Диаграммный метод решения статической задачи расчета огнестойкости железобетонных конструкций

• Автор: Левитский, Валерий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 216 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Огнестойкость железобетонных конструкций и основы е расчтной

оценки.

1.2. Исходные предпосылки и основные положения традиционных методов

решения статической задачи расчта огнестойкости железобетонных конструкций

1.2.1. Физические представления о поведении несущих железобетонных конструкций при пожаре.

1.2.2. Метод критических температур

1.2.3. Метод приведнного сечения

1.2.4. Метод критических деформаций

1.3. Анализ методов определения прочностных и деформативных
характеристик бетона и арматуры для расчта огнестойкости
1.4. Анализ предложений по решению статической задачи расчта
огнестойкости железобетонных конструкций на основе диаграммного
подхода
1.5. Модели и методы расчтного анализа силового сопротивления
железобетона.
Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования
Глава 2. Диаграммы термомеханического состояния бетона и арматуры при кратковременном нагреве под нагрузкой
2.1. Анализ результатов экспериментальных исследований термосилового
сопротивления бетона.
2.2. Анализ термосилового сопротивления бетона с позиций структурно
статистического подхода
2.3. Аналитическая аппроксимация основных параметров диаграммы
термомеханического состояния бетона
2.4. Формирование определяющих соотношений между напряжениями и
деформациями бетона при нагреве
2.5. Диаграммы термомеханического состояния арматуры при
кратковременном нестационарном нагреве под на1рузкой.
Выводы по главе 2
Глава 3. Развитие методов расчтной оценки огнестойкости железобетонных конструкций на основе деформационной модели
3.1. Построение деформационной модели термосилового сопротивления железобетонного элемента
3.2. Проблема учта неравномерности деформирования элементов с трещинами при нагреве.
3.3. Методика оценки огнестойкости статически определимых балочных
конструкций.
3.4. Методика оценки огнестойкости внецентренно нагруженных колонн
3.5. Рекомендации по оценке огнестойкости колонн с учтом ограничения
I фодольных температурных деформаций
Выводы по главе 3.
Глава 4. Численный анализ огнестойкости железобетонных конструкций на основе деформационной модели.
4.1. Алгоритм численного анализа и основные расчтные задачи.
4.2. Численные исследования огнестойкости балочных железобетонных плит
4.3. Численные исследования огнестойкости железобетонных колонн при
случайных эксцентриситетах
Выводы по главе 4.
Основные результаты и выводы
Основные буквенные обозначения
Библиографический список
Приложение 1. Методика определения опытных коэффициентов в аналитических зависимостях основных термомеханических параметров бетона и арматуры.
Приложение 2. Алгоритм расчтной оценки огнестойкости железобетонных конструкций на основе деформационной модели
Приложение 3. Результаты численного моделирования напряжнного состояния нормального сечения балочных плит при нестационарном нагреве.
Приложение 4. Результаты численного моделирования напряжнного состояния нормального сечения колонн при нестационарном нагреве и осевом приложении сжимающего усилия.
Приложение 5. Результаты численного моделирования напряжнного состояния нормального сечения колонн при нестационарном нагреве и внецентренном приложении сжимающего усилия
Приложение 6. Справки о внедрении результатов работы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Снижение предела текучести арматуры при нагреве учитывалось коэффициентом у5у1. Несущая способность изгибаемых элементов определялась в предположении, что их разрушение происходит по растянутой арматуре эпюра напряжений в сжатом бетоне принималась прямоугольной. Из уравнения равновесия в предельной стадии находили коэффициент уь а затем по график у5у определяли критическую температуру нагрева арматуры ,эСГ. Предел огнестойкости конструкции определялся путм решения обратной теплотехнической задачи. НИИЖБе она была дополнена коэффициентом уь,ь учитывающим снижение прочности бетона при нагреве. Значение этого коэффициента назначалось в зависимости от условной средней температуры нагрева сжатой зоны бетона. Например, в изгибаемых элементах прямоугольного сечения высотой к при нагреве снизу в качестве средней температуры была принята температура в точке, лежащей на расстоянии 0,2 от верхней менее нагретой грани 6 . Благодаря использованию иолуэмпирических зависимостей для определения граничного значения относительной высоты сжатой зоны при нагреве я. Вместе с тем, эмпирические зависимости не могли обеспечить универсальность методики расчта, поскольку оставались справедливыми только для тех условий, в которых они были получены. При расчте сжатых элементов, нагруженных со случайным эксцентриситетом и надеваемых с четырх сторон, А. И. Яковлевым была принята прямоугольная эпюра напряжений в пределах гак называемого ядра сечения площади бетона, ограниченной изотермой с критической температурой 0 или 0С. А, площадь условного ядра сечения. Недостатком данной методики является эмпирический характер коэффициента ф5 учитывающего возможность разрушения колонн вследствие потери устойчивости. Снижение критического усилия потери устойчивости колонн при пожаре обусловлено уменьшением изгибной жсткости, зависящим от условий прогрева и уровня нагружения конструкций. Изза того, что эти факторы оказываются весьма разнообразными, закономерности изменения коэффициента ф, трудно поддаются эмпирическому описанию. Определение коэффициента ф, так же, как и при нормальной температуре, но с учтом ширины условного ядра сечения, не всегда позволяло получать результаты, удовлетворительно соответствующие опытным данным. Б.Л. Альтшулера умножать коэффициент р, на параметр а,, учитывающий влияние температуры на продольный изгиб колонны и назначаемый в зависимости от температуры нагрева бетона в центре сечения 5. Учт искривления продольной оси колонн, внецентренно сжатых с расчтным эксцентриситетом, осуществлялся на основе эмпирических зависимостей либо для изгибной жсткости 5, либо критического усилия потери устойчивости 4 6, либо величины максимального поперечного прогиба колонны при пожаре 7. Физически обоснованный учт этого фактора был невозможен без рассмотрения фактического напряжннодеформированного состояния колонн в заданные моменты времени нагрева. Метод критических температур является достаточно простым и удобным для практического применения, однако он весьма приближнно учитывает влияние температуры нагрева на прочность бетона. Поэтому дальнейшие предложения по совершенствованию методов решения статической задачи расчта огнестойкости железобегонных конструкций были направлены на учт послойного изменения свойств бегона по неравномерно надетому сечению. В усовершенствованных методиках расчта, разработанных в НИИЖБ 5 5, поперечное сечение предлагалось представлять в дискретной форме в виде набора элементарных участков слоев, для каждого из которых принималось равномерное распределение температуры нагрева. Площади разнонагретых участков бетона и арматуры приводились к площади менее нагретого более прочного бетона, и в расчте использовались геометрические характеристики однородного приведнного сечения. Вначале предполагалось, что напряжения между разнонагретыми участками сечения в предельном состоянии распределяются пропорционально их прочностным характеристикам . Для сечения, приведнного к бетону нормальной температуры, уравнение равновесия 1. Ьи,0. У о. У
Вместе с тем, данное предложение было встречено критикой в научной литературе.