автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Исследования работы стрельчатых цилиндрических оболочек из легкого бетона при статических нагружениях

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ОБОЛОЧЕК ПОКРЫТИЙ

И ПЕРЕКРЫТИЙ ИЗ ТЯЖЕЛЫХ, ЛЕГКИХ БЕТОНОВ И КЕРАМИКИ В МИРОВОЙ ПРАКТИКЕ.

1.1. Опыт возведения конструкций в Западной Европе и на Американском континенте.

1 .2. Опыт возведения оболочек в странах СНГ.

1.3. Опыт возведения оболочек в странах Ближнего и Среднего

Востока и Африке.

Выводы.

2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТРЕЛЬЧАТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК И СКЛАДОК.

2.1. Расчет цилиндрической оболочки произвольного очертания с учетом деформаций удлинений и изгибающих моментов по двум взаимно перпендикулярным направлениям (моментная теория В.З.Власова).

2.1.1. Определение функции напряжений и моментов. Десятичлен-ные уравнения.

2.2. Расчет цилиндрических оболочек с учетом трещин.

2.3. Расчет цилиндрических оболочек как балок.

2.4. Расчет цилиндрических оболочек численным методом с помощью вычислительного комплекса «Лира».

2.5. Анализ результатов расчета конструкции малых размеров

1,5x3м). a) Равномерно распределенная нагрузка на оболочку. b) Равномерно распределенная нагрузка приложенная к бортовым элементам.

Выводы.

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ СТРЕЛЬЧАТОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ РАЗМЕРОМ 1,5x3м.

3.1. Цель исследования.

3.2. Конструкция малых размеров.

3.3. Материалы ( физико-механические характеристики).

3.4. Изготовление конструкции малых размеров.

3.5. Стенд, загрузочные устройства, расстановка приборов.

3.6. Общие результаты испытаний цилиндрической оболочки.

Выводы.

4. АНАЛИЗ РАБОТЫ ОПЫТНОЙ СТРЕЛЬЧАТОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ.

4.1. Работа конструкции до появления трещин.

4.2. Работа конструкции после появления трещин.

4.3. Разрушение оболочки.

Выводы.

5. ИСПОЛЬЗАВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОВЕДЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ В ИНЖЕНЕРНОЙ ПРАКТИКЕ.

5.1. Пример расчета призматической складки размером 12x24м по моментной теории В.З.Власова.

5.2. Пример расчета оболочки размером 1,5x3 как тонкостенной балки с трещинами.

5.3. Пример расчета оболочки размером 1,5x3 по методу Х.Х.Лауля.

5.4. Рекомендации по расчету и проектированию стрельчатых цилиндрических оболочек.

Выводы.

Цель работы - разработка и исследование стрельчатых цилиндрических оболочек покрытий средней длины на различное сочетание нагрузок.

Автор защищает:

- результаты экспериментального исследования поведения железобетонной стрельчатой цилиндрической оболочки средней длины при действии равномерно распределенной по поверхности нагрузке;

- анализ и сопоставление имеющихся и полученных в результате исследований схем разрушения стрельчатых цилиндрических оболочек средней длины;

- оценку различных методов расчета стрельчатых цилиндрических оболочек;

- рекомендации по расчету и проектированию железобетонных стрельчатых цилиндрических оболочек и призматических складок средней длины.

Научную новизну работы составляют:

- экспериментальные данные, полученные при испытании конструкции малых размеров, охватывающие все стадии работы - от изготовления до разрушения;

- анализ полученной схемы разрушения и предложения по расчету стрельчатых цилиндрических оболочек в предельной стадии;

Практическое значение работы заключается в том, что проведенное экспериментальное исследование позволило учесть особенности работы стрельчатых цилиндрических оболочек средней длины в предельной стадии, что еще пока не нашло отражение в действующем «Руководстве по проектированию железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий», М . : Госстройиздат, 1979.

Экспериментальная и теоретическая часть работы выполнялась во Владимирском государственным университете.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д.т.н., профессору А .С. Живу за помощь, оказанную при выполнении работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 95 наименований.

Результаты исследования автора обобщены в рекомендациях по расчету стрельчатых цилиндрических оболочек средней длины.

Все перечисленное дает основание рекомендовать стрельчатые цилиндрические оболочки с применением легких бетонов в строительстве на территории республики Мали.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование было ориентировано на изучение работы стрельчатой цилиндрической железобетонной оболочки средней длины с целю применения ее в покрытиях общественных и промышленных зданий исследовании возводимых в условиях Республики Мали.

Изготовление монолитной оболочки малых размеров и ее испытание показали:

1. Возведение оболочки (устройство опалубки, армирование, бетонирование покрытия) не вызвало каких либо осложнений.

2. Принятые приемы конструирования обеспечили достаточную прочность, жесткость и трещиностойкость опытной конструкции.

3. Для всех видов нагружений возникновение поперечных трещин в бортовых элементах и в плите оболочки оказало заметное влияние на характер распределения внутренних силовых факторов.

4. Согласно данным теоретического расчета выключение из работы бетона растянутой зоны плиты оболочки требует постановки дополнительной арматуры в зонах, примыкающих к бортовым балкам или увеличения высоты сечения краевых элементов.

5. Возникновение и развитие косых трещин в покрытии не сказалось на характере распределения усилий, действующих в сечениях оболочки.

6. Собственно оболочка заметно реагирует на нагрузки, приложенные к бортовым элементам. Это исключает возможность подвески к балкам покрытия какого-либо оборудования или конструкций.

7. Получена принципиально новая схема разрушения стрельчатой цилиндрической оболочки средней длины с образованием пластических шарниров на плите оболочек.

Анализ результатов теоретических расчетов показал:

1. Сравнение законов распределения основных внутренних усилий по моментной теории В.З.Власова и эксперимента вплоть до разрушения конструкции указывает на их качественное совпадение.

2. Для равномерно распределенной нагрузки расчет стрельчатых цилиндрических оболочек средней длины как балок значительно упрощается по сравнению с расчетом по упругой стадии. Продольные напряжения С и сдвигающие усилия S, полученные в результате расчета оболочки как балки, хорошо согласуются с опытными данными. * *

1. Арутюнян.Н.Х., Решение задачи о кручении стержней полигонального поперечного сечения. Доклады Академии наук Армянской ССР.С.67-69.

2. Аистов Н . Н., Испытание сооружений. М.: Еосстройздат, 1960. С.25-32

3. Байков В.Н., Хампэ, Э.Рауэ. Проектирование железобетонных тонкостенных пространственных конструкций. М.: Стройиздат, 1990.-232 с.

4. Байков В.Н., Э.Е.Сигалов. Железобетонные конструкции, общий курс. М.: Стройиздат , 1991. -766с.6 . Байков В.Н. Железобетонные конструкции, специальный курс. М.: Стройиздат, 1981.-580с.

5. Бовин В.А., Быстряков А.Г. Предварительное напряжение конструкций при монтаже. Промышленное строительство: Науч,-техн. и произвол, журнал Госстроя СССР и ЦП НТО Стройиндустрии, 1966, №3, с. 26-27.

6. Боришанский.М.С., Щепотьев.А.С. Экпериментальное исследование тонкостенных пространственных сооружений . «Проект и стандарт» , № I, 1934. с. 1-47.

7. Власов В.З. Новый метод расчета тонкостенных призматических складчатых покрытий и оболочек. М.: Госстройиздат. 1933. - 115 с.

8. Власов В.З. Строительная механика оболочек. М.- Л.:Главн. ред. строительной литературы, 1936. 263 с.

9. Власов В.З. Избранные труды. М.: .Изд-во АН СССР, 1962, т Л .-528с12. 1-я Всероссийская конференция по бетону и железобетону . (Доклады), Москва 2001. с.375.

10. Гвоздев А,А. Еще о безмоментной теории оболочек. Строительная промышленность: журнал Центр, Союзстроя НКТП СССР, 1933, № 2. с. 43-44.

11. Гвоздев А.А. Задача расчета и исследования железобетонных оболочек. В сб.: Пространственные конструкции в СССР.

12. М.-Л.: Стройиздат. 1964. с. 16-20.

13. Гвоздев А.А. Роль исследований в проектировании оболочек.- В сб.: Большепролетные оболочки. М,: Стройиздат, 1969. с. 529542.

14. Гвоздев А.А., Мурашев В.И., Горнов В.И., Власов В.З. Инструкция по проектированию и расчету монолитных тонкостенных покрытий и перекрытий, М.: Стройиздат, 1937. - 144 с.

15. Гвоздев А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. М.: Госстройиздат. 1949,

16. Глуховский К.А. Технология возведения сборных железобетонных оболочек. Л.: Стройиздат. 1974. 200 с.

17. Горенштейн Б.В. Железобетонные пространственные покрытия. Ленинградское отделение. Л.: Стройиздат. 1976. 159 с.

18. Гребенник Р.А. Возведение пространственных конструкций покрытий в промышленном строительстве. М.: Стройиздат, 1973.- 224 с.

19. Григорян Г.С, Сейсмостойкие сводчатые конструкции.- В сб.: Вопросы сейсмостойкого строительства.(Тр. ин-та стройматериалов и сооружений АН Армянской ССР). Ереван: Изд-во АН Армянской ССР. 1949. с. 101-109.

20. Гузеев. Е. А, Пирадов. К. А. Механика разрушения железобетонных конструкций,. М.: Изд.во «Новый век», 1998. 189с.

21. Давыдов С.С. Железобетонные оболочки. Изв. Академии строительства в архитектуры СССР, 1959. №1, с. 31-70.

22. Жив А.С. К вопросу проектирования и возведения цилиндрических оболочек из легкого бетона . Труды НИИСМ , №5(7) Алма-Ата, 1963. с.15-23

23. Жив А.С. Сборные цилиндрические оболочки из ячеистого бетона «Бетон и железобетон» , № 3 , 1965 .

24. Жив А.С. Экспериментальные и теоретические исследования сейсмостойкости зданий и сооружений с покрытиям типа оболочек, Алма-Ата 1967. -58с.

25. Жив А.С. Костарев Н.М. Призматические складки из легкого бетона в сейсмическом районе Казахстана. Промышленное строительство: Науч.-техн. и производ, журнал Госстроя СССР и ЦП НТО Стройиндустрии. 1969. № 8. с. 22-23.

26. Жив А.С. Расчет оболочек с использованием ЭВМ: Учеб. пособие для дипломного проектирования. Владимир: ВПИ. 1981,- 95 с

27. Жихович.Е.В. Исследование железобетонных цилиндрических оболочек при распределенных и сосредоточенных нагрузках . : Автореф. Дисс. . канд.техн.наук. -Киев , 1968.-24с.

28. Инструкция по проектированию железобетонных тонкостенных пространственных покрытий и перекрытий. НИИЖБ, ЦНИИСК. -М.: Госстроийздат, 1961. -335с.

29. Инструкция по проектированию и возведению каменных сводов двоякой кривизны. Москва 1957.- 43с

30. Инструкция по проектированию железобетонныхтонкостенных пространственных покрытий и перекрытий. Пример расчета и конструирования пологих оболочек вращения и свода. М.: Издательство литературы по строительству 1964, 70с.

31. Канаев В.К. Новая технология строительной керамики .М.: Стройиздат 1990, с.264-266.

32. Канн.С.Н., Каплан.Ю.И. Расчет цилиндрических оболочек покрытий зданий. Киев, Высшая школа 1973. с. 125-187.35 . Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М. : Наука, 1968.-573с.

33. Костюковский М.Г. Технико-экономический анализ некоторых сборно-монолитных оболочек покрытий промышленных зданий .-В сб.: Большепролетные оболочки . М. : Стройиздат , 1969, с.264-269.

34. Кузьмин H.JL, Лукаш . П.А., Милейковский И.Е. Расчет конструкций из тонкостенных стержней и оболочек. М. : Госстроийздат, 1960. -262с.

35. Липницкий М.Е., Виноградов Г.Г. Железобетонные пространственные покрытия зданий. М.-Л.: Стройиздат, 1965. - 474 с.

36. Липницкий М.Е. и др. Большепролетные конструкции производственных зданий. В сб.: Международная конференция ИАСС. Докл. -М.: Стройиздат, 1977, с. 305-309.

37. Лурье А.И. Статика тонкостенных упругих оболочек. М.: Гостехиздат. 1947. - 252 с.

38. Ляв А. Математическая теория упругости. М.: ГТТИ, 1935. -674 с.

39. Милейковский И.Е., . Цапко Н.П. Приближенный расчет цилиндрических железобетонных оболочек открытого сечения с учетом трещин. В сб.: Экспериментальные и теоретические исследования по железобетонным оболочкам. - М.: Госстройиздат, 1959, с.106-141.

40. Милейковский И.Е. Расчет железобетонных цилиндрических сводов-оболочек. М.: Госстройиздат, 1963. - 174 с,

41. Милейковский.И.Е. И.С.Трушин. Расчет тонкостенных конструкций . М.: Стройиздат 1989. с.7-155.

42. Милейковский И.Е. Практические методы расчета оболочек и складок покрытий .- М.Е Гостройидат 1970. с.4-210.

43. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных конструкций . изд. Ассоциации строительных Вузов . - Москва 2000.

44. Насонова В.Н. Моделирование строительных конструкций . -М.: Строийздат 1971

45. Новиков B.C., Чиненков И.В. Анализ работы и схем разрушения сборных предварительно напряженных оболочек. Строительная механика и расчет сооружений: Научи.-техн. журнал Госстроя СССР. 1965, № 2, с. 4-12.

46. Нурпеисов Д.Д., Жив А.С. Исследование цилиндрической оболочки покрытия для сейсмостойких зданий и сооружений. Бетон и железобетон: Науч.-техн. и произвол, журнал Госстроя СССР. 1974. №3. с.37-38.

47. Ониашвили О.Д. Некоторые динамические задачи теории оболочек. М.: Изд-во АН СССР. 1957. - 194 с.

48. Отсмаа В,А. К расчету на поперечную силу длинных цилиндрических железобетонных оболочек. Тр. Таллинского политехнического института; Сер.А, № 229. Таллин: Таллинский ПТИ, 1965. с. 163-172.

49. Павлов А.Н. и др. Опыт применения цилиндрических оболочек. Бетон и железобетон: Науч.-техн. и произвол, журнал Госстроя СССР. 1963. №11. с. 489-495.

50. Пастернак П.Д., Антонов К.К., Дмитриев С.А. и др.

51. Железобетонные конструкции. Специальный курс. М.: Госстройиздат. 1961. - 855 с.

52. Падюар А. Новые оболочки, построенные в Голландии и Бельгии, В сб.: Второй международный конгресс по тонкостенным оболочкам-покрытиям. - М.: Госстройиздат. I960, с. 42-47.

53. Расчет железобетонных цилиндрических сводов-оболочек. ЦНИИ строительные конструкций.-М.: Госстройиздат, 1963. с. 7-30

54. Рид А., Бараняк В., Боума А. Испытание моделей покрытий оболочек, изготовленных из армированного раствора. В сб.: Второй международный конгресс по тонкостенным оболочкам-покрытиям. -М.: Госстройиздат, I960, с.278-295.

55. Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения). ЦНИИпромзданий. НИИЖБ Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1977. - 328 с.

56. Руководство по проектированию железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий. НИИЖБ Госстроя СССР. М.: Стройиздат. 1979. 421 с.

57. Сахновский К.В. и др. Сборные тонкостенные пространственные и большепролетные конструкции. Л.: Стройиздат, 1969.- 429 с.

58. Смирнова Е.М., Чиненков Ю.В. Исследование многоволновых цилиндрических оболочек на моделях. В сб.: Тонкостенные железобетонные пространственные конструкции. - М.: Стройиздат, 1970. с. 160-172.

59. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический . М.: Стройиздат, 1973. т.1. с. 360-361

60. Справочник проектировщика промышленных, жилых иобщественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический . М.: Стройиздат, 1973. т.П. с. 360-361

61. Справочник .Современные пространственные конструкции( железобетонные , металлы , дерево , пластмассы) . М: Строийздат 1991. с. 4-161.

62. Стельмах С.И., Хайдуков Г.К. Рекомендации по исследованию железобетонных пространственных конструкций на моделях.-В сб.: Пространственные конструкции зданий и сооружений; Вып. I. -М.: Стройиздат. 1972. с. 164-181.

63. СНиП 11.22.81. Каменные и армокаменные контрукции. Москва 1983. -39с.

64. СНиП 2.03.01-84*. Строительные нормы и правила. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1985. - 79 с

65. СНиП П-01-85. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат, 1976. - 29 с.

66. Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. М.: Физмат-гиз, I960, т. I, с. I8I-I87.

67. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М. : Физматгиз. J963. - 635 с.

68. Уманский.А.А. Расчет пространственных конструкций . Москва 1962. С. 4 50

69. Учебно-научно-исследовательская работа студентов.-Издательство Ассоцияция строительных Вузов . Москва 1998.-60с.

70. Финстервальдер У. Предварительно напряженные оболочки системы Цейсс-Дивидаг. В сб.: Второй международный конгресс по тонкостенным оболочкам-покрытиям. -М.:Госстройиздат,196Ь с.18-25.

71. Флюге В. Статика и динамика оболочек/ Пер.с нем.- М.:

72. Госстройиздат, 1961. 306 с

73. Цейтлин А.А. Эффективные железобетонные покрытия сельскохозяйственных зданий. Бетон и железобетон: Науч.-техн. и произвол, журнал Госстроя СССР. 1965, № 10. с. 9-12.

74. Чиненков Ю.В., Жив. А.С. Сборные цилиндрические оболочки с применением легкого и ячеистого бетонов. М.: Госстройиздат. 1963.- 80 с.

75. Чиненков Ю.В. Методика исследования оболочек и складок покрытий на железобетонных моделях. В сб.: Исследования железобетонных пространственных конструкций на моделях. НИИЖБ. -М.: Стройиздат. 1974, с. 27-45.

76. Чиненков Ю.В. Расчет железобетонных цилиндрических оболочек по трещиностойкости, жесткости и прочности. Строительная механика и расчет сооружений: Науч.-техн, журнал Госстроя СССР. 1969. №4, с. 14-19.

77. Чиненков Ю.В. Экспериментальные исследования сборных оболочек на натурных конструкциях. В сб.: Большепролетные оболочки. -М.: Стройиздат, 1969, с. 711-724.

78. Чиненков Ю. В. О методе испытаний пространственных конструкций покрытий./ Бетон и железобетон: Научн.-техн. и произвол. журнал Госстроя СССР, 1°70. № 6. с. 32-35.

79. Шугаев В.В., Пятикрестовский К.П„ Базаров А.Б. Исследование складчатого пространственного покрытия на моделях. В сб.: Пространственные конструкции зданий и сооружений; Вып.З.-М.: Стройиздат. 1977, с. 67-77.

80. Щепотьев А.С. Экспериментальное исследование железобетонной цилиндрической оболочки. Проект и стандарт: Журнал Главстройпрома НКТН СССР, 1936, № ц, с. 15-23.

81. Belazougui .М. Calcul des ouvrages en beton arme .Reimpression1. Alger 1998.325pages

82. D.T.U. "Regies Neiges et Vents NV65", 524pages

83. D.T.U. "Regies B.A.E.1.80", 352 pages.

84. D.T.U. " Regies parasismiques. P.S.69"

85. Herrmann Ruhle. Konctruktive probleme beider Entweicklung und Anwendung grobkeramiseher Bauelemente . c237-250.

86. Jean Pierre Mougin. Cours de beton arme'. BAEL91 . Calcul des elements simples et des structures de batiments. Eyrolles 1991.

87. Jean Pierre Mougin . B.A.E.1.91. Regies tehniques de conception et de calcul des ouvrages et de constructions en beton arme suivant les methodes des etats limites . 320pages.

88. Stepine.P. Resistance des materiaux . Edition mire.Moscoul986.

89. W. Tetzlaff. Die praktischen. Bezechnungsverfahzen fiir tonnen-und trogartige Schalen. VEB verlag Technik Berlin, 1959. 143s.91. www.concrete.ru92. www.yahoo.fr.recherche.93. www.list.ru94. www.yandex.ru95. www.rambler.ru96. www.mail.ru. Поиск.

90. РОССИИ rfT ГОСУДЛг.': .и: БИБЯЕС/?dI1. Vb4 Svb- ч