень занижения значения прочности, %ГОСТ 25.601-8068%Без пропилов52%С пропилами-*ГОСТ 25.601-8043%Без пропилов35%С пропилами-*88Примечание к таблице 19:* При определении занижения прочности образцов по результатам испытаний за релевантноезначение принималось величина прочности образцов с надрезами.Для решения задачи определения прочности материала оболочки при анализерезультатов испытаний образцов применялся следующий подход:- за ширину рабочей зоны образца принималась ширина, определеннаяпрямым измерением;- за толщину образца принималась не реальная толщина образца, получаемаяпрямым измерением, а значение, определяемое по формуле: = ∙ ∆;где(62)n – количество слоев армирующей ткани;∆ – толщина 1 слоя (монослоя) в соответствии с ТУ на материалоболочки (0,8 мм).Такой подход позволил решить следующие задачи:- снизить влияние толщины матрицы и, соответственно, разной толщиныобразцов при проведении испытаний образцов с одинаковым числом слоевармирующей ткани;- как итог, снизить коэффициент вариации результатов испытаний, т.
к.прочность оболочки зависит в первую очередь от количества слоев армирующейткани, а не от толщины матрицы;- дать обоснованную предпосылку для инженерного расчета несущейспособности трубобетонных конструкций с разным числом слоев армирующейткани.Все характеристики, закладываемые в расчет при проведении верификации,брались с обеспеченностью 0,95 в соответствии с требованиями ГОСТ 27751-2014.Характеристики перечислены в таблице 20.89Таблица 20МатериалРастяжение образца с Сжатие образца с угломуглом плетения α=±30˚ВКУ-51плетения α=±30˚σ ср =760 МПаσ ср =415 МПаσ 0,95=740 Мпаσ 0,95=415 МПаE=67 ГПаE=53 ГПа4.2 Верификация методики расчетаВерификация расчетной методики проводилась на основании результатовиспытанийконструктивно-подобныхэлементовпослеотбраковкипоразработанным требования к предельно допустимой величине дефектов.Подробнее требования к величине дефектов приводятся в конце настоящей главы.Для этого из первой партии было отобрано 3 конструкции (2 арки и 1 балка), извторой партии было отобрано 6 образцов (4 арки и 2 балки).
Геометрическиехарактеристики и результаты испытаний отобранных образцов представлены втаблицах:- для первой партии таблицы 21 и 22;- для второй партии таблицы 23 и 24.Таблица 21НомеробразцаРазрушающаяТолщинанагрузка(наоболочки, штокеммгидроцилиндра),тБ3317ВеличинаперемещенияштокагидроцилиндрапередПрочностьВнешнийдиаметр,бетона,МПамПролет(расчетный),мразрушением, мм720,31355.813,29590Таблица 22РазрушающаяНомеробразцаПрочноТолщинанагрузка(на Прогиб перед ПролетСтрелаВнешнийстьоболочки,штокеразрушением,(расчетный),подъема,диаметр,бетона,ммгидроцилиндра),мммммМПатА6327378,0801,2300,32870.77А7327-8,4671,2200,32471.42Таблица 23НомерРазрушающаяобразца ТолщинанагрузкаПрочность(на Прогиб перед Внешний бетона,оболочки, штокеразрушением, диаметр,мммммгидроцилиндра),ПролетМПа(расчетный),мтБ1618,014,00,31234.503,0Б2645,063,00,31236.073,0Таблица 24РазрушающаяНомеробразцаПрочностТолщинанагрузка(на Прогиб перед ПролетСтрелаВнешнийь бетона,оболочки,штокеразрушением,(расчетный),подъема,диаметр,МПаммгидроцилиндра),мммммтА2632,538,68,01,60,31232.83А3630,450,08,01,60,31234.50А4631,252,38,01,60,31236.09А5627,142,58,01,60,31237.55Для определения усилий, возникающих в конструкциях во время проведенияэксперимента, была построена численная модель в программе Midas Civil с учетомреальных геометрических размеров.
Моделирование производилось балочнымиэлементами,нагрузкаприкладываемойэкспериментальнойкприкладываласьчисленнойразрушающейузловая.Значениенагрузки,модели,соответствовалозначениюнагрузки.Численноемоделирование91производилосьисключительнодляполучениявнутреннихусилийбезрассмотрения напряженно-деформированного (НДС) состояния, т. к. дляверификации НДС такой модели недостаточно данных. Вычисленные такимобразом значения усилий, возникающих в конструкциях во время эксперимента вмомент приложения разрушающей нагрузки, приведены в таблице 25.Таблица 25ЭлементМоментMf, Сжимающееполученный в усилие,MidasкН*мМоментMt, Mt/Mfполученный вCivil, полученное в аналитическойMidasCivil, моделикНПервая партияА694,32434,7106,21,13А7116,46454,076102,170,88Б398,830108,81,1Вторая партияБ1134,180193,271,44Б2215,020195,471,1А2158.22312174,071,1А3148,01292177,751,2А4151,90299179,831,18А5131,97261183,891,39При исключении из анализа результатов верификации элементов А7 изпервой партии и Б1, А5 из второй партии, среднее значение верификационногокоэффициента составляет 1,135.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
