Разработка методов расчета железобетонных элементов на основе действительных диаграмм деформирования материалов с учетом фактического изменения площади их поперечных сечений

• Автор: Иващенко, Елена Ивановна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 230 с. : ил.

Введение.
1 Обзор существующих исследований но диаграммам деформирования материалов и методам расчета железобетонных конструкций на их основе. Задачи исследования
1.1 Диаграммы деформирования арматуры при растяжении и сжатии и предложения по их аналитическому описанию.
1.2 Диаграммы напряжениядеформации бетона при сжатии и растяжении, их особенности и расчетные зависимости.
1.3 Методы расчета железобетонных элементов на основе диаграмм деформирования бетона и арматуры

1.4 Задачи исследования.

2 Теоретические и экспериментальные действительные диаграммы деформирования арматуры при растяжении и способы их построения
2.1 Принципиальная сущность действительных диаграмм деформирования и ее отличия от условных диаграмм деформирования с нисходящими ветвями.
2.2 Выбор базового подхода к построению действительных расчетных диаграмм деформирования арматуры при растяжении.
2.3 Характерные особенности действительных диаграмм деформирования арматуры и их анализ
2.4 Способы построения теоретических действительных диаграмм деформирования арматуры при растяжении.
2.4.1 Итерационный способ построения действительных диаграмм деформирования
2.4.2 Приближенный способ построения действительных диаграмм деформирования
2.4.3 Упрощенный способ построения действительных диаграмм
деформирования
2.5 Способы получения экспериментальных действительных диаграмм деформирования арматуры при растяжении.
2.6 Экспериментальные исследования деформирования арматуры при растяжении и сходимость опытных и теоретических результатов
2.7 Предложения по расчетному определению параметров и характеристик действительных диаграмм деформирования арматуры при растяжении.
2.7.1 Опытные значения напряжений, деформаций и модулей деформаций в характеристических точках условной и действительных диаграмм растяжения арматуры и рекомендации по их назначению для нормирования
2.7.2 Зависимости для определения коэффициента поперечной деформации при деформировании до и после образования шейки разрыва
2.7.3 Учет изменения площади поперечного сечения арматуры при растяжении.
2.7.4 Новая формула для описания действительной диаграммы сг 5 арматуры при растяжении
2.8 Выводы.
3 Особенности теоретических и экспериментальных действительных диаграмм деформирования арматуры при сжатии и способов их построения
3.1 Принципиальные отличия напряженнодеформированного состояния арматуры при сжатии
3.2 Характерные особенности получения экспериментальной диаграммы деформирования арматуры при сжатии
3.3 Экспериментальные исследования деформирования арматуры при сжатии.
3.4 Взаимосвязь условных и действительных диаграмм деформирова
ния арматуры и ее характеристик при сжатии и растяжении и рекомендации по ее учету.
3.5 Итерационный, приближенный и упрощенный способы построения действительных диаграмм деформирования арматуры при сжатии и предложения по нормированию их характеристических точек и параметров
3.6 Сходимость опытных и теоретических действительных диаграмм деформирования при сжатии, построенных итерационным, приближенным и упрощенным способами.
3.7 Выводы
4 Действительные диаграммы деформирования бетона при сжатии и экспериментальные и теоретические способы их построения
4.1 Принципиальные отличия действительных диаграмм деформирования бетона при сжатии от условных и пути их теоретического построения
4.2 Итерационный, приближенный и упрощенный способы построения теоретических действительных диаграмм деформирования бетона при сжатии.
4.3 Коэффициент поперечной деформации бетона в натуральном и дифференциальном выражении и его зависимость от напряжений в различных сечениях бетонного элемента
4.4 Экспериментальные исследования работы бетона на сжатие
4.5 Предложения по расчетной оценке параметров и характеристик действительных диаграмм бетона при сжатии.
4.5.1 Рекомендации по расчетной оценке характеристических точек действительных диаграмм бетона при сжатии.
4.5.2 Расчетные зависимости для определения коэффициента поперечной деформации бетона на сжатие в зависимости от деформаций
и напряжений.
4.5.4 Учет изменения площади поперечного сечения бетонного эле
мента в процессе работы на сжатие
4.5.3 Предлагаемая теоретическая зависимость сг бетона при сжатии.
4.6 Сходимость опытных и теоретических результатов
4.7 Выводы
5 Особенности получения экспериментальных действительных диаграмм деформирования бетона при растяжении и способы их теоретического построения.
5.1 Проблемы, возникающие при экспериментальных исследованиях работы бетона на растяжение.
5.2 Оригинальная испытательная установка для исследования работы бетона на осевое растяжение.
5.3 Усовершенствование методики измерений малых деформаций
5.4 Особенности методики экспериментальных испытаний работы бетона на растяжение
5.5 Анализ полученных экспериментальных результатов работы бетона
на растяжение.
5.6 Итерационный, приближенный и упрощенный способы построения теоретических действительных диаграмм деформирования бетона при растяжении
5.7 Коэффициент поперечной деформации бетона и его изменение в различных стадиях деформирования бетона.
5.8 Рекомендации по расчетному определению параметров и характеристик действительных диаграмм деформирования бетона при растяжении.
5.8.1 Предложения по описанию координат характеристических точек действительных диаграмм бетона при растяжении
5.8.2 Рекомендации по определению коэффициента поперечной деформации бетона на растяжение в различных стадиях работы
5.8.3 Учет изменения площади поперечного сечения бетонного эле
мента в процессе работы на растяжение. Новая формула для описания действительной диаграммы деформирования бетона при растяжении.
5.9 Взаимосвязь изменения характеристик и действительных диаграмм деформирования бетона при сжатии и растяжении и рекомендации по
ее учету.
5. Сходимость опытных и теоретических результатов
5. Выводы
6 Методы расчета железобетонных изгибаемых и внецентренно нагруженных элементов на основе действительных диаграмм деформирования материалов.
6.1 Основные расчетные уравнения статики нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов на всех стадиях их работы
6.2 Методы решения расчетных уравнений на основе действительных диаграмм деформирования с учетом изменения площади их поперечных сечений.
6.3 Особенности расчета железобетонных внецентренно нагруженных элементов на основе действительных диаграмм деформирования материалов
6.4 Экспериментальная проверка методов расчета железобетонных элементов на основе действительных диаграмм деформирования материалов
6.4.1 Статически определимые балки
6.4.2 Внецентренно сжатые колонны
6.4.3 Внецентренно растянутые элементы
6.4.4 Статически неопределимые балки
6.5 Выводы.
Основные выводы.
Список использованных источников


Они представляли собой аналитические зависимости, учитывающие повышение максимальной прочности и соответствующих ей деформаций бетона в зависимости от величины градиента деформаций, превышающего некоторое граничное значение, до которого изменения свойств бетона не происходит. В качестве приближенной методики М. А. Сапожниковым было также предложено выполаживание нисходящей ветви диаграммы о еь бетона при сохранении восходящей ее ветви. К похожим рекомендациям пришел и И. А. Узун . А.П. Коробкиным и Л. Р. Маиляном были проведены исследования внецентренно сжатых бетонных и железобетонных призм и даны рекомендации по учету влияния градиента деформаций на изменение свойств бетона при сжатии. Эти рекомендации состояли в предложении для определения коэффициентов Кп и Км соответственно к величинам Яь, и Быъ билинеарных и криволинейных зависимостей, коэффициенты которых устанавливались на основе сопоставления опытных и теоретических значений усилий в призмах. Известны попытки разработать методики учета влияния градиента деформаций на основе статистической теории прочности, методов механики разрушения и путем трансформации диаграмм С7Ь ф бетона. Первые два подхода приводят, как правило, к сложным расчетным рекомендациям, использование которых в расчетах затруднительно. Третий же подход, понашему мнению, сохраняя физический смысл проблемы, позволяет разработать эффективные и вместе с тем достаточно простые методы расчета железобетонных элементов с учетом влияния градиента деформаций на изменение свойств бетона. Влияние градиента деформаций на изменение свойств и диаграмм растянутого бетона начало исследоваться гораздо раньше, чем влияние градиента деформаций на свойства сжатого бетона. Еще в конце х годов Г. Д. Цискрели, проводя испытания на изгиб бетонных образцов прямоугольного сечения, показал , что относительный мохмент трещиообразования изгибающий момент, отнесенный к моменту сопротивления сечения возрастает с уменьшением высоты балки. Было также отмечено, что предельная растяжимость бетона может при этом существенно возрастать. Несколько позже К. В дальнейшем Л. М. Гаркун , Л. В. Караваев , П. Н.В. Абелес и Ч. Х. Ху и другие провели экспериментальные исследования с изгибаемыми и внецентренно растянутыми железобетонными элементами и обнаружили зависимость относительной прочности и предельной растяжимости бетона от градиента деформаций. Однако результаты экспериментов и методики, предложенные в работах , , близкие между собой, существенно отличались от аналогичных данных в работах ,, . М.А. Сапожникову удалось в определенный мере сблизить эти различающиеся результаты с помощью введения в расчетные зависимости, помимо собственно градиента деформаций, еще и скорость его прироста. Им, однако, не выявлено влияние такого важного фактора как прочность бетона и, в связи с этим, его рекомендации нуждаются в доработке. Кроме того, представляется сомнительной жесткая взаимосвязь коэффициентов и в обозначениях М. Особняком стоят исследования влияния градиента напряжений на изменение свойств и характеристик бетона при сжатии и растяжении. Такие исследования были проведены соответственно А. П. Коробкиным при сжатии и Н. Д. КейтукоАкбеем при растяжении под руководством I Маиляна. В исследованиях были даны расчетные рекомендации по оценке изменения прочности, деформативности и модуля деформаций бетона при сжатии и растяжении в зависимости от градиента напряжений, а также предложения по расчету железобетонных конструкций с использованием этих рекомендаций. Другими словами, расчет железобетонных конструкций производился по диаграммам деформирования бетона различным для каждого волокна по высоте сечения сжатой и растянутой зон сечения и по длине образцов. Эти методы активно развиваются последние два десятилетия. Преимуществом их является возможность учета в расчетах всех стадий работы железобетонных элементов с позиций единых уравнений равновесия. Таким образом, уравнения 1. М
1. Очевидно, что интегрирование функций 1. М ПО ОДНОЙ переменной X И соотвествующих ему 8у Ху 8. Ау Ау площади сжатой и растянутой зон бетона 5, Бу статические моменты площадей А, и Ау относитебльно нейтральной оси. В уравнениях 1. Уу к объему прямоугольной эпюры с ординатой КЯу
0, . А 0 1. Ь Я, Б, Ы Я.