автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Исследование деформативности и трещинностойкости железобетонных центрифугированных конструкций кольцевого сечения при малоцикловых повторных знакопеременных нагружениях

РГ6 од

1 ''МИ^^ЕШГВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусская государственная политехническая академия

На правах рукописи

БУДЖЕЛЛАЛ АБДЕЛ ЬУАХАБ

. УДК 624.075.23.012.45

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАТИВНОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЦЕНТРИФУГИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОЛЬЦЕВОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ МАЛОЦИКЛОВЫХ ПОВТОРНЫХ ЗНАКОПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЖЕНИЯХ

05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1993

Диссертационная работа выполнена на кафедре "Железобетонные и каменные, конструкции" Белорусской государственной политехнической академии.

Научный руководитель - кандидат технических

наук, доцент ПодобедДЛ.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Орлович Р,Б,

. кандидат технических наук Нестерекко В.В.

Ведущая организация - институт "Белпромцроекг"

Госстроя Республики • - Беларусь

Защита диссертации состоится 41" ХшМ _1993 г. в 1 . часов на заседании специализированного совета К.056.02.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Белорусской государственной политехнической академии по адресу: 220027, г.Минск, проспект Ф.Скорины, 65, главный корпус, ауд.202.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью просим направлять по вшеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан ■М" АЬ-Х 1993 Г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических

наук, доцент Е.М.Сидорович

Белорусская государственная политехническая академия, 1991

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие городского хозяйства и системы электроснабжения выдвигает яаотоятел'-нув необходимость применения эффективных технологических и конструктивных решений.при разработке проектов различных опор. Эти решения должны сочетать надежность, долговечность, экономичность и возможность индустриализации производства конструкций и их монтажа.

Одним из прогрессивных путей решения этой задачи является применение при строительстве контактных сетей электрифицированных железных дорог и городского транспорта, линий электропередачи центрифугированных железобетонных конструкций кольцевого сеченля. Эти конструкции являются наиболее эффективными, так как обеспечивают равнопрочяость в любом направлении, рациональное распределение материалов, виз окую жесткость конструкции, хороший внешний вид, технологичность и хорошие эксплуатационные качества.

В настоящее время решены многие вопросы технологии изготовления и монтажа, разработаны методы расчета по обеим группам предельных состояний с учетом вида конструкций, расширена область их применения. •

Выполненные ранее работы главным образом относятся к совершенствованию методов расчета конструкций кольцевого сечения, а также их применения в сетевом, промышленном и гражданском строительстве. Преимущественно изучалась работа конструкций при статических постоянных и временных нагрузках. Опыт длительной эксплуатации в качестве стоек осветительной сети, контактных опор, стоек Ш, результаты отдельных исследований пс :азали необходимость дальнейшего совершенствования методов расчета с . учетом реально действующих усилий и режимов работы конструкций. Существующие метода расчета недостаточно полно учитывают влияние эксплуатационных знакопеременных немногократных произвольного направления эксплуатационных нагрузок на деформативность, трещиностойкость и прочность конструкций кольцевого сечения. Усилия, вследствие климатических и технологических воздействий в процессе длительной эксплуатации, приводят к значительному увеличению прогибов, ширине раскрытая трещин, изменении расчет. них параметров сечений.

Настоящая работа рассматривает вопросы совершенствования методов расчета конструкций кольцевого сечения из центрифугированного бетона при знакопеременных немногократных повторных усилиях, которые реально соответствуют действующим нагрузкам на стойки городской осветительной и контактной сети и опоры ВН..

Цель работы. Исследование жесткости и трещино-стойкости железобетонных элементов кольцевого сечения при действии малоцикловых повторных знакопеременных усилий с целью совершенствования методов расчета по деформациям и раскрытию нормальных трещин.

Автор защищает:

1. Анализ результатов исследований стоек Ш при действии длительных и повторных нагрузок и результаты обследований и испытания опор на действующих ВС 110-330 кВ, находящихся в эксплуатации 25 и более лет.

2. Методику и результаты лабораторных экспериментальных исследований конструкций кольцевого сечения-при действии малоцикловых повторных знакопеременных нагрузок.

3. Экспериментально-теоретические исследования деформатив-ности, трещиносгойкости кольцевых сечений и данные об особенностях работы конструкций при повторных знакопеременных нагрузках.

4. Методику расчета ширины раскрытия нормальных трездш и кривизны сечений на различных стадиях при действии знакопеременных немногократных повторных нагрузок.

Научную новизну работы составляют:

1. Проведенный анализ исследований стоек ВЛ при различных режимах загружекий и данных по реальному состоянию конструкций при их длительной эксплуатации, позволивший оценить достоверность отдельных положений существующих нормативных документов по расчету и проектированию осветительных стоек, опор контактной сети и Ш.

2. Экспериментальные результаты по кинетике трещинообра-заг'чяия, пг изменению деформаций бетона в сечгниях, работе арматуры при знакопеременные повторных нагрузках.

3. Р .зработанный метод учета пластических деформаций ежа-

того бетона, изменения напряженного состояния сечений при действии повторных знакопеременных усилий, не превышающих расчетные для П группы предельных состояний для исследованных конструкций.

4. На основании проведенных исследований рекомендованы эмпирические зависимости по учету влияния повторных знакопеременных усилий на деформации сжатого бетона и работу растянутой арматуры. Показано, что эти зависимости имеют универсальный характер при уточнении эмпирических констант в зависимости от параметров конструкции,

5. Разработана методика и предложены расчетные формулы по определению ширины раскрытия нормальных трещин при повторных знакопеременных нагрузках, по определению их остаточной ширины раскрытия при разгрузке, а также данн рекомендации по учету повторных знакопеременных нагрузок при расчете кривизны кольцевых сечений.

Практическое значение работы. Расширены и уточнены данные о влиянии реатьных эксплуатационных нагрузок на состояние конструкций при их длительной эксплуатации, Разработан инженерный метод расчета по деформациям и шяринн раскрытия нормальных трещин элементов кольцевого сечения при малоцикловых повторных знакопеременных нагружениях.

Реализация работы. Результаты исследования использованы при разработке "методики определения надежности и долговечности находящихся в эксплуатации железобетонных стоек ЕЯ 35-330 кВ", выполненной по заказу института "Бел-энергосетьпроект" для выполнения предпроектных работ при реконструкции и техперевооруаении существующих Ш. Отдельные положения использованы также при составлении проекта нормативных документов по реконструкции и определении технического состояния Ш с длительным сроком эксплуатации. Материалы экспериментальных исследований использованы институтом "Белпромпроект" при разработке новых типовых конструкций осветительных стоек и опор контактной сети городского электротранспорта.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работе доложены и обсувдгиц на научно-чеяжчоскгх

конференциях профессорско-преподавательского состава белорусской государственной политехнической академии (1990-1992). Результаты работы отражены в отчете по х/д 2194/90 "Разработать ' и испытать конструкции железобетонных центрифугированных стоек для опор наружного освещения и контактных сетей городского электрифицированного транспорта".

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 79 наименований и приложения. Работа изложена на 148 стр., включающих 90 стр. машинописного текста, 42 рисунка и 13 таблиц.

Диссертационная работа выполнена под руководством кандидата технических наук, доцента Д.П.Подобеда на кафедре "Железобетонные и каменные конструкции" Белорусской государственной политехнической академии.

СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуально сть диссертационной работы и сформулированы основные научные положения, которые выносят на защиту.

Первая глав а. диссертации посвящана краткому анализу состояния вопроса и определению целей исследования.

Экспериментальные и теоретические исследования конструкций из центрифугированного бетона, выполненные С.А.Дмитриевым, В.Ы.Баташевш, А.П.Кудзисом, В.В.Миха&говым, Т.М.Пецольдом, Г.И.Бердичевсшш, И.А.Ворошиловым, В.НЛебедевым, А.И.Курносо-вым, Р.Р.Вадлугой, Я.Н.Зикеевым, Е.А.Чистякошм и др., позволили разработать современную теорию расчета кольцевых се зний но обеим группам предельных состояний при различных видах внеш них воздействий. Наиболее интенсивно в последние 15 лет проводились исследования по использованию центрифугированных конструкций в промышленном и гражданском строительстве в качестве колонн, стоек технологических "стакад, ригелей, элементов ферм и других конструкций. Эти исследования, проводившиеся в ШИКБе БПИ, ДМСИ, ВИСИ, ЦЩШПромзданкй, Белпрошроекге, позволили суще твеяно расширить область применения центрифугированного бетон . ' '

В сьязи с этим большинство исследований, особенно в пос-

ледние годы, рассматривали вопросы прочности, специфики использования центрифугированных кольцевых, прямоугольных сечений с учетом технологии их изготовления в различных конструкциях.

Выполненный анализ расчетных' усилий, действующих на осветительные стойки, опоры контактной сети и ВТ показывает, что в процессе длительной эксплуатации таких конструкций на них действуют знакопеременные нагрузки различных величин и повторяе-шсп, постоянные длительные, которые существенно влияют на прочность и деформативность в предельной стадии, снижают долговечность и безопасность эксплуатации.

Совершенствование методов расчета кольцевых сечений с учетом влияния знакопеременных немногократных повторных нагрузок должно базироваться на общих положениях расчета кольцевых сечений, учете особенностей деформирования бетона с использованием элементов теории ползучести, экспериментальных исследованиях работы конструкций при знакопеременных немногократнкх повторных усилиях.

Краткий анализ состояния теории ползучести, различных её направлений на основании работ Н.Х.Арутвнкна, Н.Г.Маслове,

A.Р.Ряаницына, С.В.Александровского, А.А.Гвоздева, И.Е.Проко-.повича, И.И.Улицкого, А.Я.Бараншкова, О.Я.Берга, А.П.Кудэиса,

B.М.Бондаренко и других, выполненный в диссертации, дает основные положения существующей теории ползучести, показывает возможности её применения к решении поставленной задачи. Отмечено, что при применении различных теорий требуется исследование дополнительных опытных параметров 'ползучести центрифугированного бетона, установление четких закономерностей по изменению действующих усилий с учетом фактора времени.

Особенности работы железобетонных конструкций при действии повторных загружена¡1 изучались в исследованиях Н.И.Карпен-г ко, С.А.Дматриева, Ю.Ф.Бирулииа, Г.Н.Ставрова, В.В.Руденко, А.С.Залесова, Е.М.Бабича, З.А.Кузовчяхова, А.В.Ящина, А.Н.Кокорева, В.К.Степашжа, А.И.Шульги, В.А.Шина и др. В этих исследованиях получены основные закономерности по изменению .пластических деформаций скатого бетона, росту прогибов, условиям закрытия нормальных треадш, их увеличения при повторных нагрузках и по .другим параметрам. Отмечено, что относительная стабилизация наступает при небольшом количестве циклов повторных нагрузок в зависимости от вида конструкция и ветчины поб-

торных нагрузок. На основании этих исследований были сделаны ' практические рекомендации по уточнению кривизны балок, условиям закрытия трещин, уточнения по определению ширины раскрытия .. трещин, по учету влияния повторных загружений на прочность сечений. Отдельные рекомендации включены в действующие нормативные документы по расчету железобетонных конструкций.

В исследованиях конструкций кольцевого сечения из центрифугированного бетона при действии длительных и повторных нагрузок не рассматривалось воздействие повторных знакопеременных, что имеет место в реальных условиях эксплуатации. Для-получения дополнительных экспериментальных данных и совершенствования методов расчета при'выполнении настоящей работы проведены специальные экспериментально-теоретические исследования конструкций кольцевого сечения при таких режимах нагрузок.

Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований. В первой её части выполнен анализ обследовании и испытаний в полевых условиях келезобетонных центрифугированных опор ВЗ 110-330 кВ, находящихся в эксплуатации 20 и более лет. Эти работы выполнялись в 1990-1992 г.г. научным руководителем Д.П.Додобедом л предоставлены диссертанту для анализа. Обследования проводились по специально разработанной методике, позволяющей учесть срок эксплуатации, влияние климатических и других воздействий, параметров конструкций на изменение прочности бетона, рост прогибов,-кинетику' трещин. При этом главной задачей являлось определение расчетных характеристик опор по первой и второй группам предельных состояний с учетом длительного срока эксплуатации и фактического состояния опор. Приведен анализ результатов обследований участков НИ, расположенных на территории Республики Беларусь с общим числом 470 опор и результатов испытаний одной опоры до разрушения.

Отмечено, что наиболее существенные изменения в процессе длительной эксплуатации происходят в промежуточных, свободно стояниях опорах, на которые действуют знакопереме—ше климатические нагрузки произвольного направления и разных величин. При этом постоянные усилия для таких опор, в ось^вном, не создают скг ь-либо значительных постоянных измбащих моментов. ^статочные прогибы, о,семы развития трещин свидетельствуют о том, что в реальных условиях накопление остаточных дефор-

Таблица I

Смещения вершин промежуточных опор Ш по вертикали при длительной эксплуатации

ш! .Количество¡Наклоны (прогибы) в сто-'наклоны (прогибы) в {обследо- {рону больших нагрузок ;створе Ш

пп ванных —i-f f ---1---——г—=—I-!—ГГ"

опор и на- Г Ga 7 Д.* 4

именование r\ П. т> *>

}Ш Р|ММ • ММ I мм | } ММ ) ми ] мм

I. 16.BU "

ПО кВ "Могилев-

2 ji^ra" 12 361 172,7 644 13 219,2 102,1 386

210 кВ

"Мирадино-

Бобруйск"

двухцепная 13 354 132,7 572 13 255 129 466

3. 40. НИ НО кВ "ТЭЦ-4-

Северная" 24 283,8 141,4 516 19 252 155,7 507

4. 15.Вя НО кВ "Центролит-

Речица-1" 13 389,4 207,4 722,7 12 393 187,5 700

5. 16.Ш 220 кВ "Центролит-

ТЭД-7 6 81 37,8 143 10 176 93,9 329

6. I7VHI 220 кВ "Белозерская ГРЭС-

Рось-Л" 17 430 265,2 865 15 405,6 161,6 670,7

7. 16.Ж • ПО кВ "Белозерская ГРЙС-Антополь-

ская" 15 453,1 247,9 860 15 405,6 161,6 670

8. I00.BJI ПО кВ

'Яисна-

tlffidpn" 34 349,1 197,8 674 0 -

маций происходит в одном направлении, обусловленном либо минимальной величиной поете , шых усилий, либо розой ветров или другими факторами. В табл.Г приведена отдельные результаты по прогибам и наклонам опор.

у

Практически все обследованные опоры имели различные тре-итш либо их следы. Нормальные трещины с шириной раскрытия

0.02 < Осп;^ 0,05 т отмечены в 12 % от всех обследованных опор; 0,05< Qcn: £ 0,10 мм - в 7 0,I0<Gcrt < 0,15 -3,2 %; 0,15 < Ocrt ^ 0,20 мм - 1,1 %. Эти трещины, являются остаточнкш, так как обследования проводились при положительной температуре в летний период при минимальных ветровых (не более 5 % от расчетных) нагрузках. Это свидетельствует о накоплении по всему сечению значительных пластических деформаций сжатого батона и уменьшении величины усилия обжатия пред-иапрякенной арматурой.

Натурные испытания опоры до разрушения показали опережающий рост "старых" тренда, снижение Mere , значительное увеличение деформативцостп ¡1 снижение прочности по сравнению с проектными данными для испытанной стойки.

С учетом выполненного анализа, для проведения экспериментальных исследований в. лабораторных условиях приняты железобетонные центрифугированные стойки, осветительной сети без-предварительного напряжения. Это позволило уменьшить количество опытных параметров к получить более досговернш данные о влиянии повторных иетогократаых знакопеременных изгибающих моментов на характер развития нормальных трещин и деформации,

Uo второй части второй главы приведены'результаты лабораторных исследований. Были изготовлены два пары стоек CHq-3,4-11,5 и 01^-5,1-11,5, имеющие длину 11,5 м, конических, с иарухны» диаметром в нижнем сечении 373 км сбегом 1,5 %. Проектная толщина стенки 65 ш и проценты армирования в расчетном сечении соответственно 3,27 % и 4,91 %. Продольная арматура 0 IG А-И.

Из каждой пары одна стойка испытывалась кратковременно:! статической нагрузкой до разрушения, а вторая в режиме знакопеременной повторной. Для каждого уровня нагрузки принято количество повторений П. = Ю. Такое количество загружений принято с учетом периодичности климатических нагрузок в процессе эксплуатации, а также исследований А.Я.Барашиковае Б Л! .Шевченко, Г.Н.Ставрова, В.В.Руденко, А.С.За;есова, В.А.Го-

1.а*"ко, ВЛГВабичци др. Уровни повторных изгибающих моментов бил/ (0,18 ♦ 0,73) Мц к превышали момент образования вор-1,:ольяых трещин, В процессе испытаний контролировались общие и

1С

местные деформации в нескольких "сечениях, ширина раскрытия нормальных трещин, прогибы в бемя сечениях по длине стойки. Испытания проведены на горизонтальном стенде. Результаты по двум стойкши-близнецам позволили получить в каядой серии сравнительные данные по основнш контролируемым паралетрам для разных режимов действующих усилив. При десяти циклах повторной знакопеременной нагрузки отмечено увеличение ширины раскрытия нормальных трещин в 1,2 +2,85 раза в зависимости от её начальной величина. Кривизна расчетного сечения увеличиваюсь в I,15 + 1,66 раза.

Величины приращений пластических деформаций сжатого бетона и деформаций растянутой части сечения зависели от относительного уровня действующего изгибающего момента Мсп)/Мц . Наибольшие приращения прогибов, ширины раскрытия трещин отмечались на первых 3-5 циклах, а при П. =7 г- 10 приращения были минимальными, близкими к стабилизации этих процессов. При работе сечений с трещинами при повторных знакопеременных усилиях при П = 2 * 10 высота ска той части сечения оставалась практически постоянной. При нагрузках, не превышающих нормативные для опытных стоек, прп десяти циклах эпюра деформаций в сяатой часта сечения бала близкой к треугольной.

При испытании до разрушения не было установлено существенного влияния на изменение прочности сечений вследствие знакопеременных повторных.загружзний. Причиной этого могут быть сравнительно невысокие уровни повторных нагрузок и недостаточное количество образцов для получения достоверных статистических данных,

В третьей главе выполнен анализ результатов исследований. Дл^я оцзнки влияния реальных нагрузок ьа промежуточные опоры ВЯ при их длительной эксплуатации приведены • отдельные результаты исследований стоек СН-3 и Clî-Зпр в режиме промежуточных угловых, которые проведены в БШ1 И.А.Ворошиловым, Э.0ЛПиддовским и Д.П.Подобедом.

В этих исследованиях стойки загрукалпсь в течение 2-х ; постоянным изгибающим моментом Mj, = 101,5 яН'м (М*/Мц = = 0,25) и дополшисельшт повторшш кратговуегоепнша того ыана с различно а вслич-лой и повторяемость», Сбследовшные

промежуточные опоры на действующих EJI не имели постоянного изгибающего момента. Вместе с тем, влияние климатических и дру- . гих эксплуатационных знакопеременных произвольного направления, нагрузок при эксплуатации 20 лет и более оказалось для большинства опор более существенным, чем постоянные и дополнительные кратковременные для угловых в двухгодичном эксперименте. Средние значения отклонений вершин промежуточных свободностоящих опор на отметке + 19,6 м составили 264...453 м, а нормативные при вероятности обеспечения 95 % соответственно 516...860 мм. Эти величины значительно превьшают допуски, предусмотренные СНиП 3.05.06-85 "Электротехнические устройства".

Кольцевые нормальные трещины (либо их следы) существующие у большинства обследованных опор свидетельствуют о значительных деформациях в сечении, возникавших в процессе эксплуатации. Расчет таких конструкций по второй группе предельных состояний возможен только с учетом накопленных деформаций. В этом случае учет только коэффициента /\ по формуле (135) СНиП 2.03.01-84 (но учету верхних трещин) является недостаточным.

При расчете железобетонных конструкций на действие знакопеременных немногократных нагрузок главны:«; является определение деформаций бетона для любого момента времени t с учетом режима загрухений. При этом следует учитывать периодическое изменение напряжений от слагая до растяжения на участках мен-ду трещинами. В ряде работ эта задача решена с использованием зависимостей теории ползучести бетона.

Рекомендованные решения давт хорошие результаты в тех случаях, когда изменения усилий в процессе эксплуатации происходят в соответствии с заданной функцией,- соблюдаются ус эзия временных параметров» стабильны опытные параметры ползучести бетона для данной конструкции. В нааеы случае такой подход практически невозможен из-за неопределенности многих величин, входящих в уравнения по определению £ь(я> .

Поэтому при обработке результатов лаборато-чых исследовании изменение деформаций бетона определялось как отношение полных деформаций сжатого бетона при однократно... статическом зегружени: к полным деформациям бетона при десяти циклах паг'-узк; того sc уровня, .¡ри этом принято, что в лабораторных исследов-диях при ^ 10 циклов и уровне напряжений

Sic ^ 0,5 Rj начальный модуль деформаций бетона не изме-ялся. Эпира деформаций бетона в сжатой часта сечения, что одтверздено экспериментально, на всех уровнях нагрузки приня-а треугольной.

На основании экспериментальных данных, а также с учетом ^следований других авторов получено выражение

Щ = = Aif-B-fy. , (X)

де - коэффициент упруго-пластических деформаций

для бетона сяштой части сечения соответственно для однократного статического загружения и при знакопеременных повторных: нагрузках

^ тзг '

величина повторного знакопеременного изгибающего момента; Мц - величина расчетного пзгиба^его момента для сечения, вычисленная по расчетным сопротивлениям бетона и арматзфы для второй группы пре-f дельных состояний ( R^ssr* . Я?7 к»г- )?

-опытные параметры. Значения К (.л) в зависимости от M [fy / M '1 представший на рдс.1.

Для исследованных конструкций - стоек 01^-3,4-11 ;5 и 1^-5,1-11,5 опытные параметры имеют значения'

Jf = 0,09. 4,31) -(2)

А = 3,17{ & = 5,35

да JU - коэффициент армирования продольной арматурой для всего сечения.

Выражение (I) имеет универсальный характер и может исполь-юваться для других конструкций при уточнении опытных парамет-ЮВ.

На рис.1 показаны опытные згччения и вычисленные по юрмуке (I).

1.00

0.75

0.50

0.25

& А

* V® > & ь < & - 1 л

■ Ь \ ®

е

0.2 0.* М

Рис Д. Значения для опытных конструкций

© - С 1^-3,4-11,5» В 25,« » 0,0327;

н

& - С 1^-5,1-11,5; В 305 А - 0,0491;

• - СН-Зпр; В 55...65; ^ = 0,018 {-- опытные кривые; (---) - по формуле (I)

При изменении направления внешнего усилия на противоположное , сжатая ка предыдущем загруяении часть сечения становится растянутой. На участке между трещинами изменяются условия работы растянутой арматуры и бетона. Изменение параметра при повторных и длительных нагрузках исследовано в работах А.Я.Бараагикова, Ю.П.Гущи, Т.Ф.Гордеева^В.К.Степашжа и других, Отмечено, что с увеличением количества циклов % увеличивается и стремится к предельной величине, зависящей от уУ и других параметров.

При знакопеременных нагрузках дополнительное влияние на работу растянутой части сечения оказывают накопинзиеся на полуциклах сжатия пластические деформации бетона. Их величина нп уровне крайнего схатого волокна сечения равна

, "* (з)

! - упругие деформации для того же волокна сечения,

вычисленные для случая однократного статического загружения по начальному модули упругости бетона Е| ;

' и»

> и) - коэффициент полноты эпюры напряжений для сжатого бетона.

3 эксперименте установлено, что при 10 циклах знакопере-.шой нагрузки полные, с учетом всех загружений, местные де-змацин бетона на участке между трещинами в растянутой части гения были сжимающими = (5 * ЗОЬЮ""®. Их величина за-зела от уровня нагрузки и места расположения тензодатчиков участке между трещинами.

Нарупение сцепления арматуры с. бетоном при повторных грузках, "возникновение зазоров и уплотнений, т;е. своего да разбалтывание контакта", отмечено М.М.Холмянеким. В ис-здованаях Е.А.Гузеева при действии знакопеременных цикличе-их нагрузок, связанных с температурными воздействиями, отме-по уменьшение усилия сцепления арматуры с бетоном в несколь-раз.

Проведенные исследования показали, что при расчете формуле (167) ПНиП 2.03.01-84 следует при действии'знакопе-менных повторных нагрузок учитывать дополнительный коэффи-,ент Чз(п5 > величина которого дм исследованных конструк-й определяется по формуле

___а ШД1 Л, Г

Тогда формула (167) СНпП 2.03,ОТмлеет вид:

(4)

- и (5)

Четвертая глава диссертации посвящена раа работке рекомендаций по расчету деформаций и ширины раскрытия нормальных трещин элементов кольцевого сечения при знакопеременных повторных нагрузках. Предложенная методика базируется на основных положениях СНиП 2.03.01-84.

Ширину раскрытия нормальных трещин при действии знакопеременных нагрузок рекомендуется определять по формуле

Осгс(п)= /(6)

где ^ принимается как для кратковременной статической нагрузки.

Остаточная ширина раскрытия при разгрузке равна

а'егсМ а Йг•>£.(з,?- шру/Т

(7)

Область применения этих формул ограничена нагрузками, не превышающими расчетные для второй группы предельных состояний В этом случае Л> = (1...0.8) и Сд«0,5,

' Для"практических расчетов допускается принимать СО = О, и V =0,9, тогда \> = 0,45,

Пластические деформации сжатого бетона на уровне крайнего арматурного стержня вычисляются в следующем порядке, Кольцевое сечение заменяется'эквивалентным двутавровым и для действующего М вычисляется Ддаг - относительная высота сжатой части сечения, Затем по полученному значению по методике СНиП для кольцевого сечения определяется и средние напряжения в бетоне сжатой части сечения

М • (8)

Эти напряжения получены исходя из эпюры сжатой части сечения, близкой к прямоугольной. При О ее 0,5 напряжения в бетоне на уровне наиболее удаленного от нейтральной оси стер* ня равны

V Лег Ьо '

упругие деформации бетона

$>1 = (10)

Тогда пластические деформации бетона на уровне крайнего гержня по формуле (3) будут равны

Кривизна элементов кольцевого сечения при наличии нормаль-н трещин и действии знакопеременных нагрузок определяется ) формуле

/л . м$ Г__%(г0

Ч

Мм.. "1Г

1е определяется по формуле (5) и ^(п) - по формуле

Остаточная кривизна сечения при разгрузке равна

ШНт)гГТ •> . ' <13>

^ Л- вычисляется для случая однократного приложения крат-шрененной статической нагрузки того же уровня, что и -повтор-га.

В диссертации приведен алгоритм расчета ширины раскрытия.. фмальных 'трещин и кривизны сечений. Все расчёты для иссле-)ванных конструкций выполнены по разработанной на языке •>ейсик" программе на ПЭШ. В приложении к диссертации приве-¡н полный текст программы. Ср-авнение опытных и теоретических шчений ширины раскрытия нормальных трещин и кривизны расчетов сечешш, вычисленные по СНгЛ 2.03.01-84 для случая крат-»впеменной нагрузки и по рекомендованной методике с учетом шторных знакопеременных нагрузок приведены в таблицах 2 1. 3.

Таблица 2

Сравнение экспериментальной и теоретической ширины раскрытия нормальных трещин

Г ¡Уровень иагруяения ) 01^ (п^ | Ое|с(п) 1 ОсгсМ

цаРа3~! п., М(п) | Огге по СНип! Осгс(п) }Ясгсф)

п/п I . С Ми |2.03.01-84 I по (6) |по (7)

1.04 0,89

0,96 .0,88

0,93 0,94

0,95 1,00 . 1,08 0,88 0,92

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1, Экспериментальные исследования и обследования кокст| ций после их длительной эксплуатации подтверждают значителы рост прогибов, ширины раскрытая трещин вследствие знакопере; ных повторных малоцикловых нагрузок. Для исследуемых типов ] струкций существующие методы расчета не позволяют учитывать подобные режимы загружения.

2. Проведенные лабораторные исследования, а также теор тический анализ показывают, что учет влияния знакопереыенны повторных нагружений при расчете железобетонных конструкций возможен при установлении основных закономерностей по измен нив пластичесг х деформаций сжатого бетона, деформаций раог нутой части сечения..

сч

-ь 0,18/-0,18 1,19

+ 0,36/- 0,36 1,21

+ 0,55/-0,55 1,61

м- + 0,73/-0,73 1,83

<? + 0,29/- 0,29 1,50

+ 0,50/- 0,50 2,06

Ч + 0,72/- 0,72 2,85

о

¿ошиама ^

Сравнение экспериментальной и теоретической кривизны сечений

ки-4^ образца и^ { 01^-5,1-11,5-3,4 СЦ,-3,4-И,5-1,2

М(га/Ма = = 4!, 36 МОЧ/Ма=;М(й/Ми = = ±0,55 {= ±0,73 Мм/Ми = = ±0,29 МОП /Ми = = ±0,50 М(п)/Ми= = ±0,72

^ } I»009' (1/г)теор ! - _ I _ 1* 0,987

ЩГк-Сторона | 1Ш (1/г)теор А } 1,164 1,142 | 1,18 > 1,416 1,191 1,389

(I /г)п Стооона; т _ (I/г) по (12) "А" ! 1,083 1,039 - 1 1 1 1 0,989 ! 0,981 1 1,126 • | 0,857 | 0,875

Щг2д_ Сторона !. 1ш (1/г)теор "Б . } • . 1,202 1,191 -1 1,233 | 1,502 1 ! 1,253 ] 1,656

(I /г)п Стоггана.1 (1/г) по (12) I 1Д67 1,073 ! ! 1 5 1,032 ! 1,025 ! 1,194 ! 0,901 | 1,044

Примечание: (I/г) теор - по'СНиП 2.03.ОТ-84 для кратковременного загруяения (I- при первом загругении на первом уровне.

З.На основании проведенных исследований пластические деформации сжатого бетона при повторных знакопеременных нагру ках рекомендуется определять по формуле (I). Формула имеет ун - версальный характер при уточнении опытных параметров с учетом индивидуальных особенностей конструкции.

' 4. Ширину раскрытия трещин при действии знакопеременных повторных нагрузок следует определять по методике СНиП 2.03.01-84 с учетом разработанных предложений по формуле (6).

5. Кривизну сечения при действии знакопеременных повторных нагрузок рля практических расчетов рекомендуется определять по методике СНиП 2.03.01-84 с учета,1 предлагаемых дополнений по формуле (I) и (5).

6. Предложенные методы расчета дают хорошую сходимость с результатами этепериментальных исследований и могут быть использованы в инженерных расчетах при расчете конструкций коль цевого сечения с учетом длительного срока эксплуатации и действия знакопеременных повторных нагрузок.