автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Насущая способность, трещиностойкость и деформативность железобетонных изгибаемых элементов со смешанным армированием при статических и повторных нагружениях

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ШЖЕНЕРНО-СТРОИШШЙ ИНСТИТУТ им.В.В.КУЙБЬШВА

На правах рукописи

БАЙРАМУКОВ САЛИЗ ХАЖДОЕИЧ ■

УДК 624.072.2.012.46

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ, ТРЕЩШОСТОШОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ

ДВЛЕЗОБЕТСННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 00 СМЕШАННЫМ . АРМИРОВАНИЕМ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ И ПОВТОРНЫХ НАГРУЖШИЯХ

05.23.01 - Строительные конструкции, зданш и ооорулания

А ВТ ОРВФВРА I диссертации на ооиокание ученой отапени кандидата технических паук

Мооква 1991

' Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инканарно-строитольном институте им. В.В.Куйбйшева.

Научный руководитель -кандидат тахялчаокях наук, доцент

Никсхяай Григорьевич Головкн

Офпциалышп одпояонгы - доктор технических наук,

Эмиль Наумович Кодш

- кандидат тсшычеоких наук, с.н.о. Игорь Константинович Белобров

Ведущая организация - ВЛИИЖелезобетон

Защита оостоится "2.1" ЯНВАРЯ 1993 г. в ffT часов на звоедании специализированного совета Д 053.11,01 в Мооков-оком инео и арно-о тр он г а льном инотитуте им, В.ЁЛСуйбйшава по адраоу: Мооква, Шлвзовая наб., д. 8, ауд.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Bao принять участие в защите и направить Ваш отбыв в двух экземплярах по адресу: 129337, Мооква, Яроолавокоо шоос< д. 26, ШСИ им. В.В.Куйбышева, 'Ученый Оовет.

Автореферат разоолан "1С" ОекйЯрЯ 1991 г.

Ученый оекретарь ■ специализированного совета fy доцент, канд.техн.наук -^Л.К.Фролов

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАХГЕР'ЮТШСА РАБОТЫ

Актуальность исследоватай.В последние год» все большее признание в строительстве получаыт предварительно напряженные железобетонное изгибаемые элементы со сметанным армированием из-за их высоких технико-экономических показателей.За рубежом такие элементы отнесены к "частично предварительно напряженному железобетону".

Исследования,проведенные в СССР и за рубежом,показали,что применение смешанного армирования в изгибаемых элементах обеспг чивает некоторые преимущества по сравнению с обычными и предварительно напряженными элементами.К ним можно отнести:возможность рогули{ювания усилия обжатия и жесткости элементов,большая податливость и энергопоглащаемос^ь конструкции,возможность армирования согласно эпюре усилий,экономия высокопрочной стали к др. Следовательно, применение смешанного армирования в изгибаемых элементах, подверженных возде!ютвий повторяющихся нагрузок,может оказаться более объективным как с точга! зрения работы конструкции,так и с точки зрения расхода материалов.

Однако.пршенение изгибаемых элементов со смешанным армированием в промышленном строительство сдерживается недостаточностью данных о ¡тпряженио-де|юрмированном состоянии таких элементов при многократно повтори'« погружениях и сложностью методов оценки прочности.трещнностойкости ц жесткости.Существует необходимость в простых и падежных расчетных критериях для оценки несущей способности, трощяиостойкости и деформативности изгибаемых элементов,армированию предварительно напряженной и ненапрягаемой арматурой.

Следует отметить,что поведение изгибаемых элементов со смешанным армированием при повторяющихся нагружениях в нашей стране мато изучено.Остаются открытыми вопросы влияния ненапрягаемой арматуры разных классов пш смешанном армировании на несущую способность .трещиностоькость и деформативность.а также на напряженно-деформированное состояние смешанной арматуры и перераспределение усилий в сечении изгибаемых элементов при циклических нагру-жениях.Вышеизложенные обстоятельства определяют актуальность и необходимость проведения экспериментальных и теоретических иссле*-дований изгибаемых элементов со смешанным армированием при статических и многократно повторных нагружениях.

Цель диссертации - Получение совокупности достоверных показателей, характеризующих папряжошго-деформированное состояние железобетонных изгибаемых элементов со смешанным армированием при

старческих п многократно повторяющихся нагружениях;разработка предложений по учету влияния таких нагружений и смешанного армирования при расчете изгибаемых элементов по первой и второй группам предельных состояний.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Экспериментальное исследование несущей способности,трещи-ностойкости и деформативности балок со смешанным армированием при статических и повторяющихся нагружениях.

2. Определение напряженно-деформированного состояния Сетона, предварительно напряженной и ненапрягаемой арматуры на всех стадиях дефо]ширования изгибаемых элементов со смешанным армированием начиная с момента обжатия их напрягаемой арматурой и при последующем нагружении статической и повторяющейся нагрузкой.

3. Изучение влияния ненапрягаемой арматуры разных классов при смешанном армировании и повторяющихся нагружений на характер деформирования элемента при действии эксплуатационных и разрушающих нагрузок.

4. Разработка на основе результатов эксперимента предложена по учету влияния повторяющихся нагружений при расчете изгибаемых элементов по первой и второй группам предельных состояний.

Научная новизна работы: '

- получены экспериментальные данные о несущей способности, трещиностойкости и деформативности изгибаемых элементов со смешанным армированием при статических и повторяющихся нагружениях;

- выявлено влияние ненапрягаемой арматуры различных классов при смешанном армировании, на ширину раскрытия трещин и кривизну изгибаемых элементов,подверженных воздействию повторяющихся нагружений; '

- разработаны предложения по определению напряжений в предварительно напряженной и ненапрягаемой арматуре изгибаемых элементов при многократно повторных нагружениях; . "

- предложены рекомендации по учету влияния повторяющихся нагружений на ширину раскрытия трещин и кривизну элементов со смешанным армированием.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных и теоретических исследований несущей способности,трещиностойкости и деформативности предварительно напряженных изгибаемых элементов с различными коэффициентами смешанного армирования при статических и повторяющихся на-

гр.ужениях;

- выявленные данные о влиянии повторяющихся нагружений на прочность,прохчтбы н ширину раскрытия трещин и предложения но их учету при расчете изгибаем!« элементов со смешанным армированием;

- предложения по учету влияния многократно повторных нагружений па гирпну раскрытия трещин и кривизну, предварительно напряженных изгибаемпх.элементов со смешанным армированием;

- предложения по определен™ напряжений в смешанной арматуре при многократно повторных нагружениях.

Практическое значение работы

Разработаны предложения по учету влияния повторяющихся нагружений на мирину раскрытия трещин и кривизну изгибаемых элементов со смешанным армированием. ;

Разплботани рекомендации по определению напряжений в пред-гарительно напряженной и ненапрлгаемой арматуре изгибаемых элементов при многократно повторных нагружениях.

Апробация работ».Основные положения и результаты диссертации доложены на ХЬАГИ научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских'работ ШСИ им. В.В.Куйбышева /ап-. рель 1991 г./ и на научном семинаре кафедры железобетонных конструкций им. В.В.Куйбпшева /.Москва 1989 г./.

но результатам исследований в открытой печати опубликованы научные статьи. :

Роаг.гзацяя результатов работы. Результаты исследований использованы при выполнения научно-технической программы научно-исследовательских работ на 1990-1993 гг. "Градостроительные основы архитектуры и строительства". Раздел 4.1. Разработка перспективных экономически эффективных желззобетонных конструкций зданий и сооружений и создание усовершенствованных методов их расчета.

Результаты исследований переданы в объединение "Карачаево-Черкесскагропромстрой" и рекомендации приняты к применению на КСМиК "¡Сарачаёво-Черкесскагропромстроя" для опытного производства железобетонных балочных конструкций,подверженных действии статических и повторных нагружений.

Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения,пятя глав и списка использованной литературы,Общий объем работы 219 стр.,в том числе 97 стр. машинописного текста,61 рисунков и графиков, 28 таблиц,список использованной литературы из 146 наименований.

- 6 -

СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

До введении обосновывается актуальность диссертационной темы, сформулированы цель и задачи исследований,дана общая характеристика работы.

В первой главе содержится краткий обзор опубликованных исследований изгибаемых элементов при статических и многократно повторных нагрукениях.Анализируются существующие предложения по расчету нормальных сечений и подбору классов смешанной арматуры, а также сведения о влиянии смешанного армирования на трещиностой-кость и деформативность изгибаемых элементов при статических на-гружениях.При этом рассмотрены результаты исследований и дается анализ предложений по расчету несущей способности изгибаемых элементов при многократно повторных нагруяениях.

В обзоре установлено,что в режиме многократно повторяющихся нагружений в сечении изгибаемого элемента происходит перераспределение усилий вследствие проявления виброползучести бетона сжатой зоны.При этом увеличиваются напряжения и коэффициенты асимметрии напряжений в растянутой арматуре и уменьшаются напряжения в бетоне около сжатой грани элементов.

Существующая методика расчета выносливости /усталостной прочности/ железобетонных элементов недостаточно отражает влияние многократно повторных нагружений па напряженное состояние изгибаемых элементов со смешанным армированием и требует дальнейшего совершенствования.

Во второй главе изложена методика экспериментальных исследований железобетонных балок со смешанным армированием.Было изготовлено пять серий опытных балок прямоугольного сечения 200x300 ш длиной 3300 мм.Каждая серия состояла из. трех образцов-близнецов.

В балках I и П серии в качестве напрягаемой арматуры применены канаты 2^12 К7,а ненапрягаемая арматура была выполнена соответственно. 1^14 АтУ и 1^20 АШ.Серия Ш была изготовлена с предварительным напряжением всей рабочей растянутой арматуры.В балках 1У и У серии 5 качество напрягаемой арматуры принят 1^12 К7,а не-ненапрягаемая арматура принята соответственно 2^14 АтУ и 2^20 АШ. Замена части предварительно напряженных стержней на ненапрягаемуи в сериях 1,П,1У и У осуществляли,исходя из равнопрочности балок

всех пяти серий,т.е; из условия восприятия одинакового предель- • усилия заменяющих и заменяемых стержней.Поперечное армирование во всех образцах было выполнено в виде замкнутых хомутов из стали

класса MI ¿6 ил. - : , - .

Для обеспечения надежной алкеровкч предварительно напряженных армат;тзннх канатов на концевых участках балок предусматривали постановку сварных сеток из проволоки класса Bpl ¿5 глгл с ячейкой 50x50 мм.Шаг сеток бил принят 80 мм.Уровень предварительного напряжения в рабочей напрягаемой арматуре составлял/0,65...0,075/ от условного предела текучести.Предварительное напряжение верхней напрягаемой арматур» назначалось с тазам расчетом,чтобы на стации обжатия я вцц&ожки до приложения внешней нагрузки по верхней грани балок не возникали трещины. гИонтаотгал продольная арматура в С^.-icax состояла из 2 6 W АШ.и ото было учтено в расчетах балок.

Натяжение арматурных канатов производили механическим способом на упоры стенда.Для выявления проявления потерь предварительного напряжения арматурных канатов от релаксации напряжений в стали натя"утые канаты в'щерживалк в течение 3-х недель до наступлю -шш стабилизации в них напряжений.Затем в арматуре создавалось . проектное контролируемое напряжение.После этого осуществляли бетонирование опытных образцов п одновременно бетонных призм и кубов.

Отпуск натякения арматурных канатов во всех образцах выполняли на двадцатые сутки.При этом передаточная прочность бетона 'составила 37 ... 38,9 Мпа.Лередача усилия предварительного напряжения с арматуры на бетон производилась в 3-4 этапа.После каждого этапа замеряли деформации арматуры,бетона и выгибы балок.После окончательного спуска натяжения арматуры балки задерживались до испытания в свободном состоянии.При этом систематически замеряли деформации батона,арматуры и выгибы балок,происходившие вследствие ползучести бетона.

Испытания балок производили на гидравлическом прессе ЦДМ-200 Пу с пульсатором.Нагрузку передавали на балку сосредоточенно в. 'третях пролета /рис. 1/.

Первую балку от каждой серии испытывали возрастающей поэтапно статической нагрузкой до полного разрушения с выдержкой на качщом этапе 10-15 минут.На действие многократно повторной нагрузки были испытаны 10 балок /по два образца-близнеца ка-кдой серии/. Испытания проводили на пульсаторе ЦДМ-200 Ну при частоте нагруже-нля 540 цикл/млн.Коэффициент асимметрии■ цикла по нагрузке был принят равным J>m =0,636.

Минимальная нагрузка цикла соответствовала моменту трепцшо-образовагшя или незначительно превышала его.Максимальная нагруз-

Рио.1, Схеиа загрузения образцов и конструкция- опор

1-шарнир ; 2-пластины ; 3-динамометр ; 4-тразерса ; 5-упругая прокладка; . 6-образец; -7-пластина; 8-опора ; 9-хензорезисмры ; 10-прогибоаеры ; П-индякаторы .

ка цикла била принята,равной 0,66 Г.1а,что соответствовала уровни эксплуатационных нагрузок.

При испиташш балок на повторные нагружения в начале их загружали статической нагрузкой.После достижения установленного максимального уровня статической нагрузки механические приборы на образце заменяли приборами для циклических испытаний.Затем включали пульсатор с последующим выводом амплитуды колебания нагрузки в задаваемые пределы от 42% до 66$ статической разрушающей нагрузки.Ч^ез заданное количество циклов испытания прерывали для регистрации показании приборов.

Вторую из трех балок к^чцой серии после воздействия 400 ООО циклов повторных нагружегшй разгружали до нуля и через сутки' испытывали статической поэтапной нагрузкой до разрушения.Третью банку каждой серии испытывали до полного разрушения при действии многократно повторной наггузчи заданного режима,т.е. до достижения усталости.

3 качестве регистрирующей аппаратуры для проведения измерений использовали 12-каналыш!! светолучсвой осциллограф в :комплекте с 10-канальным усилителем'сигналов "Топаз-3-01".Измерение деформаций бетона,арматуры и прогибов при повторите нагрудениях осуществляли кольцевой измерителями перемещений,а контроль прикладываемого усилия выполняли специально изготовленным динамометром с тензорезисторлми.

В третьей глсне описано напряченно-деформированное состояние опытных балок,подвергавшихся воздействию статических и циклических нагрузок. - .

Значения приращения деформаций крайних фибр бетона сжатой ; зоны и растянутой арматуры от совместного действия статических и циклических нагрузок определяли при обработке данных эксперимента на ПЭВМ типа IBA! АТ-286.

3 результате обработки опытных данных получены зависимости:

= £<i + cii-V cti-V5

Вы =£si+ v+ bi-Hz + gi-//3

где a i и в i - кофрициентц уравнений;

а/ - число циклоп нагружения в диапозоне 1 < л/ < 400 ООО.

С учетом выражения /1/ деформации в смешанной арматуре от совместного действия статических и повторных нагрузок можно оп-

- 10 -

ределить но следующим выражениям:

в напрягаемой арматуре -

£Ps = 6sp-(£ie +f9.ci- + 8ch+£s!7) + Es^ ; /2/

в ненапрягаемой арматуре -

6 sd £si/ - (£ ge + Ь + £еь + €ih) ., /3/

где £iejEq.ci-, бс(£sh - упругие и неуиругие деформации бетона.

По результатам испытаний балок при однакратном нагружений, при статическом нагружениии после воздействия 400 ООО циклов повторяющейся нагрузки и при многократно повторном загружении до разрушения были построены диаграммы совместной работы предварительно напряженной и ненапрягаемой арматуры.На этих диаграммах . имеются характерные точки определяющие минимальные и максимальные напряжения цикла в рабочей арматуре,а также .напряжения при разрушающей нагрузке,показывающие степень использования прочностных свойств смешанной арматуры.

На стации эксплуатационных нагрузок /0,66 Mil/ напрягаемая и ненапрягаемая арматура работали в упругой стадии.В предельной стадии напряжения в стали превышали предал текучести: в напрягав-, мой арматуре в диадозоне от 4,2 до 14,4/2,а 'в ненапрягаемой арматуре - от 6,3 до 10$,что указывает на полное использование прочностных свойств смешанной арматуры.

При повторяющихся нагружениях с увеличением количества циклов увеличивались напряжения и коэффициенты асимметрии напряжений в напрягаемой-и ненапрягаемой арматуре.Приращение напряжений после 400 000 циклов нагружения составило в напрягаемой арматуре - 7,2 -- 10$,в ненапрягаемой арматуре класса АтУ - 22,8 - 42,8/5,а класса АШ - 19 - 22,3$.

. При многократно повторных нагружениях в сечении изгибаемого элемента происходило непрырывное перераспределение усилий между _ бетоном и арматурой сжатой зоны и между напрягаемой и ненапрягаемой арматурой растянутой зоны.Основной причиной такого перерас-; пределения усилий является развитие деформаций виброполэучести ■ бетона сжатой зоны и трещин в бетоне растянутой зоны.

Как показал анализ результатов измерений,увеличение площади .ненапрягаемой.арматуры приводит к снижению приращения деформаций крайних фибр сжатого бетона и растянутой рабочей арматуры.Наличие ненапрягаемой арматуры класса АШ при смешанном армировании существенно улучшает работу предварительно напряженных балок со сме-

- и -

тайным армированием и заметно снижет приращение напряжений в смешанной арматуре.

В четвертой глав.! рассмотрены вопросы,касающиеся прочности балок при статических испытаниях,характера разрушения балок при .многократно повтор!«« нагружеяиях и оценки усталостной прочности. На основе аначиза результатов опытов сделаны предложения по расчету выносливости предварительно напряженных бачок со смешанным армированием.

Разрушение опытных образцов при статическом однократном за-груяении и после 400 ООО циклов повторного нагружения произошло по нормальному сечению вследствие развития значительных неупругих деформаций в рабочей арматуре и раздробления бетона сжатой зоны.При этом достигалось полное использовашш прочностных свойств обоих рядов .смешанной арматуры.

Теоретические значения разрушающих моментов определяли согласно общем:/ случаю расчета прочности по СНиП 2.03.01-84.

Испытания показали,что повторные нагружения оказывают незначительное влияние на статическую прочность образцов.Снижение прочности образцов в разных сериях достигало 3%.

Сопоставление опытных и.теоретических значений разрушающих моментов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Опытные и теоретические значения разрушающих моментов

Шифр балок Разрушающие моменты т Мц т Ми

опытные т Мц

ехр. Ма ехр. » Ма ехр. Мц. ехр. к Мц

Б1-2-1 123.0 120,5 121,4 0,990 1.010

БП-2-1 120.0 117.5 113.0 0,940 0.960

БШ-3-0 122.0 118.0 121,2 0.993 1.027

Б1У-1-2 122,8 122,8 122.2 0.995 0,995

Б7-1-2 111.0 111.0 101.3 0.913 0,913

■» - отмечены опытные разрушающие моменты при статическом загру-жении балок после 400 ООО циклов повторного нагружения. Сравнение результатов расчета с опытом показывает удовлетворительную сходимость.

■ Разрушение балок от воздействия многократно повторных нагрузок происходило от усталостного разрыва рабочей арматуры.Разруше-

ние начиналось с обрыва нескольких проволок канатов и сопроьокда-лось разрывом ненапрягаемой арматуры.

Для определения напряжений в смешанной арматуре изгибаемых элементов при многократно повторных нагружепипх в работе были использованы .основные положения теории расчета,заложенные в действующих нормах,с учетом особенностей совместной работы смешанной арматуры,выявленных в экспериментах.Модуль смешанной арматуры в целом определяли по формуле: , . . -

Е sm = (Ec,p-Asp+ Es-As) /С Asp + As). /4/

Модуль упругости бетона рассчитывали по предложению Л.П.Казанкова:

E*g - i / С Í/E6 + Ctim C2/(t +Рт»3 . /5/

Коэффициент полноты эпюры напряжений в бетоне сжатой зоны находили по предложению Ф.Е.Клименко и И.В.Мельнмка:

ей * = ав[1 + С *-0.5Уск) JM/^e«3-Ci+ao5Eí/Е«). /6/

Автором диссертации при этом предлагается определять предельный процент армирования для смешанной арматуры по формуле:

JUetn s (So.a-Asp •/л'л +. • ) / CSo.z • Asp^-Sí'A -Jj /7/

где j,^ и - предельные процент1' армирования для напрягае-

мой и ненапрягаемой арматуры.

Меру виброползучести бетона подсчитывали по выражению:

с&.п. = Сит [(HR,,)/¿i-Ki. ; Ki*í.e , /в/

где Ctim - мера ползучести /граничное значение/.

<L* - Е sm /Eg . -/9/

С учетом зависимостей /4/ - /9/ напряжения в арматуре предлагается определять по следующим выражениям: в напрягаемой арматуре -

= - е£е)_ + /10/

(авр + ло-z esw рь

в ненапрягаемой арматуре -

* _ mmqx- pji(z*- es ^ . ,.л,

<3 sd.mAX----ТаТД"^* • - & ^Ь . /11/

где .

<=PS = <=sp - c=f„ss -Esp • ; cíib - ^-«STíp +Es fc».+- £6Ц).

- 13 -

Сопоста&тение опытных и рассчитанных предлагаемым способом напряжений в напрягаемых и неначрягаемых стержнях экспериментальных образцов приведено в табл. 2.

Таблица 2

Опытные и теоретические значения максимальных напряжений в смешанной арматуре

Шифр балок Напряжения з смешанной аптатуро г т та*

опытные теорот ические

ехр ^рз.тах охр так т ^ р 5.мах т £>зс1.гпау. С*Р ,тах

Б1-2-1 1410 539 • 1500 509 1.064 0.860

БП-2-1 1460 380 1333 333 0.913 0.876

БП1-3-') 1425 _ 1311 _ 0.920

Б1У-1-2 1508 770 1636 666 1.085 0.865

БУ-1-2 — - - - - -

В пятой главе выполнен анализ результатов опытов по определении трещиностойкостп и деформативности изгибаемых'элементов со смешанным армированием и даны предложения по учету клияния повторных нагружений на ширину раскрытия трещин.и кривизну элементов при статических и циклических нагружениях.

Теоретические значения ширины раскрытия нормальных трещин при однократном загружении определяли по формулам:

йен: • 20 (3.5-100/1) , /12/

где г^т - коэффициент,учитывающий наличие смешанной арматуры разных классов и разного профиля; «реи^- коэффициенты,принимаемые согласно п.4.14 СНиП 2.03.01-84;

¿т _ диаметр смешанной арматуры,определяемый по зависимости: с)т» Нг-Аг"). Ширину раскрытия трещин при совместном действии статических

и повторяющихся нагрузок допустимо определять по зависимости:

г/

О- с1-с = О. ст •

, /14/

где - прирал!ение деформации в рабочей арматуре от совмест-

ного действия статических и повторных нагружений; - то же,при однократном загружении до уровня Мтах.

- 14 -

При многократно повторных нагружениях ширина раскрытия трещин определяется по формуле:

Q-C.C = 8-ïSm-4>t • 20 ( s.s - ¿00JA ) fydï /15/

sm

ГД0 ч>1 = 2 - р • с**=

Теоретические значения прогиба балок определялись по известной формуле:

f в (-£-)■ S-ti /16/

При этом кривизну предлагается определять:

а/ при однократном загружении по формуле /160/ СНяП 2.03.01-04 с учетом смешанного армирования;

б/ при повторных нагр,ужениях до 400 ООО циклов загружения но формуле /160/ СНиД 2.03.01-34 с учетом зависимостей /17/: (1+ û£&i//£it) i i.O

=4>i Ci + ) i i.O

^ -5 Ci eu) > o.i5 .

/17/

где ¿£<л/ и дббл' - приращение деформэ/'пй бетона счатой грани и растянутой арлатуры при повгоршт;: погружениях > ,л> - коэффициенты,принимаемые согласно СНиП .

2.03.01-84 для непродолжительного действия нагрузки.

в/ при многократно повторных нагружешшх:

Ц-У и г _+ _____1 _

. ___ /18/

Ио Б 6 т(А«р+Ас)

где к - отмечены коэффициенты и характеристики с учетом влияния многократно повторных нагружений на де]юр.мированяебалок Сравнение теоретических и опытных значений ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов балок,приведенные на рис.2 показывают удовлетворительную сходимость результатов расчета с опитом.

Наличие кенапрягаемой арматуры класса АШ при смешанном армировании в балках П и У серии приводит к уменьшению приращения прогиба после 400 ООО циклов нагружения в 2 раза по сравнению с

Рис.2. Ширина раскрытия трещин и прогибы опытных балок при циклических нагружениях 1,П,1У - соответственно для балок оерии Б1-2-1, БП-2-1 и Е1У-1-2.

приращением прогиба в балках 1,ШДУ серии.Это объясняется тем, что после образования трещин в растянутой зоне в балках II и У серии арматура класса М1 за счет лучщего оцепления и большей площади поперечного езченик способствует более медленному снижению жесткости изгибаемого элемента. .

основные вчвода

1. Разрушение железобетонных балок со смешанным ирипроьанп-ем /при | < |й / при статическом однократном нагружонии происходило по нормальному сечению вследствие интенсивного развития необратимых деформаций в предварительно напряженной и ненапрлгао-мой арматуре и последующего раздробления бетона сжатой зоны.При этом в-опытных образцах достигалось полное использование прочностных свойств обоих ;видов арматуры.

2. Экспериментальные исследования показали,что ограниченное количество циклов повторяющихся нагруненяй /400 ООО/ при принятом уровне нагружения коэффициенте асимметрии цикла,определяемом по нагрузке,не Сказало существенного влияния на прочность образцов.

3. Разрушение опытных балок как предварительно напряженных, так и оо смешанным армированием от действия многократно повторяю-г щихся нагружений при обеспеченной прочности наклонных сечений и надежной анкеровке арматурных канатов происходило от усталостного разрыва растянутой рабочей арматуры.Места ее разрыва располога-лись в зоне чистого изгиба на участках-с наиболее развитыми нормальными трещинами.

4. В режиме многократно повтори!:« нагружений вследствие развития деформаций виброползучести бетона эпюра напряжений преобразовывалась в криволинейную со смещением центра тяжести в сторон}' нижней границы сжатой зоны.Это приводило к уменьшению плеча внутренней пары сил и увеличению напряжений и коэффициентов асимметрии . напряжений в смешанной арматуре.

5. Сопоставление опытных и теоретических результатов показало,что:

- расчет прочности изгибаемых элементов со смешанным армированием при однократном загружешгп или после воздействия ограниченного количества циклов повторяющихся нагружений допустимо производить в соответствии с общим случаем расчета прочности элементов;

- расчет выносливости/усталостной прочности / нормальных сечений допустимо производить в соответствии со СНкЛ 2.03.01-84. Яри этом максимальные. напряжения в предварительно напряженной и ненапрягаомой арматуре рекомендуется определять по формулам /10/ и /11/.

Для установления области безопасных уровней максимальных и минималышх напряъ-шлй цикла в предварительно напряженной и ненапрягаомой арматуре рекомендуется использовать диаграммы Гудмана.

6. При смешанном армировании изгибаемых элементов увеличение содержания пеканрягаемой.арматуры в 2 раза при неизменной площади поперечного сечения предварительно напряженной арматуры и уровня ее предварительного напряжения приводит к незначительному снижению момента образования трещин /до 7$/,существенному уменьшению ширины раскрытия трещин / до 90% / и прогибов / до 80'?/.

7. Наличие нен-шрягаемой арматуры класса АШ при смешанном армировании балок существенно снижает приращение напряжений в рабочей-растянутой арматуре при циклическом действии нагрузки, сдерживает развитие деформаций виброползучести бетона сжатой зоны и способствует менее интенсивному снижению жесткости и более устойчивой работе элемента.

8. Воздействие .многократно повторных нагруяений приводит к увеличению ширины раскрытия трещин и прогиба опытных балок.

На основании проведенных экспериментально-теоретических исследований разработаны предложения по учету влияния повторных нагружений на ширину раскрытия трещин и кривизну изгибаемых элементов, армированных предварительно напряженными канатами и нена-прягаемой стержневой арматурой.

, Ширину раскрытия нормальных трещин предлагается определять:

- при однократном статическом загружении балок по формуле /12/ с учетом зависимостей /4/ и /13/;

- при совместном действии статических и повторных нагружений по формуле /14/;

- перед усталостным разрушением балок по формуле /15/.

Прогибы изгибаемых элементов со смешанным армированием допустимо определять по известной формуле /16/.При этом подсчет кривизны предлагается осуществлять:

. - при однократном загружении согласно рекомендациям СКиП 2.03.01-84 с учетом смешанного армирования;

-. - при совместном действии статических и повторных нагруже-

ипй но формуле /160/ С1Ш1 2.03.01-84 с учетом зависимостей /IV/'; - перед усталостным разрушением элемета по формуле /18/. 9. Сопоставление опытных и теоретических результатов показало, что разработанные предложения по учоту мияння повторных нагруненпй на трещкностоШшсть и деформативность позволяют с достаточной для практических расчетов точностью оценивать ширину раскрытия трзщин и прогибы изгибаемых элементов со смешанны?.! армированием при статических и повторных нагружениях.

Основные материалы диссертации опубликованы в следуотщх

работах: . -

1. Байрамуков С.Х. Особенности изгибаемых железобетонных элементов со смешанным аршрозанием на усталость // Состояние и развитие городов в СССР и за рубежом,- Экспресс-информация. МГЦ!1ГИ,19Э1,- Вып. 1. - С. 9-13.

2. Байрамуков С.Х. Определение максимальных наряжений в смешанной арматуре изгибаемых элементов // Состояние и }1азпнтне городов в СССР и за рубежом,- Экспресс-информация.МГЦПТИ,1991. - Вып. 10.

Подписано в печать Ю. 12-91 формат 60x84 /16 Печать офс. И-392 Объем I уч.-изд.л. Т. 100 Заказ667 Бесплатно

Ротапринт МИСИ им. В. В.Куйбышева