автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Длительное сопротивление элементов бетонных и железобетонных конструкций при различных режимах загружения и предложения по его учету

ОДЕССКИЙ ИНЖЕНЕРКО-СТРСИТЕЛЬШШ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ТВАРДОВСКИЙ Игорь Александрович

ДЛИТЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ БРИ РАЗЛИЧНЫХ , РЕЖИМАХ ЗАТРУДНЕНИЯ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ЕГО УЧЕТУ

Специальность 05.P3.0I - строительные конструкции,

здания и сооружения

Ав то реферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Одесса - 1692

Работа выполнена в Одесском инженерно-строительном институте

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ПРОКОПОВНЧ И.Е.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

: - ГНДЦЕЦ Б.Г.

- кандидат технических наук, доцент СВИТЛЬК А.Ю. ;

Ведущая организации - ЭПК1И /экспериментальный проектный

конструкторско-технологический институт/ "Монояитпроект" Укрлонолитспецстроя

Защита состоится " " ЯН&АРЯ 1993 г. в Н' часов на заседании специализированного совета Д 068.41.01 в Одесском инженерно-строительном институте по адресу: 270029, Одесса-29, ул. Дидрихсона,4, ОИСИ, ауд. 210.

С диссертацией ыояно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " " _199?. г.

■ Ученый секретарь специализированного совчта, кандидат технических наук

Мола.эхгб*. МАЛАХОВА Н.А.

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На современном этапе развитие капитального строительства идет по г.ути снижения стоимости на единицу беодиыой в действие мощности. В связи с этим, предусматривается применение прогрессивных научно-технических достижений, экономичных материалов и конструкций, передовых методов конструирования и расчета. Важным вопросом является определение несущей способности высотных железобетонных '. сооружения, а тзлае выявление резервов прочности существующих объектов при проведении реконструкций. Последнее требует учета влития режимов загружания на кратковременную и длительную прочность применяемого бетона. Для практической реализации преимуществ, штекащих из учета режимов з'агрукекия» необходима взакшуаязка опыт них денных и теоретических разработок с технологией возведения. Однако, имеющихся опытных данных ете не достатсшо для решения такой задачи. Поэтому, яЕЛкется перспективным проведение дальнейшего экспериментального и теоретического, изучения влияния на прочность бетона режимов возведения конструкций, связанных с технологией строительства. Особенно важна постановка и проведение опытов, которые дали бы возможность сопоставления влияния различных режимов нагружения: величины и длительность напряжений; время формирования конечного уровня напряжений; уровень напряжений при догружениях и т.д.

Целью диссертационной работы является!

- выявление несущей способности бетонных и железобетонных элементов, загруженных постоянными, ступенчато-возрастающими и периодически-повторяющимися нагрузками;

- изучение влияния режимов нагружения на изменение структуры бетона при помощи ультразвукового импульса;

- определение величин пределов длительной прочности при различных режимах нагружения бетона; .

- разработка методики" по определению коэффициента условия работы тяжелого бетона , учитывающего возраст при загружении к его длительность, класс и естественное увеличение прочности;

: - определение влияния армирования на длительную прочность бетона, загруженногоступекчато-возрастащей нагрузкой.

Автор защищает: . ." ' •

- результаты экспериментальных исследований бетонных и яелезобетоннах элементов, загруженных постоягоьми, ступенчато-возрастающими и периодически повторяющимися нагрузк&уи; -

- результаты прозвучнвания структуры бетона при различных'ренинах н«и груяения;

- методику назначения коэффициентов условия работы тяяедого бетона

в зависимости от г.->пша нагрутения, физико-механических свойств применяемых материал'. - , длительности действия нагрузки;

- результаты исследования взаимодействия арматуры и бетона при длительна сжатии и характер изменения при этом диаграммы ;

Научную новизну работы составляют; '

- данные о резервах; прочности длительно загруженных по различным режимам бетонных и железобетонных элементов;

- изменение предела длительной прочности бетона в зависимости от режима приложения нагрузки; .

- оптималы ля продолжительность пагруженил бетона стулен .ато-возраста-юшими нагрузками;

- характер ультразвуковых кривых при действии постоянной, ступенчато-возрастающей к периодически повторяющейся нагрузки; их взаимосвязь с удельными деформациями ползучести;

- предложен":* по уточнению функции нелинейности для описания удельных деформаций ползучести при различных решках эагружения бетона;

- способ определения относительной длительной прочности бетона при помощи ультразвука;

Практическая ценность работы:

- и.^тодика обоснованного назначения коэффициентов условий работы тяге • лого бетона по длительности формирорания напряжений;

- рекомендации по возможной экономии цемента и армсуры при проектировании и возведении бетонных и железобетонных конструкций.

Основные результаты рабе .и были использованы гтрп разработке "Рекомендаций по учету совместного влияния нагрузки, температуры и влажности на прочность и деформации бетонных и железобетонных конструкций", подготовленных к изданию НИЖБсч Госстроя СССР.

Рассматриваемая работа выполнена на кафедре строительной механики Одесского ИСЙ в соответствии с планом научно-исследовательской работы по пр<5яеме "Исследовали: деформативности, прочности и устойчивости строительных; конструкций и разработка методов их расчета с учетом спе-. циельных свойств при кратковременных и длительных нагрузках и воздействиях /нолер государственной регистрации 01660083269/.

Апробация. Основные результаты работы докладывались и обсуздались' гга: Республиканском координационном совещании "Дл^ч'гльнля прочность бетона и нелезобетонных конструкций" /Одесса, П--13 ыан, 1989г./; Всесоюзном координации;..он совещании "Исследован;:*: л проектирование гро-'.странственных конструкций - и .башенных, сооруяеку.й ио монолитного' железобетона со стержневым и дисперси::л армированием'.' /Донецк,;'26-29 сентября 1989г./; то же - "Расчет башенных- сооруконий я. щю свойственных *••

конструкций с учетом технологий их возведения" /Донецк, 22-26 сентября, 1990г/; Республиканок:й научно-технической конференции "Совершенствование железобетонных чснструкций, работающих на сложные виды деформаций, и их внедрение в строительную практику" /Полтава, 17-1? октября, 1989/, а также-иа научно-технических конференциях ОИСИ 1980... 92 г.г.

Объем работы. Диссертагчя состоит из введения, четырех глав, заключения, иеречьл используемой литературы и приложения. Полная обьем -105 страниц, в том числе таблиц - 10, .рисунков,- 40, библиография из 103 наименований и приложения.

. Автор вырмает глубокую признательность и благодарность научному консультанту к.т.н..доценту Кобринцу В.М. за оказанную помощь и содействие, в выполнении данной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

Состояние вопроса. Изучению механизма разрушения бетона при кратковременном сжатии и изменения его прочностных и деформативных свойств от действия длительной нагрузки посвящены работы Д.В.Еабекко, А.Я.Ба-рашикоза, И.К.Белоброва, О.Я.Берга, В.М.Бондаренко, Б.И.Бурчу, П.И.Зг-сильеза, В.П.Васильева, Е.К.Гамаиноза, А.А.Гвоздева, Л.Б.Гержулы, Ю.П. Гущи, Б.Г.Гнидца, А.Б.Голкшева, Е.А.Гузеева, О.М.Донченко, Ю.В.Зайцева, А.С.Эалесова, М.М.Заставы, Ю.А.Ивашенко, К.С.Карапетяна, Н.И.Карпенко, О.П.Квярикадэе, А.Н.Коркинко, В.Ф.Мазура, Л.¿4.Макаренко, И.Е.Прокопови-ча, Б.Я.Рискинда, А.В.Саталккна, Р.Л.Сертх, А.Ю.Свитлыка, И.И.Тж.ова, Л.П.Трапезникова, И.М.Френкеля, Й.В.Чудутова, Л.Б.Черной, И.Л.Ковалевой, Л..А.Ширяевой, В.Г.Щелкунова, Е.НДербаксва, А.Ф.Яременко, А.В.Яшина, В.Ю. Чернавина и др..

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования позволили получить рцц зависимостей для определения физико-механических характеристик бетона как при кратковременном так и при длительном действии постоянной нагрузки. Многие из них вошли в действующие строительные норш и ргкоызндацин, дащие достаточно близкое соппадение с экспериментальными данными и поэтому широко используемые на практике.

Длительное действие постоянных напряхениЯ высоких уровней отрицательно влияет на прочность бетона, в связи с чем, количественная оцеч-ка длительной прочности бетона бетона явилась целью исследований ряда< отечественных и зарубежных ученых. Традиционная на сегодняшний день методика определения длительной прочности бетона предусматривает иа-гружение призм близнецов в кратковременном редаше нагрузками постоянными во времени, но имеющими различные уровни, а такие фиксацию состояния образцов. Поскольку при этом длательнке напряжения в бетоне призм

б

различны, то одна часть образцов разрушается черва определенный промежуток времени, а другая - не разрушается. Зависимость ььаду уровнями напряжений в образцах и временем до разрушения позволяет построить кривую длительного сопротивления. Для тяжелых бетонов при сжатии такие кривые построены А.В.Яшиным в ШИКБе, 0.Я.Бергом и Е.Н.Щербаковым в Ц№МСе и др.,-для легких бетонов рглоличных видов получай« Ь.Ю.Чсрназиныц

' й.Е.Прокоповичем, Иг.И.Темновда и В.Ф.Мазуром разработана, а Л.Ь, Черной применена на водонасыщеннск бетоне, методика определения длительной прочности бетона, называемая далее методикой догружений. ота методика основана на сл еду ищем экспериментально доказанном положении. На кривой -г^СО, представляющей зависимость между относительным уровч нем длительно действующих постоянных напряжений

П^-слСи/К^^ (I)

и относительной кратковременной прочностью бетона, определяемой догружением после длительного восприятия сжиыаздей силы,

существует точка в которой: во-первых, загруженная призма т- ер-

•деет так же, как незагруженная и, во-вторых, напряжения :ся

достаточно тесной оценкой снизу длительного сопротивления сжатого Й5-тона . В практических целях может применяться равенство

Не трудно заметить, что,если в традиционной методике кривая длительного сопротивления строится по экспериментальным точкам, соответствующим образцам, разрушившимся при постоянных напряжениях, то о ыз-тодика догружений используются данные» связанные с прочностью бетона, определяемой догружением ранее загруженных образцов. Ьта методика не только обеспечила более высокую эффективность экспериментальных исследований, но и позволила более полно раскрыть особенности сопротивления бетона.

'Длительным сопротивлением бетона яри переменных,"в первую очередь постепенно возрастающих напряжезкиях, занимались Г.Рюш, А.В.Яшин» В.Г. Щелкунов, А.Й.Свитлчк и Л.К.Корк!:ико. В опытах Г.Рюша и А.В.Яшина выявлено изменение прочности бетона при различных скоростях нагружения батона.' Исследованиями В.Р.Целкунова, Л.Ю.Сйитлшса и А.И.Коркиако изу-чзно упрочнение скатого ступэнчато-нагруяегшого пропаренного бетона.

Достаточна широкое развитие получило з последнее и ре у я изучение д***«ьной прочности 'бетона с позиции механики разрушения; при этом

бетон считается динейно-деформируемнм телом, обладающим ползучестью. Как правило, рассматривается диск, сжатый но двум стороне« контура равномерной нагрузкой. В работах Ю.В.Зайцева за основу принимается' модель А.А.Гр'лффитса с использованием принципа Вольтерра; показано, «то прочность материала в условиях длительного действия .нагрузки связана как с ползучестью, так и с изменением во времени коэффициента интенсивности напряжений в трещине.. В.М.Вонд&ренко и Л.Б.Гержула исходят из энергетического принципа, сущность которого заключена в том, что количество потенциальной энергии,.накапливаемой в процессенагружения единицей объема и приводящей к разрушению материала - является величиной постоянной. Предложения Л.П.Трапезникова тою базируются на энергетическом принципе. Однако, в отличие от описанных вше применяется ' двухкомпонентная модель. В исследованиях И.Ё.Прокопояича и И.Л.Кова-- левой используется модель. М.Я.Леонова и В.В.Панасю'ка. Основное внимание уделяется изучению доведения коэффициента интенсивности энергии в трещине, грачом исследуются не только постоянные, но и переменные . речимы изменения напряжении в бетоне.

. • Имеются отдельные предложения по определению предельного значения длительных усилий.для железобетонных стержней. В-.Г.Щелку» в исходит из данных опытов, предпринятых в условиях четырех типов режимов приложения нагрузок. Предложения В.М.Кобринца и М.А.Шихадз предполагают рассмотрение оптимальных и квазиоптимальных режимов, т.е. режимов, в условиях которых, усилия увеличиваются подобно нарастанию кратковременной прочности. В.Ф.маз^р применил способ догруяений и провел соответствующие экспериментальные исследования для определения длительной прочности бетона в железобетонных элементах. яти .результаты и результаты других исследователем осветили некоторые существенные вопросы, . но егс'е не достаточно доработаны для практического использования.

Действующий СНиП Р'5КОМСНДу8Т ПрИНИМЭТо значения коэффициентов условий работы ^ , при: сочетании воздействий "а" в обычных условиях 0,90, при сочетании "б", т.е. при учете нагрузок непродолжительного действия и особых нагрузок - 1,10. Какие либо обоснования этих величии неизвестны. Величина 0,3 больше длительного сопротивления 0,8 для тяжелого бетона при сжатии постоянными нагрузками. Величина 1,10 фактически соответствует случаи достаточно быстрого приложения всей нагрузки. Поэтому представляется, что при наск\чении для ^ ■ указанных вьше величин, были учтены не только упомянутые экспериментальные данные, но л опит проектирования и строительства.

В соответствии со всем сказанным были сформулированы цели диссертации, имеющей экспериментальный характер и предусматривающей получение

новых научных результатов, а также разработку практических: рекомендаций по проектированию и возведению более экономичных конструкций.

Методика экспериментальных исследований. Объектами исследований слупили: бетонные кубы с ребром 10 см, бетонные призмы 10x10x40 см и железобетонные призмы 10x10x40 см, с JU. = 0,02. Опытные образцы были изготовлены из тяжелого бетона естественного твердения состава 1:2,13:

• :3,83 по массе при В/Ц=0,54. Проектный класс бетона ВЗО. Для приготовления бетона использовали: портландцемент Одесского завода марки 400;

■ морской песок с модулем крупности 1,58; гранитный щебень с фракциями 5-20 мм; арматуру 08А-Щ и 05 BI. Всего было испытано: кубов - 90, бетонных призм - 2I3, железобетонных призм - 36, в том числе на действие длительной нагрузки - 123 бетонных и 15 железобетонных призм.

Кубиковую ипризменнуо прочности бетона определяли на прессах УШ-50м и ГРМ-2 по методике ГОСТ 24452-80. Испытания призм при длительном действии нагрузки выполнены в пружинных установках на сжатие мощностью до оОО кН, предв1арительно оттарированных в соответствии с требованиями ГОСГ 8905-82. Для более точного формирования требуемого уровня напряжений в бетоне проводили специальные мероприятия с использованием ультразвукового прибора Ж-ЮШ, работающим в автоматическом режиме. Коэффициент вариации прочности бетона, определяемой в опытах, в среднем составил у- = 0,030+0,005.

Основные режимы нагружения образцов:

I/ Режим "0". На всем промежутке времени с t0 = 28 сут до t =388сут в бетонных призмах действовали постоянные напряжения, уровни которых варьировались в пределах = 0,15; 6,30; 0,60; 0,78;0,80;0,83;0,85. 2/ Режим "I". С момента времени приложения нагрузки t„ =28сут до tK= 208сут в бетоне поддерживали постоянными уровни длительно-действующих напряжении - Я.^) = 0,70; 0,75; 0,80.

3/ Режим "2". Начало загружения предусматривали таким образом,чтобы средние значения напряжений примерно соответствовали наклонным прямым, проходившим через точки с координатами; t„,ÖbCt») и t^öfaCtj) ;

■ при '-t4&t6tK загружение образцов продолжали согласно режима "I". Время регулирует скорость ступенчатого нагружения tt~t0= 30, 60 и 90 сут, в связи с чем режим "2" делится на три подрежима: "2а""2в" и "2с". Напряжения в бетоне к моменту времени соответствуют öb(tt)=

• 4-./0,70;0,75;0,80;0,85;0,90;0,95/ Rbm(tt) .

■'4/ Режим "3". Данный режим является раявитие». режима "2в", при 1 этом: ij=9I сут, tK=208 сут. С момента времени ДО tK в бетоне поддерева.™ уровни напряжений: в

■V для режимов "За" и "Зв" - - Gb<t)/Rb(K) = Чь.т ;

б/ для режимов "Зе" - где =0,9, -V =1,3,

. чк>т Зс '■»И! »С-

- относительное увеличение признанной прочности. . •

После =208 сут к опытным образца прикладывали периодически-повторную'нагрузку с. периодом дЪ =1 сут таким образом, что действующая длительная нагрузка до времени в дальнейшем являлась нижней границей периодической нагрузки, а верхняя ее граница соответствовала следующим уровням напряжений:

а/для реяима "За" - п^-^П-ьЛ^'1'1 »

б/ --- ■ -Зв" и -Зо- - •

5/ Регчм.,"4". Образцы, относящиеся к етому режиму в промежутке времени отЬ»до ^ загружали согласно режима "Iя, так, чтобы. ^£0=0,80. Далее к этим образцам прикладывалась периодическая нагрузка с периодом сут. При этом нитшей границе соответствовали напряжения уровня п СЬ)г=0,80, а верхней - «(1) =0,90.

б/ Режим "5". Отличается от режима "4" тем, что с момента времени ±0 ДО образцы загружали по режиму "2". А

7/ Речим "6". Железобетонные призмы загружали длительной ступен- • чато-возрастакщей нагрузкой таким образом, чтобы напряжения в бетоне железобетонных образцов, и в бетоне бетонных образцов, загружаемых по . режиму "2в" - были одинаковы}««.

Все нэразрушившиесл образцы в конце испытаний / ^=388 сут/ доводили до разрушения кратковременным догруяением в установках без предварительной разгрузки.. . ■.;'■■■

. Результаты опытов, проведение с бетонными образцами, и их анализ. Увеличение признанной прочности бетона достаточно полно описывается известной формулой ■

и за период времени =388-28=360 сут составило 28...ЗОЙ от

Исследования длительного действия постоянных напряжений, приложенных по реяиму "О", подтвердили постоянство положения точки +¿(0 на оси установленное ран^е для тяиелого бетона опытами Темнова

И.И.,М;>зура Б.Ф. и Черной Л.В. Численное значение =0,83 оказалось близко к относительно^ пределу длительной, прочности, полученному А^В.Яеиннм, С.Я.Бергом,. Е.НДербаковнм и др. авторами по традиционно" методике. -* ". ••

Обработка-дедных опытов, относящихся к режиму "2" позволила при- , вязыааясь к оси '1(00, построить кривую и определить для указан-

ного случая- величину «"(¿„у=1,-18 или .-п" (О =0,92 к ггаочности бетона в момент времени окончания формирования нагрузки. Анализ представлен-

них на ру.сунке кривых кратковременной прочности бетонных образцов,длительное время находящихся под нагрузкой, прикладываемой по режимам "0" и "2", позволяет вь^яить в них некоторые общие , закономерности. Во-первых, наблвдается одинаковый характер изменения и очертания указанных

[?Ьг.->(383)

Рис.

0,7 0,6 0, 1. Влияние длительно действующих нагрузок на

кратковременную прочность при режимах "С и "2"

—о---результаты опытов 0 серии; •—*— то гее 2 серии

(^-и =30суг ; _д_- то яе : = 60 сут ?

—- то хо (1: - =90 сут . кривых. Во-вторых, точки пересечения рассматриваемых кривых с горизон тапьной осью естественной прочности бетона обладают примерно одинаковыми свойствами. Это э свою очередь позволяет сделать вывод о примени' мости равенства (3) и в случае формирования напряжений в бетоне длительной ступенчато-возрастающей нагрузкой. Отличительные особенно-.т* кривых ^лО:,)представлёны в виде сопоставления характерных точек в таб'

личной форме.

'Таблица

Значения характерных точек кривых изображенных'на рис. I ( Ьв= 2° сут, ^-„.^ОЗ сут., сут )

:—!---:—!- "

Режим!

Т

i р мчй*' о^лий*' о а vч^«'лЛУ р .'км"«-'

Г

о 2

0,64 .0,92

0,83 .1,18'..

0,54 0,80

0,70 1,03

1,28 ■-1,28.

1,65 1,65

Величина ■ ц1^.), полученная при исследовании прочности бетона,загруженного по режиму "2", на 44г' больше, чем при режиме ф"ктичес-ки аспол' зуемом в настоящее время для оценки длительного сопротивления. Поэтому для бетонных и иелезобетонных конструкций, зозиодимнх »'загружаемых постепенно, т.е. как ото обычно делается, при определении длительного сопротивления бетона следует исходить из результатов опытов ззгруяения бетона ::о режиму "2", исполь.чуя при этом зависимость (з) • ото подтверждается и резул!татами ультразвукового анализа. Из кривых,-представленных на рис. 2, видно, что в случаях формирования достаточно-вы^окк.; напряжений по режима: "О" и "I", сразу же после начала приложения нагрузки происходит разуплотнение бетона, а по режиму ."2" - такох'о разуплотнения не отмечается. '

При записи формулы для определения коэффициента условий работы тяжелого батона ^ учтено, что длительное сопротивление в условиях формирования напряжений' по ревику "2", является функцией от •{:<, , ^и .

20 40 60 80 100 120

,сут

■Риз. 2. Кривые изменения времени прохождения ультразвукового импульса в зависимости от ретама приложения длительно действующе* нагрузил: —о—-режим "С"г-х—-режим "Г', —А-- режим "2" %

Как оказалось, наиболее удобно представить длительное сопротивление б(>тоК1 следующей формулой ' .

- • 12 .-;■ • С^Ь^СОК^О , (ь)

> . <6> у^ц}- относительное увеличение призыенной прочно-ти бетона, твердеющего в незагруженном состоянии; ^-относительный предел длительной прочности бетона, определяемый Ьт в соответствии с режимом формирования напряжений. Учитывая, что предел длительного сопротирпения бетона Я, £>"Уна 2...3?> меньше длительного сопротивления при 1=388 .сут, определенного в данной работе, логично несколько уменьшить и принять равным

. (7)

В относительно редких случаях, когда ¡¿Зй^б^б сут, в формуле (6) необходимо снизить, согласно результатов исследования прочности блюна, загруженного по режиму "О", величину до 0,3, а внутри указанно-

го промежутка времени принять линейную интерполяцию.

Необходимо помнить, что формулы ( б ) и ( 7 ) получены для случая расчета элементов строительных конструкций на длительное действие сжимающей нагрузки, приложенной.по ступенчато-возрастающему режиму за время

1:к , к которой относятся нагрузки сочетания "а".п.2 табл. 15,С1М1 2.03.01-84, . : :

Изучение режимов приложения нагрузки "3", "4" и "5" позволило выявись влияние предшествующего "режима нагружения на дг'льне(к:ее периодически-повторное воздействие,, прикладываемое с периодом дt = I, 14 сут. и коэффициентом асимметрии цикла'-. $ - 0,6. ,.0,8. Отмечено, что постепенное ступенчато-возрастающее увеличение сжимающих напряжений, ввиду положительного влияния на структуру бетона /рис.2/, позволяет выдервдвать более высокую нагрузку. Полученные опытные данные позво- • ляют, с определенным запасом считать, что при постепенно возрастающих' напряжениях сочетания "а" до величин, равных 0,?и менее /в основном эксплуатационный уровень/, коэффициент условий:работы для сочетания "б" мечет, быть принят равным • В случае превышения напряжениями в бетоне от нагрузок сочетания "а".величины 0,7ЙЫ\ДК) , значение ^С^к) следует уменьшить так, чтобы, выполнялось условие С 7) , со- ' -ответствуюиве -случаю, когда только нагрузка сочетания "ь" нричодкт бетой к разрушению. Если уровень длительно дейстеукакх наар.яяенйй, сформированный за время » находится в пределах ¡ иС^.;0,^0,, коэффициент условий работы бетона можно принять по ■ ик-¡-ерполкцми мееду: вег-личинами <уфх) и 0,90-|гО:,<У . Основную проверку ..и состоянию. "б", как 'правило, следует выполнять для комзнта времени Сл , соответствуюнегу

моменту времени окончания приложения нагрузок состояния "а' и началу действия нагрузок, относящихся только к состоянию "б".

Исследуемый режим "2" объединяет такие режимы как "2а", "2в" и "2с", отличающиеся продолжительностью формирования напряжений. Результаты опытов показали, что максимальное упрочнение бетона было достигнуто при формировании напряжений за ^ = 60 сут; /рис.3/, ото привело к выводу о существовании.оптимальной продолжительности загружения, при которой бетон имеет наибольшую прочность.Тех*, самым стала очевидной целесообразность учета в технологии возведения сооружений злияния продолжительности и-режима загружения на сопротивление сжатого Жетона.

1.2

1.1

10

» / / 1 ч

г .

\

30 во 90 120 ,сгг.

Рис. 3. Влияние продолжительности загружения бетона на его прочность при догружении

Результаты прозвучивания ультразвуком бетонных образцов показали, чем выше уровень сжимающих напряжений, тем интенсивнее происходят процессы разуплотнения. В качестве продолжительности разуплотнения д{:с2с принят промежуток времени между началом разуплотнения, характергзущм ся явным увеличением времени прохождения ультразвукового импульса и его прекращением; Используя это.рпределение построены кривые, покэзыбг ющие зависимость между и уровнем сжимающих чаярятоы^й в бетоне

/рис.4/. Анализ построенных кривых позволил сделать вывод: если сжимающие напряжения приближаются к величине длительного сопротивления бетона, то время разуплотнения Л^гс стремится к бескзне'-.носта. Тем самым появился еще один критерий, дающий оценку определения длительного сопротивления бетона при сжатия.

Кривые "с" и "А" на рис. 4 хорошо описываются экспоненциальной зависимостью

ПЬ^ЬА-Ве-

кл^СЫ

(0)

Рис. 4. Кривые длительной прочности бетона,построенные в соответствии'с режимами за. руления на основа-кии времени разуплотнения структуры бетона "с" - для случая действия напряжений,сформировали- тс по речгиму "О": " " - то же, по режиму "2" -о— опытные точки

из которой следует . ' •

д^и-Х^-Аг^} . (9)

Кричак "с" на рис. 4, соответствующая случаю действия постоянных снимающих напряжений, при д'Ь^оо близко подходит к значению относительного урозня длительной прочности "Ц^СО = 0,83. Используя опытные точки- времени разуплотнения бс-тона полученные при -ультразвуковом исследо-еш. т ступенчатого режима нагрууения и исходя из аналогии очертания ыовноу построить кривую " ¿" /см.рис. 4/. Оказалось, кривая " <£" при л-^-'чГ*°° "акте стремится к относительному уровню длительной прочности, определяемому по ранее изложенной методике и условию ( 3 ) , приводящему, для случая действия нагрузки пшложенной пе режиму "2", - ъ'(Ъ.) ~ = 1,7.8-/ ^0-0,92/.' * >

Получкнив одного и того хе результата по двум, по сути дела, разным методикам является дополнительным доказательством достоверности полученного результата и дает право5 дальнейшем представлять длительной сопротивление бетона, как величину зависящую от режима формирования напряжений. .

Г»рямолине"ние участки 0.. ,С,3 /на кривой "с" рис. 4/ к

О-.-О," /?«1 кривой АV свидетельствуют об отсутствии разуплот-

нения. Учитывая, что на этих же интервалах соответственно режимам приложения нагрузки отсутствует нелинейная ползучесть бетона, можно сделать следующий вывод - развитие нелинейности в деформациях ползучести бетона связано со временем разуплотнения структуры бетоня от действия сжимающих напряжений. К выводу об расширении, для случая действия нагрузки по режиму "2", границы линейной ползучести бетона, ранее пришли С.В,Александровский, П.И.Васильев, В.Г.Н^акпюп, А.й.Сзитлык, А.И. Коркимко и др. В частности, приводится граница области линейной ползучести -/0,7...0,85/1?^; подчеркивается, что существующие теории ползучести не прогнозируют деформирование ступенчато-нагруженного бетона, г.к. в их основе заложены испытания бетона при постоянных напряжениях, т.е. при "0" режиме эагружения.

Для учета,увеличения области линейной ползучести при расчете элементов конструкций, загружаемых по режимам типа "2", предлагается следующая функция нелинейности

где: \/с и Мс - согласно Рекомендаций по расчету железобетонных конструкций с учетом ползучести и усадки тяжелого бетона

^ ) - Функция учитывающая влияние скорости /времени/ формирования напряжений в бетоне на нелинейность деформаций ползучести;

1:0 - возраст бетона а момент начала приложения нагрузки; возраст приложения очередной ступени негрузки;

бсрэ)- разница между границами линейной ползучести при режимах "0" и "2".

Длительное эагруженнэ железобетонных образцов,, выполненное с целью определения влияния армирования на прочностные свойства бетона при нагружении возрастающими нагрузками, сопровождается существенным перераспределением усилий между бетоном и арматурой; связанные с определенными сложностями при определении уровня напряжений в бетоне. В опытах с железобетонными призмами использовали диаграмму <За—б8 растяжения "свободной" арматуры, что позволило получить достаточно точную систему отсчета и при наличии "реальной" диаграмм, т.е. диаграммы сжатой обетониропанной арматуры, всегда могла быть пересчитана. Такую диаграмму удалось получить нь основании сопоставления дефорла-

ций бетонных;и железобетонных образцов,предполагая, что при одинаковом их деформировании в бетона близки также а напряжения. При такси подходе сравнение диаграмм обетонирооьнной и кеобатомировыдаоа грматур

позволило сделать вывод о повышении «о^о^етошфованной аркатуры на 2БГ? и что напряжения б бетоне железобетонных образцов не превышали : 0,92 Сопоставление кривых кратковременной прочности, определя-

емой догружением до разрушения бетонных и железобетонных образцов, выявляет „ве характерные точки V'(Qk0,9I и t)"(tj=l,02, рагтачие которых сЕязено с учетов или нэучетом увеличения сопротивления обетони-.розанной арматуры.

БьЮОДй И .ПРВДОШМЯ '

I. Для длительны?: ступенчато-возрастающих режимов приложения с?ш-' паюшей нагрузки "2", состоящих из участков со значительным tt~ta , незначительным tK-t4 л нулевым углом наклона, доказана возможность применения способа определения длительной прочности, разработанного ранее для постоянной нагрузкг, т.е. для режима "О ; необходимо только учитывать, что окончание процесса приложения нагрузки происходит прк t«t* а не t>tc . В проведенных опытах,' при рассмотрении тяжелого бетона '.

■ ВЗО в обычных условиях, отнгсительная длительная прочность ^(ijcocTa-" вила: при режиме приложения нагрузки "О" - 0,82; "2" - 1,18.

• 2. Длительное прозвучивание шгруженных образцов выявило, что в условигс режима "О" л уровне нзлрнзений в бетоне 0,80, происхо-

„ Ьт

дят поьлжания скоростей ультразвуковых импульсов т.е. разуплотнение бетона, г при режиме "2",'даже при значительно более высоких урспнпх напряжений, такого.разуплотнения нет. Поскольку-режима "2", близкие к реальным режимам загружения строительных конструкций не приводят начальной стадии к нарушении структуры бетона,'определение длительной прочности, з практических целях, необходимо выполнять применительно к отому режиму, а не режиму "О", как ото фактически делается в вастоодее время. Использование режима. "О", как правило, приводит к учету влияния на д-ительную прочность несуществующего в рз&льных условиях начальное разуплотнения бетона к соответствующего понижения ее.

3. Результаты опытов, включедацвх дополнительное . действие периодически повторной нагрузки на бетон, ранее нагруженному по режиму "2", •показали существенный запас прочности по сравнению с бетоном, загруженному по режиму "О".

4. Опытами установиjho существование оптимальной продолжительности эр.гружен'/.я бетона с точки прения получения .максимальной его прочности.

5. На основании, данных по прозвучиванию бетонных образцов ультра-'•зрукойш .ймпульссм получена формула (9 ),• позволяющая определять вре-мд разуплотнения ¿.t^..структура бетона, окончание' которого соответствуй кеядкому 'переходу из нелинейной ползучести в линейную. На оено-т> оной формулы кредлонен :ис.вый способ определения длительного сопро-'

- 17 -

тивлснкя бетона, с пскощыи которой выполнена проверка результатов, полученных механическим путем применительно к образцгн, загруженным по - ' режимам "О" и "2".

6. Показано, что учет увеличения области линейной ползучести при расчете элементов. конструкций, загружаемы»: по режимам типа "2", возможен при использовании в существующей теории ползучести соответствующей функции нелинейности (10).

. 7. Выявлено, что предельные напряжения в бетоне железобетонного • _ стержня не ярев'ышэют относительной длительной прочности бетона .'

8 На основе полученных эксперимент льных данных, данных других авторов и опыта применения соответствующих положений СНкП 2.03.01-64, усовершенствованы рекомендации по определении коэффициентов условий работы учитывающие ю.асс применяемого бетона, сроки возведения сооружения /конструкции/ и сочетание дейстзущих нагрузок. Показано, что применение изложенной методики определения коэффициентов условий• работы при практическом проектировании может привести к увеличению расчетной 'нагрузки до 15а>, или экономии цемента и арматуры до 3...£?2»

Основные положения д"ссертации опубликованы в работах:

1. Прокопович И.Е., Кобринец В.М., Твардовский И.А. Влияние режимов нагпугемия га прочность бетона естестэенного твердения//Созер-щенствование. жел?зобетонннх конструкций, работающих на сложные виды деформаций, и их внедрение з 'строительную практику.докл.республ. науч-техг.конф. 17-19 окт.-1989„~Полтага.-с. 160-161,".;

2. Кобринец В.М., Заволока Ю.В., Твардовский И.А. 0 несущей спо- • собности сжатых железобетонных стержней//К."БуД1вельник" .Строительные материалы и конструкции.-!?4.-1988.-с.35-36.

3. Прокопович И.Е., Кобринец 8.М., Половец В.И., Твардовский И,А. Влияние режима приложения сжимающей нагрузки на длительное сопротивление. бетона/Д1.,"Строййздатп»Бетон и железобетон.-^.-1991.-с.6-8.'

4. Прокопович,И.Е., Кобринец В.М., Твардовский И.А. Выбор коэффициентов условий работы тяжелого бетона ^ при учете всех кагру?ок//М-.

"СтроЛиздат",Бетон и железобетон.-1991.-с. 11-12. :

Подп.к печати 9.12.92г, Формат 60x84 1/16. -Об"ем 0,7уч.иэд.л. 1,0п.л. Закап № 3117. Тирад ЮОэка. Гортилогрвфия Одесского управления по печати,цехКЗ.

Лечит 49. .