Надежность железобетонных конструкций при кратковременных малоцикловых нагружениях

• Автор: Павлинов, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 225 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Виды малоцикловых нагрузок и их статистические характеристики
1.2. Диаграммы деформирования материалов
1.2.1. Исходная диаграмма деформирования бетона
1.2.2. Исходная диаграмма деформирования арматуры
1.2.3. Диаграммы деформирования бетона и арматурной стали при
циклических нагружениях
1.3. Стабилизация приращений деформаций бетона при циклических
нагружениях
1.4. Методы расчета конструкций на надежность
1.4.1. Общие методы теории надежности
1.4.2. Вероятностные методы расчета железобетонных конструкций
1.5. Основные выводы по глав!4 >
1.6. Задачи исследований .. <...г..
Глава II. Экспериментальное исследование процессов деформирования
тяжелого бетона при малоцикловых нагружениях
11.1. Методика исследований и образцы для испытаний
П.2. Физико - механические свойства бетона при первом нагружении
П.З. Диаграммы деформирования бетона при повторных нагружениях
П.4. Диаграммы деформирования бетона при разгрузках
П.4.1. Диаграмма деформирования бетона при первой разгрузке
П.4.2. Диаграмма деформирования бетона при повторных разгрузках
И.5. Накопление деформаций бетона при циклических нагружениях
11.6. Основные выводы по главе II
Глава III. Детерминированная модель циклического деформирования бетона
и арматуры
III. 1. Обоснование расчетных зависимостей модели циклического
деформирования бетона и арматурной стали
111.2. Расчетный алгоритм получения диаграмм циклического
деформирования бетона и арматуры
Ш.З. Основные выводы по главе III

Глава IV. Методы расчета железобетонных элементов на надежность при
кратковременном малоцикловом нагружении
IV. 1. Вероятностный метод расчета при однократном нагружении
IV.2. Вероятностный метод расчета железобетонных элементов при
циклическом режиме нагружения
IV.3. Статистики физико - механических характеристик бетона
IV.4. Основные выводы по главе IV
Глава V. Примеры вероятностных расчетов
V.l. Примеры вероятностного метода расчета при однократном
нагружении
V. 1.1. Расчет центрально сжатого бетонного элемента
V. 1.2. Расчет сжато изогнутого железобетонного элемента
V.2. Примеры вероятностных методов расчета при малоцикловых
нагружениях
V.2.I. Пример вероятностного метода расчета плиты перекрытия
многоэтажного промышленного здания с учетом нагрузки от
напольного транспорта методами теории надежности
V.2.2. Пример вероятностного метода расчета бетонного элемента на
центральное сжатие методом статистических испытаний
V.3. Основные выводы по главе V
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
В реальных условиях железобетонные конструкции в процессе эксплуатации подвергаются повторным нагружениям, которые качественно изменяют характер напряженно - деформированного состояния (НДС). Актуальность темы обоснована тем, что большинство временных нагрузок, не являющихся многократно-повторными, содержат кратковременную переменную составляющую при немногочисленных циклах повторений (от двух до нескольких тысяч). При таких малоцикловых нагрузках (МЦН) допускается относительно высокий уровень напряжений, когда заметно проявляются нелинейные свойства бетона и арматуры. В конструкции последовательно реализуются процессы нагружения и разгрузки, которые приводят к трансформации напряженно-деформированного состояния элементов, происходит накопление остаточных деформаций и повреждений, влияющих на долговечность конструкций. Результаты испытаний конструкций и обследования сооружений показывают особенно существенное влияние малоцикловых нагружений на трещиностойкость и жесткость конструкций, что в ряде случаев вызывает необходимость ремонта. В известной мере это связано с тем, что в современных нормах особенности действия малоцикловых нагрузок не учитываются.
В промышленных зданиях кратковременные малоцикловые нагрузки (КМН) возникают от напольного транспорта и подвесного кранового оборудования, технологического оборудования; в общественных, учебных, торговых и спортивных зданиях существенны нагрузки от скопления людей с циклами повторения в несколько часов. Особые КМН возникают при землетрясениях. Для сооружений емкостного типа (силосы, бункеры, резервуары и др.) характерны длительные малоцикловые нагрузки (ДМН), возникающие вследствие циклических процессов заполнения, хранения и выпуска материалов.
К настоящему времени выявлены особенности деформирования бетона: ветви разгрузки и повторных нагружений; уровень напряжений, обеспечивающих стабилизацию деформаций; влияние циклических нагружений на трещиностойкость и прочность элементов. Вместе с тем процесс стабилизации деформаций при различных режимах циклического нагружения является не достаточно изученным. В последние годы для расчета железобетонных конструкций на КМН применяются методы, основанные на использование реальных диаграмм деформирования материалов с ориентированием на компьютерное обеспечение. На сегодняшний день разработана общая фундаментальная модель деформирования железобетона, позволяющая производить расчет с учетом физической нелинейности при различных режимах циклического нагружения, однако, для решения задач

Параметры нормативных диаграмм деформирования
Класс арматуры °0,02 > Мпа МПа Зш > % т
А-1У 353,5 900 6 0
А-У 644,2 1000 3 0,3558
А-У1 866,3 1200 3,5 0,2781
В-И (0 6) 1077,3 1600 3 0,3266
Вр-И (0 5) 1077,3 1600 3 0,3266
К-7 (0 12) 1163,1 1700 3 0,3158
В общем виде ряд ученых предлагают записывать диаграмму деформирования а- £ через секущий модуль деформации, используя закон Гука. Запишем [44]
сг-еЕ1 , где Е1 = Ес - АЕ[ - А£
ДЕ{ = (Ес - £'Г"Г1) , где £""" - наименьшее значение секущего модуля деформа-
/| ~Уг
ции на 1-м участке; /.-предел упругости материала; /тах - максимальное значение напряжения в материале на 1 -м участке.
(Т ~~ №ах
Д£2 = (£,"'"’ - £2т'") х ' 1 , , где - наименьшее значение секущего модуля дефор-
]2 ~ }
мации на 2-ом участке; /™ах - максимальное напряжение в материале на 2-ом участке.
ф у*тах
Для п-го участка зависимость имеет вид ДЕ'л = (£„т_‘" - £„т|") _"~1тм
$ п 1и

Для прямолинейных участков Д£ = , где Ае -приращение деформаций на
3,-1+д*
исследуемом участке диаграммы; Аеи = £ - г““ - приращение относительных деформаций на п-ом прямолинейном участке.
Для напрягаемой арматуры можно использовать предыдущие формулы, в которых заменяется на £х)о: - £р + , и о;,заменяется на <т5,01 = сгхр + <г$. Принято , что погашение
преднапряжения , происходящее в неупругой области (сг1/01 У <7,), вызывает линейное снижение деформаций. Тогда происходит снижение деформаций е согласно зависимости (я -в )
и полная деформация выражается через деформацию е5 от нагрузки по
3»- е,*1
£ £ £ £
формуле е =а+ а0, где а.=
уц ,у.<г/ ,г/»0 ГЦ х,е/ °1рО
начального преднапряжения <ту0 [М'9].
Имеются данные по изменению параметров исходной диаграммы арматурной стали в результате преднапряжения [140,144]. Результаты испытаний, приведенных в [144] показали, что целесообразно пренебречь изменением условного предела текучести и временного сопротивления высокопрочной проволоки и канатов в результате преднапряжения. Преднапряжение проволоки и канатов привело к повышению условных пределов упругости, которые в зависимости от уровня преднапряжения возросли на 5...24% по сравнению с исходными при изменении уровня преднапряжения в пределах (0,78...1) <т02,где сг02 -условный