Прочность и деформативность неразрезных железобетонных балок при немногократно повторных нагружениях

• Автор: Цепелев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1986
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 247 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
В решениях ХХУП съезда КПСС, в Основных направлениях экономического и социального развития СССР на годы и на период до года перед советским народом поставлена основополагающая задача развития общества в ближайшие годы добить9 ся значительного ускорения в реализации преимуществ социалистичес

кого строя во всех сферах лизни и деятельности людей.

В реализации этого стратегического курса партии трудно переоценить роль капитального строительства, с которым тесно связаны технические, экономические и социальные перемены в советском обществе. Поэтому перед этой отраслью социалистической экономики стоит важная задача создания технически передовых основных фондов и производственных мощностей, технического перевооружения пред приятий, выпуск продукции высокого качества и значительное повы

шение производительности труда.

Решение этих задач невозможно без ускорения научно технического прогресса, без внедрения передовых достижений науки и техники.
В области строительных конструкций реализация указанного курса связана с разработкой методов расчета, которые позволили бы достаточно точно определять внутренние усилия в конструкциях и их перемещения в широком диапазоне изменения нагрузок и свойств материалов. Для этого .необходимо провести комплексные исследования с целью получения общего решения задачи расчета сооружений на нагрузку, представляющую собой заданный процесс с известным законом изменения нагрузки во времени и пространстве с учетом реальных зависимостей между воздействием и сопротивлением и учетом реологи ческих свойств материалов и элементов конструкций. 7 . Более полное использование прочностных и деформативных свойств материалов с учетом предыстории загружения конструкций и их элементов ве

дет к экономии материалов, снижению веса конструкций и повышению юс надежности.

В реальных условиях многие железобетонные конструкции зданий и сооружений в большинстве случаев подвергаются действию повторных нагрузок, повторяемость которых за период эксплуатации может составить от нескольких раз до нескольких миллионов циклов. По ре
зультатам ряда исследований нагрузку с повторяемостью до циклов считают немногократно повторной. Такой вид нагружения можно наблюдать при ветровых, сейсмических, снеговых, технологических в том числе при реконструкции производства воздействиях. Действие такого вида нагрузок в определенных условиях может вызвать в конструкции разрушение особого вида прогрессирующее, когда деформации конструкции возрастают при повторном приложении нагрузки 4 меньшей, чем однократная предельная нагрузка.

Но в настоящее время достаточно полно разработаны лишь методы

расчета конструкций при однократном и многократно повторном нагружении. Учета же влияния немногократно повторной нагрузки на проч
ность и деформативность железобетонных конструкций в нормативных документах нет. Поэтому при расчете прочности и особенно деформативности конструкций при немногократно повторных нагружениях одной из основных задач ставится определение условий, при которых еще наблюдается стабилизация деформаций, то есть практически упругая работа конструкций после некоторого числа циклов нагружения . Это свойство конструкций определяется как приспособляв мость.
Достаточно полно теоретические основы приспособляемости конструкций из упругопластического материала разработаны в работах В. Мелала, Х.Блейха, В. Койтера, Б.Нила и других зарубежных авторов еще в середине этого столетия. Большой вклад в развитие теории пластической приспособляемости внесли советские ученые А.Р.Ржани
цын, Н.С.Стрелецкий, В.И.Розенблюм, В.В.Москвитин, Ю.М.Почтман, 3. И.Пятигорский и другие исследователи
В настоящее время разработка расчета конструкций на приспособляемость с учетом реальных диаграмм пнапряжениядеформации материалов 9 который в определенных условиях должен сопутствовать расчету на прочность при однократном загружении, является одной
из актуальных задач строительной механики и теории железобетона Г5, , ГО .
Экспериментальные исследования, посвященные изучению этих конструкций при малоцикловых нагружениях, охватывают преимущест венно довольно узкий класс статически определимых стальных конструкций. Исследованию же статически неопределимых железобетонных конструкций, подверженных действию немногократно повторного нагру4 женин посвящены единичные работы
Актуальность


Изучению работы стали при статических повторных нагружениях посвящена работа , где исследованию были подвергнуты образцов арматуры класса АТУ1 диаметром мм с условным пределом текучести. В ходе эксперимента изменялся уровень предварительного напряжения стали о. П. 1
Авторы установили, что в результате повторного загружения происходит не ТОЛЬКО повышение условных пределов упругости 0. В ряде случаев это увеличение существенно. Так величина 6о. При этом деформативные характеристики арматуры бы деформации при напряжении и и модуль упругости 5 остаются постоянными. Для определения изменения условного предела упругости 0. I . Изменение условных предела текучести 5о. Рис. Но максимальный прирост их происходит на первых 8. В дальнейшем их величина стабилизируется и не изменяется. Экспериментальное исследование поведения статически определимых железобетонных конструкций при малоцикловых нагружениях. Изучение влияния повторного нагружения различной длительности на деформативность и прочность железобетонных конструкций в основном производилось на примере работы статически определимых изгибаемых и внецентренно сжатых образцов. Не во всех работах имеется также количественная оценка предельного уровня нагружения , при котором еще наблюдается стабилизация деформаций перемещений конструкций при повторном приложении нагрузки. Исследование работы однопролетных железобетонных балок при длительном немногократно повторном нагружении, предпринятое в работе , позволило выявить изменение деформативных характеристик балок при различных уровнях нагружения. Отмечено, что при достаточно большом числе повторений нагрузки одного уровня поведение армированной конструкции становится вполне упругим. При этом на блюдается увеличение упругой доли деформаций в сжатой зоне бетона до П, и после 5. Увеличение деформаций арматуры в периодически нагружаемых конструкциях связано с ростом упругих и накоплением необратимых деформаций бетона. Замечено также, что при уровне загрузок выше 0,5Ринаблюдается тенденция к сближению величин прогибов элементов, загружаемых по различным режимам, что связано с ростом микро раз рушений в сжатом бетоне, снижением сил сцепления арматуры с бетоном, увеличением доли упругих прогибов. Эта работа во многом подтвердила результаты исследований , в которых обосновывалась необходимость . В работе показано, что прогибы при повторных нагружениях могут превышать прогибы при постоянном нагружении. Отмечено также, что с увеличением уровня повторного нагружения происходит опережающий рост упругой составляющей деформаций материалов и прогибов конструкций по сравнению с неупругой составляющей деформаций. Наиболее подробный анализ напряженно деформированного состояния сечения изгибаемого железобетонного статически определимого элемента при разгрузке и повторном нагружении дан в работе . В ней автор после анализа ряда предшествующих исследований ,, 4 высказал предпосылки о распределении деформаций и напряжений по высоте сечения элемента и провел их экспериментальную проверку на изгибаемых балочных элементах, загружаемых переменной нагрузкой с максимальным уровнем 0,8 Ри. В результате была предложена расчетная схема распределения усилий в сечении с трещиной после разгрузки, в которой учитывалась зона растяжения в бывшем сжатом бетоне, зона зажатия трещины на уровне геометрической оси элемента и на уровне растянутой арматуры и усилий в оставшейся растянутой арматуре. Для определения остаточных деформаций крайнего сжатого волокна бетона и растянутой арматуры автором была предложена нелинейная зависимость их от величины изгибающего момента в сечении. Проведенный автором анализ результатов эксперимента и расчета по предложенной им методике показал их удовлетворительную сходимость. В опытах проводилось исследование изгибаемых железобетонных элементов под действием длительных переменных нагрузок, максимальный уровень которых составлял 0,5, а минимальный 0, и 0,2 Отмечено, что при частичных разгрузках элементов модуль упругости увеличивается, а при полных уменьшается на .