автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Действительная работа железобетонных плит покрытий и перекрытий из тяжелых шлакоцепочных бетонов

Р Г Б ОД

8 ^"ЙЕПРОВСКЛЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛКЛдЕ!1Ш:

• СТРОИТЕЛЮ ТВ. Л И-'АРХИТЕСТ/Ри-

На-прасах рукописи Ну гака рёв Борис Александрович

УЛК'б91.327.32:Г-оГ.ЗЗ + 62'1.012.4

ДЕЙЗШИТЕЛЫ1ЛЯ РАБОТА ЯЕЛЕЗОБЕТОШНХ ПЛИТ ПОШТИЙ" И"ПЕРЕКРЫТИЙ 113 ТЯЙШ ИЛАКОЦМОЧШХ"БЕТОНОВ

Специальность: C5.23.Ci. Строительное конструкции,

здания и соопупе'п::л"

Л В ТОРЕОЕР'АТ диссертации га соискание учёной степени кандидата технических игу к

Днепропетровск -

Диссертация является рукописью

Рлботп пыполненп нп кафедра "Железобетонные конструкции" б Крыма* институте природоохроиного и курортного строительства и на кафедр "Железобетонные и каменные конструкции" Полтавского инкеиер'но-стр тельного института.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Пахомов В. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Сторокенко Л.И.

кандидат технических наук, доцент Федорчук В.И.

Водучпл орглпиэпция: КрымИИИлроект

Защита состоится " 25*" 199Уг. в " 13 " часов

на засодаиии специализированного совета К 068.32.01 чри Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры по адресу:

320600, г. Днепропетровск, ул.Черншевского, 24 "о" С диссертацией коишо ознакомиться в библиотеке ПГАС и А.

Автореферат разослан " 24 " д^-КСиГрсЗ:_199 V г.

Учений секретарь специализированного

ученого совета, к.т.н., доц. В.Л.Седин

- 3 -

ОБЦАЯ ХЛРЛХТЕР.ЯГЛА PABOTJ Актуальность работк. 3c~:i5.".noe яапразлешгг ;iocypcoc6c¿.. ::::;; -строительстве - пнрокое ^сг;о;1ьзобг.п;:с втор::ч:г.'х i:r. тср"сль:г::: ои. "..:огодпо в СТ пакаплх-лалссь около 3 иярА.т. о, кз-лг.:.'« аа;цп:г.эг сзпше 4 т: л ir. га земель. В течение года ;:г. содержа .т.; с о ..те горпо^обизаэцей прон'изяспкосуд it энергетик: затрсчкзг.лос:. о::о,:о . ЗСГ. млн. руб. (в цепах ÍS89 г.)- Доиепяих шпаков eüero;-,i:o па кап лягалось crime ЗС млн. т., золи к on ков ТлС - более 100 плп. ?. о ?xo„o'.! углеобогащения - более ICO млн.?., а ^ля тройного хоз:г:'.с :: „ля строхтсльс тза перерабатывалось соответственно СО, 10 и 5л>. " 10SQ г. золойлаковых отходов возросло до 115 г.лп. т\ , е о ¡мала г. накопи яось около í плрд.г. отходов. 3 будупцеи наксчслось ::спользой: л 2 бетонах, железобетонных копе труiüi::nx около 30 или.?. отхо..,^

3 последние году веб более анрокое применение находя г шлахо-делоч-ценен?:! (ШЦЦ) на базе до;.:енных гранулированных планов и е..,кнх делочей, о -.'ходов металлургических, электротерно'осдорпых tt хнгннсо-ких продаклскнссгей. Применение ПЗД позволяет получить тг.:::'-';;::л -ла-ко'дслочпие бетон» (ШЦБ) классов до 390, эбладаатих цел:::: р.:„ои о.чо-хтельнхх качеств, свог.с : попинанной актив ностьо, прочное ть нлр-i сз::;;тю:; с тонкое тьо, тар ос тойкос тю :: др. П'иЕ uoüho изготавлива тъ ::з i:ecг:п:х материалов, заполнителей, отходов стропипдустр.:;::, пээто.:у о;::: на 30-50/J дешевле обычных портлекдцсметных бетонов (ПЦГ^. :ipu-неиение ПЦБ даёт возможность запенить ПЦБ, ш::роко использовг. ть отходи проваленное г;:, энергетики, строш:ндустр::к, хш:::чсс кой npo:.::.::-;¡e::-:;ост:: :: др.

оксппрнкептально-тсорсткческие исследования автора иахре^ле;^: на нес ледова низ действительной работы пл:;т покрытий, перекрыт::.': ::? т;:-■ ■ёги'х ШЦБ, разработку методики их расчета с учётом их особенное то.;, еэврсиенных достижении в теории бетона и железобетона'.

Цельэ работи являете,':: развитие методики расчёта плит покрытий.

перекрытии с учетом полной диаграммы зависимости между напряжен] ми и деформациями, механики разрушения бетона и железоьетона, с( местности деформаций бетона и арматуры, контактных усилий между ми, особенностей работы плит и их злементов, экспериментальное ( обоснование, сравнение теоретических и экспериментальных значен1 их анализ.

Автор защищает; - обоснованную, разработанную методику расч! плит покрытий, перекрытий с учетом особенностей их работы и сов] менных достижений в развитии теории железобетона ;

-экспериментально обоснованные основные характеристики при с* тистической обработке и дополнительные характеристики, необходим! для расчета по предлагаемой методике: критический коэффициент ин-сивности напряжений ^^ сопротивление сцепления бетона с армат; ной сталью Ккоэффициентов упругости при кратковременном и д. тельном цействии нагрузок, предельных значений усадки, ползучест! (характеристики и меры ползучести), предельных деформаций при слн и растяжении и др. ;

- экспериментальные данные по несущей способности, жесткости, трещиностойкости, деформациям железобетонных обычных и предварительно-напряженных плит покрытий, перекрытий из ПДБ, их сравнена с теоретическими данными и анализ ;

- практические рекомендации по проектированию изгибаемых желе зобетонных конструкций из ШЩБ по прочности нормальных и наклонны; сечений, по трещиностойкости и деформациям ; '

- экономическую эффективность применения плит покрытий и пере' крытий из 11ЩЕ, их проектирование по предлагаемой методике.

Научную новизну работы состовляют: - совершенствованая метоци; расчета изгибаемых элементов железобетонных конструкций, плит по: тий, перекрытий по прочности нормальных, наклонных сечений с при нением теории составных стержней, по образованию и раскрытию тре!

при использовании механики разрушения бетона и железобетона, теории трещин и расчет по деформациям с учетом развития длительных процессов батона, нелинейности деформирования ;

- обобщенные физико-механические прочностные, деформативные овор ства тяжелых ШЩБ при кратковременных и длительных воздействиях;

- обоснованные расчетные характеристики тяжелых ШЩБ классов В7,5 ...В90 при статистической обработке для проектирования железобетонных конструкций на их основе кроме основных по СНйП 2.03.01-84* и дополнительные характеристики: сопротивление сцепления бетона о арматурной стальи, критическое значение коэффициента интенсивности ш пряжений, коэффициенты упругости для каждого класса при кратковременном и длительном действии нагрузки, предельные деформации усадки, характеристика и мера ползучести, предельные деформации при сжатии и растяжении дифференцированно для каждого класса тяжелых ШЩБ;

- обобщенные экспериментальные данные по несущей способности, жесткости, трещиностойкости, деформациям плит .покрытий, перекрытий из ШЩБ .и ПЦБ для сравнения при кратковременных и длительных действиях нагрузок;

- практические методики расчета деформаций, потерь от усадки, ползучести, несущей способности по нормальным, наклонным сечениям, образования,' раскрытия трещин, кеоткости, деформациям изгибаемых железобетонных конструкций из-тяжелых ШЩБ; ..

- экономическая эффективность применения плит покрытий, перекрытий, из тякелых ШЩБ в строительстве.

Достоверность результатов работы подтверждается многочисленными экспериментальными данными, статистической обрабокод, согласованностью теоретических и экспериментальных данных, учетом многочисленных теоретических факторов, дополнительных характеристик бетонов, дифференцированным учетом основных характеристик ШЩБ.

- б -

Практическое значвние работы: - получены, обобщены и обработь экспериментальные данные по прочностным и деформативным свойствам обоонов^ны расчетные характеристики тяжелых ШЩБ клаооов В7,5...В< при статиотичеокой обработке как основных по СНиП 2.03» 01-ЗД*, т« и дополнительных характеристик ШЩБ, необходимых для проектирован! железобетонных конструкций на их основе о учетом .механики разруш! бетона и железобетона, нелинейности деформирования ШЩБ, их усадк! ползучести, их предельных значений;

- оовершонотяована теория, разработана новая методика расчета левобетонннх конструкций из ШЩБ при использовании новых подходов моделей как составных стержней с учетом контактных усилий между тянутой арматурой и бетоном, механики разрушения, нелинейного кр ковременного и длительного деформирования для плит покрытий, пер крытий;

- дана оценка напряженно-деформированного ооотояния изгибаемы железобетонных обычных и предварительно-напряженных плит покрыти перекрытая у,э ШЩБ при кратковременных и длительных нагрузках с у тон новых предложений,- теоретических разработок;

- дана экономическая оценка, эффективность, перспективы приме ШЩБ, изделий, конструкций, плит покрытий и перекрытий на их оонс

Внедрение результатов исследования и разработок. Эксперименте -теоретические разработки автора использовались при разработке < ющих нормативных документов: :

Инструкции по проектированию бетонных и келезобетонных конст; ций из ШЩБ. ВСН-65.23-87 /Минюгстрой, ННШСБ,- М.:Минюгстрой, 19! - 280 е.,ил.

Рекомендации по расчету и проектированию бетонных и келезобе ных конструкций из тяжелых ШЩБ для ПГС. РД 65.125-87 / Минагстр НШБ. - М.': Минюгстрой, 1987.-301 е.,ил.

Рекомендации по проектированию бетонных и железобетонных кон

ций из ШЩБ на дисперсных заполнителях для ПГС.РД 65.127-87 / Минйгстрой.НШКЁ.-М.:Минюгстрой,1987.-147 с.,ил.

>- ■ • ''г ■

Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых'ЩБ для ПГС. РД 65.128-87/Минюгстро», 11ИИЖБ. -М.:!.1инюгстрой, 1987.-319 с.,ил.

Руководство по' проектированию бетонных и железобетонных кон>; струкпий из легких' ЩБ для ПГС.РД. 129-87/Минюгстрой.НИИЖ-М.: !!{! Минюгст рой, 1987. -185'*с., и л.U"

' -f Внедрение ШДБ производилось-с'участием "автора на объектах ■;.! .. гражданского и/.промышленного назначения--ТСО"Крьшстрой" с-1988 г ( _ Справки и акты, по,внедрению прилагаются в эдщлож.П диссертации

Результаты исследования свойств и характеристик ЩБ включены i

отчет по теме 5,7 плана сотрудничества стран-членов СЭВ,а также в

отчеты 1982-85 г.г. в соответствии с программой 0.55.16.264 НИР и

»» ;• ' .Л..' •'. '<••..гг. . ' .:'«VCO>i И-IT-: t": " '.U .1

ОКР Минпромстроя СССР и хозтеме при разработке Рекомендаций

• 'tiuwM-an '•'г';,(| 1 ь"? ••.■ многий ¡5о ,,е.юкг.о М"..

ЩШЭП-сельстроя. .

• -—..... . 'Юw •••••■>|.",г. •

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на¡научно-технических конференциях СФ даСИ,г.Симферопол'ь-1979-1987'г'^г. ;

ill: ,-; '-1ЧЮ . ■

-координационном совещании специалистов советских институтов-соисполнителей по теме 5.7"Физико-механические характеристики бе-

■••• •■ -'г.; ■ = ■• ■ ■ •• • ......V - : '

тонов" плана сотрудничества стран-членов СЭВ ( г.Симферополь,20 -

МЧГ" ' ' > , Ч'f I

23 апреля 1982 г.); '

- на 43,44,45,"'и 46 научных конференциях Полтавского ИСИ ,г.Пол

• у..-;......I! .'J "¡•rV., ; .

тава - 1991 -1994 г.г.'

■. . , Основные результаты , положения'диссертации опубликованы в 5 нормативных документах (Инструкция, Рекомендации,Руководства) и в о научных статьях, тезисах. . .. •

Работа выполнялась в Сф ДИСИ (КИПиКС),. Полтавском ИСИ, были использованы результаты исследования, испытания ЩБ.плит покрытий, перекрытий СФ ДИСИ (КИПиКС) с участием автора, ..НИИСК Украины, УПИ . (г.Челябинск), КРГИ.(г.Кривой Рог) и других соискателей, аспиранто: исследователей. . . г

Объём и структура диссертации..Диссертация состоит из Введения, .пяти глав, выводов по главам, Заключения,..списка литературы и Приложения. Работа изложена на 290 страницах, содержит 131 .страницу основного текста,-,.^иллюстраций, 54, таблиц и библиографий 156 на-■именований; Приложение содержит основные ^¡дополнительные характеристики тяжелых ЩБ, справки и акты по внедрению результатов исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ '

Во Введении приводятся краткие сведения о ЩБ,,изделиях и конструкциях на их основе, об актуальное™, цели, новизне,,задачах и пре

. ктическон значении исследований, их использовании, апробации, публк

!'•' И ?'«'('•! • ' '-'.¡НПС'!: - -^'21:' *' ''':'И. 'Л Л1''4-' "'•) "'У1''*''___

нациях, кратком содержании диссертации.'"": "

Первая глава посвящена обзору состояния^вопроса, особенностям ра' боты натурных железобетонных плит покрытий и перекрытий, целям и за

.; - -Г'Г >.'■' С '¡и: '"МР »1! * ' ■■ 1 \\<: -■■.!. ! ..

дачам исследований. Теоретические.основы ЩБ и ИЩЦ разработаны докт

.-I •:/'Г'*?'? ' " .'ч^.ч;"-/.;:'- ,.-.•;.'■! . . •■ют '.л г«.<1-:..и.1 ; .

техн.наук, проф., заслуженным деятелем науки Украины В.Д.Глуховскиы В.В.Константиновым, Л.А.Сильченко и нашли свое развитие в,трудах их учеников, последователей. Значительный объем работ .выполнен докт. техн.наук проф. П.В.Кривенко, И.А.Пашковым, В.А.Пахомовым, Р.Л,Серых, Р.Ф.Руновой, канд.техн.наук, доц. В.В.Гончаровым, Г.С.Ростов-ской, В:П,Ильиным, Г.В.Румыной, С.А.Слюсафенко, Е.А.Старчевской, В.В.Чирковой, Н.И.Астаповым, В.В.Жигной, С.Ф.Крисановым,А.Д.Лучко, В.М.Сребняком, И.О.Сикорским и др. Исследования прочностных и дефор-мативных свойств тяжелых ЩБ проводились в КИСИ, НИЖБе, НИИСКе.КГРИ,

... С§ ДИЗИ, (КИПиКС), Полтавском ИЗИ, ЧПИи.др., а,плит покрытий, пере... крытий из ШЩБ в НИ ИСК Украины под руководством А.Б.Голышева, ,в СФ ДИЗИ.под руководством В.А.Пахомова, в КГРИ (г.,Кривой.Рог), под ру-ководотвом Л.И.Стороженко, ЧПИ (г.Чвлябинск) под руководством A.A. ,Mj.. Оатула, а такав в комбинате "Крымстрой", 31БИ "Укрторгстрой", ПО .... "Укрэнергоконструкция" в Крыму, в г;г. Сумы, Черкассы, Тула и др. .... Большой вклад в исследование проблемы, прочности, и деформаций бетона и железобетона, построение, развитие теории(их расчета с учетом кратковременного,и длительного нагружекия, деформирования внесли ра. ,,, боты ученых: А.А.Гвоздева, С;В.Александровского,, И.Н.Ахвердова, В. . Н. Байкова, Ю.М.Баженова,, В.В.Болотина.В.'М.Бондаренко, В.М.Баташе-

______ва, П.И. .Васильева, В.А. Вознесенского, А.Б.Голышева, В.Н.Гусакова,

. П.Ф.Дроздова,!Р.В.Зайцева, Н.И.Карпенк?,,.E.H.Львовского, Р.Л.Маиляна, H.A. Маркарова, И.Е.Прокоповича, А.Р.Ржаницына, И.А.,Рыбьева, Я.В. .....Столярова, И.И.Улицкого, С,Е, Фрайфельда, В.Д. Харлаба, ,М.М. Холмян-окого,.З.Н. Цилооани, Е.А.Чистякова, А.И.Шейкина, E.H.Щербакова,А.Ф. Яреминко, A.B.Яшина, Е.А.Яценко и мн.др.

Методика,.теория расчета железобетонных конструкций должна учесть ггнелинейнооть,. необратимость деформирования бетона и,железрбетона, . аналитическую полную зависимость между напряжениями и деформациями, , их особенность работать с трещинами, физическую механику.гра.зрупгения, совместнооть деформирования бетона,и арматуры, характер распределе-, ния контактных, усилий между арматурой и бетоном,.изменение.их с тече нием времени, усадку, ползучесть, предельное деформирование и т.п.

Железобетонные элементы конструкций.являются составными конструкциями. Расчет железобетонных^.элементов как составных конструкций, по теории А.Р. Ржаницына разрабатывались и предложены В.Н.Байковым,

. vJ.В. Байковой, П.ф. Дроздовым, В.А. Пахомовым, И.Е.Прокоповичем, А. П. Пшеничкииым и др. При расчете составных стержней обезателен учет

сдвигающих (.контактных) усилий, связей сдвига, сдвиг стержней и ) Всё это давг возможность более реально определить напряженно-дефс рованное состояние, работу железобетонных изгибаемых конструкций. Глава 2-'-дает обзор, содержит данные подструктуре бетонов, ШЩ] учету структурных их характеристик, по прочности, теориям прочное материалов, родственных бетону, изложены основы механики разруше! " теоретические предложения для анализа нап'ряженно-деформированнои " стояния бетона и железобетона с трещинами." Учет особенностей стр^ туры бетона дает возможность более реально оценить его техническ* свойства. По структуре цементного камня и бетона в настоящее вре» накоплен значительный экспериментально-теоретический материал. В ' ботах Ю.В. Зайцева показано, что структура бетона должна рассмат! ваться на различных уровнях, каждому из которых присущи свои дефг ты и неоднородности. И.А. Рыбьев создал общую теорию искусствешп строительных конгломератов, с помощью которой можно получить нов! искусственные строительные конгломераты оптимальных структур.

В теориях разрушения используются различные критерии, но нача; разрушения обуславливают растягивающие напряжения и особенно для тона. В бетонах и железобэтонных конструкциях именно прочность нг растяжение определяет характер разрушения. Применяя критерий А.А, Гриффитса для бетона, железобетона в предельных состояниях с исп< зованием разработок для родственных материалов (керамики, стекла, горных пород и др.), используя методы механики разрушения В.А. Пг мовым с участием автора вводятся понятия'угла ^ и коэффициента! внутреннего трения, которые пронормированы для всех классов тяже; ШЩБ (рис. 1), обосновываются зависимости для определения ширины, соты трещин, расстояние между трещинами.

Анализируются экспериментальные данные, обосновываются теорет! ские зависимости для определения критического значения коэффицие* интенсивности напряжений, которые пронормированы для каждого клас бетона, ШЩБ.

»r ч г.;.-;г. г::;

: б;

I. ' м

Маис

■! .';.:■-у и

-

Г ••

"I

1>Р ¡{А I -у

тж

ctco

Öctc*

: "''[.в-,.,.....

аРис.:1. Напрятанное состояние у трещин, раскрытие тресцш

;! • • г..-;. ..................: •• . ■ :

а - идеально тонкая наклонная трещина при слатш:;

г . ' ; - ' б - компоненты напряжений, сдвиг, систека координат

у коичйка' грещчш; '

'•■■'■" .V. в,г — развитие трещин и освобождённая анергия.

liiij'.

Примеисие механики разрушения для анализа напрякенно-дефорнирс ванного состояния железобетонных коис трущий с трециианн дает воз иокиость построеинп истодики их расчёта по двум группам пределы^ состояний на более реальной основе с учётом,при использовании аппарата кеханики разрушения, теории А.А. Грифйитса, модели .Леонова Панасзка, разработок П.Я.Васильева, S.B. Зайцева, О.Я. Берга, д. Ирвина, Рапса,- Б.АЛйхоиова, Е.II.Пересипкнпа, Р.Л.Сернх и др. Такая расчётная модель естественно учнтич-аст папрядсённо-дефор?.:дро ванное состояние вокруг трещин, работу растянутого бетона не толь ко иекду, по к над трещинакп.

Ширину раскрытия трещин-предлагается определять по формуле Д. Ганса с кодификацией В.Л.Пахоиоиа к предложениями с учётои развития пластических дефорпациП у её вергашп, податливоет:: при пелоль зона:::;:: эпергптнчсского подхода, перскецепий при изгибе, срезе к повороте блока мезд трещинами, используя форьгулп:

ac«so,s(Mí)Kíc a^i (i-tmichw/Fm

а „в=8 F kl./)lEi -óiL} h ск/ü« 1

Глава 3 приводит обобцённне экспврииеиталыше данные прочноет-иах, дефорнативних свойств тяжёлых'. ЕЩБ и для сравнения ПЦБ с учё-гои основных влплшдих факторов, для прочности при сыатип тпкёлых ЦЦБ дан статистичеекип анализ однородности, обоснован коэффициент вариации, который используется при нормировании прочностных хорах

тсристнк. для более реальной оцешш основных- физпко-нехапнческих

"Т

сво:,ств, характеристик ЩЩБ прнведеГи', обобцепи структурио-пеха:;::-■:сс::::н характеристики w&Ziax. OTJ5. Гасс;:отре;га теоретические зав:: с и г. ос?:: прочноетнпх и делор»жкая«х 'сеойс тв бето:;ов с учётом разработок С.13. Александрове кого, O.U. Берга, Б.П.Гопдарснко, fOJ3. Зайцева, П.А.Пахомова, Р.Л.Серых и ин.др. Произведено выделение

чяс лгГоп;.;ац:::;: ус едки, упруго-мг:ю:-:бистрока-

гска;г:;чх, гр^дччообразовання. ¿о ио::ситг. .:олилсччкрэгре-ч:;: (;:::■.-« . • * * пего предела л^хс) паях лгготся дс^орчп!!!::: î:jc тропа гекао:цеП ползучм г.:,

a Biiïie - де;о?1.:г,цпч трецчкэобразозаччя. .-уякцкя нелччег.чое гч пр:::;;:-

?а в se nue и З.П.Гопдспет-.о прч крпгкозречзччв!: действии нагрузки.

3u?a;;;e::ue ?г.ччричеекчх кг:пз;.:х ( ^ - ^ ) с псг:ог,ь-1 ачал::?::-

чесю; завис :п:ое тс:'; ::ксег большое зксчсисо для гсор:::: глсч"та

: г.::то:: i;o:-:cvryir:,::.';, поэтому :::: било п^е^лс-епо i:::oro ,..л;: c.rroi:o\:i: -

цчи экспоцчкентплып.-х (iu:c.;0. ¿со усст;г:о .„.у*о:.;:зс::::

с 30.-L:;cn:.;ocко^у каноне чипни u „оГэу.-.гщчг.кч.

Нэльаос вп:шт.:г:с уделпегся мэдула упругоетл, чс^улэ Ас"сг-,:г.;г.:.., коэСС::ц::с:1гс;.! упругоет!Т, плг.ст::ч::ос т::, подуло сдвига, попсрсчп:х дс."ор::сщ:п, кх ::змзггсс у::с:-: чсеозгг.сгг':: бегока. Обоблс;г,! дакшс по пределы:;.!!: onucir.rni:, дс:г: рско::е;иг.цич по "х опредслеккз npi: использовании теоретических зависимоег,m. предельных деформаций пр:: сна?:::: п часvr-cuuu длл расч2те '.иелгзоЧр,-точчих конструкций долксек производиться дч'геренц'лровгмшо.

Мсследовапч, 0u05:'.c:-n: различные даччке с их ачаяизо:; ло ycrv.,::r., ползучееnt ВДБ и'1ЩБ, о злияих: различиях Гакмров на г,; предельна величину. Произведено сравнение раз л::-ш.:х иетодик определения про-деяькнх дсГорг.ацпп усг^кн С .3. Алекс г. кого, 'Л. II. /сгз залога, 3. '.'.. Гондаречкэ, З.А.'Лахоиова, ^.Е.Прокэповкча, !1.:!.Улчцкого, з.îï.Горчакова, Ц:П1!С, дан н;с анализ с хоэффнц нентс:: вариации. „апччз по ус едко приводите.-:, начиная от це;;снг::ого каг::■:;:, челкозсркистых бетонов и кончая гг-пчэззрчче бегопам:: мри разлчччих ви^ах пеяочкого компонента соотг.опсчи:; состаакяоц'лх коипоиоигок Раесг.атриваею;; пекапря ¿Синая и ::апр,Гаош:ся усадил б с то пси.

Для оценки ползучее г.: бетонов в основу ¡юлог;е::о реологическое уравнение З.А.Пахоиова, полученное ::а основе универсальной реологической зависимости З.П.Боидаренко с учете:; разработок 0.3.Александровского, IL".Васильева, А.А.Гвоздева, ".о.Галустова, .'..Б. Паккп,

- 7У-

Зависяшстл иедду напряжениями-я деформациями а,б - общий вид диаграммы в абсолютных и относительны* координатах; в - характеристики диаграммы производной. z оекущой; г,д,е - штограшшо С онврготичеокио ) ха-роктёристики диаграимн .'

И.Е.Прокоповича, И.И.Улицкого и др., которая дополнительно учитывает свободную и напряженную усадку, нелинейность деформаций усадки, ползучести, рост прочности и начального модуля упругости .

На рис. 3. показано влияние прочности бетона на удельную деформацию ползучести, а на рИС>4 зависимости удельной ползучести ШЩБ от возраста бетона в момент загружения, вида щелочного компонента и состава ШЩБ. При длительном действии нагрузки ползучесть с учетом уровня напряжений оказывает большое влияние на предельные деформации бетона.

Для учета контактных напряжений, усилий между бетоном и арматурой необходимо знать и использовать расчетное сопротивление сцепления бетона с арматурной сталью Вч-^ • Поэтому произведено обобщенно экспериментальных данных по сцеплению ШЩБ с арматурной сталью при испытании на выдергивание при кратковременных и длительных действиях нагрузок, а также и при проталкивании.

На основании многочисленных экспериментально-теоретических исследований коллектива сотрудников с участием автора под руководством В. А. Пахомова обоснованы и пронормированы основные прочностные, дефор-мативные расчетные характеристики тяжелых ШЩБ классов В10...В90 кроме основных по СНиП 2'.03ДЯ-84* и дополнительные характеристики дифференцировано для каждого класса бетона: - сопротивление сцепления бетона с арматурной сталью; - критичеокое значение коэффициента интенсивности напряжении; упруго-пластические, деформативные характеристики: предельные деформации при сжатии и растяжении, предельная усадка, характеристика, мера ползучести, коэффициенты упругости при кратковременном и длительном действии нагрузок; рекомендованы теоретические зависимости для их определения.

В главе 4 приводится общий обзор состояния вопроса по напряжённо-деформированному состоянию изгибаемых железобетонных конструкция , которые работают без и с трещинами, дана краткая история развития теории расчета железобетонных конструкций, обоснованы основные нап-

54

- 16 -

V - П. А. Русиноба; ^ - КИСИ-,

Дебиса; * ~

& - А. В. Яшина; * ' Боломея-,

У -М - С. в. Алексу - Л.Н.Роша: ' сандроВ-. X - ДеЛа Пзнья; , слгл?0;

петяна; V - Шэнка;

Родри&еса; - Вайля; 0 - Мамитна; £ - Гленбиля ;

л-о-

I. 1 НИИСКа;

о-

О-«Л

в - &\71=°-69> ф - 4?е;11=0,19.

4сА;7?*0,£ Ф- 4СП;71-0,2 ф - Аспе-,11-0,2 Н - 4Н; 4=0,2 Ы - _4не; Ц=0,1Э Л; 4=0,К О- л; п = опытышщь* - ^' ? =0'19 1сп\ 71-0,29) и - 4М\ 0, 0.54; а - Ш; 0,4 ©- 1н; 71=0,35; н- 4м; 0, 0- 2с; 7?= 0,365; Ш_ 4ме; 0, ф- 4с;Ц=0,211 н- 4м; 4 4сл;т?:0,25; 7с;В..

■ Х^Э-4?; Г1--о,2-,<%- 7?; п-®-8с; В-Зм;(&~.

ш

00

а 20 40 60 80 100

Прочность бетона К , МПа

Рис. з. Влияние прочности бегояа на удельную деформация

ползучести

1,2 - кривые регрессия для шшющедочвых бетонов о , , ■ , . обеспеченностью 0,;95 и по средним точкам ;

3 - кривая регрессия для портдаядцаментццх бетош . по орадшщ точкам ,

^ 0 714 60 .- 120' 180 240 ШГ -- 360

Длительность дейстЬиянаеруми г,

л :■•.:.,■ : • . а .... , , .■).<.

г -.мим ; (ел). :- (о

; Вид щелочного компонента

1 -•

1

г ( ; ■ (,■

< ) , ! . 1 ' . -

¿о 0 -

В

е

3 ' •)

□ ь 1

Г-О 1:1 пг'ы 1:4 Р5 14 1:3

Состаб Жетона С-'З- М

'-!--Рио« 4. Завиоимэотн удельной долзучеотл тлпкощедочвых ботояоь от.воэраот& б'етоиа в мэыонт загруаоаля, вида щедач-

" • 'Г . ■■ - ... ... -

ного компонента. и соотава бетона •

. :, : а;,б,в'-'вжяниё соответственно возраста бетона,ест . •.. ... ',:.!>-щелочного компонента и состава бетона: 1,2 -■• -значения-для бетонов пропаренных г естест^ .1 •^''•'"веяного твердения .

^ ......■ ,- ".•-. --

равления сп развития*. • Тсо'ри/кжелезобетона должна, учесть полную гнз

тичоокуи зависимость иеьму .напряжениями-и деформациями, нелинейное

1 ..... /.;.;*:■... .г- ~ : ' 1

неравиовеотность^нвобратикооть деформирования.-бетона к 'келезобетс

его особенности работы с трещинами, физичеокув механику разрушеш^

I совнеотнооть'деформирования бетона'и арматуры, контактные уоилкя I

г...........|------:'*. •'••г' ! -. •;.........!-•'■!■• (-Ч-.-.г Ц 1 |< •

> ду ними; изменение их с течением времени-влняние\этих-процессов : ! ! ■ ! ; ! 1 ' ; I ■ ! * ' ■ I » •; трецкиостойкость,раокритие трещин, кесткооть и дефорнативность.

■ В овязи с 'отим для 'расчета железобетонных изгибаемых'конструкщ

обосновывается функциональная связь, диаграмма (5* - <£ для бетон;

... .сжатых аои.„/1а.н обзор по их применению. , рассмотрены различные э

Г : висимооти. .Результаты'1 анализа многочисленных данных исследований

-1 • /г.;.-. ! ^ • |>

• .личных авторов показывает, что диаграмма- (о-,- {• - зависит от нноги

^ . I. 1 ' -}■■'. I . ■: У. ! |

'," факторов: вида бетона; его ¡ооотава,.^.соотношения и свойств компоне !.;;.•. ¡1 Л I I ( I - -

.'. тов, ¡степени оцепления цементного>камня. о 'крупным заполнителем, и

¡'.. ..1деформативных характеристик и нн-.яо,(.рио,5Д..Ваннуп роль играят и

¡, ;. ; I ;.• о,;:;? -—I,;: ? Ггг ч^К^у Ч ! .„. • •

* тэгральные" характеристики/, которые -^отражают •.'области развития всех Г Т"- -,:•:•.;. - • I

\ видов деформаций, ,с помои;ьп.1соторых:-.легко^выразить функцию нелине

! • ио'стй./В' работе .'используется предложенная, обо'сновакная:В. А. Пахе

¡.новый-,нелинейная полная-.-аавиоииость?о»-'которая учитывает т.

, г нейиуи игнвлинвйну0\'раб0ту!"ббт0иа'.скат\':80н-кеявз0бвт коне!

К^Ф'П

. ' Яелезоботонний олемонт состаоноп стержень, состоящий из боте (,с*атая и растянутая ясна)-и арматуры растянутой зоны. В сосгавш стержне связи представз?й:т9я двух видов:\,связи ".сдвига для воспри] тия одпЙРДД)ЩИХ;-усилий/.'Е.Лоль;;п1ва.-;составного, стеркня и поперечные I зн, сдеркивайщие отрив стержней друг от друга Или прижатию друг другу?;. В !св;лезЬбетонйых ;,о л^иентах'эти два: вида'связёй совмещая тс за счет^аличия сцеиления между бетоном'и арматурой, поперечных ■ " отогнутых стержней арматурного-каркаса".,Такую работу железобетон ных изгибаеиых^алем'ентов мокно :отметить в работах, начиная с Ген

Л

£ \5

£ <*> с»4

5" -к.

Ч с* См V и б ^

Рис. 5. Зависимости

а - зависимость ЕКБ-5ИП; б - то ке, в нормах США; в - то не, В.Н. Байкова и др.; г - то г,;е Б.!'. Бонда-ренко; д - двучленная зависимость В.Л. пахонова; р. _ зависимость в. Н. гусакова.

небика Кристофа, Мёрша, Залигера,. Ф.Леонгардта, Х.йоша, в иссле ваниях которых работу поперечной арматуры рассматривалось■как шп составных балок, как систему "балка-ферма"расчет которой лег в основу Рекомендаций ЕКБ. Большое влияние на теорию расчёта строи тельных конструкций оказали методы расчёта составных стержней Эн

'л.1. > ,

гессора, Прандтля, С.П.Тимошенко,.Н.П.Виноградова, Мюллера-Бресл Люнберга, Мизеса, В.В.Пинаджана, Н.Б.Жуковского и др., а с 1936 1945 г.г. в ЦНИИС и ЫИСИ А.Р.Вканицын провёл.исследования и разр ботал теорию расчёта составных стержней. Применение этой теории расчёта железобетонных конструкций следует отметить|в работах В. Байкова, Л.В.Байковой, которые решают плоскостные и пространстве системы покрытий, перекрытий из плит, панелей как составные коне рукции здания, исследование изгибаемых железобетонных балок как ставных конструкций," П.Ф.Дроздов реализует расчёт, проектировани многоэтажных железобетонных зданий по схеме составного стержня.Г Колчин рассматривал при расчете балки как многослойную конструкц Коллектив'сотрудников с участием автора под руководством В.А.Пох мова провели исследования, разработали методику расчёта железобе тонных., изгибаемых, сжатых элементов как составных стержней как п нормальным, так и по наклонным сечениям с учётом работы контакта зоны, сдвигающих усилий при работе без и с трещинами, привлекая : оценки напряженно-деформированного их состояния механику разруше! бетона и железобетона, развитие длительных процессов, полную зав: симость между напряжениями и деформациями и др.;., 1

Составной железобетонный стержень представляет собой статичесга неопределимую систему, которую лучше решать методом сил, где ней; вестными являются сдвигающие суммарные Т^и погонные ^^усилия, связь между которыми равна 5(2) а касательные напряжения

£С2) = 5*(2) = т"(2^между бетоном и арматурной сталью (рис.б).

При определений усилий рассматриваются действительная и вспомогательная системы железобетонного изгибаемого стержня (рис.б,б,в

Ша. </' .I

'Ш

щоМ.

.-и:,

ТъФ-Хс«)

-«г

Ч I..

и

Г

<Г,т

г 4

Рис. б^_Напряженно-г-дёфор'мативнЬе состояние изгибаемых элементов 1 как составных сгергнеП .0 . ■ • '.4)'"

а - в стадии 1а; 6,ъ - схемы усилий я напряжений в нормаль-

■'•■■'.'Г', ' 1!. П ' . ;

ном поперечной сечении. ""

В результате разработана методика расчета, определение kohtüi усилий, напряжений, деформаций, сдв;;г стержней, кривизна. Опред контактных усилий дается по различном методикам: по упругой ста, теории С.П. Тимошенко, по теории составных стержней с учетом по; ния и развития трещин. Рассмотрены различные методики определен! эффициента ^g для учета работы бетона между трещинами,с учетом тельных напряжений между бетоном и арматурой, механики разрушен]

контактных усилий при появлении, раскрытии трещин;приведена пре, емаи методика.

В главе 5 изложены общие положения, дополнительные требована ектирования, расчета железобетонных изгибаемых" конструкций из Ш! обычной и предварительно-напряженно:! арматурой по предельным со< яниям с учетом и^' особенностей, требований нормативных документ

предлагаемой методики расчета как составных стержней,-диаграммы

• >

механики разрушения, нелинейного, длительного деформирования, д< нительных характеристик. 1 • '

Расчет по прочности нормальных сочений/излагаются Две методи: Расчет при использовании теории составных стержней производится дующем порядке: определяются усилия м0(£)' ^Ог)' ^(2У'"

)*%)/ys(s) - 2мсг)/ "Р" (ко-^А

По/2 ; для прямоугольных сочеиии; ' С i

равнодействующие усилия и сеченке арматуры,"высота сжатой зо плечо внутренней пары сил определяются по формулам:

üsitr

ЬъН^ГЪМ/йаС^

При использовании основных положений СНиП 2.03.01-84*расчет i водится по известным формулам, но при ° Учетои

ложения центра тяжести сжатой зоны бетона при принятой диаграмм Расчет производится с помощью табличных коэффициентов, состав;

для mix таблица.

Для таврових, двутавровых сечении расчёт пропэводчхп апалогатло, но с учётом полокеная нейтральной''осп, с::-ссо^ поло;;. Рекомендуете-.: оптг.нальпое йроекглровенг.е пр:; использован:;:! t: О^ор > пепользу:: положение X = /ц производить расчёт, определять, назначать :;лг.сс бетона по требуенолу Rj, повцмая эффективнее?ъ плит гокрит::!'., пегскра-тпй, рекомендуя практ::ческ:: ¡¡¡ишалыкп^класси бетона с ]|"ш:::аяь:>:::: расходо:; цексата более низках мерок.

При расчете по наклони;.:и ссчэааяи как с ос ray ш::: стсркноп дОЛ"'.:с собираться ус лоб ire- по кпсстеяыа-м: напряге!:::.?:-: ас"Ду стержнями :: об:;-спечспа.т по коэффициентам жёсткости связе;'; ах соединения'

QSrt/tfm-KiM/ys-KiT^Kis; й ' (О

svTidvi 77 w IBs

Яря расчете по orir.-пзо:;сп:п трещин рекомендуется определять на пряхе па г. дяг. бетона и ар-натура, у.оаент трецг.г.остопг.остл 1-1 стс при \схс.

Vi«V /- (tytxtf' j Со 0 построойком-рросига, зе;и:са-поста от ^ = Хссе/ко, т.е.. с учётом структурах, упруг о-пл.".с га-ческих, нелкпейкнх дефоркациг. «л др. v

Пр:: расчёте па раскрцтаз трещи:: не пользуо тс я зазисаиостн ;;с::а;аг-::и рпзруазааг: С I ). дополнительная хсраагернс тика Kjc - apar::-ческое'значение коэСоацаепта пкгеасаикоста папряиеипГ.,. развитие пластических деформаций. .. ;

Расчет по де'юркацкям рекомендуется производить „по кетодпкз, рекомендуемо;» СП'лП 2.03 .CI-ел* но пра ди^ере^лррвашши.учёте развития !:.ел:::!е::ност!: деуоркпроЕСШш, усадки, ползучести. 7£к r.pii определенна кргакэпа коэф§кциеи? учакЕсет хлаяние бастроаагскагг.ои ползучеет:; бстоаа (0,65; С-,С; С,7 по ОПнП), для ИЛ" ))i,ti -

- ко^'О'Л'.нея? упругости, п.роаораапозашип для каждого алсссп CL'iB;

у = < с'5 * ЬчЧ . ^ } •

где - характерно тн;:с, ;:сра ползучеет:: какого класса Гц".

При определении кривизны выгиба от усадки и ползучести производи по соответствующим потерям от усадки и ползучести ШЩБ , которые двляются по уточненной методике с учетом обобщения экспериментал данных. ,,

: ■■ Для элементов с трещинами деформации бетона, арматуры опрвдвл. оя о учетом диаграммы скатой зоны, функций нелинейности, коэффиц: тов неравномерности двариаций на участках с трещинами, коэффици полноты эпюры сжатой зоны. .

Приводятся многочисленные результаты испытания, расчета по СН] по предлагаемой методике плит покрытий и перекрытий из ШЩБ и-для нения из ПЦБ, полученные в г.г. Северодонецке, Симферополе,Киеве Челябинске\(ЧПИ)»' дан им анализ! сделаны выводили'предложения. ' Приводятся технико-экономические показатели при производстве 1 ШЩБ, плит покрытий и перекрытий. .>.■• ЗАКЛЮЧЕНИЕ

V • !

1. Плиты покрытий и особенно перекрытий.наиболее' распространенны

' / ' '

лезобвтонные конструкции в строительство, для производства котор требуется большое количество бетона, железобетона.' Наиболее -.ради но, эффективно для их производства применять ШЩБ, широко использ мостные, некондиционные, попутно добиваемые материалы, отходы ст индустрии, металлургических, химических производств. Действитель работа плит покрытий, перекрытий имеет свои особенности, которые обходимо учитывать при их расчете, проектировании.

2. ШЩБ имеют свои особенности. Особенности'структуры, деформа ности, усадки, ползучвети ШЩБ изменяют напрякенно-деформированно тоянив обычных, предварительно-напряженных натурных конструкций покрытий, перекрытий, требуют учета основных факторов направлени вития теории железобетона. ' '

3. При разработке мртодики расчета плит избрав теоретический : ход, направленный на разработку общих закономерностей работы изг

мых железобетонных конструкций по двум группам предельных состояний полной диаграммы <э- £ с нисходящей ветвыз, нелинейного деформирования, совместного деформирования ¿^ = 6^бетона и армату -ры, контактных сил между ними, механики разрушения бетона и железобетона, усадки, ползучести, предельного деформирования, необходимых дополнительных характеристик.

4. Проведены, обобщены многочисленные экспериментальные ре -зультаты испытаний прочностных, деформативных, специальных свойств, характеристик тяжелых ЩБ, пронормированы основные расчетные и дополнительные характеристики 1ЩБ, необходимые для расчета, проектирования железобетонных конструкций из ШЩБ с учётом всех указанных факторов.

5. Разработана, изложена методика расчёта железобетонных изгибаемых конструкций по прочности нормальных, наклонных сечений, по трещиностойкости, раскрытию трещин, по жесткости, деформациям как составных стержней с учётом контактных усилий, с применением механики разрушения, нелинейности деформирования, длительных процессов деформирования и г. п.

6. Приведены многочисленные результаты испытания, теорити -ческого расчёта плит покрытий, перекрытий из ШЩБ и для сравнения из ПЦБ, полученные в г.г.Симферополе, Северодонецке, Киеве(НИИСК), Челябинске(ЧПИ, их сравнение, анализ, выводы и рекомендации.

7. Собраны данные, произведены расчеты технико - экономических показателей ПЦБ, ШЩБ и конструкций на их основе, где отражено их преимущество и высокая технико- экономическая эффективность.

8. Экспериментально-теоритические исследования, результаты разработок были использованы, опубликованы в пяти нормативных документах, в пяти статьях, тезисах, докладывались на 43...46 научных конференциях профессоров, преподователей и студентов Полт. ИСИ, на научно-технических конференциях СФ ДИСИ, координационном

совещании по теме 5.7 СЭВ.

9. Результате исследований, разработок внедрялись с участие автора на объектах строительства . Справки и акты, прилагаются.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах;

1. Инструкция по проектированию бетонных и железобетоннь конструкций из ШЩБ.ВСН-65,23-87/Минюгстрой, НИИЖБ.-М.: Нинюгст{ 1987.- 280 е., ил.

2. Рекомендации по расчёту и проектировании бетонных и я зобетонных конструкций из тяжёлых ШЩБ для ПГС.РД. 65.125-87/Ми!-строй, НИИЖБ.-М.: Минюгстрой, 1987.-301 е., ил.

3. Рекомендации по проектированию бетонных и железобетонь конструкций иа 1ЩБ на дисперсных заполнителях для ПГС.РД 65.121 /Минсгстрой, НИИЖБ.-М.: Минсгстрой, 1987.-I47 е., ил.

4. Руководство по проектированию бетонных и железобетоннь конструкций из тяжёлых ШЩБ для ПГС.РД 65.128-87/Минюгстрой, \Ш М.: Минюгстрой, 1987.-319 е., ил.

5. Руководство по проектированию бетонных и железобетоннь конструкций из легких ШЩБ для ПГС.РД 65Л29-о7/Минюгстрой, НИШ М.: Минюгстрой, 'I987.-I85 в., ил.

6. Пахоыов В.А., Пушкарев Б.А. Перспективы освоения и про водства железобетонных конструкций из ШЩБ в Крыму/Тезисы доклад 43 научной конференции ПОЛТ. ИСИ.- Полтава: 1991.с. iiO.

7. Пахомов В.А., Пушкарёв Б.А. Расчёт пустотных плит пере рытий как составных конструкций/Тезисы докладов 44 научной кон$ ренции Полт.ИСИ,-Полтава : 1992, сЛ27.

О. Пахомов В.А., Пушкарёв Б.А. Расчет пустотных плит перек по теории составных стержней/тезисы докладов 45 научной конфере Полт.ИСИ,- Полтава : 1993,с.234.

9. Пахомов В.О., Пушкарьов Б.О. Розрахунок плит покрить I

кркть 1з ШЛБ па II груп1 граничних стан1в з врахувашяы основнкх фактор1в./Те1иси допов1дей 46 науково1 конфвренцП Полт.1Б1.-Полтава : 1994 с. 24. " .

. 10. Пушкарьов Б. О, Резерв економП ыатер1ил1п при проектувал-н1 плит покригь I перекрить/Тезиси допов1дей 46 науково1 конференц1 Полт. 1Б1 Полтава: 1994, о.25,

- со -

Puohkaryov В.О. Kfioativo work of ferro-concrete' olabs >o£ roofo ornl overlaps modo of heavy olag-alicalinc concreten,manna 'fhoolo on oocrTJJot'ition for 'iechnioal aoiencca candidate's de in opooielity 05.23.01 - Building constructions,'" building's nná otruoturou. Prydniprovaka^Stuta Academy-of Construction and Ar tooturo. 1994. , ,

Investigated:'work of'slabs of roofs and "overlaps, the offe tivo proportioo of heavy olag-alkalino oonorotes (SAC); the me tliodo of calculation of flexible elements of ferro-concrete со otruotiono, olabo of roofs and overlaps made of oAC are ouggee od with tlio application of the theory of corapound pivots, шее nioo of brooking of concrete and ferro-concrete, the thoory of crooking and non-liniar deformation; the main and subsidiary о toady and deformed characteristics of heavy SAC (classes В7,5 ... Bpo) aro fixod for projecting of ferro-concrcte constructi ono.

Пушкарьот! Б.О. Д1Псна робота зал1эобетошг/.>: плит покрит?12 псрскриттщ 1з хаздшх ылаколукиих бетону, рукоппс.

ДкссргаШя но здобуттл зчеиого с тупеня кандидата техЩчних науп но С11СЦ10ЛЫЮСТ1 05.23.01. - будЦелыН. коиструкцП, Суд] Л1 I слорудк. ПрндЩпроЕСькз дерсаппа ЛкодеШя будЬництва та архХтсктуря. 1991 р.

• Доблидхси1: робота плит покряттй I перскритт1в, д1Г.с»1 1лг с тип ос т1 вакких шлазшлуЕиих бстонЕв (ШЛБ); запропоиозапа исто; кп роэрахунку гнучких слеиеитй зал1зобе?оши;х коксгруюЦВ, ш иокрптт1т) I псрекриттТв 1з впакпх ШЛБ з застосувсктш теорЦ складккх стсряЩи, нсхои1кн руГ.!.720ння бетона I зал1зобетолг, ор£1 тр1(ц!Ш, иелшИЯпос т! деОорлування; пронормирован! для пр( ектунонпп залХзобето;ишх копетрукцИ основн! I додатков1 иЩК ,-.е("орипткви1 характеристики всяких ЕЛП клас1з 37,5 ... В50.

Кл.очеоие слова: дополнительнее характеристик:: 1ляпкос,,елочП!.,х б но», плит;; по1фип:Г> и псрекрптиП - составите стер«»::, пеликсП: ;;сЛор|.!'.|ро2аи!1я.

Авторефб'р»т рамтожеа 21 дек»бря 1994 г. Тираж 100 экз.