автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Деформации железобетонных элементов сплошного и пустотелого прямоугольного сечения при длительном нагружении крутящим моментом

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

инжЕгао-сттитный институт им.в.в.куйбышева

На правах рукописи

АБДУ1-КАДЕР АХМЕД АБДУЛ"ВАХАБ

ДЕФОРМАЦИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СПЛОШНОГО И ПУСТОТЕЛОГО ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ НАГРУЖЕНШ КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции,

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991

■ Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте им. D.B.Куйбышева

Научный руководитель - кандидат технических наук,

•ст.науч.сотр., доцент Елагин Эдуард Гареевич

Официальные оппоненты - Доктор технических наук,

профессор Залесов A.C.

- Кандидат технических наук, Доцент Бедов А.И.

Ведущая организация - ЦНИИПромзданий

Защита состоится "3 « fogfca-Sp 1991 г. в № час на заседании специализированного совета К 053.II.01 в Московско; инженерно-строительном институте имени В.В.Куйбышева по адреоу: Москва, Шлюзовая набережная, д. 8, ауд. №

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоосе, 26; МИСИ имени В.В.Куйбышева, Ученый Совет.

Автореферат разослан " _ 1991 г.

V /&/6УР2/

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

дОцент Э.В.Филимонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повшекие эффективности работа железобетонных конструкций, снижение материалоемкости-.и в то же времч обеспечение надежности их работы могут быть соблвдены при их постоянном совершенствовании, использовании последних достижений науки и техники.

Большое значение в этой связи имеет совершенствование методов расчета железобетонных элементов, испытывающих сложное лв-пряженное состояние. В частности, такое состояние в элементах возникает при крутильных воздействиях.

Вопросы деформаций железобетонных элементов при действии крутящих моментов наиболее сложны и недостаточно исследованы как в экспериментальном, так и в теоретическом планах. Проведенные за рубежом и в Советском Союзе работы в области сопротивления железобетонных элементов посвящены преимущественно изучению их несущей способности. Незначительно количество исследований деформативности железобетонных элементов, подверженных кручению/или совместному действию изгиба о кручением на стадиях их работы о трещинами. Не изучены перемещения элементов железобетонных конструкций при продолжительном действии крутящих моментов.

' Основными пелями диссертации являются:

- изучение характера изменения углов закручивания железобетонных балок сплошного и пустотелого прямоугольного сечешя в отадйи образования и развития трещин.во времени;

исследование особенностей развития и раскрытия трещин^ ' '

- выяснение характера деформаций бетона в наклонных полосах между трещинами, поперечной и продольной арматуры при длительном действии крутящего момента эксплуатационных значений; '.''.'-,.

- сформирование расчетных рекомендаций для вычисления уг;ов закручивания, деформаций арматуры и бетона, ширины раскрытия трещин, наклонных к продольной о1и отважней оплошного и пустотелого прямоугольного сечения, при продолжительном де!1-отвии крутящего момента;

- сравнение результатов расчета и опыта.

_ 4 -

Научная новизна работы состоит в следующем:

- исследованы зависимости по определению углов закручивания и ширины раскрытия трещин стержневых железобетонных элементов сплошного и пустотелого прямоугольного сечения при действии крутящего момента во времени;

, - дана оценка длительного деформирования бетона в полосах между трещинами, продольной и-поперечной арматуры;

- выявлен характер раскрытия трещин и сдвигов их краев;

- изучен объемный характер деформирования бетона в железобетонных балках по периметру,поперечного сечения и вдоль полос' между трещинами при продолжительном действии- кручения. -

Практическое значение работы состоит в том, что получены опытные параметры, позволяющие правильно ..оценить особенности де-■ формирования железобетонных стержневых элементов сплошного и пустотелого прямоугольного сечения при длительном дейотвии кручения.

Предложены рекомендации по расчету углов закручивания и ширины раскрытия трещин железобетонных элементов, подверженных продолжительному действию кручения.

Внетгоэние результатов. Научные результаты переданы в НИИЖБ Госстроя СССР е будут использованы при составлении раздела "Расчет по деформациям железобетонных элементов,работающих на кручение с изгибом" Пособия по проектированию железобетонных конструкций (в развитие СНиП 2.03.01-84).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов. Общий объем работы 150 страниц, в том числе 96' страниц машинописного текста, 54 рисунков и графиков, 5 таблиц, список использованной литературы из 118 наименований. ■

• Да защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований железобетонных балок сплошного и пустотелого.прямоугольного поперечного сечения при продолжительном действии кручения;

. . - рекомендации по вычислению деформаций продольной, поперечной арматуры и бетона железобетонных балок сплошного и пустотелого прямоугольного поперечного сечения, подверженных длительному кручению, на стадиях их работы с трещинами; '•'•". -'согласованные с' результатами опытов зависимости по определению ширины раскрытия трещин железобетоннглс балок прямоугольного сечения'при продолжительном действии крутящего момента.

СОДЕШШИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан обзор работ по теме диссертации, обос-новаш и сформулированы задачи исследований. В первом разделе главы рассматриваются исследования деформации элементов железобетонных конструкций, подверженных непродолжительному действии крутящих моментов. Широков распространение в методах оцешш напряженно-деформированного состояния при действгл кручешш получили разработки, основанные на ферменной аналогии в работе элементов железобетонных конструкций,например, в исследованиях Ра-уша, Елфгрена, Карлсона, Хсу и др.

Очевидными недостатками принятых предпосылок для оценки . . деформаций указанного направления исследований следует отметить то, что пе учитывается действительное пространственное напряженно-деформированное состояние железобетонного стержня на стадиях его работы с трещинами, а использование закона Тука для выражения средних деформаций арматуры и бетона при построении расчетных формул находится в противоречии о очевидными данными экспериментов.

Впервые'теоретическое решение нахождения деформаций железобетонных стержней при кручении и при совместном действии изгибающего и крутящего моментов на стадиях работы о трещинами, отражающее действительную их работу с учетом множества факторов, дано в исследованиях Н.И.Карпенко и Э.Г.Елагина. Был разработан метод расчета деформаций арматуры и бетона, углов закручивания, прогибов, удлинений центральной продольной оси, ширины раскрытия трещин железобетонных элементов кольцевого сечения о ненапрягаемой и напрягаемой продольной арматурой. Основные >ю-ложен^я метода расчета исходили из теории деформирования железобетона о трещинами, разработанной Н.К.Карпбнко. В последующем при одновременном действии изгиба, кручения и центрально приложенной продольной сила теоретическое решение вопроса о де-формативности железобетонных элементов коробчатого сечения было предложено Н.И".Карпенко и Т.П.Чистовой.

Б последнее время осуществлена большая целенаправленны Программа акспериментальпо-теоретичеоких исследований дефодааций железобетонных стержней сплошного и пустотелого прямоугольного сечения о размерами, близкими к размерам реальных, конструкций,

при непродолжительном действии кручения и изгиба о кручением под руководством и участии Э.Г.Елагина.

Разработанные рекомендации по расчету деформаций арматуры и бетона, углов закручивания, прогибов, ширины раскрытия трещин, наклонных к продольной оси стержня, удлинений центральной продольной оси стержня отразили наиболее полно особенности реального поведения ¡юлезобетонных балок а трещинами при кручении и совместном действии изгиба с кручением. 1

Широко рассмотрены вопросы деформаций элементов прямоугольного сечения при одновременном действии изгибающего и крутящего . моментов в работах В.Н.Байкова, и его учеников.

Безусловный интерео представляют данные опытов по моментам образования трещин, углам закручивания, деформациям арматуры и бетона в работах Ю.В.Чиненкова, И.М.Лялина, В.К.Ягодина, Л.К. Еуллэ, Т.П.Чиотовой,. Н.Н.ЯчменовоЙ, В.И.Фомичева, О.К.Базоева, ■ Т.В.Мурапиина, Х.М.Наджафова, Д.Х.Касаева.Р.А.Складневой. Следует выделить область исследований крутильных воздействий на конструкции многоэтажных зданий связевой системы, осуществляемых П.ФфДроздовнм и его учениками. Практический спо- , ооб расчета плитных конструкций, подверженных крутильным воздействиям, предложен Б.В.Карабановым и Р.Л.Айвазовым. Обширный эксперлментально-теориетический материал по влиянию совместного действия крутящего момента и.поперечной силы на прочность и тре-щиностойкость железобетонных элементов прямоугольного сечения содержится в исследованиях А.С.Залесова и его учеников.

• Во втором разделе первой главы анализируется оостояние доследований деформаций железобетонных стержней при продолжительном действии внешней нагрузки, создающей изгиб, внецентренное сжатее или растяжение железобетонных элементов на стадиях их работы с трещинами. Даны особенности оценки деформаций при длительном действии нагрузки в сжатом бетоне и в растянутой арматуре. Учитывая, что преимущественное влияние на рост общих деформаций элемента во времени оказывает ползучесть сжатого бетона, выделены основные характеристики ее проявления. Известно, что экспериментальные исследования факторов, влияющих на ползучесть бетона, осуществлялись на бетонных призмах. И, если последующее использование результатов таких опытов для теоретического описания поведения сжатого бетона изгибаемых, внецопт-ренно сжатых или растянутых железоботошшх элементов пролетал-

ляется достаточно обоснованным, то оценка деформаций бетона в полосах между трещинами такюл способом при его сложном объемном напряженной состоянии, возникающей при длительном действии крутящего момента, представляется весьма условной.

Поскольку при длительном действии нагрузки, создающей изгиб, сжатие, растяжение железобетонного элемента, рост деформаций растянутой арматуры во времени учитывается путем увеличения значений коэффициента V,. по сравнению со случаем непродолжительного действия нагрузки, рассмотрен характер изменения этого коэффициента во времени. Рассматриваются также предпосылки, определяющие длительное сопротивление раскрытию трещин, нормальных и наклонных к продольной оси элементов.

В третьем разделе первой главы дана оценка исследований бетонных и железобетонных элементов с учетом времени действия кручения. Исследования сопротивления железобетонных элементом длительному действию крутящего момента на стадиях после образования трещин малочисленны. По имеющимся литературным-источникам преимущественная часть работ при продолжительном действии крутящего момента посвящена изучению поведения бетонных образцов,к примеру,в исследованиях И.Х.Арутюняна, К.С.Карапетя-на, В.С.Шестоперова, И.Е.Прокоповича и др.

В экспериментально-теоретическом исследовании И.Карлсона, Л.Елфгрена и А.Лосберга отражено поведение железобетонных балок прямоугольного сечения при длительном чистом кручении. Опыты проводились в предположении, что фактором, определяющим рост общих деформаций балок-углов закручивания при длителгном кручении, является только бетон. Поэтому в процессе длительного выдергаве-ния балок под нагрузкой велись преимущественно наблюдения за деформациями бетона. В теоретической части исследований повеление железобетонной балки при длительном действии крутящего момента сводится к известной аналогии с решетчатой фермой. Впаивает сомнение основная предпосылка, утверждающая, что единственным! элементами в модели - решетчатой ферме,испытывающими деформацию в стадии ползучести, являются бетонные раскоси. Изменение жесткости при длительном кручении, исходя из этой шхздпос улки, отзывается лишь о изменением длины сжатых расколов решетчатой фермы, вследствие уменьшения модуля упругости для бетона.

В работе А.Д.Кучэр исследовались модели коробчатых железобетонных элементов, часто вотречающихол в мостостроении. Эти модели сводились к тонкостенным состввннм бруовм отк; чтого е

замкнутого поперечного сечения. Для расчета таких образцов на кручений с учетом ползучести материала были составлены системы дифференциальных уравнений с учетом теории упруго-ползучего тела, где исходным уравнением было уравнение Н.Х.Арутюняна для нахожденп углов закручивания. Наличие арматуры оценивалось при-' ближенно, через условный коэффициент сдвига.

Таким образом, целенаправленные исследования деформаций продольной и поперечной арматуры, бетона в полосах между трещинами, ширины раскрытия трещин,наклонных к продольной оси элемента, особенностей изменения углов закручивания при продолжительном действии крутящего момента отсутствуют..

Во второй главе приведены сведения об экспериментальных исследованиях, выполненных диссертантом, в лаборатории кафедры железобетонных конструкций МИСИ им. В.В.Куйбышева на 9 балках сплошного и пустотелого прямоугольного сечения, подверженных продолжительному действию крутящего момента.

Для проведения запланированных экспериментальных исследований было изготовлено 3 серии опытных балок. Каждая серия состоит из трех балок, две из которых сплошного сечения, а третья -балка - пустотелая с размерами поперечного сечения 20 х 36 см. Хомуты во всех балках были приняты из арматуры класса А-1 диаметром 12 мм. Продольное армирование было осуществлено следующим образом. В первой серии 4 продольных стержня из стали класса Аг-У и диаметром 14 мм были размещены в углах поперечного сечения балок (рис. I). Во второй и третьей сериях продольная арматура была принята из стали класса Ат-У1 диаметром 18 мм. Схема размещения стержней была аналогична схеме армирования первой серии. Третья балка всех серий (Б1-3, БП-3, БШ-3) била пустотелого сечения. Замкнутые хомуты е I и 2 серияхбшш расположены в балках Б1-1, БП-1 с шагом 40 мм, в балках Б1-2, БП-2 и в балках Б1-3, БП-З с шагом 80 мм. В третьей серии балки БШ-1 и БШ-3 имели шаг хомутов 40 мм, а во второй балке БШ-2 шаг был 80 мм. Испытания производились по сериям, то есть по 3 балки одновромслно, для чего балки каждой серж были составлены в одну единую конструкцию.

Бетонирование образцов проводилось из бетонной смеси двух составов. Одновременно с основными образцами изготавливались и контрольные образцы в количестве 18 призм .и 9 кубов на серию.,

Испытания проводились на установке, позволяющей произво-

дить загрузите балок длитс.-ьнш крутящим моментом. Измерения деформаций бетона, продольной и поперечной арматуры осуществлялись индикаторами часового типа, с ценой деления 0,01 мм и электротензорезисторами.

Для изучения особенностей деформирования бетона в плоскостях поперечных сечений балки и по длине полоо мевду трещинами монтировались объемные измерительные установки, оснащенные индикаторами часового типа. Замерялись также перемещения краев трещин в нормальном и поперечном направлениях. Для выявления углов закручивания были использованы прогибомеры системы Н.Максимова .

Основными критериями установления уровня длительно действующего момента были максимальные значения ширины раскрытия наклонных к продольной оси трещин , составившие при кратковременном действии нагрузки 0,22 т 0,26 мм, и среднее отношение 6g/R& в полосах бетона в направлении, параллельном трещинам, не превышающее значение 0,15. После затухания деформаций бетона и арматуры, приращений углов закручивания и значений ширины раскрытия трещин при длительности наблюдений для образцов I и 2 серий соответственно 100 и 116 суток, были осуществлены поэтапно малоцикловые повторные разгрузки и нагружения. В последующем образцы кратковременным нагружением были доведены до разрушения.

Более оложный ражим испытания был принят для образцов 3 серии. Сначала опытные образцы загружались в течение непродолжительного времени в 3 часа до момента образования трещин в балке пустотелого сечения и ввдерживались при такой нагрузке в течение 89 суток до затухания деформаций бетона, арматуры и перемещений. Затем образцы кратковременно действующей нагрузкой догружались до уровня действия длительно действующего момента4в 12 кН-м, при котором значения Qcrc составили 0,22,+ 0,26 мм, и вновь осуществлялись длительные наблюдения в течение 90 оуток.

Ооновными результатами экспериментальных исследований являются следующие.

Получена совокупность данных о деформативности и трещвло-стойкооти железобетонных балок прямоугольного сплошного и полого поперечного сечения с размерами, близкими к размерам реальных конструкций при различных режимах длительного деформирования. Эта совокупность включает данные по моментам- образования трещин, особенностям появления, развития и рпскрытия трещин,'

одвига-их краев, деформациям поперечной и продольной арматуры, бетона, углам закручивания.

Получены экспериментальные данные по длительному сопротивлению образования трещин. Выявлено, что наряду с нормальны;.® перемещениями краев трещин ( dCrc ) происходит таете их тангеНцн-. альные смещения ( Ссгс ). Скорость увеличения тангенциальных перемещений при длительной выдержке нагрузки выше, чем нормальных перемещений. Показано существенное увеличение значений Ocre и Ссгс в результате продолжительного действия нагрузки - от 1,8*2 раза при стабилизированном трещинообразовании до 3i-4 раз для случая, когда длительное действие нагрузки происходит на начальных стадиях образования и развития трещин. В результате опытов получена сложная картина деформирования бетона в поло-оах между трещинами как при кратковременном, так и при длительном действии крутящего момента. Батон деформируется не только в направлении силовых линий, но и по направлениям, перпевдиху- ' лярнш к граням балки.- Вторые деформации в пределах длины полосы бетона неравномерны, что вызывает в них наряду со сжатием и изгиб, Показано также, что бетон в пределах поперечного сечения деформируется нелинейно. Продолжительное действие крутящего момента увеличивает главные деформации сжатия бетона б 2 и более раза. Длительные процессы в скручиваемой балке увеличивают средние деформации поперечной и продольной арматуры на 40 7 50%.

Накопление необратимых дефорлаций в бетоне, поперечной и продольной арматуре и на границах их контакта в результате продолжительного действия постоянного по значению крутящего момента в несколько раз увеличивает углы закручивания. По данным наших опытов это увеличение составило от 1,6 до 8,5 раза в зави-синости от рассматриваемой стадии трпщипообразования.

, Деформации арматуры и бетона, перемещения - углы закручивания, ширина раскрытия трещин и сдвиг их краев зависят от режима погружения длительной нагрузкой. Сложный двухступенчатый режим нагружения увеличивает деформации и перемещения по сравнении с одноступенчатым длительном нагрубили в 2 и более раза.

В третьей главе изложены результаты теоретических исследований, направленных на составление рекомендаций по расчету деформаций желозобетониих стержней сплошного и пустотелого прямоугольного оечения, подвортошшх длительному действию крутящего момент.

Единая расчетная модель Э.Г.Елагине наиболее полно оценивает перемещения железобетонных элементов, подверженткс изгибу о кручешем па стадиях их работы с трещинами, а также момент образования трещин, прочность.*

Б рассматриваемой работе эта модель распространена на случай оценки перемещений железобетонных стержней на стадиях их работы с трещинами при длительном нагруиении крутящим моментом. Исследованы характеристики, определяющие углы закручивания и ширину раскрытия наклонных к продольной оси стержня трещин при продолжительном действии крутящего момента: коэффициенты, выражающие отношения средних деформаций продольной и поперечной арматуры к их значениям в сечении с трещиной; модуль деформаций ' бетона в наклонных полосах между трещинами; жесткостные параметры (момент образования трещин, углы наклоны трепшн); особениос-ти деформаций бетона в плоскооти поперечного сечения стержня и др.

Действие крутящего момента представляется в виде потока погонных касательных усилий и , приложенных в

нормальном сечении железобетонного стержня по линиям пересечения с силовой поверхностьюк

Силовая поверхность размещается по середине поверхностей, проходящих через центры тяжести сечений хомутов и продольной арматуры (рис. 2). При этом в арматурных стержнях в трещине возникают как нормальные, так и касательные усилил.

При оценке касательных усилий в арматурных стержнях • и Р,^ продольного и поперечного направлегоШ исходили из предпосылок их совместного деформирования. А именно, при ортогональном расположении стержней осевое перемещение отержня одного направления в трещине в рассмотривземой точке равняется . податливости стержня другого направления.

Выделив по граням балки треугольные припмн таким образом, чтобы их наклонные грани проходили по трэщшго, а две другае -вдоль осей У , 2 (или X ) и составив условия равновесия усилий IX = 0, 12 = О, можно найти напряжения в хомутах. Напряжения в продольной арматуре опредолягатся путем состпатопил урпп-и^ттпгт суммы моментов относительно оси Д-А , проходппей чогоя цонтр тяжести сечений продольной прматуры противопотозтой граня.

Зная напряжений в поперечной и продольной арматуре

можно янчиолпть соответствуйте им дотации. 3;>гис;1-

/ рио. 2, Расчетный элемент для определения напряжений в продольной арматур?..

мости для вычисления деформаций арматуры представлены в известном виде:

" с • --^ ' С"«- с Ш

где: Уьч, , - коэффициенты, представляющие отношение сред-

ни: деформаций соответственно поперечной и продольной артатуры .к их максимальным значениям.

С учетом того, что в нашем олучае арматура обоих направлений ненапрягаемая, на основании обработки и обобщения результатов опытов получены следующие выражения для вычисления коэффициентов Ч^ И

Ует, = 1,15-фе,'Ч>,л б 1 (2)

V« = 1,25 - •Ч'пл 6 1 (3)

При длительном нагружении крутящим моментом значение коэффициента составляет 0,6.

Здесь коэффициент Ч^ в отличие от аналогичного коэффициента в формуле (168) СШП 2.03.01.84 выражается через крутящие моменты. •

Модуль деформаций бетона при сжатии ъ направлении, параллельном наклонным трещинам, выразим по формуле

Е; = усгс-Е8. (4)

На осповашш результатов опытов коэффициент Л>сгс принимается по зависимости

Уегс = (Тсго/Т) ■ Уге4 Ъа . " (5)

Здесь; "УГес| - коэффициент приведения пореме!пшх значений деформаций бетона по толщине стеши (для сплошного сечения В /2) на уровень силовой поверхности;

<р,„ - коэффициент, учитывающий снижение модуля деформаций бетона вследствие продолжительного действия нагрузки; Т - крутящий момент рассматриваемого уровня нагру-зхешя;

Т,тс - крутящий момент образования трещин. С учетом нолшгейного деформирования бетона по толщянп стон-

1Ш получено следующее выражение для вычисления коэффициента \Vecl

N1 - 2.7(1-6,»/«') . (6)

. ' ™ " 4в/в,-б,/б -1-2(в2в/#)(в4/в,)

Здесь Я и 62 - ширина, соответственно сечения и пустотной части.

Выражение для вычисления углов закручивания имеет общий вид п I . . '

1р = (7) • 2 (В, И,)

где - относительные деформации сдвиге на рассматриваемом "участке ; , - участок сдвига. Принимается, что'относителыше дефорлацш сдвига стержня на участке, с одинаковыми значениями ( £$*/ . £б , Т ) складываются из двух частей: оредних относительных деформаций от раскрытия трещин и сдвига их краев Уегс и средних относительных деформаций бетона полоо меящу трещинами :

В результате статистической обработки имеющихся результатов опытов 3 сэрий белок были' получены следующие эмпирические формулы по оценке значений коэффициента ^в :

' <гео( = 0.75Ь^ -0.57 (9)

(при одноступенчатой длительной выдержке момечта) ♦ .

Л я _ Та У*«, ' ЧУ., /тп\ •

(при двухступенчатой длительной выдержке момеьлш Т, и Т, ). Здйсь Т - крутящий момент постоянного значение при его одноступенчатой длительной вьщержке; Т,, Т, - постояпше крутящие моменты соответственно меньшего и большего значений при длительное ввдера-ках I и 2 ступеней; - коэффициенты вычисляешэ по формуле (9) как при одноступенчатой выдержке соответственно при значениях моментов Т, й Та ;

4V,, red - окончательное приведенное значение коэффициента 4V& при двухступенчатой выдержке.

Ширину раскрытия трещин на j -ом участке находится по фор-

тлв , acre =£Utre,red (in.2,3) , 4 •

f1 =• £' +£J '+ El (II>

где £'n - обобщенная деформация в направлении, перпендику-

лярном к линии трещин; - деформация бетона полос между трещинами; ^ere.red - приведенное расстояние между трещинами, которое' по аналогии с формулой 144 СШП 2.03.01.84 принимается в зависимости от проведанных величин

*?red t j^red . dred .

В общем случае, при сложном реяиме дефорлировапия рекомендована следующая зависит,юсть для пахоадешш ширины раскрытия

трещин

acto,ired засг«,Л + (Оск,« "aM-c,ffj) Фсгс.е у (12)

Здось acr0| (Tt4 - общая ширина раскрытия трещин при продолжительном действии крутящих моментов при-двухступенчатой втщержке; бсгс.г,,» - ширина раскрытия трещин, вычисленная как

при одноступенчатой выдержке соответственно при значениях моментов Т, , Tt ; %гс,в - коэффициент, учитывающий повышение Осгс

при сложном режиме деформирования.

На основании полученных опытных данных значение fere,г можно принять равным 1,5.'

В четвертой главе приводятся данные сравнения результатов опытов и расчета.

Большая часть вычислений и часть графических построений осуществлялась о использованием эвм. Программа рзсчотов была составлена па языке "Фортрап-1Уп.

В качестве иллюстрации на рис. 3 и 4 показаны сравплтель-. ныо графики зависимостей утлов закручивания и значешй шлртпш . раскрытия трещпп от крутящих момонтоп в балко ПЛ-З.

В результате сопоставления опытных и вычисленных интегральных перемещений - углов закручивания, гшршш раскрытия трсктаг балок, подверженных продолжительному действию'крутящих моментов, установлена пх хорогала сходимость (длипнэ опита и расчет и.гагт

15.0С

0.00

1

рш, / V

Г * *1 ¡«У*»» , БШ-3

10

15

20

см

- Рис. 3. Сравнительные гра^шш зависимостей " Т и балки БШ-3 '----расчет; ;- опыт

20.00 . 15.00 | 10.00-I- 5.00

о.со-

у

Осг«, мм

С1сге , ЛАМ

а,„, мм

Рис. 4. Сравнительные графики завиоимоотей " Т-О«-« " балки БШ-3

расховдоние на 3-8%), что свидетельствует о достоверности предложенной расчетной модели.

Результатами опытов при длительном действии нагрузки подтверждены исходные предпосйлки по формированию зависимостей для. нахоадония жеоткостных коэффициентов и параметров: Уег0 - от_ ношения модуля деформ&ции бетона в полосах мезду трещинами Eá к начальному модулю упругости Ee ; Ys (, Vsw) - отношения средних деформаций арматуры к их максимальным значениям, момента образования трещин. •

Проведено сравнение опытных и вычисленных по предложенной модели деформаций бетона в полосах между трещинами, поперечной и продольной арматуры, показавшее достоверность формул принятой; расчетной модели.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ .

I» В результате опытов на железобетонных балках сплошного я пустотелого прямоугольного сечения с размерами, близкими к размерам элементов реальных конструкций, подверженных продолжительному действию крутящих моментов при двух режимах деформирования, получена совокупность достоверных данных по деформациям" арматуры, бетона, углам закручивания, ширине раскрытия трещин.

2. Результатами опытов получена сложная картина дефоршро- ■ вания бетона в полосах мевдг трещинами как при кратковременном, так и при длительном действии крутящего момента. Бетон деформируется не только в направлении силовых линий, но и по направлениям, перпендикулярным к граням балки. Вторые деформации в про- ' • делах длины полосы бетона неравномерны, что вызывает в них изгиб. '. Показано, что бетон в пределах поперечного сечения деформируется . нелинейно. :

3. Рост деформации арматуры и бетона, углов закручивания,, ширина раскрытия трещин при продолжительном действии крутящих ., моментов зависит от режима нагружепия. Сложный двухступенчатый режим нагружения при постоянных по величине моментах Т, ,Т2 увеличивает деформации и перемещения при длительных наблюдениях по сравнению о одноступенчатым нагруженном в 2 и более раза.

4. При продолжительном действии крутящих мокзнтов предложены зависимости для нахождения коэффициентов и параметров: VCPe

- отношение модуля деформаций бетона в полооах но уду трещинами

Е'в к начальному модулю упругости Еа ;ЛК, (Н7,*,)- отношения средних деформаций арматуры к их максимальным значениям. Обоснованы зависимости для определения момента образования трещин.

5. Для случая длительного действия крутящих моментов экспериментально проверена методика расчета деформаций и перемещений, наиболее полно отражающая напряженно-деформированное соотояние при сложных загружениях. Предложенные зависимости для вычисления углов закручивания на стадиях работы балок с трещинами, ширины раскрытия трещин применимы в расчетах балок о широким варьированием иоходных характеристик: типа сечения (сплошной и пустотелый), содержания продольного и поперечного армирования, относительного уровня нагружения Т/Тсгс , режима деформирования.

6. В результате сопоставления опытных и вычисленных углов закручивания, ширины раскрытия трещин балок, подверженных продолжительному действию крутящих моментов, установлена их хорошая сходимость, что свидетельствует о достоверности предложенной расчетной модели.

7. Использование настоящих результатов исследования в практике: проектирования железобетонных конструкций, подверженных , оложним силовым воздействиям.позволит более рационально разместить в элементах конструкции арматуру, повысить их надежность при эксплуатации, . -

Подписано в печать 8.10.91 г. формат 60x84^/16 Печ.офс. И-319 Объем I уч.-изд.л, Т. 100 ЗаказБесштгно

Ротапринт МИЗИ им. В.В. Куйбышева