Напряженно-деформированное состояние сталебетонных балок и плит при силовых и температурных воздействиях

• Автор: Ямб, Эммануэль
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 170 с.

СОДЕРЖАНИЕ

НАИМЕНОВАНИЕ Стр.

Введение

I. Состояние вопроса н задачи исследования

1.1.0 задачах термоупругости для твердых изотропных тел.

1.2. Особенности температурного деформирования бетона.

1.3. Тепло и массообмен в бетоне при его нестационарном нагреве

1.4. Определение температурных напряжений.

1.5. Цель, задачи и методы исследования.

Выводы.
II. Моделирование свойств бетона и стали при нестационарном высокотемпературном нагреве
2.1.рочностные свойства бетона
2.1.1. Прочность бетона
2.1.2. Модуль упругости бетона.
2.1.3. Диаграмма ое.
2.2. Прочностные свойства и термопластические деформации стали
2.2.1. Предел текучести стали
2.2.2. Модуль упругости стали
2.2.3. Пластические деформации стали.
2.2.4. Температурные деформации стали
2.3. Тсплофизические характеристики материалов
2.3.1. Теплопроводность
2.3.2. Удельная теплоемкость.
2.3.3. Коэффициент теплообмена.
2.3.4. Усадочнотсмпсратурная деформация бетона
Выводы.
III. Напряженнодеформированное состояние сталебетонных плит при силовых и температу рных воздействиях
3.1. Изотропные прямоугольные плиты с несимметричной поперечной неоднородностью.
3.2. Изотропные плиты с несимметричной поперечной неоднородностью .
3.3 Численный метод расчета плит с поперечной неоднородностью Выводы.
IV. Исследование напряженного состояния бетона при нестационарном высокотемпературном нагреве.
4.1. Исходные предпосылки
4.2. Выбор и обоснование метода решения задач.
4.3. Напряженное состояние в бетоне при нестационарном осесимметричном нагреве выше 0 С
4.4. Анализ предлагаемой методики
Выводы
V. Исследование огнестойкости бетонных и сталебетонных плит и
5.1. Модель бетона как многофазной среды.
5.2. Огнестойкость натруженной сталебетонной балки НО
5.3. Огнестойкость бетонных и сталебетонных плит.
5.3.1. Огнестойкость ненагруженных сталебетонных плит
5.3.1.1. Постановка задачи.
5.3.1.2. Решение задачи
5.3.1.3. Численное исследование огнестойкости ненагруженных бетонных и сталебетонных плит.
5.3.2. Исследование огнестойкости нагруженной статебетонной
пли ты при одноосной деформации.
5.3.2.1. Постановка задачи.
5.3.2.2. Решение задачи о напряженном состоянии нагреваемой плиты.
5.3.2.3. Расчет огнестойкости статебетонных плит при
медленно текущем пожаре.
5.4. Тепловая защита ненапряженной бетонных плит и балок с внешним листовым армированием.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литерату


Эта особенность бетона значительно влияет на характер его напряженно-;формированного состояния при высокотемпературном нагреве. Удаление влаги * бетона, также как и накопление се, является причиной возникновения в теле лона собственных напряжений. Следовательно, при исследовании напряженного »стояния бетона при его нагреве необходимо учитывать изменение влажности. Второй особенностью бетона является его неоднородность. Ввиду различия изико-механических характеристик цементного камня и заполнителей, в зстности коэффициентов объемного расширения, даже при равномерном зменении температуры в бетоне, неизбежно возникают местные температурные зпряжеиия. Их непосредственный учет в явном виде невозможен ввиду мнительных математических трудностей. В конечном счете эти напряжения шжают несущую способность бетона. Кроме этого, при повышении температуры в значительных пределах меняются >угие физико-механические характеристики бетона. В термоупругости тело рассматривается в виде материального континуума, іладаюшего свойствами идеальной упругости, однородности и изотропии, ^посредственное применение законов классической термодинамики для изучения шряженно-деформированного состояния тела допускается только для обратимых юцсссов. Учитывая особенности бетона, отличающегося от тел, рассматриваемых в •рмоупругости, можно сделать вывод, что решение задачи о напряженном істоянин бетона при высоком уровне нагрева может быть построено только на ;нове теории, учитывающей специфические свойства бетона. Этой проблеме квящены работы Г. П.Маслова, Н. Х.Арутюняна, С. В.Александровского, А. Ф. іилованова, С. Г.Фарбера, Э. Д.Чихладзс и многих других авторов. Практика показывает, что скорости нагрева бетонных, железобетонных и галебегонных конструкций в различных условиях их эксплуатации невелики. Это позволяет решить поставленную задачу как две самостоятельные. Первой щачей яатяется определение температурного поля и поля влажности, второй -ахожденне напряжений и деформаций в теле, вызванных распределением этих олей. Если при постановке задачи об определении температурного поля эедположмть, что теплопередача в теле осуществляется путем теплопроводности, ) уравнение температурного поля можно записать в виде уравнения шлопроводности Фурье. Дія получения из множества его решений одного істного уравнения нужно задать условия однозначности. Интегрирование дифференциального уравнения Фурье в общем случае «дставляет сложную математическую задачу. Известные в настоящее время (алитические методы его решения отражены в литературе [6, ] и др. Наряду с так называемыми "точными" методами решения задач плопроводности распространено применение приближенных решении Г] и др. Ряд задач по определению температурного поля решены методами аналогии. В 1ботс В. С.Лукьянова [] получил развитие метод аналогии между' 1Спространением тепла в твердом теле и движением вязкой жидкости. Л.И. У.Карплюс [], Л. Л.Коздоба [], Г. Е. Пухов, С. Г.Фарбер, С. Л. омин [1] и другие ученые использовали аналогию между тепловыми и сктрическими явлениями. Однако большинство задач теплопроводности решено для твердых шородных тел. Большие исследования распространения тепла в капиллярно-чистых коллоидных телах, к которым относится бетон, проведены А. В. Лыковым 1—] . В своих исследованиях автор показал, что при неравномерном нагреве 1ажных материалов в них всегда имеет место перемещение свободной влаги. Если •мпературные градиенты невелики, то влага перемещается но законам тгопроводности, т. Это объясняется тем, что в зоне >! При испарении в капиллярах кривизна мениска увеличивается растет капиллярный потенциал. Это и обуславливает движение влаги в направ-;нии, противоположном потоку тепла. Скорость перемещения влаги хшорциональна градиенту влажности. При больших температурных градиентах перемещение влаги происходит по щонам термовлагопроводности в направлении потока тепла. В основе этого злеиия лежит снижение вязкости жидкости, а следовательно, и коэффициента эверхностного натяжения при повышении температуры.