автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Деформирование преднапряженных железобетонных изгибаемых элементов составного сечения

&о

на правах рукописи

Скобелева Елена Анатольевна

ДЕФОРМИРОВАНИЕ ПРЕДНАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СОСТАВНОГО СЕЧЕНИЯ

Специальность 05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел 2008

003453745

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

- академик РААСН, доктор технических наук, профессор

Колчунов Виталий Иванович

- академик РААСН, доктор технических наук, профессор

Карпенко Николай Иванович

- кандидат технических наук, профессор Парфенов Сергей Григорьевич

ГОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»

Защита состоится «12» декабря 2008 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.182.05 при ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет» по адресу: 302020, г. Орел, Нау-горское шоссе, 29, главный корпус, ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет».

Автореферат разослан « 10 » ноября 2008 г.

Ученый секретарь у ,

диссертационного Совета ¿г^"""/? А.И. Никулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время достаточно остро стоит проблема усиления и восстановления несущих конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений. В результате усиления конструктивных систем из железобетона образуется, по определению академика В.М. Бондаренко, реконструируемый железобетон, которому присущ ряд особенностей. Усиленные конструкции имеют сечения, состоящие по высоте из двух и более элементов, образующих после соединения швы с разной степенью податливости, и в общем случае относятся к классу составных конструкций. К этому же классу конструкций относятся широко используемые в настоящее время сборно-монолитные и многослойные ограждающие конструкции с наружными слоями из железобетона.

Существующие на сегодняшний день подходы к расчету составных конструкций в большинстве своем основываются на приведении к квазисплошному сечению, на использовании линейно-упругих и простейших нелинейных законов деформирования материалов или на учете различной прочности бетонов брусьев при весьма условном моделировании податливости шва их сопряжения. Такие подходы не позволяют в полной мере отразить реальное поведение железобетонного составного элемента под нагрузкой. Работ, достаточно полно учитывающих специфику деформирования такого класса конструкций, сравнительно мало и почти отсутствуют исследования железобетонных составных конструкций с предварительно напряженной арматурой. В связи с этим изучение особенностей деформирования и разрушения составных железобетонных элементов, направленное на наиболее полный учет нелинейности деформирования материалов, податливости шва соединения, уровня предварительного напряжения, представляется актуальным.

Цель работы - разработка расчетной модели деформирования и разрушения преднапряженных железобетонных составных балок с учетом податливости шва сдвига и специфики деформирования железобетона.

Научную новизну работы составляют:

- расчетные зависимости для исследования деформирования и разрушения предварительно напряженных железобетонных изгибаемых составных элементов, учитывающие податливость шва сдвига, неупругие деформации и трещины в железобетоне;

- опытные данные о характере деформирования, ширине раскрытия трещин и разрушении железобетонных составных балок с обычной и преднапряженной арматурой;

- методика, алгоритм и программа расчета для определения параметров деформирования, несущей способности железобетонных элементов рассматриваемого типа;

- результаты многовариантных численных исследований деформирования и несущей способности железобетонных составных балок с податливым швом контакта.

Автор защищает:

- полуаналитическую методику расчета для исследования деформирования и разрушения преднапряженных железобетонных изгибаемых элементов составного сечения;

- новые экспериментальные данные о деформировании, трещино-образовании и разрушении преднапряженных составных железобетонных балок с податливым швом соединения элементов;

- алгоритм, программу расчета и результаты численных исследований жесткостных характеристик, параметров деформирования и несущей способности преднапряженных железобетонных изгибаемых элементов составного сечения при варьировании их конструктивных параметров.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов основывается на использовании общепринятых допущений строительной механики и механики железобетона, сопоставлении теоретических результатов с экспериментальными (включая и опыты других авторов), а также подтверждается результатами многовариантных численных исследований, в т.ч. расчетами реальных конструкций.

Практическое значение и реализация результатов работы

Разработанный вариант расчетной модели и составленные на его основе алгоритм и программа позволяют более строго по сравнению с существующими методами производить расчет по деформациям и по несущей способности предварительно напряженных составных железобетонных элементов и, как следствие, руководствоваться при проектировании фактическими значениями их жесткостей.

Работа выполнена в рамках научно-исследовательских работ Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН) по темам: «Разработка рациональных конструктивных систем вновь возводимых и реконструируемых общественных зданий с высоким уровнем живучести при запроектных воздействиях» (2006-2008 гг.), «Развитие теории живучести конструктивных систем из железобетона с элементами составного сечения» (2008-2010 гг.). Результаты проведенных исследований включены в Альбом инновационных проектов РААСН (2008 г.) и применены Орловским академическим научно-творческим центром РААСН, ЗАО «Корпорация «ГРИНН» при выполнении ряда проектов по усилению железобетонных несущих элементов при реконструкции зданий и сооружений.

Результаты работы внедрены в учебный процесс МИИТ, ОрелГТУ, БГИТА при изучении студентами и магистрами строительных специальностей дисциплин «Железобетонные и каменные конструкции», «Технические вопросы реконструкции зданий и сооружений».

Апробация работы и публикации

Результаты исследований докладывались и обсуждались на Международных академических чтениях «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» (г. Курск, КурскГТУ, май 2005 г.); на Международном научно-практическом семинаре, (г. Пермь, ПермьГТУ, сентябрь 2005 г.); на юбилейной научно-технической конференции «Строительная

физика в XXI веке», проводимой в НИИСФ РААСН (г. Москва, НИИСФ, сентябрь 2006 г.); на ежегодных научно-технических конференциях студентов, преподавателей, сотрудников и аспирантов «Неделя науки» (г. Орел, ОрелГТУ, апрель 2004-2008 гг.).

В полном объеме работа доложена и одобрена на расширенном заседании кафедры «Строительные конструкции и материалы» Орловского государственного технического университета (г. Орел, сентябрь 2008 г.).

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения с основными выводами, списка литературы и приложений. Она изложена на 208 страницах, включающих 141 страницу основного текста, 44 рисунка, 13 таблиц, список литературы из 183 наименований и 5 приложений (67 стр.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе приведен анализ конструктивных решений и экспериментально-теоретических исследований составных железобетонных конструкций, в том числе и предложений по учету податливости шва сдвига, обобщены и проанализированы современные физические модели железобетона с трещинами, применяемые при расчете железобетонных составных конструкций.

В результате анализа установлено, что значительное число различных типов железобетонных конструкций по характеру статической работы можно отнести к классу составных. В частности, к этому типу конструкций относятся конструкции с сечением, усиленным наращиванием и подращиванием, сборно-монолитные элементы, многослойные ограждающие панели, ригели и плиты с комплексным поперечным сечением и другие.

Фундаментальные положения теории составных конструкций заложены в трудах В.З. Власова, А.Р. Ржаницына, И.Е. Милейковского, Г.А. Гениева и других. Изучению отдельных вопросов расчета и конструирования железобетонных составных элементов посвящены экспериментальные и теоретические исследования В М. Бондаренко, C.B. Бондаренко, Т.И. Барановой,

A.Б. Голышева, A.C. Залесова, Н.И. Карпенко, В.А. Клевцова,

B.И. Колчунова, Вл.И. Колчунова, Е.А. Король, П.Г. Лабозина, Е.Ф. Лысенко, А.И. Мальганова, С И. Меркулова, А.И. Никулина, B.C. Плевкова, А.И По-песко, В.И. Римшина, P.C. Санжаровского, Г.А. Смоляго, B.C. Федорова, P.A. Харченко, P.A. Хечумова, Ю.В. Чиненкова, AT. Юрьева, Х.И. Лега, М.В. Лескела, Ф.А. Ритчи, Д.А. Томаса и других.

Проведенный анализ этих работ позволил сделать вывод о том, что в настоящее время железобетонные конструкции составного сечения с податли-

выми швами сдвига занимают все большее место в общем объеме строительства и реконструкции зданий. Важнейшими факторами, влияющими на точность и надежность их расчёта по предельным состояниям обеих групп, является учет их конструктивных особенностей, предварительного напряжения, нелинейности деформирования и трещинообразования железобетона.

В настоящее время действующими нормативными документами по проектированию усиливаемых железобетонных элементов составного сечения рекомендуется применять физические модели железобетонных конструкций сплошного поперечного сечения с различными дополнениями в виде проверки прочности стыкового соединения. Причем в преобладающем большинстве имеющихся публикаций влияние податливости шва сдвига учитывается косвенно. Это приводит к тому, что составные железобетонные конструкции проектируются с неоправданными запасами или с недооценкой их прочности, деформативности и трещиностойкости

Ключевыми элементами в теории составных железобетонных элементов является принимаемая физическая модель деформирования шва сдвига и способ определения приведенной жесткости на сдвиг зоны контакта элементов. Наиболее часто податливость шва сдвига между элементами составной конструкции предлагается учитывать в расчете введением коэффициента жесткости шва сдвига £ или приведенного погонного модуля шва сдвига G0. Экспериментально-теоретическими исследованиями этих параметров занимались В.И. Жаданов, A.A. Квасников, Вл.И. Колчу-нов, Е.А. Король, B.JI. Курбатов, Л.А. Панченко, В.В. Пуртов, П.В. Сапожников, Д.Р. Сафин, A.C. Семченков, A.A. Сухарев, A.B. Турков, P.P. Хасанов, Ю.В. Чиненков, Е. Витмер, Д. Мередит и др.

На основе представленного обзора и анализа известных научных публикаций сформулированы цель и задачи настоящих исследований.

Вторая глава диссертации посвящена построению расчетной модели деформирования и разрушения железобетонных изгибаемых пред-напряженных элементов составного сечения.

Приняты следующие исходные положения и рабочие гипотезы:

- считается справедливым линейный закон распределения относительных деформаций бетона и арматуры по высоте сечения элемента;

- связь между напряжениями и относительными деформациями бетона и арматуры принимается в виде расчетных диаграмм деформирования;

- в работе на сдвиг по шву между элементами учитывается работа материала шва сдвига, прилегающей к шву сдвига контактной зоны бетонов соединяемых брусьев и поперечных стержней-нагелей;

- учет предварительного напряжения моделируется эквивалентным из условий прочности и жесткости выбором единичных функций по высоте поперечного сечения.

Для исследования принимается изгибаемый элемент с постоянными по длине геометрическими формой и размерами, с поперечным сечением тавро-

вого или прямоугольного профиля, состоящий из двух или более брусьев, нагруженный равномерно распределенной нагрузкой. Усилие предварительного напряжения Р моделируется исходя из условий прочности и жесткости эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой, вызывающей выгиб конструкции. Расчетная модель для исследования напряжено-деформированного состояния составного элемента строится на основе вариационного метода перемещений В.З. Власова. Разрешающие дифференциальные уравнения записываются из условий равновесия элементарной полоски, выделенной по длине изгибаемого элемента сечениями х и (х+ск) (рис. 1).

¿Г Л.-

ШХПП

Ц2

ттт

х

с!х

Рисунок 1 - Расчетная схема составного изгибаемого элемента с предварительно напряженной арматурой: 1 - до нагружения, 2 - после нагружения

Сущность метода характеризуется тем, что искомые перемещения принимаются в виде разложений - единичных функций, которые выбираются для всего поперечного сечения, непрерывны по длине изгибаемого элемента и подобраны согласно принятых геометрических и физических гипотез (рис. 2). В качестве таких функций назначены: 1) £ и ^, описывающие распределение продольных перемещений, усредненных на основе физической модели железобетона; 2) характеризующая сдвиг брусьев относительно друг друга при наличии упруго-пластических связей между ними; 3) единичные функции, характеризующие дополнительное влияние на напряженно-деформированное состояние составного элемента усилия предварительного напряжения £ и .

„-АуЬ,

Г\Г

ъ ь

ы

Ла.

Ьг

■= У =1

Ь-Уо Уо в -— 4 7-- Э к-'

ш

1 У»

Рисунок 2 - Распределение единичных функций перемещений по высоте сечения- 1 - линия шва между элементами, 2 - линия, проходящая через центр тяжести сечения, 3 - ось преднапряженной арматуры

Продольные и поперечные перемещения на каждой итерации шаго-во-итерационной процедуры принимаются линейными и представляются в виде следующих разложений:

где /, j - индексы отдельных состояний, совокупность которых характеризует общее деформированное состояние конструкции; с=2; <1=2

Система дифференциальных уравнений для описания деформированного состояния изгибаемых составных элементов представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Исходная система дифференциальных уравнений элемента составного сечения

Группа уравнений и,(х) У/х) Свободные члены

I 1(7*0" -Ь,к) (=0 4=0 с!,с 7=1 к=0 -Л

II с4 1=0 т=1 м т=\ -(Р'„+9Я)

В таблице 1 обозначено: к, т - индексы состояний, единичные эпюры которых явятся множителями для единичных эпюр с индексами г, у, г, к = 0 .с, ], т - 1. ¿1; ЕГ=(Г( ,)/ск

Свободные члены уравнений таблицы 1: Рк"0\ р'т=0 (при ят=ЧехР (при т=1)\ (при т=2).

Функции жесткостей определяются интегрированием соответствующих единичных функций по высоте сечения составного элемента. Например, для первого квадранта таблицы 1 они имеют следующий вид:

(2)

ь,к{х,2)=¡41 {¿£\ (7

Л

При вычислении функций (2) погонный модуль шва сдвига по длине конструкции на каждой итерации заменяется приведенным эквивалентным значением для сечения, находящегося в зоне преимущественного воздействия поперечной силы, т.е. С0(х)=Оп=соп$1. Определение приведенного погонного модуля сдвига С0 шва толщиной С0 шириной (г из материала шва с модулем сдвига б и поперечными стержнями диаметром с1т площадью шагом 5„, производится по формуле:

где =

(2Г0+10)3

Ем /1И. - соответственно модуль деформаций и момент инерции поперечного стержня-нагеля, С - модуль сдвига материала шва.

В дополнение к системе уравнений таблицы 1 записываются уравнения, отражающие граничные условия рассматриваемого составного элемента: при х=0 (в середине конструкции):

У'(х) = 0',У-1(х) = 0;Т1(х) = 0',и0(х) = 0',их (х) = 0; IIг (х) = 0;

прих==-£</2, х=Ь(/2 (на опорах): М(х)=0, Т(х)=0; У,(х)=0, Уг(х)=0;

при любом х: N(x)=P.

С учетом этих граничных условий составляются дополнительные уравнения. В конечном итоге исходная система дифференциальных уравнений записывается следующим образом:

-11/1Д1'(хН;1(г)(и1"(х)+и'и(х))+В1 /¿Х"«=<7„„

Уместно заметить, что составленная для преднапряженных составных элементов система уравнений (4) может быть использована для расчета ненапрягаемых элементов и балок с монолитной связью брусьев.

Приведенные модули деформаций железобетонного составного элемента А1иА3, входящие в уравнения для определения значений жест-костных функций, вычисляются с учетом принятых гипотез. Считается также, что сечение составного элемента условно делится на 4 зоны (рис. 3), высота определяется в ходе расчета и представляет собой высоту сжатой/растянутой зоны бетона каждого бруса. В принципе для повышения точности расчета на более высоких уровнях нагружения возможно более детальное разделение сечения на расчетные зоны.

М(х) =

(- ч*

•о •

8

ДО ДО ДО ДО

ДО ДО ДО ДО

ДО ДО ДО ДО

ФоЙ

Рисунок 3 - Схемы разделения на расчетные зоны сечения составного железобетонного изгибаемого предварительно напряженного элемента

При достижении относительных деформаций крайнего растянутого волокна бетона г'-й зоны предельных считается, что происходит образование нормальных трещин. При этом модуль деформаций бетона этой зоны корректируется множителем ц/ц, учитывающим работу бетона между трещинами.

Для преднапряженных конструкций составного сечения определяется по формуле:

М,

(5)

Для конструкций без предварительного напряжения коэффициент может быть вычислен по более строгой зависимости, в частности, по предложенной В.Я. Бачинским, А.Б. Голышевым:

М„

М,

"О-^Д

(6)

где /, М, - ступень нагружения и соответствующий ей момент в середине пролета конструкции соответственно; Мсгс - момент трещинооб-разования элемента.

Параметр входящий в выражение (6), определяется по формуле, предложенной В.И. Колчуновым, В.Н. Пимочкиным, с ее корректировкой применительно к элементам составного сечения.

В качестве критерия образования продольной трещины по шву сдвига между брусьями принято выполнение одного из двух условий:

- условие 1 - достижение в бетоне контактной зоны бетона смежных брусьев растягивающих напряжений, превышающих предельное сопротивление сдвигу материала шва:

7Ьп,к

-я

ИЛИ гг. ,, = /? , ,

(7)

где к — номер бруса, входящего в состав элемента;

ДгА,т~ предельное сопротивление материала зоны контакта, определяемое по методике, предложенной А.Б. Голышевым, И.Н. Ткаченко.

- условие 2 - достижение предельных растягивающих деформаций в зоне контакта двух смежных брусьев:

£ы,, - еьт,1 • (8)

При расчете прочности преднапряженных элементов составного сечения рассматриваются следующие варианты схем их разрушения:

а) «по сжатому бетону (хрупкое)»: максимальные сжимающие относительные деформации достигают предельного значения:

£Ы,к = £Ьи,к '

б) «от текучести арматуры (мягкое)»:

- максимальные относительные деформации арматурного стержня одного из брусьев элемента достигают предельного значения относительных деформаций удлинения арматуры:

0°)

- значение принятого в зависимости (6) корректирующего коэффициента у/5 достигает максимального значения, соответствующему моменту текучести арматурной стали (в расчетах принято (¡/,=0,9);

- максимальные прогибы элемента достигают предельного нормируемого значения: ^>¿/750;

в) «по шву сдвига»:

- максимальные относительные деформации поперечных арматурных стержней-нагелей достигают предельных («мягкое» разрушение):

Ширина раскрытия нормальных трещи в брусьях составного элемента определяется по формуле:

2АТ 2Вг к -в(о5/ -,.),

где значение жесгкостного параметра В3, входящего в формулу (12), определяется по относительным деформациям арматуры, определенным с учетом податливости шва сдвига.

В третьей главе изложены методика и результаты экспериментальных исследований деформирования и разрушения железобетонных изгибаемых элементов составного сечения с обычной и предварительно напряженной арматурой. В задачи исследований включалось: изучение схем разрушения образцов; определение характера распределения и количественных значений относительных деформаций бетона по высоте сечения, значений максимальных прогибов, параметров трещиностойко-сти составных элементов. При этом особое внимание было уделено изучению влияния податливости шва сдвига и предварительного напряжения на параметры деформирования и разрушения составных элементов.

Для решения сформулированных задач были разработаны и изготовлены две серии железобетонных балок составного сечения (таблица 2): первая серия - балки без предварительного напряжения; вторая серия -предварительно напряженные балки. Балки I серии были изготовлены длиной 1550 мм, балки П серии - 1250 мм. Соответственно пролет образцов при испытаниях составлял: для балок первой серии - 1480 мм, второй серии -1180 мм. Опытные конструкции состояли из двух брусьев различной высоты и из бетонов разных классов: верхний брус изготовлен из бетона класса ВЗО высотой 70 мм, нижний - из бетона класса В20 высотой 150 мм.

Таблица 2 - Характеристики опытных образцов

№ п/п Шифр образца Начальное контролируемое напряжение Gsp, МПа Усилие предварительного обжатия с учетом потерь, Ро2,кН Напряжение при обжатии в бетоне, стЬР, МПа Схема поперечного сечения

1 БО-Г-1 - - - ВЗО 120 20 180 'ifl

2 БО-1-2 - - -

3 ОБ-1-1 - - - В20/ Кр-Ь 60J /

4 ОБ-1-2 - - - ~т

5 ПБ-П-1 270,34 26,50 8,16 шо f 120 :20 180 = 20

6 ПБ-П-2 252,69 24,62 7,48

7 БН-П-1 328,28 34,21 9,96 B1Q /Í

8 БН-П-2 390,62 39,82 11,56 гф-1а/-— "6ousa

Армирование балок I серии принято в виде плоских сварных каркасов Кр-1 с нижней продольной рабочей арматурой диаметром 10 мм класса А-Ш (А400), верхней продольной арматурой диаметром 6 мм класса А-Ш (А400); поперечная арматура запроектирована из стержней диаметром 3 мм класса Вр-1 (В500) с шагом 110 мм в приопорной зоне и 130 мм - в середине пролета. Армирование балок П серии было выполнено плоским каркасом Кр-1а, отличающегося от каркаса Кр-1 длиной и шагом поперечных стержней, равным 100 мм в приопорной зоне и 160 мм - в середине пролета. В качестве преднапряженной арматуры принят один стержень диаметром 14 мм класса А-Ш (А400).

Испытания конструкций производили на специально разработанном стенде, включающем опорные, нагрузочные и распределительные устройства. Нагружение балок I серии производилось с помощью механической рычажно-подвесной системы (рис. 4), балок П серии - с помощью гидравлического пресса. В балках второй серии непосредственно до проведения эксперимента было выполнено предварительное напряжение рабочей арматуры, устанавливаемой в каналы нижних брусьев опытных образцов. Усилие предварительного напряжения создавалось механическим способом на затвердевший бетон с помощью специальных упорных шайб и гаек. Величина предварительного напряжения определялась с помощью механических приборов по уд линению концов арматурного прокалиброванного стержня.

Нагружение балок осуществлялось поэтапно долями 0,08^0,! от расчетной разрушающей нагрузки, на каждом этапе производилась выдержка 10-15 минут.

Б процессе испытаний измерялись и фиксировались: продольные деформации сжатого и растянутого бетона, прогибы образцов, горизонтальные смещения торцов брусьев в зоне шва сдвига, характер трещи необразованна и ширина раскрьггия трещин, а также характер разрушения конструкции. Для определения опытных параметров применялись тензорезисторы и цифровой те изометрический измеритель ЦТИ-1» механические приборы {индикаторы часового типа и прогибомеры), микроскоп МБП-3 и цифровые фотокамеры.

Рисунок 4 - Общий вид испытаний балок первой серии

Проведенным» экспериментальными исследованиями были выявлены новые особенности деформирования, трещин ооб раЗО в а н и я и разрушения пред напряженных составных балочных элементов с податливым швом соединения, В частности, анализом зависимостей иМ-эг» (рис. 5} установлено, что интенсивность нарастания кривизны пред напряженных составных элементов значительно меньше, чем обычных образцов. Так, при М-=5 кН-м кривизна балок без предварительного напряжения составила (1,1..1,7И0"3 м"', а преднапряженных балок - до 0.9-10" м'1; при М-13 кНм кривизна балок без предварительного напряжения составила (18,3-20,5)-10"3 н"1, а пред напряженные бачок - до 4,5-10 м"1.

Анализируя полученные значения суммарных горизонтальных смещений торцов брусьев в контактной зоне шва сдвига V, можно сделать следующие выводы. С начала нагружения образцов I серии происходит достаточно равномерное приращение горизонтальных смещений, в то время как для образцов И серии на начальных этапах нагружения рост этих перемещений практически для всех опытных образцов был относительно незначительным. Это связано с тем. что после предварительного напряжения составные конструкции балок имели обратную кривизну, а стержни-нагели - начальные кривиз-

яы в контактной зоне шва сдвига. Резкое увеличение горизонтальных смещений наблюдалось после образования видимых трещин вдоль шва сдвига. Так, при М=5 кНм значения суммарных горизонтальных смещений торцов брусьев в контактной зоне шва сдвига для балок без предварительного напряжения составляют (0,25..0,50)-мм, а для преднапряженных балок - (-0,020.,0,12} мм; при М=13 кНм значения параметра V для балок без предварительного напряжения -{0,50.. 1,71) мм, а для преднапряженных балок - до 0,13 мм. Анализом опытньк зависимостей «0-1!» («поперечная сила — суммарные горизонтальные смещения») установлено, что эта зависимость носит нелинейный характер, причем для преднапряженных балок нелинейность выражена ярче уже на начальных этапах деформирования.

В ходе эксперимента выявлены и особенности трешипообразования образцов составного сечення. При этом качественное сходство процесса образования трещин в образцах I и П серии заключалось в характере появления и развития нормальных трещин в верхнем и нижнем брусьях (рис. 6, тр.1, тр.2). Количественные значения параметров трещинообразования балок разных серий существенно отличались. Так, нормальные трещины в нижнем брусе становились видимыми в преднапряженных образцах при М=5,0..6,21 кНм, а в балках без предварительного напряжения - при М=3,80.,4,50 кН-м. На графиках зависимостей «М-ге» (см. рис.5) отражены моменты начала образования нормальных трещин в нижнем и верхнем брусьях, которые являются точками изменения угла наклона кривых деформирования.

Отличия в трещинообразовании балок [I серии от балок 1 серии состояли, главным образом, в характере образования и развития трещин

вдоль шва сдвига. Замечено, что образование трещины вдоль всего шва сдвига (рис. 6, тр.З) происходило во всех предн а пряженных балках одновременно или несколько позже с образованием нормальных трещин, причем в образцах этой серии продольные трещины развивались от при-опорной четверти пролета по направлениям к середине и торцам балок (рис. 6, б). В балках без предварительно напряжения продольные трещины образовывались на более высоких уровнях нагружения. после появления нормальных трещин в нижнем и верхнем брусьях, при этом такие трещины образовывались с обеих сторон примерно в третьей части пролета и развивались по направлению к середине пролета (рис. 6, а).

Рисунок 6 - Общий вид и характерная схема трещи нообразован и я экспериментальных образцов первой (й) и второй (б) серий

Анализ характера распределения деформаций бетона по высоте сечения образцов позволяет отметить наличие существенного градиента деформаций на границах шва сдвига, что характерно для работы составного элемента с податливым швом между брусьями.

Разрушение всех образцов первой серии произошло «от текучести рабочей арматуры». Разрушение образцов второй серии с низким уровнем предварительного напряжения (подсерия ПБ) было аналогичным, как и дня ненапряженных балок, носило «мягкий» характер и характеризовалось значитель-ньгм нарастанием прогибов. Разрушение образцов [] серии с высоким уровнен предварительного напряжения (подсерия БН) произошло из-за хрупкого

раздробления бетона сжатой зоны нижнего бруса. Исчерпанию несущей способности предшествовал значительный рост суммарных смещений брусьев относительно друг друга вдоль продольной трещины. Полученные картины разрушения подтвердили принятые критерии разрушения составных элементов по различным схемам.

В четвертой главе на основе предложенной расчетной модели разработан алгоритм для исследования деформирования и разрушения железобетонных составных элементов таврового и прямоугольного сечения с преднапряженной и обычной арматурой. В соответствии с этим алгоритмом составлена (на языке Delphi) программа расчета рассматриваемых конструкций, позволяющая выполнять исследования с широким варьированием геометрических и жесткостных параметров брусьев, параметров шва сдвига, и структуры расчетного сечения.

При алгоритмизации решения нелинейной задачи был предусмотрен двухуровневый итерационный цикл. На внешнем уровне определяются внутренние усилия и перемещения на рассматриваемой ступени нагружения. Внутренний итерационный цикл позволяет вычислить же-сткостные характеристики сечения с учетом образования и развития трещин и неупругих свойств материалов.

С помощью разработанной программы проведены численные исследования составных балок различных типов с варьированием исходными данными: формы и структуры сечений, схем и процента армирования элементов, жесткости шва сдвига и уровня предварительного напряжения.

Численными исследованиями установлено следующее. При увеличении модуля шва сдвига (Go) наблюдался рост момента трещинообразования составного элемента (до 20%) и его предельной несущей способности (на 10-20%). В исследуемых диапазонах G0 прослеживается также значительное уменьшение прогибов (до 35%) и ширины раскрытия трещин (на 5-10% в образцах без предварительного напряжения, на 20-30% - в преднапряженных образцах). При этом замечено, что существенное влияние приведенный погонный модуль сдвига шва G0 оказывает при его значениях от 102 до 103 МПа (в балках без преднапряжения), от 102 до 104 МПа (в преднапряженных балках).

Усилие предварительного обжатия оказывает влияние на все исследуемые параметры деформирования, существенно увеличивая жесткость нижнего бруса и составного элемента в целом. Так, момент трещинообразования нижнего бруса увеличивается в зависимости от уровня предварительного напряжения и структуры сечения в 1,1.. 1,6 раза, прогибы снижаются до 60%, ширина раскрытия трещин - до 2-3 раз, суммарные горизонтальные смещения вдоль шва сдвига - примерно в 2 раза. При малой жесткости шва сдвига наблюдалось негативное влияние предварительного напряжения на деформа-тивность составных балок вплоть до разрушения от усилия обжатия или хрупкого разрушения нижнего бруса как переармированного элемента

Если в составном сечении имеются бетоны разных классов, то при неизменной жёсткости шва сдвига с увеличением высоты более прочного элемента, величина момента трещинообразования, как правило, увеличивается до 30%

Увеличиваются и значения предельного момента, при этом заметно уменьшаются прогибы конструкции. В предварительно напряженных балках такая особенность выражена особенно ярко при нижнем брусе из более прочного бетона.

Результаты численных исследований показали, что при одинаковом проценте армирования элементов прямоугольного и таврового сечений относительное значение несущей способности и трещиностойкости последних существенно выше. В этом случае снижаются также относительные значения прогибов и ширины раскрытия трещин. Достижение аналогичных значений исследуемых параметров в балках с прямоугольным сечением возможно при значительном (порядка 30-50%) увеличении процента рабочего армирования. Следует отметить, что влияние нерабочей продольной арматуры на деформативность конструкции составного сечения незначительно.

Проведенные исследования позволили сделать заключение о том, что расчет элементов составного сечения по схеме элементов квазисгшошного сечения без учета сдвига между брусьями приводит в ряде случаев к существенным погрешностям, и, как правило, не в запас прочности и жесткости.

Сопоставление результатов численных и экспериментальных исследований автора и других исследователей показало их удовлетворительную сходимость. В частности, экспериментами подтверждены картины образования нормальных и продольных трещин, разрушения обычных и предна-пряженных составных конструкций. Количественные различия расчетных и опытных значений прогибов и ширины раскрытия трещин для образцов рассматриваемых типов в зависимости от уровня предварительного напряжения и структуры сечения находятся в пределах 15-22%.

На основании выявленных особенностей деформирования и разрушения составных балок с податливым швом сдвига даны практические рекомендации по расчету и их конструированию.

В приложения к диссертации включены вспомогательные схемы к расчету составных элементов, пример расчета таких элементов с помощью программы <Фе/гШ», подробные результаты численных и экспериментальных исследований, акты внедрения результатов исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе комбинации вариационного метода В.З. Власова и метода итераций с учетом специфики трещинообразования и нелинейных свойств железобетона построена полуаналитическая расчетная модель деформирования и разрушения предварительно напряженных железобетонных изгибаемых элементов составного сечения, позволяющая учитывать упруго-пластическую податливость шва сдвига, трещинообразова-ние и раскрытие трещин в брусьях элементов, структуру их сечений.

2. Экспериментальными исследованиями на образцах составных железобетонных балок с обычной и преднапряженной арматурой выявлены особенности и установлены новые закономерности их деформирования, трещиностойкости и разрушения.

3. Экспериментальными исследованиями показано, что критерии разрушения и несущая способность преднапряженных железобетонных балок составного сечения с податливым швом сдвига определяются, как правило, жесткостью шва сдвига, уровнем предварительного напряжения, структурой составного сечения, схемой и интенсивностью армирования.

4. На основе предложенных в работе расчетных зависимостей вариационного метода в сочетании с методом итераций разработаны методика, алгоритм и программа для определения параметров деформирования и несущей способности преднапряженных нелинейно деформируемых составных элементов с трещинами.

5. Численными исследованиями и анализом имеющихся экспериментальных данных выполнена оценка влияния податливости шва сдвига, величины предварительного напряжения, варьируемых формы и структуры сечения, схем и процента армирования, жесткости шва сдвига на изменение жесткостных характеристик, и соответственно, на параметры деформирования и несущую способность железобетонных изгибаемых элементов составного сечения. При этом установлено, что значительное влияние приведенный погонный модуль сд вига шва во на деформирование и разрушение составного элемента оказывает при его значениях, не превышающих 10 МПа в балках без преднапряжения, и не превышающих 104 МПа в преднапряженных балках.

6. Разработаны рекомендации по расчету и конструированию преднапряженных железобетонных балок составного сечения с фактической жесткостью шва контактной зоны между брусьями элемента.

7. Эффективность разработанного расчетного аппарата апробирована при расчете и конструировании железобетонных элементов для реконструируемых объектов, проекты усиления которых разрабатывались ЗАО «Корпорация «ГРИНН», Орловским академическим научно-творческим центром Российской академии архитектуры и строительных наук Использование предложенной расчетной модели позволило учесть фактическую несущую способность и жесткость усиленных железобетонных элементов, а в отдельных случаях и достигнуть экономии материалов (на 8-11%) за счет принятия более рациональной структуры составного сечения.

Основное содержание диссертации представлено в следующих публикациях:

1. Колчунов, В.И. Расчетная модель силового сопротивления железобетонных изгибаемых элементов составного сечения [Текст] / В.И. Колчунов, Е А Мелешкова (Скобелева) // Материалы Международных академических чтений «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения». -Курск: Курск.гос.техн.ун-т. - 2005. - С. 112-118.

2. Мелешкова (Скобелева), Е.А. Расчетная модель силового сопротивления железобетонных изгибаемых элементов составного сечения [Текст] / ЕА Мелешкова (Скобелева) // Труды международного научно-практического семинара «Актуальные проблемы проектирования и строительства в условиях плотной городской застройки». - Том 2. -Пермь: ПермьГТУ. - 2005. - С. 89-94.

4. Колчунов, В.И. К расчету живучести внезапно повреждаемых железобетонных рам с элементами составного сечения [Текст] /В.И. Колчунов, ЕА. Скобелева // Материалы научно-пракшческой конференции «Строительная физика в XXI веке». -Под ред. ИЛ. Шубина. -М.: НИИСФРААСН, 2006. - С. 511-515.

5. Колчунов, В Л. К расчету живучести внезапно повреждаемых железобетонных рам с элементами составного сечения [Текст]: / В.И. Колчунов, ЕА. Скобелева, HJ3. Клюева // Academia. Архитектура и строительство. -М.: РААСН. -2006. - №3. С23-26.

6. Колчунов, В.И. Деформативность составных железобетонных балок с различной структурой сечения [Текст] / В.И. Колчунов, ЕА. Скобелева II Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». - Орел: ОрелГТУ. - 2007. - № 2. - С.61-67.

7. Горностаев, С.И. Методика экспериментальных исследований параметров деформативности и трещиностойкости железобетонных конструкций составного сечения с преднапряженной рабочей арматурой [Текст] / С.И. Горностаев, Е.А. Скобелева // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». - Орел: ОрелГТУ. - 2007. - №4- С. 20-22.

8. Колчунов, В Л Экспериментальные исследования деформативности и трещиностойкости железобетонных конструкций составного сечения [Текст] / В.И. Колчунов, ЕА. Скобелева, ИВ. Клюева, С.И. Горностаев II Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. -2008. - №1. - С. 54-60.

9. Скобелева, Е.А. Некоторые результаты численных исследований деформирования и разрушения железобетонных преднапряженных балок составного сечения [Текст] / ЕА. Скобелева // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». - Орел: ОрелГТУ. -2008. -№3. — С. 3845.

10. Колчунов, BÍ1. Деформационная модель железобетонных изгибаемых преднапряженных элементов составного сечения [Текст] / В.И. Колчунов, ЕА. Скобелева II Материалы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве. SIB-2008». - Том 2. - «Современные проблемы механики строительных конструкций». - Воронеж: ВГАСУ. - 2008. - С. 124-130.

11. Пат. 2281365 Российская федерация, МПК Е04Н1/00. Здание из панельных элементов / В.И. Колчунов, Г.А. Сафонов, Н.В. Клюева, Е.А. Мелешкова (Скобелева)-, заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. -заявл. 01.11.2004; опубл. 10.08.2006, Бюл. №22. -7 с. - ил.

Подписано в печать 30.10.2008 г. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л.1,1. Тираж 100 экз. Заказ № 167

Типограф™ ОрелГТУ 302030, г. Орел, ул. Московская, д. 65

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТАВНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

1.1 Конструктивно-технологические особенности составных железобетонных элементов.

1.2 Методы расчета и экспериментально-теоретические исследования составных железобетонных конструкций.

1.3 Экспериментально-теоретические исследования податливости шва сдвига.

1.4 Особенности физических моделей железобетона с трещинами для расчета составных конструкций с предварительным напряжением.

1.5 Краткие выводы. Цель и задачи исследований.

2 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ ГОЕДНАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СОСТАВНОГО СЕЧЕНИЯ.

2.1 Исходные положения. Рабочие гипотезы и допущения.

2.2 Построение дифференциальных разрешающих уравнений для преднапряженного железобетонного изгибаемого элемента составного сечения.

2.3 Определение приведенного погонного модуля сдвига шва.

2.4 Особенности алгоритмизации задач расчета деформирования преднапряженных железобетонных составных изгибаемых конструкций

2.5 Выводы.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СОСТАВНЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПОДАТЛИВЫМ ШВОМ СДВИГА.

3.1 Методика экспериментальных исследований.

3.1.1 Конструкции опытных образцов.

3.1.2 Испытания составных железобетонных балок на изгиб

3.2 Анализ результатов эксперимента.

3.2.1 Анализ экспериментальных данных о деформировании.

3.2.2 Анализ экспериментальных данных о распределении относительных деформаций по высоте сечения.

3.2.3 Анализ экспериментальных данных о распределении суммарных сдвиговых смещений по шву.

3.2.4 Анализ экспериментальных данных о ширине раскрытия трещин.

3.3 Выводы.

4 АЛГОРИТМИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ДЕФОРМАТИВНОСТИ СОСТАВНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1 Цель, задачи и объем исследований.

4.2 Алгоритм расчета параметров деформирования предварительно напряженной железобетонной составной балки.

4.3 Оценка эффективности расчетной модели по результатам экспериментальных исследований автора и других исследователей.

4.4 Численные исследования деформирования и разрушения железобетонных изгибаемых элементов составного сечения.

4.5 Рекомендации по проектированию преднапряженных железобетонных изгибаемых составных элементов.

Актуальность темы

В настоящее время достаточно остро стоит проблема усиления и восстановления несущих конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений. В результате усиления конструктивных систем из железобетона образуется, по определению академика В.М. Бондаренко [20], реконструируемый железобетон, которому присущ ряд особенностей. Усиленные конструкции имеют сечения, состоящие по высоте из двух и более элементов, образующих после соединения швы с разной степенью податливости, и в общем случае относятся к классу составных конструкций. К этому же классу конструкций относятся также широко используемые в настоящее время сборно-монолитные и многослойные ограждающие конструкции с наружными слоями из железобетона.

Существующие на сегодняшний день подходы к расчету составных конструкций в большинстве своем основываются на приведении к квазисплошному сечению [70, 73, 79, 148-150], на использовании линейно-упругих и простейших нелинейных законов деформирования материалов, например [41, 154], или на учете различной прочности бетонов брусьев при весьма условном моделировании податливости шва их сопряжения [16]. Такие подходы не позволяют в полной мере отразить реальное поведение железобетонного составного элемента под нагрузкой. Работ, достаточно полно учитывающих специфику деформирования такого класса конструкций, сравнительно мало и почти отсутствуют исследования железобетонных составных конструкций с предварительно напряженной арматурой. В связи с этим изучение особенностей деформирования и разрушения составных железобетонных элементов, направленное на наиболее полный учет нелинейности деформирования материалов, податливости шва соединения, уровня предварительного напряжения, представляется актуальным.

С введением в действие новых нормативных документов [130, 131] к применяемым методам расчета по предельным состояниям добавлены деформационные модели, создающие единую методологическую основу расчета по предельным состояниям обеих групп. Это позволяет развивать и совершенствовать аналитические методы расчета железобетонных конструкций, основанные на прямом применении диаграмм деформирования бетона и арматуры.

Целью диссертационной работы является разработка расчетной модели деформирования и разрушения преднапряженных железобетонных составных балок с учетом податливости шва сдвига и специфики деформирования железобетона.

Научную новизну работы составляют:

- расчетные зависимости для исследования деформирования и разрушения предварительно напряженных железобетонных изгибаемых составных элементов, учитывающие податливость шва сдвига, неупругие деформации и трещины в железобетоне;

- опытные данные о характере деформирования, ширине раскрытия трещин и разрушении железобетонных составных балок с обычной и предна-пряженной арматурой;

- методика, алгоритм и программа расчета для определения параметров деформирования, несущей способности железобетонных элементов рассматриваемого типа;

- результаты многовариантных численных исследований деформирования и несущей способности железобетонных составных балок с податливым швом контакта.

Автор защищает:

- полуаналитическую методику расчета для исследования деформирования и разрушения преднапряженных железобетонных изгибаемых элементов составного сечения;

- новые экспериментальные данные о деформировании, трещинообра-зовании и разрушении преднапряженных составных железобетонных балок с податливым швом соединения элементов;

- алгоритм, программу расчета и результаты численных исследований жесткостных характеристик, параметров деформирования и несущей способности преднапряженных железобетонных изгибаемых элементов составного сечения при варьировании их конструктивных параметров.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов основывается на использовании общепринятых допущений строительной механики и механики железобетона, сопоставлении теоретических результатов с экспериментальными (в т.ч. других авторов), а также подтверждается результатами многовариантных численных исследований на образцах с варьируемыми характеристиками, в т.ч. расчетами реальных конструкций.

Практическое значение и реализация результатов работы

Разработанный вариант расчетной модели и составленные на его основе алгоритм и программа позволяют более строго по сравнению с существующими методами производить расчет по деформациям, и по несущей способности преднапряженных составных железобетонных элементов и, как следствие, руководствоваться при проектировании фактическими значениями их жёсткостей.

Работа выполнена в рамках научно-исследовательских работ Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН) по темам: «Разработка рациональных конструктивных систем вновь возводимых и реконструируемых общественных зданий с высоким уровнем живучести при запро-ектных воздействиях» (2006-2008 гг.), «Развитие теории живучести конструктивных систем из железобетона с элементами составного сечения» (20082010 гг.). Результаты проведенных исследований включены в Альбом инновационных проектов РААСН (2008 г.) и применены Орловским академическим научно-творческим центром РААСН, ЗАО «Корпорация «ГРИНН» при выполнении ряда проектов по усилению железобетонных несущих элементов при реконструкции зданий и сооружений.

Результаты работы внедрены в учебный процесс МИИТ, ОрелГТУ, БГИТА при изучении студентами и магистрами строительных специальностей дисциплин «Железобетонные и каменные конструкции», «Технические вопросы реконструкции зданий и сооружений».

Апробация работы

Результаты исследований докладывались и обсуждались на Международных академических чтениях «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» (г. Курск, КурскГТУ, май 2005 г.); на Международном научно-практическом семинаре, (г. Пермь, ПермьГТУ, сентябрь 2005 г.); на юбилейной научно-технической конференции «Строительная физика в XXI веке», проводимой в НИИСФ РААСН (г. Москва, НИИСФ, сентябрь 2006 г.); на ежегодных научно-технических конференциях студентов, преподавателей, сотрудников и аспирантов «Неделя науки» (г. Орел, ОрелГТУ, апрель 2004-2008 гг.).

В полном объеме работа доложена и одобрена на заседании кафедры «Строительные конструкции и материалы» Орловского государственного технического университета (г. Орел, сентябрь 2008 г.).

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения с основными выводами, списка использованной литературы из 183 наименований и пяти приложений. Основной текст изложен на 141 страницах, который иллюстрируется 44 рисунком, включает 13 таблиц.

3.3 Выводы

Анализ результатов испытаний железобетонных балочных конструкций составного сечения позволяет сделать следующее выводы.

1. Проведенные экспериментальные исследования позволяют выявить особенности и установить новые закономерности деформирования, трещино-стойкости и разрушения предварительно напряженных и обычных железобетонных составного сечения с податливым швом сдвига.

2. Полученные опытные данные будут полезны для проверки теоретических предложений по критериям разрушения железобетонных составных конструкций и корректности методов расчета конструкций рассматриваемого класса с учетом специфики деформирования железобетона и податливости шва сдвига.

3. Податливость шва сдвига существенно влияет не только на жесткость конструкции в целом, но и на характер деформирования и разрушения элемента.

4. Проведенные экспериментальными исследованиями, показано, что критерии разрушения и несущая способность преднапряженных железобетонных балок составного сечения с податливым швом сдвига определяются в существенной мере уровнем преднапряжения.

4 АЛГОРИТМИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ДЕФОРМАТИВНОСТИ СОСТАВНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Цель, задачи и объем исследований

Предложенная в главе 2 расчетная методика модели деформирования и разрушения преднапряженных железобетонных составных балок с учетом податливости шва сдвига и реальной работы материалов нуждается в апробации, в частности, путем сопоставления результатов расчета с данными экспериментальных исследований, а также при расчете конструкций с варьируемыми параметрами геометрии, жесткости и др. Результаты таких исследований позволят выполнить оценку границ применимости и эффективности методики и разработать рекомендации по проектированию конструкций рассматриваемого класса.

В качестве объектов исследований приняты конструкции опытных образцов автора (см. главу 3), а также экспериментальные конструкции других исследователей, что позволило расширить диапазон проверки адекватности предложенного расчетного аппарата. Отбор экспериментальных данных производился с учётом необходимости получения наиболее полной информации об исходных характеристиках и об исследуемых факторах НДС опытных образцов составного сечения в экспериментах, проводимых по аналогичным методикам. Для проверки работоспособности разработанного расчётного аппарата были использованы данные современных экспериментальных исследований А.В. Шевченко [154], А.Н. Демьянова [41], С.И. Горностаева [62], Г.А. Смоля-го и его коллег [125]. Сопоставление с данными экспериментальных исследований А.Н. Демьянова производилось только по качественным показателям (см. главу 3) ввиду того, что в эксперименте [41] к опытным образцам (неразрезные балки составного сечения) выполнялось внезапное приложение нагрузки путем мгновенного выключения из работы связей, в то время как предложенная расчетная методика не позволяет учесть динамические догружения.

4.2 Алгоритм расчета параметров деформирования предварительно напряженной железобетонной составной балки

Разработанная во второй главе методика позволяет формализовать задачу расчета изгибаемой конструкции составного сечения и разработать алгоритм программы для ЭВМ. При алгоритмизации решения нелинейной задачи был предусмотрен двухуровневый итерационный цикл. На внешнем уровне определяются внутренние усилия и перемещения на рассматриваемой ступени нагружения. Внутренний итерационный цикл позволяет вычислить жесткостные характеристики сечения с учетом образования и развития трещин и неупругих свойств материалов.

Данный алгоритм построен применительно к расчету параметров деформирования преднапряженных и обычных балок составного сечения с податливым и жестким швом сдвига. В сочетании с использованием стандартных вычислительных комплексов (SCAD, «Лира» и т.д.) можно выполнять приближенное решение и статически неопределимых конструкций составного сечения (например, неразрезных балок, рам с ригелями составного сечения). В этом случае имеет место дополнительный итерационный механизм, который заключается в уточнении внутренних усилий и перемещений в статически неопределимой конструкции при изменении жесткости отдельных ее элементов на определенной ступени нагружения. Из полученных при расчете по разработанному алгоритму данных а таком расчете следует использовать значения изгибной жесткости составной статически определимой балочной конструкции на каждом этапе нагружения.

Алгоритм расчета для изгибаемых элементов составного сечения по описанной методике строится следующим образом.

1. Определяется величина преднапряжения, усилия в бетоне и арматуре с учетом потерь (в случае, если балка выполнена с преднапряжением арматуры).

2. Вычисляются жесткостные функционалы по уравнениям (2.12) -(2.16) интегрированием эпюр соответствующих единичных функций. Вычисление начальных значений жесткостных параметров производится с помощью начальных модулей деформаций бетона и стали, начальное значение приведенного погонного модуля сдвига шва находится для шва, работающего в упругой стадии без образования продольной трещины по формуле (2.40). При построении алгоритма программы дополнительно к гипотезам п. 2.1 принимается предпосылка, что характер единичных эпюр не изменяется и после появления трещин.

3. Составляется система дифференциальных уравнений (2.35). Ось балки разбивается на п равных частей. За неизвестные принимаются значения разыскиваемых функций в узлах. Строятся приближенные формулы для производных от функций, выраженные через узловые ординаты этих функций по методу конечных разностей (2.36).

4. С использованием приближенных формул для определения значений производных функций записывается каждое уравнение системы п. 3 для всех рассматриваемых узлов. Полученная система приводится к треугольному виду с помощью метода Гаусса и решается с помощью итерационной процедуры. В качестве шага итераций принимается шаг нагружения.

5. Определив в ходе решения значения функций UQ,Ux,U2Vl)V2 в каждом узле балки, находятся относительные деформации и напряжения в бетоне по высоте составной конструкции и арматуре по формулам (2.37) - (2.39). Проверяем условия образования трещин в брусьях и вдоль шва сдвига (2.45), (2.48). Если трещины образуются, нагрузка на данном шаге итерации считается нагрузкой трещинообразования (в случае, если на предыдущей ступени нагружения указанные условия не удовлетворялись).

6. С помощью заданной диаграммы деформирования бетона по найденным в итоге расчета по пп. 1-5 значениям бь и <уь для каждой зоны сечения определяются модули деформаций бетона Еь. Аналогично производится корректировка модуля деформаций арматурной стали.

7. Если выполняется условие об образовании нормальных трещин, в расчетные положения вводятся поправки, связанные с их возникновением: вычисляется коэффициент у/к(2Л2), (2.43), который вводится как множитель к значениям модулей деформаций бетона растянутой зоны (зон) сечения.

8. Корректируется значение приведенного погонного модуля сдвига шва: в формулу (2.40) вводятся модуль сдвига бетона, определяемый по найденному в п. 7 модулю деформаций, и модуль деформаций арматурной стали поперечных стержней-нагелей. При образовании продольной трещины в шве сдвига в формуле (2.40) исключается второе слагаемое.

9. После корректировки жесткостных параметров бетона брусьев и стали, бетона контактной зоны шва производятся вычисления без изменения шага нагружения по пп. 2-8 до тех пор, пока не будут удовлетворяться следующие условия:

- выполняются уравнения равновесия внешних сил и внутренних усилий в сечении элемента (приложение I);

- разница в найденных напряжениях в бетоне на граняхт каждой зоны менее заданной точности: t

4.1) где <y(,i, 1 — напряжения в крайних волокнах бетона i-й зоны, найденные в данной процедуре итерации и в предыдущей процедуре итерации соответственно, t — точность расчета.

10. Если выполняются условия п.9, итерация на данном шаге нагружения считается завершенной, и находятся следующие параметры деформирования: - прогибы и кривизна изгибаемого элемента;

- изгибная жесткость;

- распределение по высоте сечения относительных деформаций;

- ширина раскрытия трещин.

11. Проверяются условия прочности (2.49) - (2.52). Если хотя бы одно из этих условий выполняется, считается, что нагрузка на данном шаге итерации является разрушающей и расчет завершен, в противном случае расчет продолжается.

12. Изменяется шаг нагружения, и соответственно, итерации, повторяются вычисления по пп. 2-10, при этом в качестве начальных принимаются значения напряжений в бетоне и стали, которые были получены в результате расчета на предыдущей итерации.

По вычисленным значениям строятся графики деформирования.

4.3 Оценка эффективности расчетной модели по результатам экспериментальных исследований автора и других исследователей

Для оценки корректности разработанной расчетной модели деформирования и разрушения преднапряженных железобетонных составных элементов производилось сравнение экспериментальных данных, полученных автором и другими исследователями с теоретическими результатами.

Опыты автора

Сравнение результатов эксперимента и расчета для образцов I серии производилось с использованием в расчете нескольких видов диаграмм деформирования бетона для оценки возможности их применимости.

Определение коэффициента y/R при этом выполнялось по формуле (2.42) с подстановкой коэффициента i//Sii, найденного по формуле (2.43).

Выборка основных характеристик, полученных экспериментальным путем для образцов I серии (см. главу 3), и сопоставление их с теоретическим данными приведены в таблице 4.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе комбинации вариационного метода В.З. Власова и метода итераций с учетом специфики трещинообразования и нелинейных свойств железобетона построена полуаналитическая расчетная модель деформирования и разрушения предварительно напряженных железобетонных изгибаемых элементов составного сечения, позволяющая учитывать упруго-пластическую податливость шва сдвига, трещинообразование и раскрытие трещин в брусьях элементов, структуру их сечений.

2. Экспериментальными исследованиями на образцах составных железобетонных балок с обычной и преднапряженной арматурой выявлены особенности и установлены новые закономерности их деформирования, трещиностойкости и разрушения.

3. Экспериментальными исследованиями показано, что критерии разрушения и несущая способность преднапряженных железобетонных балок составного сечения с податливым швом сдвига определяются, как правило, жесткостью шва сдвига, уровнем предварительного напряжения, структурой составного сечения, схемой и интенсивностью армирования.

4. На основе предложенных в работе расчетных зависимостей вариационного метода в сочетании с методом итераций разработаны методика, алгоритм и программа для определения параметров деформирования и несущей способности преднапряженных нелинейно деформируемых составных элементов с трещинами.

5. Численными исследованиями и анализом имеющихся экспериментальных данных выполнена оценка влияния податливости шва сдвига, величины предварительного напряжения, варьируемых формы и структуры сечения, схем и процента армирования, жесткости шва сдвига на изменение жесткостных характеристик, и соответственно, на параметры деформирования и несущую способность железобетонных изгибаемых элементов составного сечения. При этом установлено, что значительное влияние приведенный погонный модуль сдвига шва Go на деформирование и разрушение составного элемента оказывает при его значениях, не превышающих 103 МПа (в балках без предналряжения), не превышающих 104 МПа (в преднапряженных балках).

6. Разработаны рекомендации по расчету и конструированию преднапряженных железобетонных балок составного сечения с фактической жесткостью шва контактной зоны между брусьями элемента.

7. Эффективность разработанного расчетного аппарата апробирована при расчете и конструировании железобетонных элементов для реконструируемых объектов, проекты усиления которых разрабатывались ЗАО «Корпорация «ГРИНН», Орловским академическим научно-творческим центром Российской академии архитектуры и строительных наук. Использование предложенной расчетной модели позволило учесть фактическую несущую способность и жесткость усиленных железобетонных элементов, а в отдельных случаях и- достигнуть экономии материалов (на 8-11%) за счет принятия более рациональной структуры составного сечения.

123

1. Адищев, В.В. Построение диаграмм "напряжения деформации" для бетона в состоянии предразрушения при изгибе Текст. / В.В. Адищев, В.М. Митасов // Известия вузов. Строительство и архитектура.- 1990.-№ 1. - С. 28-32.

2. Акрамов, Х.А. Работа трехслойных железобетонных стеновых панелей Текст. / Х.А. Акрамов // Бетон и железобетон. 2001. - №2. - С.6-7.

3. Арсланбеков, М.М. Исследование прочности, трещиностойкости и жесткости железобетонных элементов со смешанным армированием Текст. / М.М. Арсланбеков. — Диссер. на соиск. к.т.н. М.: МИСИ. - 1983. - 166 с.

4. Астафьев, Д.О. Расчёт реконструируемых железобетонных конструкций Текст. / Д.О. Астафьев.- СПб: СПбГАСУ, 1995.- 158 е.

5. Астафьев, Д.О. Теория и расчет реконструируемых железобетонных конструкций Текст. / Д.О. Астафьев.- Автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.23.01.- С.-Петербург, 1995.- 40 с.

6. Бабич, Е.М. Расчет несущей способности изгибаемых трехслойных железобетонных элементов Текст. / Е.М. Бабич, Ю.А. Крусь //В кн.: Строительные конструкции. Вып. 45-46.- К.: Буд1вельник, 1993.- С. 46-48.

7. Байрамуков, С.Х. Взаимное влияние потерь предварительного напряжения и способы их учета Текст. / С.Х. Байрамуков // Бетон и железобетон. 2001. -№2. - С. 13-15.

8. Байрамуков, С.Х. Расчет изгибаемых частично преднапряженных элементов с использованием диаграмм деформирования при многократно повторяющейся нагрузке Текст. / С.Х. Байрамуков // Бетон и железобетон. 2005. - №1. - С.21-24.

9. Бачинский, В.Я. Некоторые вопросы, связанные с построением общей теории железобетона Текст. / В.Я. Бачинский // Бетон и железобетон,-1979.-№ 11.-С. 35-36.

10. Бачинский, В.Я. Связь между напряжениями и деформациями бетона при кратковременном неоднородном сжатии Текст. / В.Я. Бачинский, А.Н. Бамбура, С.С. Ватагин //Бетон и железобетон.- 1984.- № 10.- С. 18-19.

11. Баширов, Х.З. Легкобетонные слоистые конструкции повышенной эксплуатационной надежности Текст. / Х.З. Баширов, А.С. Жиров // Бетон и железобетон. 2003. - №5. - С.2-4

12. Беглов, А.Д. Теория расчета железобетонных конструкций на прочность и устойчивость. Современные нормы и Евростандарты Текст. / А.Д. Беглов, Р.С. Санжаровский. М.: АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 2006. - 221 с.

13. Бедов, А.И. Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений: Учеб. пособие Текст. / А.И. Бедов, В.Ф. Сапрыкин.- М.: АСВ, 1995.- 192 с.

14. Блинников, Е.А. Деформативность составных железобетонных элементов при косом внецентренном сжатии Текст.: автореферат дисс. на соискание . канд. техн. наук по спец. 05.23.01 /Блинников Е.А. Орел - 2008. - 20 с.

15. Бондаренко, В.М. Инженерные методы нелинейной теории железобетона Текст. /В.М. Бондаренко, С.В. Бондаренко. -М.:Стройиздат. -1982.-285 с.

16. Бондаренко, В.М. Некоторые вопросы нелинейности теории железобетона Текст. / В.М. Бондаренко.- Харьков: Харьк. ун-т, 1968.- 324 с.

17. Бондаренко, В.М. Некоторые вопросы развития теории реконструированного железобетона Текст. / В.М. Бондаренко, С.И. Меркулов // Бетон и железобетон. 2005. — № 1. - С.25-26.

18. Бондаренко, В.М. Расчетные модели силового сопротивления железобетона Текст. / Бондаренко В.М., Колчунов В.И. М.: АСВ, 2004. 472 с.

19. Бондаренко, С.В. Усиление железобетонных конструкций при реконструкции зданий Текст. / С.В. Бондаренко, P.G. Санжаровский — М.: Стройиздат, 1990 — 352 с.

20. Боровских, А.В. Определение коэффициента податливости шва сдвига для железобетонной многопустотной плиты перекрытия Текст. / А.В. Боровских // Бетон и железобетон. 2007. - №2. - 0.19-21.

21. Верещагин, B.C. Использование блочной модели деформирования для определения кривизны оси изгибаемых элементов с трещинами Текст. / B.C. Верещагин // Бетон и железобетон. 2002. - С. 16-20.

22. Верюжский, Ю.В. Компьютерные технологии проектирования железобетонных конструкций Текст. / Ю.В. Верюжский, В.И. Колчунов, М.С. Барабаш, Ю.В. Гензорский. К.: НАУ, 2006. - 808 с.

23. Власов, В.З. Избранные труды Текст. /В.З. Власов -М.:Наука, 1962 Т.З.- 472 с. ;

24. Власов, В.З. Тонкостенные упругие стержни Текст. / В.З. Власов / 2-е изд. -М.: Физматгиз. 1959. — 566 с.t

25. Габбасов, Р.Ф. Численное решение задачи по расчету составных стержней с переменным коэффициентом жесткости шва Текст. / Р.Ф. Габбасов, В.В. Филатов // Academia. Архитектура и строительство — М.:РААСН. №2. - 2007. - С. 86-88.

26. Гвоздев, А.А. Работа железобетона, с трещинами при плоском напряженном состоянии Текст. / Гвоздев А.А., Карпенко Н:И. // Строительная механика и расчет сооружений. 1965. - № 2. - С. 20-23.

27. Гвоздев, А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. Сущность метода и его обоснование Текст. / А.А. Гвоздев.- М.: Госстройиздат, 1949. 280 с.

28. Гениев, Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона Текст. / Г.А. Гениев, В.Н. Киссюк, Г.А. Тюпин,- М.: Стройиздат, 1974.-314 с.

29. Гениев, Г.А. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях: Научное издание Текст. / Г.А. Гениев, В.И. Колчунов, Н.В. Клюева [и др.]. М.: АСВ, 2004. - 214 с.

30. Гетун, Г.В. Экспериментально-теоретические исследования изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных в растянутой зоне слоем сталефибробе-тона Текст. / Г.В. Гетун. Дисканд. техн. наук.—К: КИСИ. -1983.—20 с.

31. Головин, Н.Г. Трещиностойкость и деформативность изгибаемых элементов при смешанном армировании Текст. / Н.Г. Головин. — Диссер. на соиск. . к.т.н. М.: МИСИ. - 1978. - 178 с.

32. Голышев, А.Б. К разработке прикладной теории расчета железобетонных конструкций Текст. / А.Б. Голышев, В.Я. Бачинскцй // Бетон и железобетон.- 1985.- № 6. С. 16-18.

33. Голышев, А.Б. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие Текст. / А.Б. Голышев и др. К.: Буд1вельник, 1990. - 544 с.

34. Голышев, А.Б. Проектирование усилений несущих железобетонных конструкций производственных зданий и сооружений Текст. / А.Б. Голышев, И.Н. Ткаченко. К.: Логос, 2001. — 172 с.

35. Гроздов, В.Т. К вопросу учёта прочности контактной зоны при расчетах железобетонных изгибаемых конструкций, усиленных способами наращивания сечений Текст. / В.Т. Гроздов, С.Л. Сергеев // Известия вузов. Строительство.- 1996.- № 3. С. 34-38.

36. Гуща, Ю.П. К вопросу о совершенствовании расчета деформаций железобетонных элементов Текст. / Ю.П. Гуща, Л.Л. Лемыш // В кн.: Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций.- М.: НИИЖБ, 1986. С. 26-39.

37. Демьянов, А.И. Деформирование и разрушение составных железобетонныхбалок в запредельных состояниях Текст.: автореферат дисс. на соискание . канд. техн. наук по спец. 05.23.01 /Демьянов А.И. Орел-2003. -20 с.

38. Дмитриев, А.Н. Энергосберегающие ограждающие конструкции граждан- -ских зданий с эффективными утеплителями: Автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.23.01 Текст. / А.Н. Дмитриев. Москва, РГОТУПС, 1999. - 50 с.

39. До донов, М.И. Прочность и перемещения монолитных железобетонных плит перекрытий со стальным профнастилом Текст. / М.И. Додонов // Бетон и железобетон.- 1992.- №8.- С. 19-20.

40. Жаданов, В.И. Экспериментально-теоретические исследования клеефа-нерных ребристых плит П-образного сечения, работающих при поперечном изгибе Текст. / В.И. Жаданов // Изв. вузов. Строительство. — 2003. — №4. С.108-111.

41. Жданов, А.Е. Несущая способность неразрезных железобетонных балокспри силовых и деформационных воздействиях: Автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.23.01 Текст. / А.Е. Жданов. Киев, 1989. - 18 с.

42. Забегаев, А.В. К построению общей модели деформирования бетона Текст. / А.В. Забегаев // Бетон и железобетон.- 1994.- № 6. С. 23-26.

43. Зайцев, Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушения Текст. / Ю.В. Зайцев. 2-е изд.-М.: МГОУ, 1995. -196 с.

44. Залесов, А.С. Вопросы реконструкции, восстановления и усиления железобетонных конструкций в нормативных документах Текст.: Сб-к. научн. тр./ А.С. Залесов, Е.А. Чистяков // Проблемы реконструкции зданий и сооружений. Казань: КИСИ, 1993.- С. 3-7.

45. Залесов, А.С. Деформационная расчетная модель железобетонных элементов при действии изгибающих моментов и продольных сил Текст. / А.С. Залесов, Е.А. Чистяков, И.Ю. Ларичева // Бетон и железобетон.-1996.-№5.-С. 16-18.

46. Залесов, А.С. Расчет деформаций железобетонных конструкций по новым нормативным документам Текст. / А.С. Залесов, Т.А. Мухамедиев, Е.А. Чистяков // Бетон и железобетон. 2002. - №6. -С. 12-16

47. Залесов, А.С. Расчет железобетонных конструкций по прочности, тре-щиностойкости и деформациям Текст. / А.С. Залесов, Э.Н. Кодыш,

48. JI.JI. Лемыш, И.К. Никитин.- М.: 1988.- 320 с.

49. Иванов, С.П. Расчет нелинейных пластинчатых систем вариационным методом

50. B.З. Власова Текст. / С.П. Иванов //Известия вузов. -2002. -№6. С. 18-23.

51. Карабанов, Б.В. Нелинейный расчет сборно-монолитных железобетонных перекрытий Текст. / Б.В. Карабанов // Бетон и железобетон. 2001. - №6. -С.14-18.

52. Карпенко, Н.И. О методике расчета железобетонных плит с учетом деформаций поперечного сдвига Текст. / Н.И. Карпенко, С.Н. Карпенко // Строительная механика и расчет сооружений. 2006. — №1. - С.2-7

53. Карпенко, Н.И. Общие модели механики железобетона Текст. / Н.И. Карпенко. — М.: Стройиздат, 1996. — 416 с.

54. Карпенко, С.Н. Построение общей методики расчета железобетонных стержневых конструкций в форме конечных приращений Текст. /

55. C.Н. Карпенко // Бетон и железобетон. — 2005. — №1. С. 13-18

56. Квасников, А.А. Анализ экспериментально-теоретических исследований на сдвиг сопряжений сборных перекрытий Текст. / А.А. Квасников, А.С. Семченков, С.К. Макаренко // Бетон и железобетон. 2008. - №1. - С.2-6.

57. Клевцов, В.А. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов, усиленных под нагрузкой Текст. / Клевцов В.А., Кремнева Е.Г. // Известия вузов. Строительство. 1997. - №9. - С. 45-49.

58. Клевцов, В.А. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых элементов, усиленных внешней арматурой из полимерных композиционных материалов Текст. / В.А. Клевцов, Н.В. Фаткуллин // Вестник РААСН, вып. 10. С.134-138.

59. Клименко, Е.Ф. Сталебетонные конструкции с внешним полосовым армированием Текст. / Е.Ф. Клименко. Киев: Буд1вельник, 1984.- 88с.

60. Колчунов;, В.И. Деформативность и трещиностойкость контактной зоны многослойных бетонных и железобетонных конструкций Текст. / В.И. Колчунов, ШВ. Сапожников // Известия ОрелГТУ. Серия строительство. Транспорт. — 2004. -№1-2. — С. 13-18.

61. Колчунов, В.И. Расчёт составных тонкостенных конструкций Текст. / В;И; Колчунов; JI-A. Панченко. М;: АСВ; 1999. - 287 с.

62. Колчунов, Вл. И; Напряженно-деформированное состояние железобетонных конструкций составного сечения до появления трещин Текст.7 Вл. И. Колчунов, С.И. Горностаев. // Известия ОрелГТУ. Серия строительство. Транспорт.,- 2008. 1/17- (542). - С. 15-21.

63. Колчунов, Вл.И. Расчетная модель "нагельного эффекта" в железобетонном элементе Текст. / Вл.И: Колчунов, Э.И. Заздравных // Известия вузов. Строительство.- 1996.-№10.-С. 18-25.

64. Король, Е.А. Деформационная модель для расчета трехслойных железобетонных элементов Текст. / Е:А. Король // Изв. вузов. Строительство.2004.-№5.-C.l 1-17.

65. Курбатов, B.JI. Энергосберегающие многослойные бетонные и железобетонные стеновые конструкции Текст.: автореферат дисс. на соискание . канд. техн. наук по спец. 05.23.01 /Курбатов B.JI. Белгород - 2000. - 18 с.

66. Лабозин, П.Г. Расчет многопустотных и ребристых панелей с учетом деформаций сдвига Текст. / Лабозин П.Г. // Строит, механика и расчет -сооружений.-1962.- N 2.

67. Лысенко, Е.Ф. Проектирование сталефибробетонных конструкций Текст.: Учеб. пособие / Е.Ф. Лысенко, Г.В. Геаун. К.: УМК ВО, 1989. -184 с.

68. Мадатян, С.А. Нормативные и расчетные сопротивления арматуры. Текст. / С.А. Мадатян // Бетон и железобетон. 2005. - №3. - С.2-5.

69. Маилян, Р.Л. Сопротивление железобетонных элементов изгибу при различных знаках и уровнях преднапряжения арматуры сжатой и растянутой зон сечения Текст. / Р.Л. Маилян, Д.Р. Маилян // Бетон и железобетон. 2003. - С. 16-19.

70. Мальганов, А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий Текст. / А.И. Мальганов,

71. B.C. Плевков, B.C. Полищук.- Томск: Том. ун-т, 1992.- 456 с.

72. Матков, Н.Г. Расчет балок при усилении их приклеиванием продольной арматуры полимеррастворами Текст. / Н.Г. Матков, А.Г. Литвинов, Н.Н. Красулин // Бетон и железобетон.- 1994.- № 4.- С. 18-21.

73. Меркулов, С.И. Анализ предложений по расчету трещиностойкости усиленных изгибаемых железобетонных конструкций Текст.: материалы Международных академических Чтений 27-29 сентября 2007 г. /

74. C.И. Меркулов, М.С. Поветкин // редкол.: С.И. Меркулов (отв. ред.) и др.. Курск: КурскГТУ. - 2007. - С.99-103.

75. Меркулов, С.И. Конструктивная безопасность железобетонных элементов реконструированных зданий и сооружений Текст.: автореферат дисс. на соиск. . докг. техн. наук по спец. 05.23.01 /Меркулов С.И. Орел - 2006. - 21 с.

76. Меркулов, С.И. Экспериментальные исследования составных железобетонных элементов Текст. / С.И. Меркулов // Известия вузов. Строительство. 2004. - №10. - С. 122-125

77. Милейковский, И.Е. Алгоритмы программы и примеры расчета оболочек покрытий Текст. / Милейковский И.Е., Колчунов В.И., Соколов А.А. М.: [б.и.], 1982. 269 с.

78. Милейковский, И.Е. Неординарный смешанный метод расчета рамных систем с элементами сплошного и составного сечения Текст. / И.Е. Милейковский, В.И. Колчунов // Известия вузов. Строительство.-1995.-№7-8.- С. 32-37.

79. Милейковский, И.Е. Расчет тонкостенных конструкций Текст. /

80. И.Е. Милейковский, С.И. Трушин. — М.: Стройиздат, 1989. 200 с.

81. Милейковский, И.Е. Рекомендации по выбору расчетных схем и методов расчета оболочек покрытий Текст. / И.Е. Милейковский, В .И. Колчунов, А. А. Соколов М.: МИСИ. - 1987. - 177 с.

82. Мирсаяпов, И.Т. Трещиностойкость и деформативность сборно-монолитных изгибаемых конструкций с учетом предварительного напряжения сборного элемента Текст. / И.Т. Мирсаяпов, Л.Ф. Сиразиев // ПГС. 2007. - №9. - С.42-43.

83. Мохамед, Х.К. Прочность и деформативность неразрезных железобетонных балок после их усиления Текст.: Дис. . канд. техн. наук / Мохамед Х.К. Киев: КГТУСА. - 1996.- 154 с.

84. Мулин, Н.М. Деформации железобетонных элементов при работе стержневой арматуры в упруго-пластической стадии Текст. / Мулин Н.М., Гуща Ю.П. // Бетон и железобетон. 1970. -№ 3. -С.24-26.

85. Мурашёв, В.И. Трещиноустойчивость, жёсткость и прочность железобетона Текст. /В.И. Мурашёв. — М.: Машстройиздат, 1950. 268 с.

86. Мухамедиев, Т.А. Расчет прочности сталежелезобетонных колонн с использованием деформационной модели Текст. / Т.А. Мухамедиев, О.И. Старчикова // Бетон и железобетон. — 2006. — №4. — С. 18-21.

87. Немировский, Я.М. К вопросу о влияния бетона в растянутой зоне на несущую способность изгибаемых элементов Текст. / Немировский Я.М. // Строительная промышленность, 1948. -№ 8, -С. 19-22.

88. Несветаев, Г.В. К созданию нормативной базы деформаций бетона при осевом нагружении Текст. / Г.В. Несветаев // Известия вузов. Строительство.- 1996.- №8.- С. 122-124.

89. Никулин, А.И. Трещиностойкость, деформативность и несущая способность железобетонных балок составного сечения Текст.: Автореф. дис. . канд. техн. наук / Никулин А.И. 05.23.01.- Белгород, 1999.- 20 с.

90. Панченко, JI.A. Исследование деформирования составных железобетонных панелей-оболочек с податливыми связями сдвига Текст.: Дисс. . канд. техн. наук / Панченко JI.A. Белгород, 1997.- 274 с.

91. Перельмутер, А.В. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа Текст. / А.В. Перельмутер, В.И. Сливкер. -М.: ДМК Пресс, 2007. 600 с.

92. Пересыпкин, Е.Н. Механика разрушения армированных бетонов Текст. / Е.Н. Пересыпкин // Бетон и железобетон.- 1984.- № 6.- С. 24-25.

93. Пирадов, А.Б. Расчет предварительно напряженных железобетонных изгибаемых элементов методами механики разрушения Текст. / А.Б. Пирадов, К.А. Пирадов//Бетон и железобетон. -2001. -№4. -С.15-16.

94. Подольский, И.Я. Расчет составных стержней с произвольным расположением, переменной жесткостью ветвей и связей Текст. / Подольский И.Я., Рапопорт А.И. // Строительная механика и расчет сооруже-ний.-1986.- №1.- С. 69-70.

95. Положнов, В.И. Оценка трещинообразования в преднапряженных настилах, армированных мягкими сталями Текст. / В.И. Положнов, В.И. Трифонов, А.В. Положнов // Бетон и железобетон. 2006. - №2. - С. 14-17.

96. Положнов, В.И. Преднапряжение и трещиностойкость сборных железобе-• тонных конструкций, армированных мягкими сталями Текст. / В.И. Положнов, В.И. Трифонов // Бетон и железобетон. 2001. - №1. - С.16-18.

97. Попеско, А.И. Расчет усиленных под нагрузкой железобетонных стержней с коррозионными повреждениями Текст. / А.И. Попеско, О.И. Анцыгин, А.А. Дайлов // Бетон и железобетон. 2006. - №4. - С.22-24.

98. Попеско, А.И. Инжереный метод расчета усиленных железобетонных стержней с коррозионными повреждениями Текст. / А.И. Попеско, О.И. Анцыгин, А.А. Дайлов // Бетон и железобетон. — 2006. -№2. С.11-13.

99. Пуртов, В.В. Исследование соединений деревянных элементов на металлических платинах с зубьями-дюбелями на действие длительной нагрузки Текст. / В.В. Пуртов, E.JI. Прижукова // Изв. вузов. Строительство. -2004. — №6. — С.130-134.

100. Рекомендации по проектированию усиления железобетонных конструкций зданий и сооружений- реконструируемых предприятий (надземные конструкции и сооружения) Текст. / Харьковский ПСП, НИИЖБ Госстроя СССР.-М., 1992.- 191 с.

101. Ржаницын, А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций Текст. / А.Р. Ржаницын.- М.: Госстройиздат, 1948.- 192 с.

102. Римшин, В.И. Механика деформирования и разрушения усиленных железобетонных конструкций Текст. / В.И. Римшин, Ю.О. Кустикова // Известия ОрелГТУ. Строительство. Транспорт. 2007. - №3/15 (537). - С.53-56.

103. Римшин, В.И. О некоторых вопросах расчёта несущей способностистроительных конструкций, усиленных наращиванием Текст. / В.И. Римшин // Вестник отделения строительных наук. Вып. 2. -М.:РААСН. 1998. - С. 329-332.

104. Санжаровский, Р.С. Усиления при реконструкции зданий и сооружений. Устройство и расчеты усилений зданий при реконструкции Текст. / Р.С. Санжаровский, Д.О. Астафьев, В.М. Улицкий, Ф. Зибер. СПб гос. архит.-строит. ун-т.- СПб., 1998.- 637 с.

105. Сапожников, П.В. Деформативность и трещиностойкость контактной зоны многослойных бетонных и железобетонных конструкций Текст.: автореферат дисс. на соискание . канд. техн. наук по спец. 05.23.01 /Сапожников П.В. Курск - 2002. - 20 с.

106. Семченков, А.С. Жесткости омоноличенных сопряжений (швов, стыков) ме- ; жду элементами сборных дисков перекрытий Текст. / А.С. Семченков, М.М. Козелков, А.В. Луговой // Бетон и железобетон. 2008. - №2. - С. 17-20.

107. Скоробогатов, С.И. Рациональное распределение арматуры в неразрезных монолитных перекрытиях с профилированным настилом Текст. / Скоробогатов С.И., Воронин Б.В. //Бетон и железобетон. 1990.- №1.- С. 18-20.

108. Смоляго, Г.А. К вопросу о предельной растяжимости бетона Текст. / Г.А. Смоляго // Бетон и железобетон. 2002. - №6. - С. 6-9.

109. Смоляго, Г.А. Результаты экспериментальных исследований деформа-тивности стержневых железобетонных изгибаемых элементов Текст. / Г.А. Смоляго, А.Е. Жданов, А.А. Крючков [и др.] // Изв. вузов. Строительство. 2007. - №9. - С. 124-128.

110. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования Текст. / Госстрой России. С изм: от 2008-07-08, 2008-08-25.-М.: ГУЛ ЦПП, 2001.-51 с.

111. СНИП 23-02-2003 Тепловая защита зданий Текст. / Введ. 2003-10-01. -Взамен СНиП II-3-79*. НИИСФ РФ, ЦНИИЭП жилища [и др.]. -М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП. - 2004. - 25 с.

112. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения Текст. / Госстрой России. — Взамен СНиП 2.03.01-84*; введ. 2003-06-30. М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 24 с.

113. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры Текст. / Госстрой России. Введ. впервые 2004-03-01. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 56 с.

114. СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции Текст. / НИИЖБ Госстроя России. Введ. 2004-05-24. - 35 с.

115. Столяров, Я.В. Введение в теорию железобетона Текст. / Я.В. Столяров.- Москва, Ленинград: Госстройиздат, 1941. 448 с.

116. Сунгатуллин, Я.Г. Прочность и трещиностойкость двухслойных предварительно напряженных балок Текст. / Я.Г. Сунгатуллин //В кн.: Железобетонные конструкции комплексного сечения.- Свердловск, 1963. — С. 7-51.

117. Сухарев, А.А. Облегченные железобетонные панели многосвязного переменного сечения для покрытий и перекрытий зданий Текст.: авторе, ферат дисс. на соискание . канд. техн. наук по спец. 05.23.01 /Сухарев1. А.А. СПб.— 2002. — 19 с.

118. Сухоруков, В.Д. Комплексная ребристая плита покрытия 3x12 м Текст. / В.Д. Сухоруков // Бетон и железобетон.- 1986.- № 3.- С. 9-10.

119. Теряник, В.В. К вопросу усиления железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении Текст. / В.В. Теряник // Изв. вузов. Строительство. 2004. - №1. - С. 119-122.

120. Теряник, В.В. Сопротивление сжатых усиленных элементов железобетонных конструкций действию продольных сил Текст. /В.В. Теряник // Известия вузов. Строительство — 2003— № 4.— С. 128-132.

121. Тур, В.В. Самонапряжение сборно-монолитных конструкций с монолитной частью из напрягающего бетона Текст. / В.В. Тур // Бетон и железобетон. 2001. - №4. - С.6-11.

122. Узун, И.А. Расчёт прочности и деформативности железобетонных элементов с учётом неравномерности распределения деформаций Текст. /

123. И.А. Узун // Известия вузов. Строительство.- 1998.- № 4-5. С. 9-14.

124. Федоров, B.C. К расчету трещиностойкости монолитных перекрытий составного сечения Текст. / B.C. Федоров, В.И. Колчунов, В.М. Барастов // Известия ОрелГТУ. Серия строительство. Транспорт. 2004. - 1-2. - С. 59-62.

125. Фролов, А.К. Обоснование необходимости создания нормативных документов на обследование зданий и сооружений Текст. / А.К. Фролов,

126. A.И. Бедов, И.В. Лапицкий, В.Ф. Сапрыкин // Инженерные проблемы современного железобетона. Материалы международной конференции по бетону и железобетону.- Иваново, 1995.- С. 456-460.

127. Хечумов, Р.А. Вариационный метод расчета составных стержней переменного сечения Текст. / Хечумов Р.А. М.: МИСИ, 1962.- 28с.

128. Чайка, В.П. Характеристика диаграмм неоднородного сжатия бетона Текст. / В.П. Чайка // Бетон и железобетон.- 1994.- № 1.- С. 17-19.

129. Чиненков, Ю.В. К выбору метода расчёта трёхслойных ограждающих железобетонных конструкций из лёгких бетонов Текст. / Ю.В. Чиненков, Е.А. Король // Вестник отделения строительных наук. Вып. 2.- М.: 1998.- С. 423-427.

130. Чиненков, Ю.В. Особенности расчета и конструирования трехслойных ограждающих конструкций из легкого бетона Текст. / Ю.В. Чиненков // НИИСФ. -С.507-510.

131. Чирков, В.П. Вероятностный расчет ширины раскрытия нормальных трещин Текст. / В.П. Чирков // Бетон и железобетон 2002. - №6. - С.24-27.

132. Чирков, В.П. Прогнозирование трещиностойкости предварительно напряженных железобетонных балок с учетом фактора времени Текст. /

133. B.П. Чирков. Бетон и железобетон. -2001. — №2. — С.21-25.

134. Чихладзе, Э.Д. Теория деформирования сталебетонных плит Текст.: Межвуз. сб. научн. тр. / Э.Д. Чихладзе, А.Д. Арсланханов //- Харьков: ХарГАЖТ. 1996, - Вып. 27. - С. 4-39.

135. Шевченко, А.В. Деформирование и трещиностойкость железобетонных рам с элементами составного сечения Текст.: автореферат дисс. на соискание . канд. техн. наук по спец. 05.23.01 /Шевченко А.В. Белгород - 2000. - 19 с.

136. Канструкцьн сталежалезабетонныя пакрыццяу i перакрыццяу. Правшы праектавання Текст. / Госстрой БССР. Взамен на территории РБ РСН 64-88; введ. 2006-07-01. - Минск: Минстройархитектуры, 2006. - 71 с.

137. Barzegar F. Elasto-Plastic Cracking Analysis of Reinforced Concrete //Journal of Structural Engineering, Vol.117, No. 1, 1991. P.292-294.

138. ENV 1992-1. Eurokode 2. Design of concrete structures. Part 1, General rules and rules for buildings, CEN, 1993.

139. FIB Task Group 9.3, 2001. Design and use of externally bonded fibre reinforced polymer reinforcement (FRP EBR) for reinforced concrete structures // Technical Report by 'EBR' working party of fib TG 9.3. 138 p.

140. Gajer G., Dux P. Simplified Nonorthogonal Crack Model for Concrete //Journal of Structural Engineering, Vol.117, No.l, 1991.- Pp. 149-164.

141. Kolchunow W.I., Gigel J.M. Oblicrenia wsmacnianej belki zelbetowej // Zescytu naukowe Wyzczej Sckoly Inzynierskiej w Opole (Seria: Bu-downictwo 161/1990) Opole pp. 77-84.

142. Leskela Matti V. Strength of composite slabs: comparison of basic parameters and their back-ground // Rakenteid.mek.-1992.-Vol. 25, No.2- Pp. 20-38.

143. Leung, H.Y. Strengthening of RC beams: some experimental findings Text. / Leung, H.Y. // Structural Survey. MCB UP Ltd. 2002,Volume: 20. - Issue: 5 Page: 173 - 181.

144. Leung, H.Y., Balendran R.V. Flexural behaviour of concrete beams internally reinforced with GFRP rods and steel rebars Text. // Structural Survey. MCB UP Ltd. 2003, Volume: 21. - Issue: 4 Page: 146 - 157.

145. Leung H.Y., Balendran R.V., Maqsood Т., Nadeem A., Rana T.M., Tang W.C. Fibre reinforced polymer materials for prestressed concrete structures Text. // Structural Survey. -MCB UP Ltd. 2003 Volume: 21 Issue: 2 Page: 95 - 101.

146. Lilistone D., Jolly C.K. An innovative form of reinforcement for concrete columns using advanced composites // The Structural Engineer. 2000. V.78. №23/24.

147. Madaj A. On the computational model for bearing capacity of composite concrete-steel sections // Arch. Civ. Eng. 1992.- 38, N 1- S.71-83.

148. Maurice Brunner and Marco Schnueriger. Timber beams strengthened by attaching prestressed carbon FRP laminates with a gradiented anchoring device

149. Meredith D., Witmer E.A. A nonlinear theory of general thin-walled beams // Comput. Structures.- 1981.- Vol. 13, №№ 1-3, Pp. 3-9.

150. Philip Webb. Hoopsafe beams to rectify subsidence damage in low-rise buildings Text. // Structural Survey. MCB UP Ltd. - 1999, Volume: 17 Issue: 2 Page: 109-116.

151. Proposed Effective Width Criteria for Composite Bridge Girders Text. // J. Bridge Engrg. Volume 12, Issue 3, pp. 325-338 (May/June 2007).

152. Ritchie Philip A., Thomas David A., Lu Le-Wu, Connelly Guy M. External reinforcement of concrete beams using fiber reinforced plastics // ACI Struct. J.- 1991.- Vol.88, No.4.- Pp. 490-500.

153. Sargin M. Stress-strain relations hips for concrete and the analysis of structural concrete sections.- SM Study, № 4, Solid Mechanics Division, University of Waterloo, Ontario, Canada, 1971.

154. Shaikh A.F., Branson D.E. Non-tensioned Steel in Prestressed Concrete Beams Text. //PCI Journal. 1970. - Vol.15. -№1. -P.P. 14-36.

155. Shear Strength of Reinforced Concrete Columns Strengthened with Carbon-Fiber-Reinforced Plastic Sheet Text. // J. Struct. Engrg. Volume 128, Issue 12, pp. 1527-1534 (December 2002).

156. Suidan M., Schnobrich W.C. Finite Element Analysis of Reinforced Concrete.- J. Struct. Div., ASCE, Oct., 1973, NSTIO, Pp. 2109-2119.

157. Tang, Taiping, Saadatmanesh, Hamid. Analytical and Experimental Studies of Fiber-Reinforced Polymer-Strengthened Concrete Beams Under Impact Loading Text. / ACI Structural Journal. Jan/Feb 2005.

158. Taerve L. Codes and Regulations. Utilization of High Strength/High Performance Concrete. 4-th Int. Symp. - Paris, 1996.- Pp. 93-100.

159. Tomas San-Jose J., Inigo Vegas, Find Meyer. Structural analysis of FRP reinforced polymer concrete material Text. // Construction and Building materials. 2006. -№20. - P. 971-981.

160. Wu Xi-Xian, Sun C.T. Simplified theory for composite thinwalled beams // AIAA Journal. 1992.- 30, N1- P.2941-2951.

161. Young C. Steven, Easterling W. Samuel. Strength of composite slabs // Recent Res. and Dev. Cold-Form. Steel Des. and Constr.: 10-th Int. Spec. Conf. Cold-Formed Steel Struct., St. Louis, Mo, Oct. 23-24; 1990.- Pp. 65-80.