автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Деформативность железобетонных изгибаемых элементов при циклических нагружениях низкой частоты

БЩЯЗРУОСКЛЯ ГОСУДАРСГЕЕШ1ЛЛ ПОШЕХНИЧЕСШ (ШЩП'Л

На правах рукописи

ЕРА1ЩЕВИЧ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ

УДК 624. 075. 23: 666. 982. 2.: 624. 041. 6.

МНОРИАТтЮСТЬ ХЕЛЕЭОБЕТОШЖ 143ГНБШЖ ЗШЗ!1ТОВ ПРИ 1ЩШЕСШ ИАГГУГЕ1ШЯХ ичзтя ч/стоти

05.23.01. - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степеии кандидата технических наук'

БРЕСТ 1994

Работа выполнена в Брестском политехническом институте

Научный руководитель - кандидат технических наук,старший научный сотрудник,

И. К. Белобров

Консультант - доктор технических наук .проффесор

Р. Б. Орлович

Официальные опоненты: доктор технических наук,проффесор, заслуженный деятель науки РБ, академик БГПА

Т. М. Пецольд

кандидат технических наук, директор БелНИИС

А. И. Мэрдич

Бедущя организация - Белорусский проектный институт "Бедпромпроект"

Защита состояться " " 1994г. в

часов на заседании специализированного Совета К056.02.01 в Белорусской государственной политехнической академии по адресу: 220027, г. Минск,проспект Ф. Скорины,65,Белорусская государственная политехническая академия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусской политехнической академии.

Автореферат разослан 1994г.

Ученый секретарь специализированного совета,кандидат технических наук

Е. М. Сидорович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. До недавнего времени при исследовании поведения железобетонных конструкция при пов-торяютдахся нагрузках, внимание уделялось .главным образом,изучению прочности, т. е. выносливости при таких нагругениях.а развитие деформаций изучалось в меньшей степени, так как сечение несущих элементов было достаточно большим и прогибы по сравнении с сечениями были невелики. В последние годы, в связи со стремлением уменьшить материалоемкость железобетонных конструкция,все чаде используются материалы.позволяющие уменьшить размеры сечения,но это приводит к увеличению деформатив-ности элементов.

Следует таил? отметить,что в подавляющем большинстве случаев опыты при изучении деформативности материалов и элементов в случае повторявшихся нагружений,проводились на пульсаторах при частотах приложения нагрузки около 5-10 Гц или яэ при вибрационных нагрузках при частотах нагрудения порядка 30-50 Гц. Полученные результаты распространялись затем на все случай действия повторявшейся нагрузки. №зжду тем некоторые конструкции, например, подкрановые балки, площадки • нефтедобывающие морских платформ,пролетные строения автодорожных мостов и др. работают в условиях сравнительно медленных повторяющихся нагружений с частотой в пределах 0,02-0,5 Гц.

Данных об особенностях деформирования железобетонных элементов, как показывают литературные сведения,при таких режимах нагруления накоплено весьма мало,и это обстоятельство затрудняет разработку методики оценки поведения железобетонных элементов в широком диалозоне частот нагруления. Поэтому, наряду с дальнейшими исследованиями выносливости элементов,появилась

I

необходимость Солее детального изучения вопросов развития деформаций в обычных и преднапряжзнных железобетонных элементах При повторяющихся нагружениях низкой частоты,что и определяет актуальность выполненной работы.

Цель работы - получить на основе результатов экспериментов данные о характере деформирования и развития трещин в обычных и предварительно напряженных железобетонных балочных элементах при действии низкочастотных нагрузок;

- сопоставить полученные экспериментальные данные при низкочастотных нагружениях с аналогичными данными,полученными другими исследователями при различных частотах действия многократно повторяющейся нагрузки;

- разработать практический подход для оценки величины развивающихся дефор|*1аций, ширины раскрытия трещин в бетоне железобетонных изгибаемых элементов при циклических нагружениях с учетом частоты действия нагрузки.

Автор защищает:

- методику проведения экспериментов для исследования железобетонных балок при повторяющемся нагружении низкой частоты;

- результаты экспериментального изучения развития деформаций и трещинообразоваиия обычных и предварительно напряженных железобетонных балок при действии повторяющейся нагрузки низкой частоты;

- предложения по методике оценки деформаций арматуры.бе-тона,прогибов и раскрытия трещин в бетоне железобетонных обычных и предварительно напряженных элементов,подвергающихся изгибу при повторяющемся нагружении с учетом частоты действия нагрузки.

Научную новизну работы составляют:

- экспериментальные данные о влиянии повторяющихся нагрузок низкой частоты на развитие деформаций арматуры, бетона, прогибов железобетонных обычных и предварительно напряженных изгибаемых элементов;

- предложения по методике определения деформация арматуры, бетона, прогибов и развития трещин в бетоне обычных и предварительно напряженных железобетонных элементов при' действии повторяющихся нагружений с учетом частоты приложения нагрузки.

Практическое значение работы. Проведенные экспериментальные исследования позволили получить опытные данные для уточнения имеющихся и разработки приблиизэн-ных методов расчета деформаций и ширины раскрытия трещин железобетонных элементов,подвергшихся действию повторяющихся погружений низкой частоты. Сделанные предположения по учету ширины раскрытия трещин были учтены при разработке новой редакции "Руководство по затаите железобетонных конструкций от коррозии". Сделанные предложения по учету влияния частоты приложения нагрузки, при повторяющейся нагрузке, на прогибы железобетонных элементов будут учтены при совершенствовании методики расчета гелезобетонных конструкция по второй группе предельных состояний.

Апробация работы и публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в семи научных статьях.

Пэ методике экспериментальных исследований получено авторское свидетельство на изобретение N 1126836.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на Всесоюзном координационном совещании "Трещиностойкость железобетонных конструкций" (Брест,1984г.),на Всесоюзном совещании "Работа бетона и железобетона с различными видами армирования ва-

Зг

носливость при многократно повторяющейся нагрувке" (Львов, 1987г. ), на научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов НИИЖБ (Москва,1983г.),Белорусской ССР и Прибалтики (РигаД 984г.на трех международных конференциях по проблемам строительных конструкций (Люблин-Брест,1990-1992г.).

Диссертационная работа выполнена в Брестском политехническом институте.

Научный руководитель - кандидат технических наук И. К Белобров. НИИЖБ.

Научный консультант - доктор технических наук,профессор Р. Б. Орлович, БрИИ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов,списка литературы 101 наименования, приложений. Работа изложена на 193 страницах машинописного текста и включает 10 таблиц и 40 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность,научная новизна и практическая ценность работы,дана общая ее характеристика

В первой главе диссертации рассматриваются результаты исследований деформативности изгибаемых элементов при действии постоянной статической,многократно-повторной с разной частотой приложения нагрузки и немногократно повторной нагрузки, выполненных в нашей стране и за рубежом. Изучение деформативности изгибаемых элементов при действии постоянной нагрузки и ее оценке посвящены работы Гвоздева А. А., Голышева А.Е .Кочет ко ва 0. а , Мурашева ЕМ., Немировского Я. М., Прокоповича И. Е. .Суслова Ю. А. .Улицкого И. И. .Фигаровского а В.,Брасона,Вит-нера и мн. др.

Ряд вопросов касающихся развития деформаций железобетон--ных элементоз при повторяющихся нагружениях,рассмотрен в работах Агравала Г. Л. .Белоброва И. К. .Бенетса И. Д.,Берга О. Я .Вэгу-иейского Л1 А. .Вальтера С. .Гвоздева А. А. .Герстла К.X ,Го(здее6оЯ Т. Ф.. Дмитреева С. А., Кавладзе Л. И., Казанкова А. П., КамйМйсй 3. А.. Кваш Е Г.. Колесникова Е А., Кулагина а С. , ЛевчтШ б. К , Майляна Р. Л , Матарова И. А.. Михайлова К. а , Пастугаюйй I*. П! .Пиневича С. С. , Самбсра Ю. В., Синха Е II ,Степан к<а Ё Л ,1ё-реховой' Г. Б.,Троицкого Е. А..Хаттея ЕС. и др.

Результаты этих работ показали:

- Действие длительной постоянной И многократно Й6в*орШ-щёйся нгагрузки вызывает в железобетонных конструкциях уйёлиЧе-ние деформаций по сравнению с деформациями от кратковременной нагрузки. Величина зтих деформаций зависит от процента армирования, усилия обжатия бетона напрягаемой арматурой,длительности действия нагрузки,ее уровня и характеристики режима нагрудения;

- развитие и прирост деформаций в бетоне сжатой зоны железобетонных балок при действии повторяющихся нагрузок происходит более интенсивно чем при действии постоянных длительных нагружений;

- действие многократно повторяющихся нагрузок способствует интенсивному образованию и развитию трещин в бетоне балок и увеличивает их раскрытие по сравнению с кратковременным и длительным действием нагрузки;

- исследования развда.вд деформаций бетонных и железобетонных элементов,как правило,проведены авторами при действии, многократно повторяющихся нагрузок с частотой нагружения в пределах 5-Ю Гц,при этом практически отсутствуют сведения о поведении таких элементов при медленных циклических нагружени-ях с частотой менее 1 Гц,что,в ряде случаев, можно встретить в

практике;

- о влиянии частоты приложения повторяющейся нагрузки на деформации бетонных и железобетонных элементов имеется ограниченное количество опубликованных сведений,которые к тому же противоречивы.

На основе анализа обзора имеющихся исследований обоснованы и сформулированы вышеизложенные цель и задачи настоящей работы.

Во второй главе приводиться описание методики проведения экспериментальных исследований.Исследования проводились на балках шести серий,имевших одинаковое прямоугольное сечение размером 10 х 20 см и пролет 210 см, но различное арыирование растянутой зоны.

Первая серия - Салки обычные:

50-1; Ц"- 1.76% СлФмА-'^

вторая серия - балки обычные:

(/Фил-/?)

третья серия - балки преднапряженные:

четвертая серия -. балки преднапряженные:

пятая серия - балки преднапряженные: 5М-Х, уи * /. 76% (¿Ф МЛ-(?] - Л

шестая серия. - балки преднапряженные:

б

Поперечное армирование опытных образцов было выполнено вязанными хомутами,изготовленными из арматурной проволоки Е^1 диаметром 5 мм. Прочность бетона железобетонных балок к моменту испытаний составляла 48... 54 МПа

Исследования проводились путем сопоставительных испытаний балок при действии длительной постоянной нагрузки и повторяющаяся нагрузки низкой частоты. Загруженне образцов постоянной нагрузкой осуществляли при помощи рычажной установки,а циклические нагружения опытных балок производили на специальной ре-дукгорной установке.

Испытание балок при длительном действии нагрузки проходило при двух уровнях нагружения: первом,соответствующем,как правило, моменту появления трещин (исключение составляли балки Сез преднапряжения), и во втором,более высоком уровне,равном 0,5 -0,6 от значения разрушающей нагрузки,полученной при кратковременных испытаниях образцов.

.Нагрузка до первого заданного уровня увеличивалась ступенями, затем, после разгрузки,образцы снова ступенями загружались до заданного уровня и оставались в нагруженном состоянии. После периода времени,когда деформации и прогибы в балках изменялись незначительно,нагрузка поэтапно снижалась до нуля,а затем увеличивалась ступенями,но уже до второго более высокого уровня.

Патем,когда деформации и прогибы на этом уровне также как и на первом изменялись незначительно,образцы ступенями разгружались и нагружались до разрушения.

Погружение балки в редукторной установке осуществлялось как и в рычажной при двух уровнях,через распределительную траверсу, двумя сосредоточенными грузами,приложенными в третях пролета.

?

Первые два цикла нагрузка-разгрузка производились вручную по ступенчатой методике,затем включалась редукторная установка и происходило циклическое нагружение и разгружение балки с частотой I цикл в минуту и характеристикой цикла _/> = О Через 100,1500,3000,4500,,,. 6000, ..26000 И Т. Д. циклов установка останавливалась при нагруженной балке. Измерялись суммарные деформации и деформации в процессе раэгружения-нагружзния. Затем уровень нагрузки увеличивался до 0,5-0,6 от разрушающей. Окончание испытания балки производилось после того, как наступала стабилизация деформаций и прогибов. После чего балка ступенями разгружалась и нагружалась до разрушения.

При всех видах нагружений измеряли деформации и прогибу в 3-х сечениях,расположенных в середине пролета и в местах приложения сосредоточенных сил. Деформации измерялись посредством тензорезисторов и механических тензометров с ценой деления 0,01 и 0,002 мм, а прогибы - с помощью прогибомеров системы Аистова.

По изложенной методике было испытано 24 железобетонных обычных и предварительно напряженных балки.

В третьей глёве рассмотрены результаты испытаний опытных образцов при указанных раннее видах нагружений. Приводиться анализ особенностей деформирования и ширины раскрытия трешян в балках с различными процентом армирования, усилием обжатия бетона и уровнем нагружения в зависимости от характера нагрузки.

Испытания железобетонных балок кратковременной статической нагрузкой до разрушения показали,что развитие деформаций и характер разрушения зависел от процента армирования и усилия обжатия бетона напрягаемой арматурой. Деформации армату-

ры линейно возрастали до момента появления трещин в растянутой зоне балок,после . чего,из-за развития трещин,рост деформаций происходил интенсивнее,особенно в образцах с малым процентом

Характер развития прогибов обычных и преднапряменных опытных образцов,при испытаниях их до разрушения, был подобен развитию деформаций бетона и арматуры. Разрушение изгибаемых элементов наступало из-за достижения предельных деформаций в растянутой арматуре и затем разрушения сжатого бетона. Причем все образцы,независимо от процента армирования и усилия обжатия, разрушались по нормальным сечениям.

При длительном статическом нагружении деформации сжатого бетона образцов непрерывно возрастали. Наибольшее приращение во времени деформаций Сетона на сжатой грани имело место в балках с меньшим процентом армирования. Предварительное напряжение оказывало малое влияние на развитие неуггругих деформаций при длительном действии нагрузки.

Деформации арматуры в образцах нарастали аналогично развитию деформаций сжатого бетона и увеличивались на всем протяжении действия длительной статической нагрузки. Так яэ, как и прирост деформаций в бетоне,прирост деформаций арматуры на втором уровне нагрузки был более интенсивный,а полные деформации в балках (^ -0,88%) были больше,чем в балках с процентом армирования ( .^4/ =1,76%). В этом случае,так гсе как и в бетоне сжатой зоны,на увеличение деформаций балок с меньшим процентом армирования влияла пониженная,после появления трешин,жесткость балок. Увеличение усилия обжатия напрягаемой арматурой уменьшало как величину полных деформаций арматуры, так и их прирост во время действия 'постоянной нагрузки.

Во время испытаний балок длительной статической нагрузкой

при первом кратковременном нагружении в опытных образцах появились нормальные и наклонные трещины. За время выдержки балок под нагрузкой нормальные трещины изменяли свою ширину в среднем 1,2 - 1,3 раза.

Нарастание прогибов во времени было подобно приростам деформаций арматуры и бетона. Полные прогибы балок увеличивались с уменьшением процента армирования и усилия обжатия бетона опытных образцов. Соотноиение полных прогибов при длительном действии нагрузки в опытных образцах к их первоначальным значениям всех серий было в пределах 1,10 - 1,26.

Воздействие повторяющейся нагрузки низкой частоты, при постоянном значении коэффициента ассиметрии нагрузки ^р =0, вызывало увеличение деформаций сжатого бетона по сравнению с начальными величинами. Наибольший прирост деформаций бетона сжатой зоны имел место после действия 6000 - 8000 циклов повторений нагрузки и достигал в среднем ЬЪ% от значения полных деформаций,зарегистрированных за период испытания. Пэ окончании испытаний повторяющейся нагрузкой соотношение полных и начальных величин деформаций сжатого бетона достигало в среднем 1,16-1,31,а прирост неупругих деформаций в бетоне сжатой зоны при повторных нагружениях был больше в среднем в 1,67-2,89 ра-ва,чем в образцах при постоянной нагрузке.

Кроме того,сравнение полученных данных позволило установить, что низкочастотные повторные нагружения в изгибаемых железобетонных элементах вызывают более интенсивное развитие и накопление неупругих деформаций в Сетоне сжатой зоны,чем при действии пульсирующих нагрузкений, осуществляемых на пульсаторах о частотой 5-10 Гц.

Прирост неупругих деформаций в арматуре по сравнению с . деформциями образцов,испытанных при постоянной нагрузке, был в

среднем в 1,8-2,0 раза больше при повторном действии нагрузки. В процессе приложения повторных нагрузок в арматуре накапливались деформации вследствие проявления ползучести бетона сжатой зоны,развития трещин,некоторого нарушения совместности работы арматуры и бетона и др. И это накопление деформаций в арматуре ненапряженных балок было значительно больше,чем в преднапряженных образцах.

Полученные данные дшот основание полагать,что предварительное напряжение сдерживает перераспределение усилий между арматурой и бетоном сжатой зоны при повторяющихся нагружени-ях. Следовательно,в железобетонных элементах,предназначенных для службы в условиях действия медленных циклических нагрузок, воздействие которых более интенсивно изменяет напряженное состояние в бетоне и арматуре,целесообразно применять предварительное напряжение.

В процессе действия повторяющейся нагрузки,в зоне постоянного момента развивались нормальные трещины и наиболее интенсивное их развитие по высоте сечения и сирине раскрытия происходило в начальном периоде испытания, после воздействия 3000 циклов нагрузкие( а затем процесс развития трещин замедлялся.

Развитие и увеличение ширины раскрытия трещин в обычных элементах протекали значительно быстрее,чем в преднапряженных образцах. Ширина раскрытия нормальных трещин, в результате действия повторной нагрузки, увеличилась в среднем 1,6-2 раза

Сравнение экспериментальных данных автора с опытами других исследователей при частотах приложения нагрузки 3-5 Гц;10-35ГЦ показало,что при низких частотах нагружения процессы появлений и раскрытия трещин происходят более ускоренно,чем при испытаниях на пульсаторах при более высоких частотах. Отмеченная осо-

бенность,видимо,связанная с влиянием частоты приложения нагрузки, должна учитываться при оценке не только трещиностой-кости.но и деформаций железобетонных элементов,работающих в условиях повторяющихся нагрузок.

Сравнение результатов,полученных при развитии прогибов в Салках от действия постоянной нагрузки,с данными,выявленными при действии повторяющихся нагружений низкой частоты показало, что повторная нагрузка ускоряет развитие прогибов как в обычных, так и в предварительно'напряженных балках. Приращение прогибов в балках при действии повторяющихся нагрузок было больше, чем в балках при действии постоянной нагрузки для балок разных серий в среднем 1,9-2,5 раза.

Вместе с тем,при увеличении колличества циклов повторяющейся нагрузки, происходило изменение формы графиков зависимости "М-Г*, уменьшение площади между линиями прогибов, зафиксированных при нагрузках и последующих разгружениях . Диаграмма "к - Г" меняла кривизну,становясь выпуклой к оси прогибов. Такие же особенности имели место в характере крайнего сжатого волокна бетона при таких кагружениях,что свидетельствовало об изменениях структуры бетона,уменьшении модуля упругости бетона (рис.1).

Четвертая глава посвящена расчету и разработке предложений по учету влияния длительных и повторяющихся нагру-жений на деформативность и ширину раскрытия трещин железобетонных балок в зависимости от характера нагружения .процента арммрования, усилия обжатия и частоты приложения нагрузки.

Для определения деформаций бетона,арматуры и прогибов,а также ширины раскрытия трещин в железобетонных элементах при действии кратковременных нагружений, использовались формулы, приведенные в СНиП 2.03.01. -84. Расчеты, выполненные по методике

М кнм

Рис.1. Изменение прогибов в балке БО-1-2 з зависимости от количестза циклов при двух уровнях нагрузки: 1-1-ое нагруяение с уровнем 0,12и ; 2-20160 циклов приложения нагрузки;3-1-ое нагруяение с уровнем 0,61л ; 4-20160 циклов приложения нагрузки

СНиП показали вполне удовлетворительное соответствие с полученными экспериментальными данными.

При испытаниях опытных балок длительной нагрувкой происходило увеличение деформаций в растянутой арматуре. Такое увеличение происходило из-за изменения напряженного состояния в бетоне и арматуре всдедствии проявления ползучести бетона сжатой воны. При определении деформаций в арматуре для нашего случая действия длительной нагрузки, коэффициент , учитывающий влияние длительности действия нагрузки, был принят ( ' 0,05) При этом значении коэффициента Уег результаты расчета вполне удовлетворительно согласовались с опытными данными.

На основе выполненного в третьей главе анализа экспериментальных данных по методике СНш! и по предложениям ряда авторов,было выявлено ускоренное при повторяющейся нагрузке накоплении неупругисдеформаций в бетоне сжатой зоны, нарастание деформаций в растянутой арматуре и развитие ширины раскрытия трогцнн, развимихся зп сроч испьтяник. . Резуль-

таты расчета превышали опытные данные примерно на 35-50г. Можно предполагать,что столь заметное расхождение между расчетами и опытными данными происходило иа-ва неучета фактического времени накопления деформаций и изменений свойств Сетона и напряжений в нем за это время. Кроме того необходимо учесть большинство меняющихся параметров, характеризуюсь« изменение напря-жонно-деформированного состояния сечений изгибаемого элемента при действии повторяющихся нагрузок. В связи с этим,для оценки деформаций бетона,развивавшихся в железобетонных балках при действии повторяющихся нагружений,автором при расчете исполь-вовалась зависимость.являющаяся одним из членов в формуле для определения кривигиы согласно нормам, но применительно к

действию повторяющейся нагрузки:

£ _ ь /Ух__(1)

В этом выражении Е¿¡,гер ' модуль упругости бетона при повторяющемся нагружении,-определяется по формуле:

где - мера ползучести бетона определялась исходя из ее

предельных значений:

а + л± }

(3)

где Д £ -время выдержки бетона, отсчитываемое с момента его полного приложения.

О - показатель скорости развития деформаций ползучести бетона Предельные значения удельных деформаций ползучести Си, соответствующие действительным условиям работы железобетонного элемента, вычислялись по формуле:

Са= С„У, (4)

где 'А, поправочные коэффициенты. N - число циклов

нагрузки. Разница в результатах опыта и расчета составив 7-177.. Лучвее совпадение получено в балках с ^ -1,76.

Для определения деформаций арматуры при повторном кагруже нии предложено следующее выражение:

Результаты расчета вполне удовлетворительно совпадает с результатами выполненных опытов,с некоторым превышением (в преда л ах +Я - 187.). При этом наибольшее отклонение наблюдалось в

преднапряженных балках с высокой степенью обяатия бетон,; (

По предлагаемому методу определения деформаций бетона и арматуры,полные прогибы опытных балок при действии повторяющейся нагрузки были определены по формуле:

А» = ¿к^_(6)

/7 о

где соответственно деформации в бетоне и арма-

туре при повторяющейся нагрузке были определены ьэ приведенным ранее выражениям (1) и (5).

Расчет ширины раскрытия трещин,нормальных к продольной оси элемента,производился по методике СПиП в зависимости от таких факторов,как уровень нагрузки,процент армирования,величина преднапряхения и т. д.,используя для этой цели следующую формулу:

1С

С/сгс. гвр -■= /V/. /? £0(3. ¿Г- (7)

где / Г£]/* учитывает повторное приложение нагрузки низкой частоты и определяется по формуле:

ге/> ~ /+ О, ^ (8)

Частота приложения нагрузки влияет на деформации (прогибы) железобетонных балок и ширину раскрытия трещин, При низкочастотных нагружениях- 0,02 гц.как это было в наших опытах, накопление деформаций в образцах было почти в два раза больше, чем при испытаниях балок с частотой повторения нагрузки 5-10 гц и почти в три раза больше, чем в балках , подвергшихся вибрационному нагружению с частотой 30-36 гц. Чтобы выяснить влияние частоты приложения повторяющейся нагрузки на Деформирование железобетонных элементов по экспериментальным данным, приведенным в исследовании Л. А. Богушевского, Л. И. Кавлад-зе , А. П. Казанкова, 3. А, Камайтиса , В. В. Левчича, С. С. Пяневича, Ю. В. Самбора, а также по результатам автора, были построены практические зависимости прироста дефформации бетона,арматуры и прогибов опытных образцов с - примерно одинаковыми характеристиками, от частоты . приложения повторяющейся нагрузки (рис.2).Затем,на основании выявленных зависимостей,были 'получены коэффициенты влияния частоты приложения нагрузки на развитие деформаций'

Значение коэффициента можно представить в следующем общем виде .

1 - айкчнке балки: 0 - автор; Q - Левчич З.В.; о - Самбор Ю.В.; $ - Кавяадзе Л.К. ;

Каэзнкэв л.Л.;

2 - л&.еднапряжчнньк бхг-си: + - автор; А - Богушеэский Л.А.; В - Пииевич С.С.; • - КамаЯтис З.А.

У а ~&е*+с

(9)

В выражении (9) постоянные коэффициенты А.В,С, были вычислены по экспериментальным данным. При этом выражения для определения деформаций бетона,арматуры,ширины раскрытия трещин имеют следующий вид соответственно:

tfcrc.cd* QÓS'W^+O.SS

lía основании изложенного рекомендуется следующий порядок определения деформаций в бетоне в зависимости от частоты. По формулам (1) и (5) определяются деформации в бетоне при повторяющейся нагрузке,а затем полученный результат умножается на значение коэффициента $ а), подсчитанное по формуле (10) для заданной частоты. С учетом изложенного:

<?¿c¿> ~ £¿,re/> • ?¿c¿> (13)

Вычисление деформаций в арматуре в зависимости от частоты предлагается производить аналогично, как и в бетоне, по формуле:

&c¿ =* re/> •

fscb '(«>

Прогибы железобетонных элементов в зависимости от частоты определяются по формуле:

(10) (11) (12)

rse

t Ms /%• 6*. a>, 'H ¿i ¿¡> 7 1C)

fre/>) cb" SioZt £f As (4s '¿fj&bo Eb, refln/fo&tzf

Егрину раскрытия трещин в бетоне изгибаемых элементов при яовторягазгйся нагрузке низкой частоты определяем ушожениеМ значения коэффициента <и> на значение ширины раскрытий

треш/ffl,определяемое по выражению (7) с учетом влияния повторной нагрузки:

Gfcrc, rep, ct> - О'сгс, г*ер -9,'сгс, а) ^^

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

П..Щашгяатаые: сопоставительные экспериментальные исследования! двфикяродаш»! железобетонных обычных и предварительно напряженны»: Сашок показали,что при многократно повторяющихся низкочастотных нагружениях с частотой 0,02-0,5 Гц. в изгибаемых-. железобетонных элементах происходит ускоренное накопление неу.ппулих'деформаций в сжатом бетоне, в растянутой арматуре и, как следствие, развитие прогибов и ширины раскрытия трещин. Эти процессы происходят по таким же закономерностям,которые имеют: место в железобетонных балочных элементах,подвергающихся исюлашшмлна изгиб при действии многократно повторяющихся нагрузок-:с: чаетотой приложения 5-10 Га и высокочастотных наг-рдеюшш прям частоте 36-40 Гц. ' ■. . .

. 2:Лй?.даарительное напряжение арматуры в железобетонных балках-: судаетвенно снижает; развитие деформаций бетона'; арматуры.

прогибов и ширины раскрытия тревдш в бетоне при действии пов-• торящихся нагрузок низкой чаототы и снижение тем больше,чем большее усилие обжатия элементов напрягаемой арматурой.

3. Деформативность и трещиностойкость железобетонных балок при медленных переменных и длительных постоянных нагрукениях зависит от процента армирования сечений,уровня максимальной нагрузки по отношению к разрушающей,предварительного напряжения в арматуре,предистории нагружения. Медленные повторяющиеся нагружения.при прочих равных условиях,вызывают развитие больших по величине деформаций в железобетонных элементах,чем повторяющиеся нагружения высокой частоты.

4. При действии повторяющейся нагрузки низкой частоты для определения деформаций бетона сжатой зоны и арматуры рекомендуется использовать формулы (1),(2),(5),достаточно хорошо согласующиеся с экспериментальными данными.

5.Расчет ширины раскрытия трещин в элементах,подвергающихся действию низкочастотных нагружений, предлагается выполнять по формуле (7),рекомендуемой нормами с учетом поправочного коэффициента^/-^ .определяемого по формуле (8).

6. Значения деформаций арматуры, бетона,прогибов,развитие ширины раскрытия трещин при действии многократно повторяющейся нагрузки рекомендуется определять с учетом частоты повторения нагрузки. Такой учет рекомендуется производить с использованием коэффициентов,полученных на основе эксперимента и представленных формулами (9),(10... 12).

7. Результаты диссертационной работы использованы Научно-исследовательским институтом бетона и железобетона Госсто-роя РФ (НИИЖВ Госстроя РФ) при разработке "Пособия по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона" и "Руководства по защите железобетонных

КОНСТРУКЦИЙ от коррозии".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Колесников Е И. .Бранцевич Е П. .Деформативность изгибаемых элементов при циклических нагружениях низкой частота // "Гфоблэмы создания новых строительных конструкций и технологии их производства",Шнек, 1984.

2. Колесников Н. А., Золотов П. Е , Шведовский П. Е , Бранцевич Е Я Стенд для испытания изделий на усталость. Авторское свидетельство N 1126836(СССР) // ЕИ.-1984.-N44. -С. 124.

3. Бранцевич II П. Деформации иелезобетонных балок при циклических нагружениях низкой частоты // "Совершенствование технологии и расчета железобетонных конструкций", Ы. .НИИЖБ Госстроя СССР, 1984.

4. Бранцевич Е П. Деформации железобетонных балок -при циклических нагружениях низкой частоты.XII конференция молодых ученых и специалистов Прибалтики и Белорусской ССр по проблемам строительных материалов и конструкций . Тезисы докладов. Рижский политехнический институт-Рига. 1984. с. 23-24.

_ 5. Колесников Н. А. Бранцевич Е П. Трещиностойкость яелеао-бегонных балок при действии повторявшихся нагрузок низкой частоты . Вэпросы строительства и архитектуры. Вып. XII. 1986.

6. Белобров И. К., Бранцевич Е П. "О влиянии частоты многократно повторяющихся нагрузок на деформирование изгибаемых железобетонных элементов Сб". "Новые экспериментальные исследования и методы расчета железобетонных конструкций". Москва,1989.

7.Бранцевич ЕЕ .Белобров И. К. Исследование влияния постоянных длительных и повторяющихся нагружений низкой частоты на деформации железобетонных элементов. Материалы 1У конференции Брест-Люблин,май,1991.

ДЕФОРМАТИБНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 1РИ ЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУШНИЯХ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат' диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Редактор