автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Напряженное состояние, трещиностойкость и прочность опорных зон предварительно напряженных железобетонных балочных конструкций с подрезками

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКГНО-ЭКСПЕРИЫННТ/ЛЬКЫЙ ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (ЦНИИпромзданий)

На правах рукописи

АЗИЗОВ Талят Нурединович

УДК 624.012.46:539.413:681.3

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ТРЕЩНОСГОЙКОСГЬ И ПРОЧНОСТЬ ОПОРНЫХ ЗОН ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОЧН.ЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПОДРЕЗКАМИ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических «аук

Москва - 1990

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательской и проектно-экспериыентальноы институте промышленных зданий и сооружений (ЩШпромзданий)

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- доктор технических наук, профессор A.C. ЗАЛЕСОВ

кандидат технических наук Р.И. РАБИНОВИЧ

доктор технических наук, профессор Т.И. БАРАНОВА кандидат технических наук Г.А. ШИКУНОВ

ЦНИИ! реконструкции городов

Защита состоится "оЕ^* сХ.гьрв-ЛВ7 1991р. на

заседании специализированного Совета Д.033.17.01 при Центральном научно-исследовательскоы и проектно-экспериментальном институте промышленных зданий и сооружений по адресу: Москва, Дмитровское шоссе, 46: в конференц-зале (8-й этаж).

С диссертацией мояшо ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направить ваш отзыв по адресу: 127238, Москва, Дмитровское шоссе,46, ЦНИИпроизданий, Специализированный Совет.

Автореферат разослан "б " Я/ду/^Зг 199/г. 1[_

Ученый секретарь специализированного Совета, д.э.н.

Н.И. СТРОКИН

В настоящее время в промышленном и гражданском строительстве получают широкое применение предварительно напряженные железобетонные балочные конструкции (балки, ригели и плиты) с подрезками на опорах. Конструкция подрезки существенно изменяет работу опорных зон балок. Напряженное состояние и прочность опорных зон предварительно напряженных желеэо( юн-ных балок с подрезками изучены недостаточно.

Актуальность темы определяется тем, что недостаточная изученность напряженного состояния, трещиностойкости и прочности железобетонных балочных конструкций с подрезками ограничивает их применение при больших пролетах и нагрузках. Отсутствие методики расчета по образованию трещин и прочности продольных сечений в торцах железобетонных балок от действия усилия предварительного напряжения приводит к излишнецу расходу арматуры.

Целью диссертационной работы является исследование напряженно-деформированного состояния, прочности и трещиностойкости и разработка рекомендаций по проектированию опорных оон предварительно напряженных железобетонных балочных конструкций с подрезками длл расширения их применения в конструкциях покрытий и перекрытий зданий.

Автор заз;и:ает следующие новые научные положения:

1. Результаты экспериментальных исследований ^лияния предварительного напряжения на прочность и трещиностойкость опорных зон железобетонных балочных конструкций с подрезками.

2. Результаты исследований напряженного состояния опорных зон балок с подрезками под действием различ;{ых видов нагрузок при упругср работе материалов методом конечных элементов, по теории составных стержней и методом опорных блоков.

3. Рекомендации по проектирования оперных зен предвари-

гельно напряженных железобетонных балочных конструкций с подрезками, включающие методику расчета по образованию продольных трещин и прочность продольных сечений в торцах предварительно напряженных железобетонных балок (в той числе с подрезками) при действии поперечных нагрузок и усилий предварительного напряжения и конструктивные мероприятия, позволяющие повысить трещиностойкость опорных зон этих балок.

Научная новизна работы:

- получены качественные и количественные харктеристики напряженного состояния опорных зон балочных конструкций с под-резкечи при действии усилия предварительного обжатия и попе-рзчных нагрузок, расположенных на разных расстояниях по длине и высоте;

- изучен механизм образования продольных трещин в предварительно напряженных железобетонных балках (в том числе с подрезками);

- установлена зависимость прочности и трещиностойкости балочных конструкций от формы сечения, относительной высоты подрезки и положения предварительно напряженной арматуры по высоте поперечного сечения.

Практическое значение работы состоит в том, что разрабо-' тайные рекомендации по проектированию, включающие методики расчета и конструктивные мероприятия, позволяют снизить расход арматуры благодаря более рационаЛьнсцу использованию её прочностных свойств с учетом фактиров, влияющих на трещиностой-кооть и прочность опорных зон предварительно напряженных балочных конструкций (в тоц числе с подрезка**), а также повысить достоверность расчета конструкций.

Достоверность полученных на основе предложенной методики 'расчета результатов подтверскдается совпадением с данными чис-

ленного и физического эксперимента.

Внедрение результатов работы. Результаты исследований учтены:

- при составлении отчета о научно-исследовательской работе ЩИИпромэданий "Исследование Прочности и трещиностойкости предварительно напряженных железобетонных балок с подреькой для покрытий промышленных зданий" (тема М.47.13с);

- при разработке предварительно напряженной железобетонной строипильной балки с подрезками пролетом 24 м для покрытий производственных зданий;

- в приложении приведены материалы, подтверждающие, что результаты работы будут использованы при разработке балочных конструкций.

Расчетный экономический эффект от использования результатов работы в конструкциях одноэтажных и многоэтажных зданий составляет 394 тыс. руб. в год.

Основные положения диссертации доложены на всесоюзной (с международным участием) школе-семинаре молодых ученых и специалистов в области бетона и железобетона (Иваново,1989 г.), на научно-технической конференции "Молодые ученые - сельскоцу строительству" (Алрелевка, 1990 г.), на XXII мевдународной конференции молодых ученых в области бетонв и железобетона (Иркутск, 1990г.), на конференции молодых ученых и специалистов (Москва, 1990г.).

Результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 119 наименований, и содержит 243 страницы, в том числе 97 рисунков и 15 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Выполнен аналитический обзор конструкций с подрезками, применяемых в перекрытиях и покрытиях гражданских и промышленных зданий, а также обзор работ по расчету их прочности и трещиностойкости. Показано, что устройство подрезки на опорах повышает архитектурно-художественные качества, уменьшает высоту перекрытия и соответственно общую высоту многоэтажного здания, улучшает условия монтажа конструкций одноэтажных зданий, приводит к снижению капиталовложений и эксплуатационных затрат.

В исследованиях, проведенных в ЦНИИлромзданий, было показано преимущество балок по сравнению с фермами в покрытиях промышленных зданий, так как при этом достигается экономия на конструкциях в габарите покрытия и эксплуатационных затратах за счет уменьшения высоты покрытия. Однако область замены ферм балками при пролетах 18 и 24 м. из условия размещения оборудования в покрытии была ограничена. Применение же балок с подрезками позволит использовать их практически на всей площади зданий с такими пролетами. Кроме того применение балок с подрезками в покрытиях промышленных зданий позволяет выбрать оптимальный уклон кроэли при сохранении унифицированной высоты на опор для всех пролетов свыше 18 м, что в сьою очередь позво ляет избежать установка вертикальных связей и устройства перепада высот кровли в смежных пролетах, отказаться от ряда монтажных мероприятий, таких кьК монтажная сварка, устрновка ьременуых расчалок и др.

Применение балок с подрезками, в особенности предварительно напряженных, сдержиьается недостаточной изученность» их ' напряженного состояния.

При действии усилия предварительного напряжения могут об-

разовываться продольные трещины, присущие балкам с подрезками и без них. Расчету напряженного состояния, трещиностойкости и прочности продольных сечений опорных зон железобетонных балок без подрезок на действие усилия обжатия посвящены работы Белоброва И.К., Валуезой О.И., Гвоздева A.A., Гибшмана М.Е., Гийона И., Гуденко К.Г., Леокгардта Маньеля Г., Пахолика Л., Рыбина В,Д., Сиверса X., Улицкого Б.Б., Христодоулидеса С. и др. Предложены различные методики расчета местных напряжений от действия усилия обжатия. Показано, что в торцах балок возникают растягивающие напряжения. При этом однако не имеется достаточных данных для расчета прочности и трещиностойкости продольных сечений при расположении усилия обжатия в различных точках по высоте сечения и длине балки, недостаточно полно объясняются причины отсутствия трещин, когда величины расчетных напряжений оказываются в несколько раз больше предела прочности бетона на растяжение.

Исследованию непряженного состояния и прочности опорных зон балок с подрезками посвящены работы Барановой Т.И., Залесо-ва A.C., Коллинза М., Комарова В.А., Манна В., Марти П., Матто-ка А., Семченкова A.C., Хамоуди А., Янкелевича U.A. к др. Исследованы балки с подрезками при различных соотношениях высоты подрезки к полной высоте балки, положении поперечной нагрузки на различных расстояниях от опоры. Отмечена аналога работы балки с подрезкой с работой обычной балки на отрыв при приложении нагрузки в пределах высоты сечения. Разработаны методики расчета прочности наклонных сечений балок с подрезками. При экспериментальном исследовании опорных зон предналряженных балок в ЦНИИЗП ТБЗ и ТК била отмечена недостаточная изученность влияния предварительного напряжения на прочность и трещиностой-кость подрезки, эффективности включения горизонтальной армату-

ры в подрезке при разрушении балки с подрезкой по трепане из нижней грани.

В исследованиях Васильева П.И., Ыордича А.И., Образцова JI.B., Пересыпкина E.H., Псдлипской И.И., Полякова А.Л., Роч-няка O.A., Решетарь Ю.Г., Спрыгина Г.Н., Яромича H.H. и др. теоретически и экспериментально установлено влияние частичного и полного устранения сцепления напрягаемой и ненапрягаемой арматуры с бетоном на прочность балок по наклонным сечениям. Отмечено, что в балках без сцепления вплоть до разрушения не образуются наклонные трещины. При этом трещиноетойкость про-долькjx сечений не рассматривалась. В НИИСКе проводились подобные исследования для балок с подрезками, однако эти исследования имели единичный характер.

Некоторыми зарубежными фирмами применяются балки с подрезками с частично устраненным сцеплением напрягаемой арматуры в опорной зоне. Влияние частичного устранения сцепления на прочность и трещиностойкость опорных зон балок с подрезками исследовано недостаточно.

На основании проведенного анализа сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

Приведены результаты исследования напряженного состояния 'опорных зон балок с подрезками методом конечных элементов, по теории составных стер- :ей и по методу опорных блоков. (В дальнейшем под балками с подрезками будем понимать изгибаемые конструкции с подрезками).

Методом кскечных элементов плоанализировано напряженное состояние более 150 ь'.гдел*й балок с подрезками ч боз них при различной относительной высоте подрезки, различной форме поперечного сечения, различных размерах и при различном положении усилия обжатк и поперечной нагрузки по высоте сечения и

длине балки. сетка разбиения на конечные элементы была принята прямоугольной (ригзла). В результате расчета получены вое составляющие напряжений и углы наклона главных плсспадок.

На основе теории составных сгеранёй проведены исследования балок с подрезками. На pro Id показана расчетная схема балки, в которой нормальные напряжения в продольном сече-шш на уровне подрезки воспринимаются поперечными связями, а касателышв напряжения - связями сдвига. Кшользозана система дифференциальных уравнений, выведенная д.р. Рханицыным для составной двухслойной балки с упругоподатливымя поперечными связями и связям сдвига.

В результате ресения авторот.! получены замкнутые анзлиги-ческие зависимости от геометрических размеров сече кия произвольной Форш для величины растягизалгдега усилия-Л/^д (рис. 16) в продольном сечешпг при действии поперечной нагрузки, а также выражения для поперечных напряжений в продольных сече-Яйнзс на уровне подрезки при действшг равномерно распределений нагрузки, сосредоточенной силы в пролете и предварительного напряжения.

Применен также метод опорных блоков, подобный методу, предложенному Г. Мзньелеы и развитому ?,:.Е. ргёпнаном для случая действия предварительного напряжения. На расстоянии от торца, равном высоте поперечного сечеюг1 балки с подрезкой, отсекается опорный блек и к нему прикладываются напряжении

вычисленные по элементарной балочной теории (рис. 1в). Затем напряжения в продольном сечея;к на уровне подрезки Быраяаатся в виде полинома третьей степени и определяются с использованием уравнений равновесия и у; лох; к;: равенства нулю величины и её производной в кон-re спорного блока.

1

л*

V.

V

X

У

(I II

к

О О б в Д О о.

а

V

/

ч

•л

\

"V

Рис.1. Расчечнье схему балок с псдрезками при расчете: . а - по методу конечных элементов; б по теории составных стержней; в - по методу опорных блоков

- II -

При действии •усилия обжатия показана, что доминирующими являются поперечные напряжения . Напряженное состояние продольных сечений опорных зон балок с подрезками и без них практически не отличается, установлено значительное влияние положения силы обжатия по высоте балки на растягивающие напряжения в продольном сечении, максимальные напряжения возникают, когда сила прилажена к нижней грани и уменьшаются с при-ближенизм силы к нейтральной оси (рис.2а). установлено также, что наиболее опасным является усилие обжатия, приложенное в торце балки, т.к. з этом случае в продольных сечениях балок возникают максимальные растягивающие напряжения. При удалении силы обжатия вглубь (что является моделированием частичного хранения сцепления напрягаемой арматуры) краевые растягивающие напряжения уменьшаются, зона действия растягивающих напряжений увеличивается п они распределяются более равномерно (рис.26). При удалении силы обжатия на расстояние от торца, равное высоте сечения, краевыми растягивающгап напряжениями можно пренебречь.

Наиболее важной является величина И/^ растягивающего усилия в продольном сечении балки, равного площади растянутой части эпюры поперечных напряжений. В диссертации установлены изменение растягивающего усилия -^¿р по высоте белки (рнс.2в) при различном положена» силы обжатия, а также за-висимосгь максимального растягивающего усилия ¿р в продольном сечении от положения силы обжатия по высоте балки уа Кроме того установлены изменение длины (см.рис.26) растянутого участка продольного сечения от положения силы обжатия по высоте сечения и по длине балки, зависимость положения ^ (см.рис.2в) продольного сечения с максимальным растягивающим усилием ./У^^от расположения силы обжатия по высоте балки.

Рис.2. Изменение напряжений ^¡у :

а - при различном положении силы обжатия

по вуготе балки; б - при различном положении силы по длине балки; в - в различных сечениях по высоте балки

При действии поперечной нагрузки напряжения в очорной зоне зависят от Форш поперечного сечения балки и при уменьшении внсоты подразни увеличиваются. растягивающие"напряжения во входящем углу подрезки увеличиваются при смещении спли от опоры в пролег до расстояния, равного половине высоты поперечного сечения, а в дальнейшем заметного изменения краевых напряжений в продольном сечении на уровне хюдрезки не происходят. Построена также зависимость длины растянутого участка продольного сече кия при действии поперечное нагрузка от относительной высоты подрезки.

При сравнении аналитических расчетов с численными по МКЭ установлено, что значения краевых растягивающих напряжения , полученных из численного и аналитических расчетов отличаются, однако значения растягаваюяих усилий ^л в продольных сечениях отличаются от данных численного расчета менее чей па 5$ при любой Форме поперечного сечения бачки. Аналитические зависимости по теории составных стержней для величин растягивающих усилий Л^ при любо» <1орме поперечного сечения значительно проше полученных по методу опорных блоков, ими удобно пользоваться, не' прибегая к ЗЗМ.

В диссертации приведены результаты экспериментальных исследований 32-х подрезанных опор ^ти образцов предварительно напряженных келезобетошшх балок прямоугольного сечения с подрезками. Отношение еисоты подрезки к полной высоте = 18/30 см, длина балок составляла 2,25 м, нагрузка прикладывалась в виде двух симметрично расположенных сосредоточенных сил. Варьировались пролет среза - от 1,1 Аоа до {Аоа - рабочая высота сечения консоли), сечение сосредоточенной у подрезки поперечной арматуры - от 0,94 до 3,14 см2, горизонтальной арматуры в подрезке - от 0,94 до 2,57 см^, дополнительной ненапрягаемой арматуры у

- 14 -

нижней грани: - от 1,57 до ",05 см2, величина предварительного напряжения - от о до 732 мпа, длина участка напрягаемой аркатуры с устранешшм сцеплением с бетоном -.от 0 до 28 см. Варьирование параметров производилось дая получения всех возможных форм разрушения: по наклонной трещине из входящего угла подрезки, трещине из нижней части торца и нижней грани балки. Сцепление устранялось обмазкой напрягаемой арматуры слоем пластилина.

В балках с полным сцеплением напрягаемой арматуры с бетоном при определенном уровне обжатия образуются трещины раскалывания, продольные трещины во входящем углу подрезки и в нижней части торца. При устранении сцепления на расстоянии, примерно равном половине высоты поперечного сечения балки, эти трещины не образуются, а поперечные деформации в продольном сечении на уровне подрезки и в сосредоточенной у подрезки поперечиод арматуре уменьшаются, причем длина растянутого участка продольного сечения увеличивается. трещины, образовавшиеся в момент обжатия, при приложении поперечной нагрузки развиваются сначала горизонтально, затем переходят в наклонные .

При испытании поперечной нагрузкой установлено, что в балках с частично устраненным сцеплением трещины из входящего угла образуются при нагрузках в 1,1-2 раза больших и до нагрузки 0,6 - 0,8 от разрушающей имеют ширину раскрытия в 1,3 - 1,8 раза меньшую, чем в балках с полным спенленизм.

Разрушение образцов происходило по наклонной трещине го входящего угла подрезки, из нижней части торца и нижней грани балки. При разрушении по наклонной трещине из входящего угла подрезки во всех образцах наблюдалась текучесть сосредоточенной у подрезки поперечной эрматуры и горизонтально:; арматуры в подрезке, установлено, что предварительное

напряжение не оказывает влияния на прочность по наклонным сечениям из входацего угла подрезки. Балки предварительно напряженные, ненапрягаеше и с частично устраненным сцепле-нзеы разрушались при примерно одинаковых нагрузках.

узтановлено, что устранение сцепления в образцах, разрушенных по нижней зоне, снижает прочность наклонного сечения. Кроме того было выявлено, что разрушающая нагрузка оказывается наибольшей при армировании нижней зоны дополнительной ненапрягаемой арматурой с анкером в торце.

При разрушении по нижней зоне наклонные трещины пересекали горизонтальную арматуру в подрезке, и эта арматура принимала участие в работе наклонного сечения.

На основе проведенных экспериментальных, численных и аналитических исследований разработана инженерная методика расчета трещиностойкости и прочности опорных зон балок. Продольные трещины, образующиеся при обжатии, могут отрицательно влиять на работу балок при действии полезных нагрузок. Вместе с тем методика расчета по образованию продольных трещин и прочности продольных сечений балок при действии усилия предварительного напряжения в нормативных документах отсутствует, а в торцах преднапряженшх балок требуется установка сосредоточенной поперечной арматуры, способной воспринять 2Сй усилия обжатия.

При действии нормативных нагрузок и при учете нормативных прочностных характеристик материалов не следует допускать образование продольных трещин. При действии расчетных нагрузок, отвечаздих первой группе предельных состоянии, при образовании продольных трещин долкно бить обеспечено условие восприятия растягивающего усилия в продольном сече-няй поперечной арматурой, что монет рассматриваться как расчет прочности продольных сечений.

условия образования продольных трещин записываются в

виде:

при действии усилия обжатия при действии поперечной нагрузки

V ^ )

кри действии обоих видов нагрузок

* ( 3 )

где & - ширина сечения балки на рассматриваемом уровне; ^■¿/о и <^¿<2 - длины растянутых участков продслышх сечений (см.ршгб) при действии соответственно усилия обжатия и поперечной нагрузки; и - растягивающие усилия в продольных сече!шях при действии соответственно усилия обжатия и поперечной нагрузки и определяемые по формулам

(4) (5)

при с^^х*- Л 7

при с/^^Я-^^/к)

при ^^ 1

( б)

( 7 )

при у?у, - )

у - расстояние от нижней грани балки до рассматриваемого уровня; - по рис. 2в.

Коэффициент мя балок прямоугольного сечения определяется по выражению: ^ . ( 8 )

Сравнение расчетных данных по образованию продольных треаин с экспериментальными показало их удовлетворительную сводимость. Погрешность расчетных данных колеблется от 14

до 36% в сторону запаса.

Прочность продольных сечений балок при действии усилия обжатия и поперечной нагрузки обеспечивается,если выполняются условия:

^ЪгЪм с*)

( 10 >

гдеЛ^,е> соответственно определяются по формулам

( 4 ) и ( 5 ); - расчетное сопротивление и сечение

сосредоточенной поперечной арматуры; У131™6 в хому-

тах на единицу длины балки; ¿Со - расстояние от торца балки до места приложения сили обжатия.

Следует отметить, что расчет прочности продольных сечений балок с подрезками в нормативных документах проводится по ориентировочной формуле. В диссертации для балок прямоугольного сечения получена подобная Формула, но расчетным путем (формула 5 ). Кроме того в работе приведено выражение коэффициента для балок, имеющих любую (Зсрму поперечного сечения.

При сравнении расчетных и экспериментальных данных по прочности продольных сечений при обжатии установлено, что при расчете по СНИП получается излишний (до 3,5 раз) запас прочности, а расчет по предлагаемой формуле (Э) значительно ближе к экспериментальном дэннь'м (запас до 1,5 раз). Сравнение расчетных и ркспегнмэнтальшк данных прочности продольна сечений при действии поперечной нагрузки татсге показало удовлетворительную сходимость.

Г-етог.-тка расчета прочности по наклонннм еече.'".,,ям на действ из изгибающего мот'ента усовершенствована на основе ?ксперикентальних исследовашг":. Прочность по наклонным сечениям из входящего угла подрезки в отличие от трэбовшшл нор-

- 18 -

мативных документов рекомендуется определять с учетом полного расчетного сопротивления сосредоточенной у подрезки поперечной арматуры. Влияние предварительного напряжения на прочность по наклонной трещине из входящего угла подрезки не учитывается, так как в предельно» стадии происходит перераспределение усилий и суммирования растягивающих усилий в сосредоточенной поперечной арматуре от обжатия и поперечной нагрузки не происходит.

Расчет прочности по наклонным сечениям из нижней грани рекомендуется производить с учетом работы горизонтальной арматуры в подрезке. Предлагаемая методика обеспечивает лучшую сходимость с экспериментом, чем расчет по нормативным документам. При расчете по трещине из нижней грани балки в отличие от требований нормативных документов рекомендуется рассматривать ряд наклонных сечений, расположенных в зоне анкеровки, начиная с сечения, имеющего свое начало непосредственно за сосредоточенной поперечной арматурой.

В работе приводятся предложения по конструированию, обеспечивающие повышение трещиностонкости опорных зон предварительно напряженных балок и их рациональное армирование.

Эффективность предложенной методики расчета торцевых зон преднапрякенных балок проверена на стропильных балках пролетом 18 м по серии 1.462.1-3/89 и разработанных в ЦНИИпромзданий балках пролетом 24 м. В результате расчета по предложенной методике был снижен расход арматуры, воспринимающей отрывающие усилия в продольных сечениях от действия предварительного напряжения, на основе изложенных методики расчета и рекомендаций по конструированию даны также предложения по совершенствованию разработанной в ЦШДОроызданий стропильной балки с подрезками пролетом 24м. Зеконструироьанная балка оказалась более экономично:! по рас-

ходу арматуры и более надежной по трощиностопкости и прочности. Кроме того в результате расчета опорных зон ригелей с подрезками пролетом 9 м по серии 1.020-1/87 также получена экономия арматуры при одновременном повышении надежности расчета. Суьшарная экономия арматуры от внедрения предложенной в диссертации методики расчета для перечисленных видов конструкций составляет 1055 тонн в год.

ЗАКЛШЕНИВ

В диссертации содержится новое решение задачи определения трещиностоикостй и прочности опорных зон предварительно напряженных железобетонных балочных конструкций с подрезками, получивших широкое распространение в строительной практике. На основании проведенных исследований автором сформулированы следующие выводы:

1. В результате предварительного напряжения арматуры в продольных сечениях железобетонных балок возникают отрывающие усилия, которые при определенном уровне обжатия могут привести к образованию продольных трещин, величина отрывающих Напряжений зависит от степени предварительного напряжения, положения напрягаемой арматуры по Еисоте и длине балки. Частотное устранение сцепления напрягаемой арматуры о бетоном на приопорном участке позволяет предотвратить образование продольных трешин.

2. Ь продольных сечениях балок с подрезками при депст-. виз поперечных нагрузок возникают растягивающие напряжения,

достигающие максимальных величин па уровне подрезок. Величина растяптясдпх напряжения зависит от положения поперечной нагрузки в пролете, соотношения высоты подрезки и полной высоты балки, .геометрических характера тик сечения, р'крина раскрытия трещин при де:*ствии поперечной нагрузки в балках,

в которых не образуются трещины при обжатии, меньше ширины раскрытия аналогичных трещин в балках, в которых при обжатии образуются трещины.

3. На основе экспериментальных, численных и теоретических исследований разработана инженерная методика расчета по образованию продольных трещин и прочности на отрыв балок с подрезками при действии усилия обжатия и поперечной нагрузки. Показана возможность применения теории составных стержней к расчету балок с подрезками. Достоверность этой методики подтверждается совпадением с численными расчетами по МКЭ. Показано её преимущество по сравнению с расчетом другими методами за счет более простого определения растягивающих усилий в продольных сечениях балок и учета зависимости величин этих усилий от форш поперечного сечения и относительной высоты подрезки.

4. При расчете по образованию продольных трещин по предлагаемой методике напряжения в продольных сечениях от действия усилия обжатия и поперечной нагрузки складываются. Расчет прочности продольных сечений на отрыв с определением площади поперечной арматуры рекомендуется производить раздельно на действие усилия обжатия и поперечно» нагрузки по предлагаемой методике.

5. Расчет прочности по наклонным сечениям из входящего угла подрезки рекомендуется производить.с учетом полного расчетного сопротивления сосредоточенной поперечной арматуры. Предварительное напряжение не оказывает влияние на прочность по наклонным сечениям из входящего угла подрезки на действие изгибавшего момента. В связи с этим в расчете прочности не учитывается влияние предварительного напряжения.

расчет прочности по наклонным сечениям из нижней грани балки в отличие от расчета по нормативным документам реко-

мендуетсл производить с учетом работы горизонтальной арматуры в подрезке по предлагаемой методике. При этом должен рассматриваться ряд наклонных сечений в зоне анкеровки рабочей арматуры, начиная от оси сосредоточенной у подрезки поперечной арматуры.

6. При конструировании балок с подрезками рекомендуется частично устранять сцепление напрягаемой арматуры с бетоном на приопорном участке и таким образом добиваться предотвращения образования продольных трещин при обжатии.

При применении дополнительной ненапрягаемой арматуры у нижней грани балки рекомендуется устраивать ее с анкером в торце, что позволяет полностью использовать расчетные характеристики арматуры. При частичном устранении сцепления напрягаемой арматуры с бетоном е месте начала сцепления должна предусматриваться арматура, способная воспринять усилие не менее, суммарного усилия предварительного напряжения в стержнях, в которых устраняется сцепление.

7. Разработанная методика расчета трещиностойкости и прочности предварительно напряженных железобетонных балок позволяет снизить расход арматуры (в том числе для балок без. подрезок) за счет учета формы поперечного сечения, положения напрягаемой арматуры по высоте балки, учета работы сосредоточенной у подрезки поперечной арматуры, воспринимающей отрывающие усилия, от действия предварительного напряжения, . в работе наклонного сечения из входящего утла подрезки, учета работы горизонтальной арматуры в подрезке в работе нак -лонного сечения из шпеней грани балки, повышает достоверность расчета конструкций за счет более правильного определения положения наклонных сечений из нижней грани балки.В результате появля-

ется возможность применения балок с подрезками при больших пролетах и нагрузках, что в свою очередь позволяет расширить область применения балочных конструкций в покрытиях промышленных зданий, унифицировать высоту на опоре для балок различных проЛетов, выбрать оптимальный уклон кровли и облегчить монтаж.

8. Расчетный экономический эффект от внедрения методики расчета для стропильных балок пролетом 18 и 24 и, ригелей с подрезками серии I.020-1 пролетом 9 м, а также стропильных балок с подрезками с учетом возможной области применения по- . следних составляет 394 тыс. руб. в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Аэизов Т.Н. Расчет прочности железобетонных балок с подрезками. - М., 1990. - 14с. - Деп. во ВНИИНТШ Госстроя СССР 22.03.90, № 10643.

2. Аэизов Т.Н., Рабинович Р.И. Зависимость напряженного состояния опорных зон балок с подрезками от положения предварительно напряженной арматуры по высоте сечения // Молодые ученые - сельскому строительству: Тез.докл. - Апрелевка, 1990.

- с. 28-30.

3. Залесов A.C., Рабинович Р.И., Азизов Т.Н. Исследование напряженного состояния опорной зоны предварительно напряженных железобетонных балок с подрезкой численным.методом. - М.,1933.

- 8с. - Деп. во ВНИВДС Госстроя СССР 22.12.88, № 9805.

4. Залесов A.C., Рабинович Р.И., Азизов Т.Н. Расчет железобетонных балок с подрезками по образованию наклонных трещин // Материалы XXII Международной конференции молодых ученых в области бетона и железобетона. - Иркутск, 1990. - с.25-26.

5. Рабинович Р.И., Азизов Т.Н. Влияние особенностей передачи предварительного налвлжения на работу опорных зон балок с подрезкам! // Материала Всесоюзной (с международным

участием) якояы-семинара молодых ученых и специалистов в области бетона и железобетона. - Иваново, 19в9. - с .72-73.

6. Рабинович Р.И., Азизов Т.Н. Применение теории составных стержней к расчету балок с подрезкой. - М. ,1988. - Юс. - Деп. во ВНИИИС Госстроя СССР 23.12.88., № 9809.

7. Рабинович Р.И., Азизов Т.Н. Расчет железобетонных балок с подрезкой приближенны»! методом. - М., 1989. - 8с. - Деп. во ШИИНТПИ Госстроя СССР 18.05.89., * IOIIO.

Подл, в печать 15.GIЛ531г. Д - 33

формат 60x84 I/X5 Тргрти МО кэ. Вестгота». Заазз КЗ!

.Ротапринт Pa^CfpOF СШ?