Деформационная модель и методика расчета железобетонных балок-стенок с учетом образования и развития трещин

• Автор: Воронин, Захар Андреевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Физические модели железобетона с трещинами при плоском напряженном состоянии

1.2. Решение физически нелинейных задач железобетона методом конечных элементов

1.3. Задачи исследования

Глава 2. ДИАГРАММЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ И КРИТЕРИИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

2.1. Диаграммы деформирования бетона

2.2. Диаграммы деформирования арматурной стали

2.3. Критерии прочности бетона

Глава 3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ

ЖЕЛЕЗОБЕТОНА С ТРЕЩИНАМИ ПРИ ПЛОСКОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ
3.1. Напряженное состояние железобетонных элементов до образования трещин
3.2. Схемы трещин и условия их образования
3.3. Напряженное состояние железобетонных элементов с трещинами
3.4. Исходные физические зависимости и характеристики
3.5. Общий алгоритм расчета балокстенок методом конечных элементов
Глава 4. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ОПЫТНЫХ ДАННЫХ
4.1. Численные исследования балокстенок БС1, БС2 и БС3 из опытов НИИ Мосстроя
4.2. Численные исследования балокстенок ДБС1, ДБС1,5 и БС2 из опытов ОИСИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Результаты диссертационной работы предназначены для внедрения в нормативный документ строительного проектирования - «Свод правил по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций», а также используются в практике проектирования и при чтении курса «Железобетонные и каменные конструкции» па строительном факультете Петрозаводского государственного университета. Работа выполнена в Петрозаводском государственном университете (ПетрГУ) на кафедре архитектуры, строительных конструкций и геотехники под руководством доктора технических наук, доцента А. Н. Петрова. Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 0 наименований, изложена на 2 страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками и таблицами. Глава 1. Простейшей физической моделью железобетона является линейноупругий изотропный материал, в котором арматура заменяется эквивалентным по жесткости количеством бетона. Эта модель успешно применялась для расчета стержневых железобетонных конструкций по методу допускаемых напряжений. Однако для железобетонных стержней с трещинами, а также для элементов, работающих в условиях плоского и объемного напряженного состояния, эта модель неприемлема, так как железобетон является существенно физически нелинейным материалом. Основными факторами, вызывающими нелинейность железобетона, являются образование и развитие трещин и проявление неупругих свойств бетона и арматуры. Наибольшее распространение получили нелинейные модели железобетона, в которых свойства железобетона аппроксимируются свойствами некоторого эквивалентного сплошного тела. Предположение о совместности деформаций бетона и арматуры позволяет описать свойства такого тела общей матрицей физических характеристик, которая получается как сумма матриц физических характеристик бетона и арматуры. Модель этого вида получила развитие в работах [,,,,,,,,,,,]. Развитие и совершенствование этой- модели связано с решением таких вопросов, как учет нарушения сцепления арматуры с бетоном, передачи усилий сдвига через трещину, неравномерности пластических деформаций арматуры на участке между трещинами и др. Отечественными исследователями наиболее успешно разрабатываются модели железобетона, основанные на деформационной теории пластичности бетона и железобетона Г. А. Гениева [] и теории деформирования железобетона с трещинами Н. И.Карпенко [, ]. Деформационная теория Г. А. Гениева устанавливает зависимости между инвариантами напряженного и деформированного состояния бетона и железобетона при кратковременном действии нагрузки, приложенной в условиях простого нагружения. В работе [] приведено решение задачи определения напряженно-деформированного состояния железобетонной балки-стенки, выполненное методом конечных разностей на базе этой теории. Модель Г. А. Гениева также реализована в программном комплексе Лира версии 9. Теория деформирования железобетона с трещинами Н. И. Карпенко явилась дальнейшим развитием и обобщением на случай сложного напряженного состояния деформационной теории В. В. Мурашева [], разработанной для железобетонных стержней. Теория содержит вывод физических уравнений, связывающих деформации с обобщенными внешними усилиями, вывод зависимостей для определения напряжений в бетоне и арматуре, ширины раскрытия трещин и других характеристик деформирования конструкций. Таким образом, деформации арматуры могут значительно превышать деформации бетона по одноименным направлениям. В.И. Мурашева. В теории в общем виде рассмотрен случай армирования плоских элементов тремя и более слоями арматуры, из которого следуют различные частные виды армирования. Теория деформирования железобетона с трещинами показала хорошее согласование с данными экспериментов и нашла применение при расчете многих конструкций [,,,,,,,,]. На принципиальных основах деформационной теории Н. И. Карпенко разработан ряд частных моделей железобетона с трещинами: с использованием касательных жесткостей - Т. А.Баланом [], с учетом влияния температурных воздействий - С. Ф.Клованичем [], на базе методики диаграмм-изохрон деформирования бетона - Т. А.Мухамедиевым [], с учетом влияния режимов нагружения — В. А.Ерышевым [], с учетом преднапряжения арматуры — А. Н. Петровым [].