автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Деформирование и трещиностойкость тонкостенных элементов железобетонных оболочек и складок

, ц 0 ^ .

На правах рукописи

ЗАЗДРАВНЫХ ЭДУАРД ИВАНОВИЧ

ДЕФОРМИРОВАНИЕ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ

ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОБОЛОЧЕК И СКЛАДОК

Сиециалъиоспл 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород-1998

Работа выполнена на кафедре строительных конструкций-Белгородской государственной технологической академии строительных материалов

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ВИКОЛЧУНОЗ

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

И.Е.М11ЛЕЙКОВСКИЙ

Официальные оппоненты: ' - засл. деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор P.C. САНЖАРОВСХИЙ

- кандидат технических наух, додлп Е.В.ОСОВСКИХ

Ведущая организация - Брянская государственная инженерно-технологическая академия (БГИТА)

Защита состоится 28 декабря 1998 г. в 1300 часоь на заседгня специализированного совета К 064.66.06 по присуждению ученой степеь кандидата технических наук в Белгородской государственной технологичес:; а академии строительных материалов по адресу* 308012, г. Белгород, у Костюкова, 46, БелГТАСМ, главный корпус, ауд. 242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Совет направляет Вам для ознакомления данный реферат и просит Bau отзывы в 2-х экземплярах, заверенные печатью, направить секрсгс^го i указанному выше адресу.

Автореферат разослан 28 ноября 1998 г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат технических наук, доцент

A.A. CoiroioB

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широкое применение железобетонных конструкций в различных, в последние годы все более сложных и ответственных сооружениях, вызывает необходимость развития теории и совершенствования методов их расчета.

Тонкостенные железобетонные оболочки и складки являются наиболее сложными конструкциями. Их расчет по предельным состояниям с учетом специфических свойств железобетона производится до настоящего времени чаще всего с использованием обратных поверочных методов, например на основе кинематического метода предельного равновесия.

Значительное число исследований, выполненных за последние годы в области создания физических моделей железобетонных конструкций, свидетельствует скорее о важности, чем о достаточной изученности этих вопросов.

По ряду причин экспериментальным исследованиям оболочек и их элементов посвящено существенно меньше работ по сравнению с другими типами железобетонных конструкций, например стержневых. Более того, значительная часть этих работ проводилась на моделях из упругих материалов и ограничивалась получением в большинстве случаев только качественной картины. Количественная сторона деформирования и трещинообразования железобетонных элементов оболочек и складок до настоящего времени остается исследованной крайне мало. При проектировании этих конструкций физические параметры заимствуются, в основном, по результатам исследований стержневых и плоскостных конструкций. Это не в полной мере отражает действительную картину деформирования, образования и раскрытия трещин в оболочках и складках. Имеющиеся же фрагментарные опытные данные не могут быть использованы для нормирования параметров физических моделей.

Из изложенного следует, что проведение экспериментально-теоретических исследований тонкостенных железобетонных элементов при напряженных со-

стояниях, характерных для участков поверхности, оболочек и складок, в которых проверяется жесткость и трещиностойкость этих конструкций, представляет собой актуальную и практически важную задачу. Ее решение будет способствовать развитию теории и совершенствованию методов проектирования железобетонных тонкостенных конструкций.

Цель диссертационной работы. Разработка практического метода расчета трещиностойкости и жесткости тонкостенных элементов железобетонных оболочек и складок на основе экспериментально-теоретических исследований их деформирования при обобщенном плоском напряженном состоянии.

Научная новизна работы:

- новые элементы в характере деформирования, образования, развития и раскрытия трещин в тонкостенных железобетонных элементах при обобщенном плоском напряженном состоянии «растяжение-сжатие», выявленные экспериментально;

- расчетные схемы и аналитические зависимости деформирования арматурного стержня в зоне пересечения его неортогоналыю ориентированной трещиной;

- предложения по уточнению физической природы "нагельного эффекта" в плосконапряженном железобетонном элементе;

- методика, алгоритм и программные средства для расчета жесткости и трещиностойкости в тонкостенных плосконапряженных железобетонных элементах;

результаты сопоставительного анализа опытных и расчетных данных деформирования и трещиностойкости плосконапряженных железобетонных элементов с использованием предложенного расчетного аппарата.

Автор защищает:

- результаты экспериментальных и теоретических исследований деформирова ния и трещиностойкости тонкостенных железобетонных элементов с различным! схемами армирования при обобщенном напряженном состоянии «растяжение сжатие»;

- новые элементы деформационной физической модели анизотропных железобетонных элементов с трещинами, направленные на уточнение осевых и тангенциальных смещений арматурного стержня в неортогонально ориентированной трещине;

- методику, алгоритм расчета, результаты численных исследований и сопоставительного анализа элементов железобетонных оболочек и складок.

Обоснованность и достоверность научных положений базируется на использовании общих закономерностей теории упругости анизотропных материалов и механики железобетона и подтверждается сопоставлением результатов расчета по разработанной методике с экспериментом и данными расчета другими методами.

Практическое значение работы. Разработанная методика расчета трещи-иостойкости тонкостенных плосконапряженных элементов позволяет более строго (по сравнению с существующими расчетными положениями) производить расчет железобетонных оболочек и складок по предельным состояниям второй руппы, и, как следствие - рационально проектировать такие конструкции.

Реализация работы. Результаты проведенных исследований применены 1ри выполнении ряда проектов институтом Центрогипроруда, Белгородгипро-тшцепром, в том числе при проектировании цилиндрической оболочки завода ;олода в г.Белгороде.

Запатентованная автором методика испытаний использовалась в Бел-"ТАСМ при исследовании трещиностойкости новых типов железобетонных фостранствеиных конструкций, а также в учебном процессе.

Апробация работы н публикации. Основные положения диссертации (оложены и одобрены на заседании секции «Железобетонных и каменных инструкций» 50-й Международной научно-технической конференции (г. Санкт-Тетербург, 1996 г.), Международной конференции «Ресурсосберегающие ехнологии строительных материалов, изделий и конструкций (г. Белгород, 1993 .), Международной конференции «Ресурсо- и энергосберегающие технологии

строительных материалов, изделий и конструкций» (г. Белгород 1995 г.), 54-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета (г. Санкт-Петербург, 1997 г.), 29-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов, студентов Российских вузов (г. Пенза, 1997 г.).

В полном объеме диссертационная работа доложена и одобрена на семинаре кафедры железобетонных и каменных конструкций Киевского государственного технического университета строительства и архитектуры (г. Киев, 1997 г.), семинаре кафедры строительных конструкций Белгородской государственной технологической академии строительных материалов (г. Белгород, 1998 г.). По теме диссертации опубликовано семь статей и получены два патента Российской Федерации на изобретение (N2008406 «Составная железобетонная панель»; N2071599 «Способ оценки механических свойств тонкостенных железобетонных конструкций при растяжении и сжатии и устройство для его осуществления»).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения с основными выводами, списка литературы и приложений. Она изложена на 207 страницах, содержит 149 страниц основного текста, 15 таблиц, 43 рисунка, 297 наименований литературы и 4 приложения на 35 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой темы , приведены общая характеристика работы и ее основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первой главе изложено состояние вопроса и сформулированы задачи исследования. Выполнен анализ существующих методов расчета трещиностой-кости тонкостенных элементов железобетонных конструкций в форме оболочек и складок. Проанализированы наиболее часто применяемые физические модели железобетона с трещинами при сложном напряженном состоянии и результаты

экспериментальных исследований жесткости и трещиностойкости Тонкостенных железобетонных элементов.

Характерные свойства, присущие железобетону (неоднородность, анизотропия, физическая нелинейность, napyiueime сплошности материала и др.) существенно изменяют распределение деформаций и перемещений. Поэтому проблема учета реальных свойств материала остается одной из важнейших при расчете конструкций рассматриваемого класса. Ее решению посвящены иссле-* дования В.Н.Байкова,В.С. Бартенева, В.В. Белова, Р.К. Боброва, В.М. Бондаренко, П.И. Васильева, A.A. Гвоздева, A.C. Городецкого, А.С.Жива, А.В.Забегаева, Н.И. Карпенко, АЛ. Козака, В.И. Колчунова, С.М. Крылова, А.И. Либермана, И.Е. Милейковского, В.И.Морозова, В.Д.Райзера, Б.С.Расторгуева, Р.С.Санжаровского, Г.К.Хайдукова, Ю.В.Чиненкова, Г.Н.Шоршнева, В.В. Шугаева и др. При этом, полученные решения в отношении оценки трещиностойкости различных зон оболочек также неравнозначны. Если для ортогонально ориентированных к арматурным стержням трещин в ребрах и поле оболочек имеются вполне удовлетворительные расчетные модели, то для трещин неортогонально ориентированных к арматуре, например, трещин в зонах действия главных растягивающих усилий, предложенные решения не отличаются строгостью и нуждаются в совершенствовании и развитии.

Разработке деформационных физических моделей железобетона с трещинами при сложном напряженном состоянии в последние два десятилетия уделялось большое внимание в отечественных и зарубежных исследованиях. Тем не менее, в подавляющем большинстве этих и других выполненных ранее исследований основное внимание уделялось изучению общего качественного характера деформирования и определению некоторых усредненных составляющих деформаций характерных элементов с трещинами. В них за редким исключением (работы А.Я. Барашикова, А.Б. Голышева, A.C. Залесова, Н.И.Карпенко, Вл.И. Колчунова и др.) почти не затрагивались вопросы оценки относительных взаимных смещений арматуры и бетона в плосконапряженных элементах на участках между

трещинами, противоречивы трактовки физической природы "нагельного эффекта" и сил зацепления, неоднозначна трактовка составляющих деформаций, вносящих наибольший вклад в значение ширины раскрытия трещин и др.

Это свидетельствует о необходимости совершенствования физических моделей железобетона с трещинами и разработки на их основе более строгих и надежных методов деформационного расчета тонкостенных пространственных конструкций. Уместно также отметить и то, что подавляющее число этих исследований носят теоретический характер.

Объем экспериментальных исследований жесткости и трещиностойкости тонкостенных железобетонных элементов и, тем более, конструкций, весьма ограничен

Имеющиеся исследования отличаются по их уровню, решаемым задачам, количествам и типам образцов и др. Практически отсутствуют исследования трещиностойкости сложнонапряженных элементов угловых зон оболочек и складок. Все это, несомненно, снижает качество проектирования тонкостенных пространственных конструкций в форме оболочек и складок. Поэтому, тема, вынесенная в название работы и сформулированная цель исследований представляются актуальными.

Во второй главе на основе анализа данных экспериментальных исследований в железобетонных пространственных конструкциях покрытий и перекрытий в форме призматических складок, цилиндрических и пологих оболочек выявлено образование ряда характерных типов трещин, соответствующих характеру напряженного состояния в отдельных зонах конструкций. К одному из наиболее характерных типов трещин, присущих всем названным и другим подобным конструкциям, относятся трещины в приопорных угловых зонах, а также в приопорных зонах бортовых элементов, так называемые - косые трещины, связанные с действием главных растягивающих усилий. Вторым характерным типом трещин, также во многом определяющим трещиностойкость названных типов конструкций, являются нормальные трещины бортовых элементов этих конструк-

ций, связанные с действием растягивающих усилий в этих элементах. Рассмотренные типы трещин относятся к, так называемым, непересекающимся (по терминологии проф. Н.И. Карпенко) сквозным трещинам, расположенным ортогонально или неортогонально по отношению к арматурным стержням.

В работе рассмотрены различные варианты напряженного состояния, характерные для таких зон, возможные варианты и условия трещинообразования в случае кос&х и нормальных трещин, а также возможные варианты армирования.

На основе вариационного метода перемещений предложена физическая модель для определения осевых смещений арматурного стержня в бетонной матрице относительно берегов трещин. Система соответствующих разрешающих уравнений имеет вид:

о, (О

с

где За,., Ьлс - жесткостные характеристики слоев составного элемента, определяемые интегрированием функций поперечного распределения перемещений;

Лс - к^оо^оо^ + ЕЛАЛ,; (2)

-г

где с!Л = Ь ¿у. (4)

В ней, помимо осевых деформаций арматуры и бетона, учитываются деформации, связанные с депланацией бетона, окружающего арматурный стержень.

Для упрощения и возможности решения задачи по определению осевых смещений в замкнутом виде предложен новый вариант выбора единичных функций и даны формулы по определению соответствующих жесткостных характеристик.

Для использования уравнений совместности перемещения арматуры в трещине при ее раскрытии помимо осевых смещений С/г/ необходимо иметь и тангенциальные смещения арматурного в бетонной матрице Кг, (Рис.1).

В работе для определения тангенциальных смещений в трещине построена уточненная расчетная схема арматурного стержня, находящегося в условиях продольно-поперечного изгиба - модель, так называемого, «нагельного эффекта».

Рис.1. Схема деформирования арматурного стержня в зоне наклонных трещин в полке и бортовых ребрах оболочек и складок и расчетная схема для определения тангенциальных смещений

Общая. зависимость определения суммарной поперечной силы в таком стержне записана в виде выражения:

(2з.Ю1 = Й.Д + + 01,/4, + 03.™, + Qs.Au + • (5)

Построены зависимости для определения каждой из составляющих, входящих в выражение (5):

Q,a =12£М//3 , &.и=-6£/Ди//,2 ,

(6)

=N,sin

3 cosa i

,2 d ) '

где A = acrc cosa; m¡ - количество поперечных стержней по ширине сечения

железобетонного элемента; Ди - угол взаимного поворота поперечных сечений;

A*, = - 2 2> 5W( А m, //,2 (0,5/( - a,)(/, + a,) +

¿=i

+ ¿a 5Wj Д™, Щ / /,2 (0,5/,. + a¡ )(/,• + a,).

Получено модифицированное выражение для определения коэффициента податливости арматурного стержня в бетонной матрице при тангенциальном смещении:

[sin (a + ß,)]/3

, ' — • (8)

На основе результатов экспериментальных исследований процессов тре-щинообразования тонкостенных железобетонных элементов внесены качественные изменения в характер процесса трещинообразования и, соответственно, зависимости для определения ширины раскрытия трещин. Так, вместо принятого в теории профессора В.И. Мурашова одного уровня трещинообразования с последующей стабилизацией, до разрушения железобетонной конструкции прослеживается несколько таких уровней:

В результате решения уравнений трещинообразования определены: расстояние между трещинами 1СГС, ширина их раскрытия ат и параметр *у5. В частности, при армировании тонкостенного железобетонного элемента арматурными стержнями одного направления (/ = 1) формулы для определения вышеперечисленных параметров принимают следующий вид:

Le =

в

-In

В

2 Ä,

= ^,(1

В

= J _2к(1

L

-0.5 В/

— В,

еЛ1

(9) (10) (П)

1

Здесь Л

В Еьг/ кА

В. = В к \ — - 1 , В3 = -, * =-^--(12)

где /¡а! - параметр, учитывающий дополнительное деформационное воздействие, связанное с нарушением сплошности бетона.

На основе полученных уточненных зависимостей для определения осевых и тангенциальных смещений арматурного стержня в бетонной матрице скорректированы соотношения между компонентами вектора общих деформаций тонкостенного элемента с трещинами и компонентами вектора усилий деформационно! теории Н.И. Карпенко применительно к рассматриваемому плосконапряженном) элементу, соответственно построенной модифицированной зависимости для вы числения коэффициентов матрицы жесткости (Су) для такого элемента.

В третьей главе приведены методика и результаты экспериментальны? исследований двух серий опытных образцов в виде тонкостенных железобетон ных колец.

Целью экспериментальных исследований явилось определение основны; опытных параметров деформирования и трещиностойкости в тонкостенных желе зобетонных элементах при обобщенном плоском напряженном состоянии «растя жение - сжатие» и проверка корректности разработанной теоретической модели.

Для исследования тонкостенных элементов при обобщенном плоском на пряженном состоянии «растяжение-сжатие» предложен новый тип опытных об разцов в виде тонкостенных железобетонных колец, а также конструктивно решение стенда, обеспечивающего создание указанного напряженного состоянш новизна которых защищена патентом РФ N2071599.

Опытные образцы (рис.2) были изготовлены в виде тонкостенных железобс тонных колец диаметром 1600 мм, высотой 700 мм и толщиной стенок 40 мм у

С1 (С2)

С1_ (Разберпчка на плоскость)

4 зо

5025

_С2_ (РазВертка на плоскость)

Рнс.2. Конструкция тонкостенного опытного образца

*

бетона классов В10-В25 . Кольца армировались по срединной поверхности сетками с рабочей арматурой 0 8A-III и монтажной 0 5Вр-1 с шагом 150 мм. Углы наклона рабочих стержней в горизонтальной плоскости кольца составляли 30° и 60°. Всего было изготовлено 12 опытных образцов.

В процессе испытаний образец нагружали одновременно как вертикальной сжимающей нагрузкой посредством гидродомкрата, опирающегося на силовую раму, так и горизонтальной растягивающей, создаваемой равномерным давлением на образец эластичной камеры при нагнетании в нее сжатого воздуха. Нагружение осуществлялось ступенчато с выдержкой на каждой ступени . Соотношения вертикальной и горизонтальной нагрузок на образец были приняты 0,5 и 1,5 для серий 1.30 и 11.60 соответственно.

В процессе испытаний были определены следующие параметры: величины вертикальных и горизонтальных нагрузок, усилия образования трещин, ширина их раскрытия (в том числе суммарная на заданном участке), деформации бетона, арматуры, расстояния между трещинами.

Качественные распределения относительных взаимных смещений zg и условных касательных напряжений сцепления ig для различных типов образцов с различными углами наклона арматуры были близки между собой. На количественные различия деформаций значительное влияние оказывали при прочих равных условиях (класс бетона, армирование, нагрузка) углы наклона арматурных стержней к нейтральной поверхности образца (рис.3).

Так, с уменьшением угла наклона арматурных стержней к трещине с 90° до 30° относительные смещения eÄ снижались до 50%. Кроме того, количественные различия анализируемых деформаций были связаны с количеством стержней, пересекаемых трещиной, процентом армирования, соотношением вертикальных и горизонтальных усилий.

Качественная картина относительных взаимных смещений и условных каса-

14 13 П 13 Т2

Рис. 3. График напряжений сцепления (т) в опытном образце 1.30/30.1 (б)

ельных напряжений сцепления хорошо согласуется с характером распределения 1ТИХ параметров, принятым в теории составных стержней. Следовательно, можно ¡делать вывод о возможности использования в расчете модели составного ггержня для оценки деформирования арматурного стержня в бетонной матрице.

Сравнение значений расстояний между трещинами в разных опытных об-)азцах показало, что угол наклона арматурных стержней р оказывает устойчи-юе влияние на этот параметр. Так, средние значения расстояний между трещинами составляют 442 мм при р =0°, 389 мм - при р =30° и 218 мм - при р =60°.

Анализ влияния соотношения вертикальных усилий в образце к горизонтальным на опытные значения деформаций арматуры, бетона, относительных ззаимных смещений и, соответственно, ширину раскрытия трещин показал, что с увеличением соотношения Ы, / Ип деформации арматуры е бетона е ь и ширина раскрытия трещин асгс соответственно, увеличиваются незначительно .

На рис. 4 приведены опытные зависимости для средних значений расстояний между трещинами в зависимости от отношения продольного усилия в рабочей арматуре к усилию в этой же арматуре в момент начала трещинообразования.

Из графика можно увидеть, что процесс трещинообразования продолжается практически до момента разрушения.

С целью наиболее точного воссоздания процесса раскрытия трещин на различных этапах нагружения тонкостенных железобетонных образцов, также, как и в отношении исследования расстояний между трещинами, автором рассмагри-вались параллельно три характеристики - максимальные значения ширины раскрытия трещин, средние и измеренные в месте пересечения арматурных стержней с трещиной- Cicrc.maxi acrc.m-> acrc.s• Сравнительный анализ этих величин на разных этапах нагружения (рис. 4, б) показал, что динамика изменения отношения Q-crc.max /&сгс,т и Ocrc.m l°crc,s Для образцов обеих серий имеет качественно близкий характер.

В четвертом разделе для апробации и всесторонней оценки разработанной физической модели анализа деформирования и трещиностойкости тонкостенных плосконапряженных железобетонных элементов с трещинами были проведены численные исследования. Алгоритм и разработанная на его основе программа расчета деформативности и трещиностойкости тонкостенных плосконапряженных элементов построены по блочному принципу. Эффективность алгоритма обеспечивается двухуровневой расчетной схемой и использованием полуаналитических зависимостей для определения основных расчетных параметров.

Первый уровень включает в себя расчетную схему характерного плосконапряженного анизотропного элемента в целом. Вюрой уровень включает расчетную схему участка арматуры и бетона между двумя смежными трещинами. Линеаризация задачи осуществлена методом последовательных приближений.

В результате многовариантных численных исследований по программе «RING» выполнена оценка эффективности предложенной физической модели применительно к различным схемам армирования тонкостенных элементов, видом напряженного состояния, классом бетона и варьированием других изменяемых параметров.

N_n_ 6 N„„ 5

-О-в к

^ ti

........... -

т

......'........tíf^;- - ■___2

....

0,0

0.4

0,8

1.2

1 6СГС„

б)

N„ 6 N 5

СГС

4 3 2 1 0

f 3 4 ✓ лГ - 5

А а— —■ .---— ■

О i

I Л

ZX

0,0

0,5

1,0

1.5

2,0

2,5

3,0

Зсгс, мм

N. N.

Рис.4. Графики зависимостей "/--" (а), "а--" (б) для опытного образца И.

N N

СГС СГС

60/35.16: 1,2 - для средних (/«*,„) и максимальных (/с„у.„) значений расстояния между трещинами; 3 - ширипа раскрытия контролируемой трещины (a„CfS)\ 4,5 -для средних (<¡crc,m) и максимальных (flm-,»«) значений ширины раскрытия трещин

Обработаны опытные данные автора, результаты экспериментов, выполненных В.И. Колчуновым, А.А. Мельниковой, П.И. Оспищевым, Б.Ш. Шамура-довым. Проведена оценка эффективности границ применения деформационного расчета элементов по предложенной методике, выполнено сопоставление результатов расчета со значениями деформаций, перемещений и усилий, полученных по

методике действующих норм, проф. А.Б. Голышева, А.С.Запеоова, Н.И.Карпенко и других авторов.

Анализ результатов выполненных расчетов показывает, что методика норм не учитывает параметр 1СГС и определяет расстояние между трещинами не из физических соображений, а с помощью всевозможных корректирующих коэффициентов. Это приводит к тому, что отмеченная методика дает более-менее * удовлетворительные результаты лишь для определенного диапазона железобетонных элементов и конструкций.

Расчеты, выполненные по методике Н.И. Карпенко, показывают, что она до 60% переоценивает ширину раскрытия трещин в тонкостенном элементе, поскольку также базируется на модели средних деформаций и относительно приближенно позволяет определять расстояние между трещинами. §

Методика А.Б. Голышева дает возможность более строго учитывать деформирование арматурного стержня относительно берегов трещины, но не учитывает особенности сложного напряженного состояния в тонкостенном элементе и влияние угла наклона трещины к арматурным стержням. В результате она или переоценивает или недооценивает ширину раскрытия трещин. Расхождение теории и опыта для анализируемых экспериментальных данных как в одну, так и в другую сторону составляет 20-65%.

Наиболее удовлетворительное совпадение с опытом при оценке ширины раскрытия трещин дает предлагаемая в данной работе методика, для которой погрешность составляет 17-28%. Статистической обработкой численных значений отношений опытной ширины раскрытия трещин к расчетной для всех экспериментальных образцов получены следующие характеристики: среднее значение отношения х = 1,325, среднее отклонение Б = 0,305, коэффициент вариации с = 23,0%. •

Проанализированы и другие расчетные параметры, применяемые как в разработанном варианте, так и в других моделях деформирования железобетона с трещинами.

Таким образом, проведенные численные исследования подтвердили уста-'* овленные экспериментально картины трещинообразования и деформирования онкостенных железобетонных элементов при обобщенном плоском напряжении состоянии «растяжение-сжатие». Подтверждена эффективность предложен-;ого в работе уточнения "нагельного эффекта" при оценке деформативности и рещиностойкости рассматриваемых элементов.

Согласно результатов проведенных экспериментально-теоретических иссле-[ований в заключительной части работы приведены конкретные рекомендации по >асчету ширины раскрытия трещин тонкостенных железобетонных конструкций [рн сложном напряженном состоянии. Расчетный аппарат, программные средства [ рекомендации по проектированию нашли применение при проектировании :онкретных типов железобетонных конструкций.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании проведенных экспериментально-теоретических исследований федложены новые элементы физической модели деформирования и трещино-ггойкости тонкостенных плосконапряженных железобетонных элементов при )бобщенном плоском напряженном состоянии и разработана усовершенствования методика определения жесткости и трещиностойкости этих элементов.

2. С применением полуаналитического варианта вариационного метода в сочетании с методом итераций построены расчетные зависимости для определения эсевых смещений арматурного стержня в бетонной матрице на участке между 5вумя смежными трещинами, в том числе предложен вариант уточнения параметров трещиностойкости с учетом эффекта нарушения сплошности бетона. Вскрыта физическая суть "нагельного эффекта" и предложена его расчетная модель, включающая расчетную схему и определяющие уравнения, использование которых позволяет более обоснованно подойти к оценке тангенциальных смещений

арматурного стержня в зоне пересечения его трещиной. Определена функция податливости арматурных стержней сдвигу в бетонной матрице.

3. Экспериментальными исследованиями на специальных тонкостенных железобетонных плосконапряженных элементах при помощи разработанной и запатентованной экспериментальной установки выявлены новые закономерности и получены опытные параметры деформирования, трещиностойкости и ширины раскрытия трещин при различных схемах армирования, классах бетона, при различных вариантах напряженных состояний. Выявлено наличие участков укорочения деформаций бетона и наличие характерных скачков на эпюре касательных напряжений сцепления в окрестностях трещин. Сопоставлением опытных и расчетных параметров с использованием предложенных зависимостей показано, что применение уточненной деформационной модели, учет депланации бетона в сечении с трещиной, «нагельного эффекта», уровневых значений расстояния между трещинами позволяет более строго оценивать деформатив-ность, трещинообразование и ширину раскрытия трещин в плосконапряженных тонкостенных элементах.

4. С применением предложенных расчетных зависимостей, а также на основе использования двухуровневых расчетных схем, разработаны алгоритм и программа для ПЭВМ, реализующие нелинейный расчет жесткости и трещиностойкости плосконапряженного железобетонного элемента, определение основных параметров трещиностойкости с учетом эффекта нарушения сплошности бетона, определение «нагельного' эффекта» и функции податливости арматурных стержней сдвигу в бетонной матрице.

5. Проведены численные исследования деформирования и трещиностойкости железобетонных элементов с привлечением опытных данных автора и других исследователей, которые подтвердили эффективность предлагаемого расчетного аппарата.

6. Даны практические рекомендации по расчету ширины раскрытия ортогонально и неортогонально ориентированных по отношению к арматурным стержням трещин в тонкостенных плосконапряженных железобетонных элементах.

Результаты исследований, изложенные в настоящей работе, использованы при проектировании конкретных железобетонных конструкций институтами Центрогипроруда и Белгородгипропищепром (г. Белгород), а также в учебном процессе в БелГТАСМ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Заздравных Э.И. Исследование трещиностойкоста тонкостенных железобетонных элементов при напряженном состоянии «растяжение-сжатие»// Матер. Межд. конф. « Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций» - Белгород, 1993. - 4.6 -С.41.

2. Колчунов Вл. И., Заздравных Э.И. Деформирование арматурного стержня в плосконапряженном железобетонном тонкостенном элементе // Матер. Межд. конф. «Ресурсо-, энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций» - Белгород: БелГТАСМ, 1995. - 4.2 - С.40-41.

3. Колчунов Вл.И., Заздравных Э.И. Расчетная модель «нагельного эффекта» // Известия вузов. Строительство.-1996. - N10 - С. 18-25.

4. Колчунов Вл.И., Заздравных Э.И. Уровни трещинообразования и расстояние между трещинами в железобетоне //.Исследование и разработка эффективных конструкций и методов возведения зданий и сооружений: Межвузовский сб. научи, трудов. - Белгород: БелГТАСМ, 1996. - С.86-93.

5. Колчунов В.И., Заздравных Э.И. Экспериментальные исследования ширины раскрытия трещин в тонкостенных железобетонных элементах при обобщенном плоском напряженном состоянии // Исследование и разработка эффективных конструкций, методов возведения зданий и сооружений: Сб. науч. тр. - Белгород: БелГТАСМ, 1996. - С.94-111.

6. Колчунов Вл.И., Заздравных Э.И. Расчет трещиностойкости плосконапряженных железобетонных элементов с учетом эффекта нарушения сплошности бетона // Материалы 54-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. - 4.1 - СПб : СПб ГАСУ, 1997. - С.67-71.

7. Колчунов В.И., Заздравных Э.И. Экспериментальные исследования трещиностойкости тонкостенных железобетонных элементов // Материалы 29-й научно-технической конференции

профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов с:уденюз Российских вузов. - Пенза: Пензенская ГАСА, 1997. -С.23-24.

Патенты:

1. Патент РФ N2008406 на изобретение «Составная железобетонная панель» / Колчунов В.И., Ефимов В.И., ЗаздраЕных Э.И.

2. Патент РФ N2071599 на изобретение «Способ оценки механических свойств тонкостепных железобетонных конструкций при действии растяжения и сжатия и устройство для его осуществления» / Колчунов В.И., Заздравных Э.И.