автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Исследование и расчет легкожелезебетонных сжатых элементов, подверженных сложным режимам повторного нагружения

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

г Г о 0 -i

На прав ах- рукописи

УДК 624.012.45.046 КАРАКУЛОВ ШУХРАТ САДЫКОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЛЕГКОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ СЛОЖНЫМ РЕЖИМАМ ПОВТОРНОГО НАГРУЖЕНИЯ.

Специальность 05.23.01. — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ - 2000

Работа выполнена на кафедре «Строительные конструкции» Ташкентского архитектурно - строительного института МВ и ССО Республики Узбекистан.

Научный руководитель — доктор технических наук,

А. А. Ходжаев

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор К. И. Рузиев

кандидат технических наук, доцент Ш. Р. Низамов

Ведущая организация: Ташкентский автомобильно-дорожный институт.

Защита диссертации состоится « » # г^кЛ_

2000 г. в « Ч 90 » часов на заседании Специализированного Совета К. 067.03.01 по специальности 05.23.01. «Строительные конструкции, здания и сооружения» по присуждению Ученой степени кандидата технических наук при Ташкентском архитектурно-строительном институте по адресу: 700011 г. Ташкент, ул. Навои, 13, большой зал ТАСИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТАСИ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направить по адресу: 700011 г. Ташкент, ул. Навои, 13, ученому секретарю Совета.

Автореферат разослан «ЛЛ_»-^ув*^---2000 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат технических наук, доце

С. И. АХМЕДОВ

Н533 , н- ОМ. 66 „о

ОСиаи харакмряст'лкз рзсог и

Актуальность темы. Ссвершенстзовагте методов расчета ч проектирования железобетонных строительных конструкций, повышение их экономичности и надежности - одна из важнейших задач современного сгронтелъстза.

3 промышленном, транспортном и гидротехническом строительстве важное значение имеют проектирование железобетонных конструкций и их элементов на готдейетвие повторной нагрузки. Большая часть из них относится х изгибаемым и сзсатым элементам - подкрановые балки, «талы, пролетные строения и споры .мостов, элементы зстакад и перекрытий и др.. сдедч ••.•<>. гс? их оссочЧ интеоес средсгдплзюг колонны рл-'днчпеч п;с"осги. Лс< чыьзо;; я

хг,г :1 до до;:: едддм дздн'дм дегдедгдд'д- Ч дед; рдг'отп

'.едчд:' г ; ¡д<з До :■■,.: ■-.

'.'■-••ч>(п .^у:.;:-: 'лдг.< дпьдп-;" ус-дд:; к;,- ■ ':. „ гсгруяшн!

•си псзгс.!):.'!гх ¿оъ'Ыспшя.'с «кар/ч; ¡сл •« • .>:.д>-иьгс дсдсленияч сснротиг.'кпия "других материалов и практически из претерпели изменений за последние •¡есятнлегия. Кроме того, они оценивают лишь выносливость конструкций после прохождения базового количества циклов, оставляя пне поля зрения весь процесс развития напряжений и деформаций в ходе работы конструкций под нагрузкой, недостаточно решены вопросы их дефсрмативности и трещиностойкостн.

:') иосделвие гозм нитенсишго развиваются методы расчета железобетонных доне тру кнми с учетом полных (с нисходящими ветпями) диаграмм ¿сформирования магершлоп, сечении и конструкций з целом. Указанные метолд расчета, благодаря

яведению полных диаграмм «СУ - Б» матер!шов непосредственно а уравнения

равновесия, позволяют описать напряженно-деформированное состояние любого расчетного сечения на любой стадии работы, включая закрнтическую. Это, в свою очередь, позволяет использовать полученные результаты в расчетах конструкаий в целом. Целесообразно использовать эти методы в качестве базовых при разработке расчетных рекомендаций по оценке работы железобетонных колонн при действии довгоркых нагрузок.

Работа выполнялась в 1992-1999 годах на кафедре "Строительные конструкции" Ташкентского архитектурно-строительного института. Экспериментально-теоретические исследования выполнялись в соответствии с программой приоритетных научно-исследовательских направлений Государственного комитета по науке и технике Республики Узбекистан по проблеме 28.2 «Определение долговечности работы элементов строительных конструкций в условиях Средней Азии», № Гос.регистрации 01960004626 и Государственной целевой научно-исследовательской программе К-6-24 "Разработка методов расчета железобетонных конструкций при сложных режимах нагружения и сейсмических воздействиях с максимальным использованием резерва материалов", № Гос.регистрации 01960004633.

Часть экспериментальных исследований выполнена на Республиканской лабораторно-испытательной базе строительных конструкций (УзЛИТТИ).

Целью диссертации является - разработка новых эффективных методов расчета сжатых железобетонных конструкций, с учетом фактических состояний материалов при различных многофакторных режимах нагружения, а также же принципов выбора наиболее рационального армирования сжатых железобетонных конструкций.

Для реализации поставленной цели сформированы задачи исследований:

- провести комплексные экспериментальные исследования легкобетонных элементов на действия повторных статических нагружений с широким варьированием основных факторов, с целью выявления влияния их на свойства материалов;

- разработать рекомендации по учету изменения свойств легкого бетона при сложных режимах повторного статического нагружения;

- провести экспериментальные исследования легкобетонных сжатых железобетонных элементов с высокопрочной арматурой при различных режимах нагружения с варьированием режимов нагружения, армирования, прочности бетона и др. факторов;

- разработать метод расчета железобетонных элементов с учетом фактического

состояния материалов при различных режимах погружения;

- составить алгоритмы и программы расчета на ЭВМ разработанных методов расчета;

- дать предложения по рациональному проектированию и факторам эффективности сжатых железобетонных элементов подверженных однозначным и знакопеременным нагружениям.

Автор защищает:

- новые методы расчета нормальных сечений железобетонных элементов с учетом фактического состояния материалов при повторных воздействиях;

- рекомендации по учету влияния различных режимов повторно статического нагружения на основные характеристики легкого бетона;

- результаты анализа экспериментальных данных, а также сформулированных на их основе выводов и рекомендаций;

- рекомендации по рациональному проектированию железобетонных колонн подверженных режимным нагружениям.

Научная новизна работы:

- получены экспериментальные данные о работе легкого бетона при однозначных и знакопеременных повторно статических нагружениях; установлены аналитические зависимости, учитывающие влияние основных факторов на характеристики бетона;

- впервые получены экспериментальные данные о работе легкобетокных сжатых элементов, армированных высокопрочной сталью при воздействии сложных многофакторных режимов повторного нагружения;

- предложены метод расчета нормальных сечений железобетонных элементов с учетом фактического состояния материалов при однозначных и знакопеременных повторных воздействиях, составлены алгоритмы и программы расчета келезобетонных элементов на ЭВМ;

- дань: предложения по совершенствованию нормативных методов расчета юочности и ^рещипостойкости сжатых железобетонных элементов при сложных зежимных нагружениях;

- разработаны предложения по назначению численных коэффициентов учитывающих изменение свойств бетона при сжатии - растяжении подверженного однозначным и знакопеременным повторным нагружениям, которые рекомендуется использовать при проектировании железобешнных конструкций

Достоверность предложенных аналитических зависимостей, методов расчета I: разработанных рекомендаций обеспечена научной обоснованностью и чистотой экспериментов, а также высокими уровнями статистической надежности, полученными при обработке экспериментальных данных к результатов численного эксперимента.

Практическое значение и Енедреиие результатов работы.

Предложения автора использованы в нормативных документа;; республиканского значения, к основным из них относят«

- КМК 2.03.01-96 «Бетонные и железобетонные коипрукцик»,

- РСТ Уз 742-96 "Бетоны. Прзвила контроля прочность";

- РСТ Уз 758-96 "Бетоны. Методы испытании на Ььшосливоск."

- Руководство по прогнозированию ресурса зкелезобегошшч конструкции работающих пэи многократно-повторных нагрузка:, 1 галок; ГОСКОМАРХИТЕКТСТРОЙ РУз, «АКАТМ» !9?7г. - 15 го ;

Пособие по расчсл сжаплч келезо'¡стогпао:. >-^ст-упоа ч: схсмс. '.аш^глг: ГОС'КО^/^ХИ'!. ;-Л С7ГО;. "->:; - ^

- !"|.'>л: ■:;. т.: и?уоск:,> ^руплп.;;^,...«:.^'. г, 'Уя-.:: (. ^.-су-ис.,;^::,.-.„».о/чо., ¿1;',. УзЛЛТЛ;.

-: и г',-1; и ЛТ?о70 '"¡г^гуик;: келгзоагголгля по>;кЛ

- ¡¡о;; реконструкции глазього корпуса ТЭЦ ¡.о:.гат;а.£, Л:" 'ТЛсфо^мигерка;;'.":

при реконструкции я усилении « элементов фувдаменгеп

турбоагрегатов Мубсрекской ТЭЦ Микистсрсгзг а электрификация

РУз.

Апроб-япяя работы. Основнче результаты проведенных исследований

доложены на:

- ¡Международном симпозиуме "Архитектурно-строительная наука в развития экономики Республики Узбекистан", Ташкент, 1994 г,;

- Международной конференция "Проблемы развития автотранспорта и транзитных коммуникаций в Центрально-Азиатском регионе", Ташкент, 1996г.;

Международном научно-практическом семинаре "Сейсмостойкое строительство из местных материалов в Центральной Азии", Ташкент-Фергана.

!996г.:

- Международном симпозиуме "Н'пюа'шш: сгзоигельный комплекс ч :'кзесг.!|!ИО;1мач ленчедммхгь".Тшгкспг.

.¿аучно-'и.'.-ашчее'сж -. л-икре;:,- ''..«»кентского архитездурио--лтючтельиого ннеппута л 1992-98 гг.

Основное содержание и результаты исскдшштй диссертации изложены л 12 научных статьях, опубликованных п периодической и тематической научней печати.

С»руктура и объем дясссрташт. Диссертация состоит из введения, пяти глав, ¡«новных выводов, списка литературы (¡63 наименований) и двух приложений; содержит 231 страниц, в том числе 3 7 таблиц, ЗК рисунков.

Содержание работы Ц первой главе диссертации приведен анализ состояния вопроса. Повышение эффективности сжатых железобетонных конструкций путем совершенствования методов расчета и разработки новых конструктивных решений с использованием высокопрочной арматуры тесно связано с вопросами учета •зежпмои силового воздействия и влияния неоднородного многофакторного пагружения на свойства материалов. В реализации данного направления весьма

£

язлао- исследовании К.А.лскарона, АЛ^чшрао-в^.. А->1х.«рги..-.лсьа, а.А.Гьоздевз, Ю.В.Зайцева, А.С.Заяесова, Н.И.Карпеккс, А.П.Кирилсва, С.А.Мадатяна, Д.Р.Маклянг, Р.К.Мамаджанова, К.В.Михайлсва, С.Р.Раззакова, С.М.Скоробогаюва, Е.Н.Щербакова, З.Ю.Юсупова, А.А.Ходжаева, Аеяма, О.Граф, Ногущи, Б.Нил и др.

Как показывает анализ многочисленных исследований среди большого многообразия факторов наиболее значительными по уровню влияния выделяются сложные режимные нагружения различной интенсивности, преднапряжение с различным уровнем обжатия элемента и, по последним данным, градиентные эффекты. Без их объективного учета невозможно качественное со- гршенствованис расчета железобетонных элементов.

Анализ исследований посвященных малоцикловым режимным нагруженням показал, что многие вопросы остались нерешенными. Не разработана достоверна? математическая модель учета различных режимов малоцнклового кагрутгашя и характера диаграмм деформирования на свойства легкого бетона. Практически открытым остается вопрос поведения бетона и сжать;:, лелезооеюньы). колонн ш. пористых заполнителях при режимных повторно статических нагрузках

Анализ существующих методов и подходов расчета сжатых железобетонны:; элементов позволил сделать вывод о том, что дл& создашь расчетной модеа. максимально приближенной к реальному напряа- снн;>-дефопмированно>" • состоянию необходимо использование ь расчете полных диаграмм деформирования материалов в нормальном сечгкйи элемента, и расчет» ис деформированной схеме. Отсутствие этих двух осиовопътггаюакх прсдпссыл:» • нормативной методике, в основном, и предопределяют ее неэфоективност/

Устоявшиеся представления о сопротивлении сжатых железоогтонш.;;: элементов, отраженные, в частности, в действующих нормах проектирования, не допускают применения в них высокопрочно!; арматуры. Однако, немногочисленные опытные исследования авторов, в то« или инок степсы касавшихся этого вопроса, позволяют делать вывод о перспективности этой; конструктивного решения. Имеющийся материал по этому вопросу весьма важ«..

-чо исдостаточ'ея. Поэтому для сест:роть.го этучеь^я ч ??.б-:.тки конкрехаих решений необходима глубокая эксп^римеитглыга г.-.срабогка вопроса ■тсгол'ловапяя зысокгнроии"й "рмггуоч в сжгтлх •кеиспоб^тонтлх элементах, практическая реялчпапля которого сулит значительную экономию арматурной стали.

Таким образом, англиз состояния тчэобл««-:! очертил круг : кспериментально-теоретических задач, решению которых ч чосвяиена настоящая работа.

В о второй главе изучено изменение мехгтаггесккх свойств легкого бетона при сложнмх режимах повторно статического илгружения. При повторных сжимаюшич млн растягивающих нагруженпях в бетоне могут развиваться значительные пластические деформации, которые при разгрузке (снятии внешней чагрузка) восстанавливаются лишь частично. Тмз*ч образом, после одного цикла "нагрузка-разгрузка" часть деформации материалов оказывается отжатой. С увеличением количества циклов «нагружеяие-'сшгрузка» отжатая часть деформаций будет увеличиваться. Очевидно, что после воздействия на бетон малоцикловой повторной нагрузки их деформативные и прочностные свойства ппетерпят изменения, по сравнению с первоначальными характеристиками.

С целью определения степени влияния различных режимов однозначного и знакопеременного повторного нагружения на свойства легкого бетона и разработки рекомендаций по учету этих изменений при расчете железобетонных конструкций были проведены специальные эксперименты.

Объектом исследований были призмы размерами 100x100x400 мм из легкого бетона прочностью 20 МПа.

На основании статистического анализа большего числа исследований смоделировано шесть режимов малоциклового повторного нагружения: немногократно-повторное сжатие с последующими испытанием на сжатие (п. сжатие - сжатие); немногократно-повторное сжатие с последующим испытанием на растяжение (п. сжатие-растяжение); немяогскратно-повторное растяжение с •!"с.геду>сг:ам .«¿питанием на сжаттс (п. растяжение - сжатие); иешюгократио-

1.0

повторное растяжение с последующим испытанием на растяжение (п. растяжение -растяжение); немногократно-повторное растяжение, затем немногократно-повторное сжатие с последующим испытанием на сжатие (п. растяжение - п. сжатие) - сжатие; немногократпо-повторное сжатие, немногократно-повторное растяжение с последующим испытанием на растяжение (п. сжатие - п. растяжение) - растяжение.

В качестве основных варьируемых факторов приняты: уровень немнократно-повторных нагружений (сжимающих или растягивающих) Т|герцм)=0,3; 0,55; 0,8;

коэффициент асимметрии цикла Ры^г^ьоФл/^тутк'^К 0,3; 0,6,

Количество циклов предварительных повторных нагружений составило п=25 (для первых четырех режимов) к п=50 (для пят ого и шестого режима)

В результате щюаедсюи экспериментов полечены нэьые ¿'онные о вявяпт различных режимов однозначного и знакопеременного повторного иагружешге н/ параметры диаграммы деформирован»: легкого бетонг. Устевовлеио что основными факторами, влияющими на этот процесс, являются уровень повторных

сжимающих или растягивающих нагружений ТУс\(ьп=СТг%:,пК1/К.Ь1Ьг, к коэффициент

асимметрии цикла Рь^^ЧУкьвий/Омщи»:. Усганомено, что после иемногократно повторных сжимающих нагружений б зависимости от их уровня ьозможн; увеличение призменной прочности бетона , модул;; упругости бетона пп,

сжатии Еь и снижение предельной сжимаемости Е-ьк.. Наиболее значительно! влияние на изменение характеристик бетона оказывает уровень повторны:, нагружений Т|гфь. При увеличении Т)герь с 0,3 до 0,55 наблюдается наибольший

положительный эффект увеличения и Еъ, при дальнейшем повышении Т)герь до

0,8 отмеченные характеристики бетона снижаются по сравнению с максимальным»: значениями. Увеличение коэффициента асимметрии цикла с 0 до 0,6 снижав", эффект влияния повторного нагружения на свойства бетона при сжатии.

Установлено, что после немногократно по ¡г .,, чх сом-исщих нагружений снижаются прочность бетона на растяжение Къ,, предельная растяжимость £№ и -¡овмшается модуль упругости бетона Н.ч При ут'.сл-помяч уровня повторного сжатия Т]гср;, с 0,3 до 0,55 аабяюдастся наибольшее увеличение Ец, при дальнейшем возрастании Т|ь до 0,8 знзчення ЬЬ1 снижаются по сравнению с

максимальными значениями. Снижение значений й.н .-( Йуи происходит тем чнтенсицнее, чем больше уровень повторных нагружений я меньше коэффициент (симметрии цикла.

'Отмечено существенное влияние немнопчфдшо илпторных растягивающих чагружеиий ча характеристики бетон:! ¡три аоелсдукнцем сжатии. Гак, с

увеличением уровня повторного растяжении П'*'''ч до 0,Й наблюдается уменьшение физменной прочности бетона Яь, модуля упругости Еь и предельной сжимаемости .¿ьк. Попышение коэффициента асимметрии цикла <0ы с 0 до 0.6 снижает эффект шняния повторного растяжения на свойства бсгоча при сжатии - коэффициенты, '•■пггмвающие изменение свойств бетона стремя г.* к глшшце.

: )тмечено существенное влияние немногократно повторных растягипающих чагружсннй на свойства бетона при последующем растяжении. Уровень повторных

растяжений !]""Рь, оказывает неоднозначное влияние на свойства бетона, при его увеличении с 0,3 до 0.55 наблюдается повышение прочности (¡сгона на растяжение Чь, и предельной растяжимости Был- При дальнейшем повышении Т]1"4^ до 0,8 указанные характеристики бетона снижаются и становятся меньше аналогичных исходных характеристик бетона. После повторным растяжений модуль упругости

Нк снижается на «сем диапазоне изменения Т]пры. Увеличение ры снижает эффект илияния новкпжого растяжения на свойства бетона.

'етановлено, что после немногократио нонгорных знакопеременных

нагружений параметры диаграммы бетона при сжатии претерпевают суиествймые изменения. Так, при невысоком уровне начального немногократно повторного

растяжения Т|герЬ1=0,3 возрастает призменная прочность бетона кь , предельная

сжимаемость Вы;, модуль упругости Еь .

. При дальнейшем увеличении Т"|гсры эти характеристики диаграммы бетоне, снижаются по сравнению с исходными диаграммами. С увеличением уровне последующего повторного сжатия Т)герь все характеристики бетона при

кратковременном сжатии - К(,, Бы*, Еь повышаются.

Остановлено существегиюе изменение свойств бетона при растяжении после немногокоатно повторного знакопеременного нагружения. При увеличении уровня начального повторного сжатия наблюдается сш:;кекпе прочности бетона на

растяжение Кы, предельной растяжимости £ьк и повышение модуля упругости Еь

. С увеличением уровня последующего повторного растяжения 11%, происходи:

возрастание Кь, и Вьк. . Величина Еы при повышении Т^'ц с 0,3 до 0,53

возрастает, а при дальнейшем повышении до - снижается

Применение .метола математического планирования эксперимента позволило с высокой степенью надежности установит» регрессионны;-зависимости коэффициентов, учитывающих изменение характеристик тяжелого г

легкого оегона при сжатии и растяжении (Кь , Кы » Еь , ЕЬ[ , , БЬК1) с параметров и различных режимов однозначного и знакопеременного повторною пафужешгя, виде.

У, - В0 + В,Х, + В2Х2 + В,,Х21 + В22Х22 + В|2Х,Х2,

где: у, = Ягсрь / Иь ; У? = е^ья /Бьк ; У3 = Егчь / Н„ , и аналогично дл; растянутого бетона

X, - код уровня повторных нагружая« Тр**»;

Х: - ход асимметрии цикла р^нь:);

В: - .постоянные коэффициенты.

.-'чет и-зменения свойств бетона при сжатии и растяжении после повторных о.теогнзчимх и знакопеременных яагружений рекомендуется производить умножением параметров, определяющих характеристики бетона, на коэффинчектыг, учитывающие изменение этих параметров после повторных пйгружений.

3 третьей глава ягложе«^ результаты экспериментальных исследопан»^_сжатых_легкожеяезоГ»етд.'-:нм.<_-.цементов при нозторяых

3 :®ограмму исследовании входило испытание 24 железобетонных '.».теме! по» i:i легкого бетон-1. армированных высокопрочной здматурой.

Хопонни .! я-огавпинадись ш бетона на пористых заполнителях in лессовидных суглинков прочностью 20 и 30 VII'л. '.\1разды имели симметричное чоодолыюе армирование сталью класса Ат - Vi дп.-гмотоом 10 мм. Сечение колонн

■50x150 мм, длина 2250 мм. Гибкость колонн Л,«, ~ ;5.

Относ чтедмш.» лкситгоисигег внешней счлы поднят e0/h -= 0,2. Чаоьируем-4\т ^лн юрами в испытаннчх птенятм: • .точное;.,г.с: ксго rierona 20, 30 МП?; продет- »рмирспаиня сечения элемента (201ОЛт - VI у одной грани колонн л ;01ОЛт - VI V олнсН r,WHti кодонн);

- ровни наг-иучеения новторной нзгрузкс-rt 0,3 ¡у 0,8; легкими Mi",.'"¡¡¡и; л) .ченигания o.uiowumcrt статической налтксч*; .»•пчтааня ••aiwriKCH < доведением w »¡ч^лтаею« «л чослечием ин;с*е:

• • "ч- - с;:vü.r.ii с тменсил.'м •-на;« •».снеи'-зкеи-••!•..

ü ч..:; ..■■■"''. --чхеп ci-'ieiMK i'H сг; •;,i;тг' >'<:

" нч ч ,: ч:я;, .¡'" ; гл:-.'.Т1';"Л>.ч': ¡Kit;:) яч.

к

Порядок испытания образцов повторной нагрузкой был принят следующим. Сначала ступенями образец нагружали до заданного уровня повторной нагрузки. В образцах второй серии было принято два уровня повторной нагрузки Ыгср/ N„=0,3 и 0,8 . Эк> дало возможность определить ее влияние на работу железобетонных-колонн. После нагружения производилась разгрузка и повторное нагружение ь соответствии с заданным режимом повторного нагружения. Количество циклов однозначного или знакопеременного нагружения было принято одинаковым и равным 25. Уровень повторной нагрузки в процессе малоцикловых испытаний не изменялся.

Несущая способность колонн, подвернутых повторным воздействиям у испытанных на последнем цикле до разрушения без изменения знак?-эксцентриситета, оказалось на 12... 16% выше аналогичных контрольных колонн. При изменении знака эксцентриситета относительно центра тяжести сечения на последнем цикле повторные нагружения не оказали влияния на последующую прочность колонн

Установлено, что приращение продольных относительных деформаций крайнего сжатого волокна бетона Л£ь„ в колоннах, испытанных после повторных нагружений без изменения знака эксцентриситета, несколько снизилось. Еще более-существенно снижение ДБЬ1, наблюдалось в колоннах, испытанных на последнее цикле с изменением знака эксцентриситета относительно центра тяжести сечения Предварительные знакопеременные нагружения практически не изменили Д£>,„ но сравнению с аналогичной характеристикой у контрольных колонн

Повторные нагружения неоднозначно влияют на изменение кривизны и прогибов стоек при последующем кратковременном нагружении. Так, при кратковременном нагружении без изменении знака эксцентриситета после повторных воздействий кривизна и прогибы элементов несколько возросли. Наоборот, при изменении знака эксцентриситета на последнем цикле и поелг знакопеременных нагружений наблюдалось снижение кривизны и прогибов.

После предварительных повторных нагружений без изменения знака эксцентриситета на последнем этапе наблюдается возрастание трещиностойкости сечений по сравнению с контрольными образцами. При изменении знака эксцентриситета после предварительных повторных нагружений и после знакопеременных нагружений происходит снижение усилий трещинообразования.

После повторных нагружений без изменения знака эксцентриситета наблюдается повышение приращений деформаций крайнего растянутого волокна

бетона ДЕы,и- После повторных нагружений с изменением знака эксцентриситета и

после знакопеременных малоцикловых нагружений величина Д5ы,ц снижается.

При одинаковых уровнях внешней нагрузки ширина раскрытия трещин при кратковременном нагружений после повторных воздействий без изменения знака эксцентриситета снизилось. После знакопеременных повторных нагружений и при изменений знака эксцентриситета на последнем цикле ширина раскрытия трещин увеличивается

В четвертой главе разработан метод расчета железобетонных элементов с учетом фактических диаграмм состояния материалов при повторных силовых воздействиях. В мегоде с единых позиций производится расчет прочности, деформаций и трещиностойкости железобетонного элемента по обеим группам предельных состояний. Метод базируется на следующих предпосылках: принимается справедливой гипотеза плоских сечений; диаграмма деформирован!«-бетона принимается в явном виде, в качестве ее аналитического описания принята формула М. Сарджина; по высоте сжатой и растянутой зон д- - ::гг .'¡.\: ',* деформирования бетона трансформируются в зависимости от влияния поэтапного нагружения; диаграммы арматуры описываются по одной из известных зависимостей.

Метод основан на итерационном расчете с заданным шагом нагружен,;,. Критерием исчерпания несущей способности служит достижение макс.г-«ль!":>: значений нагрузки исчерпания трещиностойкости - максимальных значений усилий в растянутой зоне К,тах. На каждом шаге итерации производится

трансформация диазрамм в зависимости от «водимых з расчет факторов и лроидрка совместности известной системы уравнений равновесия нормального сечения:

ь\смх- ь1<Ть,йх+ а'5 А', - а, А„-М=0 ; (1)

ь| Сь лй-Х'уаы А'5 а - а, А5Ь,+Не=0 ; (2)

где хь в и хЬ1 - соответственно высота сжатой и растянутой зон сечения, 0ь(х) и Од, (х) - выражаются следующей формулой:

а - Хь (е/Г"е. е,<) - (е/ук\. еег Грк к 1^кь-2Ы£/у/ф.ек)

При условии совместности системы расчет продолжается на следующем шаге итерации, при условии несовместности, т.е. когда система не имеет решения, счет останавливается, несущая способность считается исчеаианнои.

На основании гипотезы плоских сечений записываются дополнительные уравнения основной системы представляющие собой взаимосвязь деформаций бетона и деформаций стали с деформациям и крайних волокон бетона:

Хь + Хь,' ¡1;

£ь=ем (хь/хы); 3, = (Бь/ хь) (¡1-х,, -а); !Х, Нх-аК

где £ь и Ем - деформации соответственно крайних в{»/»к»>:< сжатою и растянутого

бетона, '¿. !1 . деф&рмлщш нролошюй арчз:с.г>.1.

' 1а ¿¿ждом маис м.и пужсиия окрсДед^и* •-сидис. доедгмнима,;^.--';

растянутой зоной бетона, относительно крайнего сжатого всяскш

Х1+

= Ь Сы dx ;

Х..+ Г

Когда функция "Мы - Бы' достигает максимума происходит образование трещин.

Коэффициенты трансформации на всем протяжении расчета изменяются от I, на первом этапе нагружения, до значений определяемых функциональными зависимостями приведенными выше.

Разработана блок-схема расчета по данному методу, для сжатых элементов при действии однозначной и знакопеременной повторной нагрузки

Характерной особенностью расчета при повторных адпозн иных и знакопеременных шгг.ужеиия* является то, что игердазюивкй кроассс нагпу:к, И разгрузки ЭЛ;'Ме!П.1 производится МеЖДУ рсрХЙИМ Н^'ил и юккиич Н" значениям!: понгепиен нлгрутш для заданного количества циклов. При это;' учитывается измерение свойств бетона (согласно ретомспдзпин гл. '>) в зависимости от знгкп » характера янепшей повторной ¡шрузки. На цикле элемент тгруж цггет до разрушепн;.

Расчет по рзчрпбоиавиому методу опьтш-.к колет;:; пси различай)« режимах внешних возленстеш! показал доколы/о слизкую г.чодимост} рлечетнг-тх значений М,„ ч'ое и Г с сг.упт.;н!1. Расхождений составляли !; среднем 3-6 "к, nr.cr.i2 20-30 ври расчете ггрлко во;;1

Также дзг.п птчдложения по усовершенствованию цсг.мзтиг-ш-» методов расчета с учетом лезториых нагружекий и наличкч високонрстась зрмгтурк. В п я г о к г л а в с даны рекомендации по

по.чторным однозначным и знакопеременным нагруженияз;

Анализ опытных данных автора показал, что при заданной гибкости I ¡войствах материалов сопротивление железобетонных стоек внешним силовым

подверз-емшх немногократ >.->

воздействиям в значительной степени зависит от различных режимов повторного нагружепия. При расчете таких конструкций необходимо учитывать изменение свойств бетона при повторных нагружениях.

Для оценки влияния режимов малоциклового нагружения на работу железобетонных колонн и расширения диапазона факторов был проведен обширный "численный эксперимент". При составлении программы численного эксперимента учтены результаты не только данного исследования.

В эксперименте, проведенном с использованием разработанной программы итерационного расчета на ЭВМ, широко варьировались гибкость конструкций, относительный эксцентриситет внешней силы, процент армирования, параметры повторного нагружения.

Установлено значительное влияние повторных нагружений на несущую способность-железобетонных колонн. Так, повторные нагружения при уровне Мгер / ,Ми 0,6 с разрушением на последнем цикле без изменения знака эксцентриситета, как правило, повышают несущую способность. Наибольший эффект достигается в образцах «средней» гибкости Л.|, = Ю...20 при эксцентриситетах ео/п = 0,3 Повторные нагружения с изменением на последнем цикле знака эксцентриситета относительно центра тяжести сечения, наоборот, приводило к снижению несущей способности. При этом степень снижения Ы„ возрастает с ростом гибкости и относительного эксцентриситета внешней силы. Повторные знакопеременные нагружения неоднозначно влияют на несущую способность, повышая ее при уровне < 0,6 в элементах невысокой гибкости Л.,, = 10...20 и при е(/Н = 0,15. С увеличением и е0/Ь усиливается отрицательный эффект снижения прочности колонн, которая достигает минимальных значений при ~ 30 и еоЛз = 0,5.

Основные выводы

1. Получены новые экспериментальные данные о влиянии различных режимов однозначного и знакопеременного повторного нагружения на параметры диаграммы деформирования легкого бетона. Установлено, что основными факторами, влияющими на этот процесс, являются уровень повторных сжимающих или

растягивающих нагружений Т| гсрь(ыг 0,гсрМь1),тм</ и коэффициент асимметрии

ЦИКЛа Рь(Ы)= Ф^ьо.тт/Ф^КЬО.тах-

2. Установлено, что после повторных сжимающих нагружений в зависимости от их уровня возможно увеличение призменной прочности легкого бетона

модуля упругости при сжатии. Еь и снижение предельной сжимаемости Выявлено снижение прочности бетона нз растяжение Р'ьь предельной растяжимости £ьрл и повышение модул;: упругости бетона 1_'н после немногократно позгог;:-"/-; сжимающих нагружений. Отмечено существенное влияние немгюгократиэ повторных растягивающих нагружений на харз'ггеристики бетона при последующем сжатии.

3. Уровень повторных растяжений оказывает неоднозначное вли^лге па свойства бетона, при его увеличении с 0,3 до 0,55 наблюдается погышепнл прочности бетона на растяжение и предельной растяжимости 2М,. Пп».

дальнейшем повышении ?1г'ры до 0,8 указанные характеристики бетона г-ж-гзготся и

становятся меньше аналогичных характеристик исходного бетона. Уста'¡озлено, что после немногократно повторных знакопеременных нагружений парамет. к диаграмм легкого бетона при сжатии и растяжении претерпевают существенное изменен, к,

4. Применение метода математического планирования эксперимек.- . пэзиолкла с высокой степенью надежности установить регрессиошше з^г-еимост;: коэффициентов, учитывающие изменение характеристик легкого бетонг гг.;« сжат-л;

и растяжении (Кь, Як,, Еь, ЕЬь £№, Быя) от параметров и различных режимов

однозначного и знакопеременного повторного нагружения.

5. Проведены эк<;периментальные исследования • несущей способности, деформативности и трещиностойкости железобетонных колонн из легкого бетон! при малоцикловых повторных однозначных и знакопеременных нагружениях.

6. Несущая способность колонн, подвернутых повторным воздействиям и испытанных на последнем цикле до разрушения без изменения знака эксцегггриситета, оказалось на 12... 16% выше аналогичных контрольных колонн. При изменении знака эксцентриситета относительно центра тяжести сечения на последнем цикле повторные нагружения оказали нейтральное влияние нд последующую прочность колонн.

7 Повторные нагружения неоднозначно влияют на изменение кривизны и прогибов стоек при последующем кратковременном нагружении. Так, при кратковременном нагружении без изменении знака эксцентриситета после .(овгориых воздействий кривизна и прогибы несколько возросли. Наоборот, при изменении знака эксцентриситета на последнем цикле и после знакопеременных ¡окружений наблюдалось снижение кривизны и прогибов.

После предварительных повторных нагружений без изменения знака эксцентриситета на последнем этапе наблюдается возрастание трещиностойкости сечений по сравнению с контрольными образцами. При изменении знака эксцентриситета после предвари!ельных повторных нагружений и после знакопеременных нагружений происходит снижение усилий трещинообразования.

9. При одинаковых уровнях внешней нагрузки ширина раскрытия трещин при кратковременном нагружении после повторных воздействий без изменения знака эксцентриситета снизилась. После знакопеременных повторных нагружений и при изменений знака эксцентриситета на последнем цикле ширина раскрытия трещин увеличивается.

1.0. Предложен расчет сжатых железобетонных колонн при повторных однозначных нагружениях с помощью итерационно-шагового метода, который учитывает полные диаграммы деформирования бетона и их трансформацию в зависимости от параметров и режима повторного нагружения.

! 1. Предложен расчет сжатых железобетонных колонн при знакопеременные малоцикловых повторных нагружениях с помощью итерационно-шагового метод: с учетом полных трансформированных на каждом цикле в зависимости от уровней повторных нагружений диаграмм деформирования бетона при сжатии и растяжении.

12. На основе предложенных методов расчета гибких сжатых элементов на повторные однозначные и знакопеременные воздействия составлены алгор!шш и программ итерационного расчета на ЭВМ.

13. Выполнены расчеты опытных железобетонных колонн в соответствии с методом, составленными на основе нормативного подхода. В качестве базовых приняты расчет несущей способности колонн и методы определения усилий трещинообрэзования по методике ядровых моментов и по двум уравнениям статшо,.

14. Разработаны предложен!«; по назначению численных значений коэффициентов, учитывающих изменение свойств бетона при сжатий растяжении (табл. 5.1...5.6), подвергнутого повторным однозначным и знакопеременным нагруженням, которые рекомендуется использовать при проектировании железобетонных конструкций.

15. Проведены обширные численные эксперименты для установлена-.; влияния различных режимом повторного нагружения на несущую способность железобетонных колонн. В эксперименте, проведенном с испол' зовякно-. ^заработанной программы итерационного расчета на ЭВМ, широко раргг-огглас

дикость конструкции, относительный эксцентриситет внешней силы пропекг армирования, параметры повторного нагруженк;..

Основные положения диссертации опубликоааны в 12 научных трудах:

1. лоджаев A.A., Каракудов Ш.С. Пособие по расчету сжашх железобетонных конструкций по деформированный схеме (под редакцией З.А.Лскарова). Ташкент: ИВЦ АХАТМ ГОСКОМАРХИТЕКТСТРОЯ РУз. - 1997. - 90с.

2. Ходжаев A.A., Каракудов Ш.С., Юсупходжаев С.А. Теория нелинейного подхода в решении задач прочности сеченяй стержневых железобетонных элементов// Доклады Академии наук Республики Узбекистан. Ташкент, ФАН 1999. -С.16-20.

3. Каракудов Ш.С. Методика испытаний железобетонных колонн при повторных однозначных и знакопеременных нагружениях // Вопросы строительства архитектуры Республики Узбекистан (Сборник научных трудов). Часть I. Ташкент: ТАСИ,- 1996. -С. 71-72.

4. Ходжаев A.A., Каракудов Ш.С. Обеспечение выносливости железобетонных строений транспортных магистралей путем совершенствования известных методов иасчсга. Груды международной научно-механической конференции, том I. 'ГАДЯ гзпхеит, 1996.-С. 77-79.

5. Ходжаев A.A., Каракулов Ш.С. Новые эффективные железобетонные конструкции комплексного сечения // Доклады международного симпозиума, ТАСИ. Ташкент: ТАСИ. - 1994. - 128 с.

6. Ходжаев A.A., Каракулов Ш.С. Деформативность железобетонных колонн при повторных однозначных и знакопеременных нагружениях // Вопросы строительства архитектуры Республики Узбекистан (Сборник научных трудов). Часть L Ташкент: ТАСИ. - 1996. - С. 69-70.

7. Ходжаев A.A., Каракулов Ш.С., Хайтанов A.A. Одций ва комплекс кесимли устунлзрда угамустахкам арматура ишлатилиши И Меъморчшшк ва бинокорлик идмининг долзарб муоммоларн. Ташкент: ТАСИ. - 1994. - С. 49-51.

3. Ходжаев A.A., Каракулов Ш.С., Хайтанов A.A. Прочность железобетонных элементов сплошного и комплексного сечения при повторных однозначных и знакопеременных нагружениях // Разработка технологии получения эффективных материалов из местного сырья и конструкции на их основе. - Ташкент: ТАСИ. -

1995.-С. 33-3?.

9. Ходжаез А.А., Хайтанов А.А., Каракулов Ш.С. Комплекс кесимли темирбетон уступлар тадкикоти // Меъморчилик ва бинокорлик илмининг долзарб муоммолари. Ташкент: ТАСИ. - 1994. - С. 51-52.

10. Ходжаев А.А., Каракулов Ш.С. Кайта юклаш таъсири остндаги темирбетон устунларшшг мустахкамлиги // Меъморчнликка оид илмий ишлар. -Тошкент: ТАСИ. - 1995.-С. 44-45.

11. Ходжаев А.А., Шаумгров Н.Б., Низамутдинова Р.З., Карак>_лов Ш.С. Руководство по прогнозированию ресурса железобетонных конструкций, работающих при многократно-повторных нагрузках // Ташкент: ИВЦ ГОСКОМАРХИТЕКТСТРОЯ РУз, 1997. - 19 с.

12. A. Khodjaev, Sh. Karakuiov, Seyf Vail, J. Yunusov Reserch about influences end effects on reinforced concrete works // Edhrico Premerama, Milano, Italy. 2000.

Такрорий юклар остидаги сикилувчи енгил темирбетон элементларни тадкикотн ва хмсобланиши.

Мавжуд булган меъерий хисоблаш услублари замонавий талабларга туда жавоб беролмайди. Буни сабаби, уларда жуда куп сунний соддалаштирилган ва шартли кабул килинган холатлардир.

Диссертацияда хакикий кучланиш-деформация холатини хисобга олувчи, шу жумладан бетоннинг эгри чизикли тулик деформацияланиш диаграммаси асосида шаклланган сикилувчи темирбетон элементларни хисоблаш услуби ишлаб чикарилган. Услубда кам ва куп такрорий юклар бетон ва арматура хоссаларига таъсир этиши хисобга олинади. Буларни хисобга олиш учун, асосий факгорларни уз ичига олган, махсус регрессной тенгламалар тажрибалар натижасида ишлаб чикарилган. Бундан ташкари, меъерий шартлар асосида, меъерий услубларни такомиллаштирадиган сикилувчи темирбетон элеменларни хисоблаш услублари ишлаб чикарилди. Бу услубда хам такрорий юкланиш хисобига олинади. Ишлаб чикарилган услублар конструкцияларни ишончлилигини ва ишлаш муддати узайишини таъминлайди, ва щу билан бирга материалларни (айникса металлни) асоссиз хаддан ташкари куп ишлатилиб кетишини олдини олади. Услуб буйича ЭХМ учун алгаритимлар ва дастурлар ишлаб чикарилди.

Назарий хулосаларни текшириш ва янги тажрибавий натижаларга эга булиш учун утамустахкам арматурали енгил темирбетон устунлар билан куп киррали тажрибалар утказилди. Улар статик ва такрорий юклар таъсири остида синалди. Тажрибалар натижасида утамустахкам арматурали темирбетон устунлар ишлаши тугрисида янги маълумотлар олинди ва сикилувчи элементларда утамустахкам арматура кулланиши авзаллиги исботланди. Бу конструктив ечим металл тежаш хисобига кагга иктисодий самара бериши курсатиб берилди, ва амалиетда куллаш учун \ утамустахкам арматурани устунлар да самарали ишлатилишини белгиловчи тавснялар берилди. Устунларни оптимал лойихалаш тавсиялари ишлаб чикилди.

The Perfection of the Calculation of the Reinforced concrete constructions by the requiem of loading.

The normative methods of the calculation don t reflect in full measure the real work of the reinforced concrete element. Owing to it, the reliability is reduced and the over expenditure of the materials is taken place, especially of the metal. In the dissertation the experimental the article experiments are carried out. The charger of the properties of concrete and reinforcement under the action of low-cycled and multi -repeated loading. The analytical dependence of the influence of different parameters of the repeated loading on the material properties.

The gradient phenomena of the deformation and working out the mathematical expressions their account in the calculation.

The method of the calculation of the compressed ferroconcrete elements worked out with using the full diagrams of changing in form of concrete. The method is raised of the exactness of the calculation and gives the opportunity to economic the materials. The method of calculation of compressed ferroconcrete elements is worked out by deformed scheme.

In the calculating method by deformed schemethe improved methods of calculation of elastic-plastic coefficient of concrete and the calculation of cracking load eccentrically compressed concrete elements are reflected.

The algorithms and programmes of calculation are worked out on the computer.

The grate value of experimental research work is fulfilled to ferroconcrate columns with high- strength reinforcement.

The recommendation of optimal reinforcement of columns with high-strength reinforcement are given. The technical-economic calculation is carried out by the substitution of usual reinforcement for high-straight one. The effect made up average 20-30 percent of steel economy on every construction.

Р. — Подписано к печатиОб.¿ОООг Зак.— т--//6&. Тираж -Уоо. zevCT.cS,? Отпечатано в АП ТИК

Ташкент, Навои, 30.