WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

При этом линия нулевых значений моментов (линия BB’ на рис. 1) поворачивается относительно оси n на угол

= arctg [(mot + moc)/(1 + s,tot,t + s,tot,c)].

Изменение положения арматуры по высоте сечения, с одной стороны, приводит к уменьшению угла наклона прямолинейных участков границ области прочности относительно оси n, тангенс угла которого изменяется от четырех до нуля. С другой стороны, это вызывает разрыв выпуклых кривых границы прочности бетонного сечения в пропорциях, соответствующих и. При этом разорванные участки кривых смещаются по линии нулевых моментов соответственно к точкам В и, а точки их разрыва соединяются прямолинейными участками границы прочности, которые являются касательными в точках разрыва выпуклых кривых. Аналитическое описание областей относительной прочности нормальных сечений железобетонных элементов симметричных и несимметричных профилей с обычным и предварительно напрягаемым армированием детально рассмотрено в работе и заложено в программный комплекс «POISK».

В диссертации приведен сопоставительный анализ предлагаемой поверхности относительной прочности нормальных сечений стержневых железобетон

ных элементов с экспериментальными данными отечественных и зарубежых

ученых при статическом и кратковременном динамическом нагружении. Выполненные многочисленные расчеты показывают полное совпадение результатов по предлагаемому расчету с результатами по нормативным документам во всем диапазоне загружений нормальных сечений при расположении арматуры только в сжатой зоне железобетонного элемента. При наличии арматуры в растянутой зоне сечения отмечено расхождение результатов расчетов при малых эксцентриситетах. При этом с увеличением количества арматуры в растянутой зоне сечения расхождения в результатах расчетов возрастают. Заниженная оценка прочности железобетонных элементов в зоне малых эксцентриситетов по нормативным документам в сравнении с экспериментальными данными отмечалась многими авторами. В работе приведен анализ зависимости для динамически нагруженных стержневых железобетонных элементов. Использование высоты сжатой зоны в качестве основного параметра для определения напряжения в продольной арматуре сечения позволило получить зависимость, применимую как для внецентренно сжатых и растянутых, так и для изгибаемых элементов железобетонных элементов.

Результаты экспериментальных исследований И.К. Белоброва, Ю.П. Гущи, С.А. Дмитриева, А.П. Васильева, Ю.П. Вильдавского, Ю.А. Иванова, А.Т. Калинаускаса, В.Т. Королькова, Я.Д. Ливщица, Т.И. Мамедова, М. Нофаля, В.А. Рахманова, Е.А. Чистякова, Ш.А. Хакимова, В.А. Хрынова, А.М. Янкаускаса и др. показали, что в предельном состоянии связь между приращениями деформаций арматуры относительной высоты сжатой зоны при статическом и кратковременном динамическом нагружении определяется гиперболической зависимостью, соответствующей гипотезе плоских сечений. При статическом нагружении гиперболическая зависимость более пологая, чем при динамическом.

Анализ экспериментальных исследований бетонных призм и железобетонных балок при кратковременном динамическом нагружении, проведенных в НИИЖБе И.К. Белобровым и во ВНИИЖелезобетона В.А. Рахмановым, показали, что влияние скорости деформирования не сказывается на значениях характеристики сжатой зоны. Так, при динамических и статических испытаниях во ВНИИЖелезобетона 15 серий железобетонных балок, в которых варьировались: тип армирования (однородное и комбинированное); вид армирования (ненапрягаемое и напрягаемое); класс арматурной стали (А-I, А-III, А-IV, А-V и Вр-II); коэффициенты армирования сечения продольной арматурой (0,00440,0187); различное соотношение расчетного пролета и высоты сечения (Lp / h = 7,51,6), установлены изменения в пределах s = 0.5480.803 (при Rb = 47.554.3 МПа) и d = 0.5130.797 (при Rbd = 51.364.5 МПа), а среднее значение = 0.671 (при = 51,6 МПа) близко = 0.674 (при = 61,9 МПа). Отмеченные особенности динамического деформирования бетона сжатой зоны сечения, в частности, его деформативная способность, несколько видоизменяют характер динамической зависимости, что позволяет более эффективно использовать арматуру в сечении.

С развитием в продольной арматуре деформаций, выходящих за пределы ее упругой работы, связь между напряжениями и деформациями в арматуре существенно меняется и не может описываться гиперболической зависимостью s от. Поскольку в качестве продольной ненапрягаемой арматуры нормальных сечений стержневых железобетонных элементов, как правило, используют арматурные стали, имеющие физический предел текучести, то для таких сталей напряжения в арматуре не могут превышать при растяжении и сжатии значений Rsd и Rscd. При этом на гиперболические зависимости накладываются ограничения вида Rsd > sd 0 (при 0 d) и 0 > sd > Rscd (при d < < 1,0), пересечения которых с гиперболической зависимостью соответствуют на оси величинам Rd и R1d. Граничные значения Rd и R1d определяются выражениями:

. (3)

Здесь: Rd – значение, выше которого напряжение в растянутой арматуре становится меньшим, чем значения Rsd; R1d - значение, при котором напряжение в продольной арматуре сечения Аs достигает значений, равных Rsсd.

Значения Rd и R1d зависят от вида, класса бетона и арматуры, скорости нарастания нагрузки и формы поперечного сечения элементов. Минимальные значения R, R1 и, а также условные деформации упругой работы арматуры с физическим пределом текучести s = Rsi / Es для разных классов бетона и арматуры приведены в работе.

Введение дополнительного понятия граничной высоты сжатой зоны R1d определяет границы расчетов внецентренно сжатых стержневых железобетонных элементов при больших ( Rd), малых (Rd < < R1d) и случайных ( R1d) эксцентриситетах.

Для гиперболической зависимости в зоне малых эксцентриситетов изменение напряжений в продольной арматуре от Rsd до 0 происходит на участке Rd < d, а изменение от 0 до Rsсd на участке d < < R1d, длина проекций которых на ось отличается в 1,52 раза. Е.А. Чистяковым вместо гиперболической зависимости на участке > R при статическом нагружении предложена линейная зависимость, вошедшая в нормативные документы, которая имеет симметрию от Rs до Rsс и упрощает расчеты прочности нормальных сечений. Однако как и гиперболическая, так и линейная зависимости в зонах R и R1 имеют «скачкообразное» изменение значений si при малом, а углы касательных к данным зависимостям и прямым ограничений в точках = R и = R1 различны. Предложенная в работе зависимость с плавным переходом от одного участка к другому приближает результаты экспериментальных исследований к расчетным.

На основе теории ядровых моментов (А.А. Гвоздева, С.А. Дмитриева), деформационной модели с нелинейными диаграммами деформирования бетона и замкнутых аналитических зависимостей с учетом жесткопластической и упругопластической эпюры растянутой зоны сечения в диссертационной работе приведен сопоставительный анализ относительной трещиностойкости нормальных сечений стержневых железобетонных элементов при статическом и кратковременном динамическом нагружениях. Показано, что в области растяжения расхождения составляют не более 5-10%, а в области сжатия снижаются до 3-5%. При этом области и поверхности относительной трещиностойкости в области внецентренного сжатия по теории ядровых моментов становятся невыпуклыми. Выпуклость областей относительной трещиностойкости по постулату Д. Драккера и Р. Хилла достигается введением дополнительного коэффициента kN, учитывающего влияние нормальных сил на изменение момента трещинообразования за счет развития неупругих деформаций в сжатой зоне сечения.

На основе анализа полученных результатов условия трещинообразования в относительных величинах представлены в виде

, (4)

где ; ; ; ; и - изгибающие моменты и продольные силы от внешних воздействий и усилие предварительного обжатия;

и - относительные эксцентриситеты продольных сил до центра тяжести сечения; - относительное расстояние от центра тяжести сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, трещиностойкость которой проверяется; и - коэффициенты формы сечения по прочности и трещиностойкости. Для прямоугольного сечения ( - для жесткопластической и = 1,54 -для упругопластической эпюры растянутой зоны сечения).

Из выражения (4) видно, что усилия предварительного обжатия приводят к смещению осей m и n относительно первоначального их положения на величину и np. Это дает наглядное представление о влиянии обжатия на трещиностойкость рассматриваемого сечения, позволяет эффективно регулировать влияние обжатия сечения в зависимости от решаемых задач.

Наложение областей или поверхностей относительной прочности и трещиностойкости наглядно показывает соотношения усилий, при которых рассматриваемые нормальные сечения, части или конструкция в целом работают с трещинами или без таковых. При этом в области между границами трещиностойкости и прочности ширина раскрытия нормальных трещин изменяется от минимального значения, соответствующего границе относительной трещиностойкости до максимальных величин, соответствующих,как показывают расчеты, = 0,20,22 - границам области или поверхности относительной прочности.

Область работы с трещинами, ограниченная границами областей относительной трещиностойкости и прочности может быть разделена на отдельные участки с различной шириной раскрытия нормальных трещин. Границы этих участков удовлетворительно аппроксимируются линейными зависимостями, рассмотренными в диссертационной работе.

Анализ результатов обследований зданий и сооружений показал, что большинство стержневых железобетонных конструкций эксплуатируются в условиях косого внецентренного нагружения, обусловленного смещением конструкций с проектного положения, неравномерными воздействиями, учетом пространственной работы зданий и т.п. Расчету прочности железобетонных конструкций, работающих на косой изгиб и косое внецентренное сжатие или растяжение при статическом нагружении, посвящены работы В.Н. Байкова, В.И. Бабича, М.А. Борисовой, П.Ф. Вахненко, С.Н. Глазера, И.И Гольденблата, К.Х. Доля, А.С. Залесова, Э.Н. Кодыша, А.А. Лемыша, Н.В. Никитина, И.К. Никитина, Н.А. Поповича, Э.Г. Рату, К.Н. Ратушинского, Н.И. Смолина, Л.И. Сердюка, О.Н. Тоцкого, М.С. Тарянина, Л.В. Фалеева, А.Е. Шавельского и др. При кратковременном динамическом нагружении подобные работы практически отсутствуют. Полученные выше расчетные зависимости, описывающие области относительной прочности и трещиностойкости (сопротивления) нормальных сечений железобетонных элементов, позволяют распространить их и на такое сложное загружение железобетонных конструкций с равносимметричными сечениями (круглые, восьмиугольные, шестиугольные). Действительно, в рассматриваемом случае на сечение железобетонного элемента действуют сжимающие или растягивающие продольные силы, а также изгибающие моменты Мх и Му в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, которые могут быть заменены одним суммарным моментом в абсолютных или относительных величинах, действующим в плоскости, повернутой на угол относительно плоскости действия момента Мх.

Для неравносимметричных (прямоугольных, двутавровых, ромбовидных, крестовых, х-образных и др.) и несимметричных (тавровых и др.) сечений такой подход приводит к рассмотрению несимметричных сечений, на которые в некоторых случаях могут действовать дополнительные воздействия, обусловленные кручением.

Приведенные в работе аналитические зависимости описывают выпуклую замкнутую в пространстве координат n, mx, my поверхность относительной прочности (сопротивления) нормального сечения железобетонного элемента (рис. 2). При динамических расчетах поверхности сопротивления трансформируются вокруг временной координаты () или координаты скорости деформирования конструкции. В работе показано, что следы от рассечения поверхности прочности (сопротивления) плоскостями, проходящими через оси n, mx ( = 0) и n, my ( = /2), могут быть аппроксимированы двумя параболами и четырьмя отрезками прямых. Наличие продольной арматуры увеличивает размеры поверхности прочности. При этом,,, ; ().

Следы от пересечения поверхности прочности с плоскостями n = const зависят от формы поперечного сечения элемента и его армирования. Для круглого сечения эти кривые при ni = const будут окружностями. Для произвольного сечения и угла замкнутые кривые проходят через точки mbxi, ±mbyi, -mbxi (рис. 2).

Приведенные в нормативных документах графики несущей способности или кривые взаимодействия при косом внецентренном сжатии при различных величинах s,tot,c и ni, построенные на основе расчетных зависимостей общего случая прочности нормальных сечений, можно рассматривать как следы пересечения плоскости n = const с поверхностью прочности, но построенные в других относительных координатах (манипуляторах, по В.В.Михайлову). При этом некоторые из приведенных графиков не соответствуют реальной работе железобетонных элементов, поскольку при = const, они построены для точек, где mx = my = 0 (осевое сжатие), или для точек, которые выходят за пределы поверхности прочности при определенных соотношениях размеров сечения и его армирования.

Железобетонные стрежневые конструкции, элементы пологих оболочек и плит при статическом или кратковременном динамическом нагружениях могут

одновременно воспринимать изгибающие моменты Mi(t), продольные Ni(t) и поперечные времени по величине и знаку. Существу-

ющие расчеты прочности железобетонных элементов, сохраняя свои основы почти полвека, раздельно учитывают влияние изгибающих моментов и поперечных сил. Расчеты прочности нормальных и наклонных сечений не обладают концептуальным единством, позволяющим логически выводить из более общих расчетов частные. В диссертации рассмотрен общий метод расчета, основанный на использовании поверхностей относительного сопротивления для железобетонных элементов различной геометрической формы сечений при смешанном его армировании и одновременном действии нескольких сочетаний усилий.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»