Основы теории живучести железобетонных конструктивных систем при запроектных воздействиях

• Автор: Клюева, Наталия Витальевна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 454 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЭКСПОЗИЦИЯ КОНСТРУКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

1.1 Совершенствование методов проектирования железобетонных конструкций в условиях новых вызовов.
1.2 Современные концептуальнометодологические подходы к оценке конструктивной безопасности железобетонных конструкций
1.3 Расчетные модели деформирования железобетона, реализуемые при оценке предельных и запредельных состояний.
1.4 Физические модели механики разрушения железобетона, реализуемые при оценке предельных и запредельных состояний.

1.5 Краткие выводы. Цель и задачи исследований

2. СИЛОВОЕ И КОРРОЗИОННЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОИЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ МЕНЯЮЩИХ РАСЧЕТНУЮ СХЕМУ

2.1 Общие положения. Исходные гипотезы

2.2 Силовое сопротивление железобетонных статически неопределимых систем со средовыми повреждениями и прогрессирующими разрушениями.
2.3 Энергетическая основа оценки динамических эффектов в элементах внезапно повреждаемых конструктивных систем
2.3.1 Определение приращений напряжений в элементах стержневых статически неопределимых конструкций при внезапных выключениях элементов
2.3.2 Определение приращений кривизн в элементах конструкций при внезапных выключениях элементов и простейших диаграммах моменткривизна
2.3.3 Определение приращении кривизн в элементах конструкций при внезапных выключениях элементов и произвольных параметрах диаграмм Мш
2.3.4 Определение приращений динамических кривизн в железобетонных элементах рамностержневой статически неопределимой системы с учетом увеличения динамической прочности материалов
2.3.5 Определение времени приложения импульсного запроектного воздействия и динамической прочности материалов
2.4 Учет длительной прочности бетона при оценке силового сопротивления коррозионно повреждаемого сечения
2.5 Определение прочности коррозионно повреждаемого бетона при плоском напряженном состоянии
2.6 Выводы.
3. КРИТЕРИЙ ЖИВУЧЕСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОЧНЫХ И РАМНОСТЕРЖНЕВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ ПРИ ЗАПРОЕКТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
3.1 Общие положения. Исходные предпосылки.
3.2 Критерии оценки развития неравновесных процессов в сечении коррозионно повреждаемого железобетонного элемента .
3.3 Анализ живучести конструктивно нелинейных статически неопределимых конструкций с использованием неординарного смешанного метода.
3.3.1 Моделирование статически неопределимых балочных систем.
3.3.2 Рамные конструктивные системы.
3.4 Расчет живучести коррозионно повреждаемых рам с приобретенными односторонними связями
3.5 К оценке живучести железобетонных конструкций с высоким уровнем предварительного напряжения
3.6 К расчету живучести железобетонных рам с элементами составного сечения.
3.7 Выводы.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИВУЧЕСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОЧНЫХ И РАМНОСТЕРЖНЕВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ
4.1 Цель, задачи и программа исследований
4.2 Конструкции опытных образцов и методика моделирования внезапного выключения связей в элементах конструктивных систем
4.2.1 Неразрезная балочная система с элементами сплошного и составного сечения
4.2.2 Двухпролетная рама с элементами слоистого и составного сечения.
4.2.3 Ненапряженная и предварительно напряженная балка сплошного и составного сечения
4.2.4 Фрагмент пространственного покрытия из панелей оболочек КСО.
4.3 Результаты испытаний железобетонных балочных, рамностержневых и пространственных систем и их анализ
4.3.1 Неразрезные балочные системы с элементами сплошного и составного сечения
4.3.2 Рамы с элементами сплошного и составного сечения.
4.4 Составные ненапряженные и преднапряженные балки
4.5 Выводы.
5. ОСОБЕННОСТИ АЛГОРИТМИЗАЦИИ ЗАДАЧ РАСЧЕТА ЖИВУЧЕСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛАГАЕМЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА
5.1 Особенности алгоритмизации задач расчета конструкций с изменяющимися конструктивными схемами.
5.1.1 Общие замечания
5.1.2 Алгоритм расчета балочных и рамных конструктивных систем при запроектиых воздействиях
5.2. Анализ и оптимизация параметров живучести нелинейно деформируемых конструктивных систем в запредельных состояниях
5.2.1. Динамические догружения в нелинейно деформируемых конструкциях сплошного и составного сечения.
5.2.2 Исследование влияния эволюционных деградационно неравновесных процессов на качественные и количественные значения параметров живучести конструктивных систем
5.3 Исследование живучести железобетонных рам при внезапной потере устойчивости отдельных элементов.
5.4. Выводы
6. ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ РАСЧЕТНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОЗДАНИЮ КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ
6.1 Расчет динамических догружений в конструктивнонелинейных стержневых системах при внезапных структурных перес гройках в них.
6.2 Анализ основного параметра живучести железобетонных конструктивных элементов в запредельных состояниях
6.3 Рекомендации по оптимизации параметров живучести
железобетонных конструктивных систем
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Установлено, что если увеличение степени статической неопределимости или изменение схемы загружения конструкций включая изменение интенсивности нагрузок связано с уменьшением возникновения новых простейших схем разрушения, то надежность конструкции повышается 7. Вакуум статистической информированности вынуждает разработчиков вероятностных подходов для оценки надежности строительных конструкций применять модели, основанные на ограниченной выборке статистической информации 1, , , 7. В этом случае для оценки надежности применяется, например, возможностный метод 7. Несмотря на очевидные недостатки такого подхода для расчетов оценки надежности конструкций и особенно конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений эти модели пока остаются немногими пригодными к практическому расчету конструкций на надежность. Одним из эффективных направлений в создании теории, ликвидирующей отмеченные недостатки, может явиться применение механики разрушений , 1, 4 теории и механики катастроф. Интересны в этом плане для оценки конструкций в запредельных состояниях по ряд причин и в первую очередь, с позиций максимального использования нормируемых параметров является теоретические модели предложенные В. Г1. Чирковым 2 С. М. Скоробогатовым 6,7. По наиболее существенным признакам эти теоретические модели могут быть отнесены к теории катастроф. Таким образом, в современной научной литературе четко обозначена проблема обеспечения конструктивной безопасности как одного из важнейших направлений общей безопасности строительных систем. Выполненные исследования по этому направлению носят все еще постановочный и фрагментарный характер. В них показано, что наряду с принципиально новыми нетрадиционными подходами, разработка которых еще предстоит, метод предельных состояний может явиться необходимой базой для начала таких исследований и обеспечит необходимую преемственность и методическое единство с существующей сегодня нормативной базой и уже в кратчайшие сроки поможет найти необходимые решения для создания основ конструктивной безопасности и живучести строительных систем в условиях новых вызовов. Большинство известных методов расчета железобетонных конструкций сплошного и составного сечения базируются на общих положениях и подходах механики твердого деформируемого тела , , , , , 7, 2, 2 и основных закономерностях работы составных конструкций 6, 4. Для железобетонных составных конструкций в качестве исходной наиболее часто применяется теория составных стержней в форме метода сил 4, в форме метода перемещений или смешанного метода 9, 6. Гука до известного предела, за которым возникают пластические деформации. Согласно теории проф. А.Р. Ржаницына 4 возникающие в швах изгибаемого или внецентренно сжатого составного стержня сдвигающие усилия являются функциями координаты х, отсчитываемой по длине стержня. Модули сдвига швов Ста считаются заданными. В качестве основной системы выбирается стержень, лишнный связей сдвига, действие которых в п швах заменяется неизвестными сдвигающими напряжениями т,х. Благодаря наличию абсолютно жстких поперечных связей данная система эквивалентна пт совместно изгибаемым отдельным стержням по одной и той же кривой изгиба. Последовательно используя подходы, характерные для метода сил, А. Т суммарное сдвигающее усилие в шве, накапливаемое по длине стержня Со модуль сдвига податливого шва, принимаемый постоянным по всей длине стержня у А соответственно обобщнный параметр податливости элементов составного сечения и свободный член уравнения. Одним из основных недостатков теории составных стержней проф. А.Р. Ржаницына является принятие допущения о бесконечно малой толщине швов сдвига. Это положение критиковалось, например, в связи с расчтом сквозных стержней стальных колонн и ферм, для которых такое допущение приводит к значительным погрешностям. Применительно же к железобетонным составным стержням, где швы сопряжения между элементами имеют заведомо малую толщину по сравнению с общей высотой сечения, данное допущение вполне приемлемо. Теория проф. А.Р. Ржаницына получила сво дальнейшее развитие в трудах многих исследователей.