Влияние дефектов на прочность и деформативность элементов перекрытий каркасных конструктивных систем

• Автор: Дрокин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 201 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ОСОБЕННОСТИ ИХ УЧТА

1.1 Виды дефектов в железобетонных конструкциях при изготовлении и эксплуатации.

1.2 Расчтные модели деформирования железобетона

1.3 Методы оценки влияния дефектов на прочность и деформагивность железобетонных конструкций

1.4 Выводы. Цель и задачи исследований

2 МЕТОДИКА РАСЧТА ПО ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ДЕФЕКТОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1 Исходные положения и рабочие гипотезы.

2.2 Методика расчета по прочности и деформативности железобетонных элементов

2.2.1 Напряженнодеформированное состояние нормальных сечений железобетонных элементов
2.2.2 Расчет железобетонных неразрезных балок по методу заданных деформаций с учетом поперечной силы.
2.2.3 Алгоритм расчета
2.3 Основные результаты и выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДА РАСЧТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДЕФЕКТОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НА НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1 Экспериментальная проверка метода расчета статически определимых однопролетных балок.
3.2 Экспериментальная проверка метода расчта статически неопределимых многопролтных балок.
3.3 Математический эксперимент.
3.3.1 Задачи и объм исследований
3.3.2 Оценка влияния дефектов изготовления на напряжннодеформированное состояние однопролетных шарнирно опертых балок .
3.3.2.1 Влияние на прочность изменения защитного слоя бетона
3.3.2.2 Влияние на прочность и деформативность изменения площади продольной рабочей арматуры интенсивности армирования
3.3.2.3 Влияние на прочность и деформативность изменения прочности бетона на сжатие
3.3.3 Оценка влияния дефектов изготовления на напряжннодеформированное состояние двухпролтных неразрезных балок
3.3.3.1 Влияние на прочность изменения защитного слоя бетона
3.3.3.2 Влияние на прочность изменения площади продольной рабочей арматуры интенсивности армирования
3.3.3.3 Влияние на прочность и деформативность изменения прочности бетона на сжатие
3.3.4 К прогнозированию срока службы изгибаемых железобетонных элементов.
3.3.5 Основные результаты численных исследований.
4 НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ С УЧТОМ НЕПРОЕКТНЫХ ОТВЕРСТИЙ.
4.1 Цель и задачи исследований
4.2 Конструкция испытываемого фрагмента перекрытия
4.3 Методика проведения экспериментальных исследований
4.4 Результаты испытания перекрытия.
4.5 Анализ влияния непроектных отверстий на деформативность монолитного перекрытия
4.6 Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программа расчета на языке БоПгап .
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акты внедрения результатов исследования
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Неплотная опалубка способствует вытеканию цементного раствора и появлению в связи с этим в бетоне раковин и каверн, что вызывает снижение несущей способности элементов, увеличение проницаемости конструкций, способствует коррозии арматуры, а также может быть причиной продергивания арматуры в бетоне. Причиной раковин и каверн при бетонировании в зимнее время является также не убранный из опалубки снег и лед . Аварии и катастрофы в строительстве редко возникают в силу какойто одной причины. Как правило, в одном месте и в одно время собирается сразу несколько роковых обстоятельств. Проявление вышеназванных дефектов может привести к существенному снижению живучести каркасных конструктивных систем. Железобетон как конструкционный материал отличается рядом характерных особенностей, зависящих от вида напряженнодеформированного состояния и создающих определенные трудности при разработке механикоматематических моделей и алгоритмов для их реализации. Уже на ранних стадиях деформирования проявляется физическая нелинейность, заключающаяся в отсутствии пропорциональной связи между напряжениями и деформациями, неоднородность, анизотропия и другие специфические свойства. При увеличении нагрузки уменьшается интегральная жесткость сечений, происходит перераспределение внутренних усилий между участками конструкции при структурных изменениях материалов и увеличиваются перемещения, поэтому для любого метода расчета важное значение имеет способ учета физической нелинейности деформирования бетона и арматуры. Исторически сложилось, что для расчта несущей способности и деформативности железобетонных конструкций использовались различные по своим исходным предпосылкам физические модели железобетона. Рассмотрим некоторые из этих моделей, представляющих наибольший практический интерес. В наиболее полном виде основные положения метода предельного равновесия сформулированы Гвоздевым . Расчт несущей способности железобетонного изгибаемого элемента основан на модели жсткогшастического тела для сжатой зоны бетона и растянутой арматуры. Эпюра напряжений в сжатом бетоне принимается прямоугольной с ординатой, равной первоначально прочности бетона при изгибе, а затем призменной прочности при сжатии. Напряжение в растянутой арматуре соответствует е пределу текучести , что предполагает наличие в ней физической площадки текучести. Несмотря на такую предельную идеализацию работы сжатого бетона и растянутой арматуры, выполненные в свое время достаточно многочисленные исследования 5, , , 1 показали высокую наджность метода предельного равновесия. Простота расчетного аппарата и небольшая погрешность в величине несущей способности и способствовали тому, что он нашл широкое применение при расчте несущей способности балок. Многочисленные исследования , , , 2 показали, что при применении высокопрочных бетонов и сталей, не имеющих площадки текучести, а также при расчете слабоармнрованных элементов, использование прямоугольной эпюры напряжений в сжатом бетоне далеко не всегда дает удовлетворительные результаты. Причиной этому являются в одном случае погрешности определения напряжений в арматуре, в другом несоответствие принимаемой прямоугольной эпюры в сжатом бетоне фактической. Исследования несущей способности внецентренно сжатых и изгибаемых элементов, а также неразрезных балок 9, , , 3, 2 показали, что неудовлетворительные результаты в большей степени являются не следствием неточности определения равнодействующей усилий в бетоне, а следствием неверной оценки величины плеча внутренней пары сил. Эти погрешности удалось несколько снизить, используя в качестве расчетного параметра прямоугольной эпюры величину Яь и введением в нормативную методику различных поправочных коэффициентов эмпирического характера. Даже с учетом указанных корректировок для балок с низким и средним процентом армирования опытные и теоретические данные совпадают лишь в начале площадки текучести арматуры. При работе стали на площадке текучести, а также в случае использования высокопрочной стали происходит заметное увеличение плеча внутренней пары сил и опытные данные могут оказаться больше вычисленных с использованием прямоугольной эпюры на и даже более 9.