автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Несущая способность, трещиностоййкость и деформативность железобетонных изгибаемыз элементов со смешанным аримированием при статических и повторных нагружениях

1 московский ордена трудового красного знамени

шшигрно-отроитшгьный иштшт пм.в.в.куйбшева

На правах рукояиои

байрамуков gm1ü хамидов1ч .

УДК 624.072.2.012.46

НВВЭТИАЯ спазшноагь, ТРВДНООТОЙСССТЬ и деформативнооть

¡ШЕЗйБВТСННЬК ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОО СМЕШАННЫМ . АРМИРОВАНИЕМ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ И ПОВТОРНЫХ ЩГРУЖШИЯХ

05.23.QI - Сгроитольнкв кокагруктш, здания д оооружэшя

АВГОРДЭЙРАГ даооергации на ооиокониа ученой огадани кандидага гэхннчвоких наук

Москва 1991

• Работа выполнена в Московоком ордена Трудового Краоного Знамэни инкшшряо-отроитеяьном ияогятута им. В.В.Куйбшюва.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Николай Григорьевич Головин

/

Офидаальша оппоненты - доктор техничаокнх наук, Г Эмиль Наумович Кодш

- кандидат тех^чеокжх наук,с.и.о-Игорь Константинович Белобров

Ведущая организация ~ ВНИИЖелезобетон

ч.Защига ооогоитоя " Я Н6 АрЯ 1993 г. а -¿У часов на заседании специализированного совета Д 053.11,01 в Мооков-оком инюнердо-атроигельном института им. В.ВЛСУ'й&ймва по адраоу: Мооква, Шлюзовая наб., д. 8, ауд. I 412.

О двооертацнай мояно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вао принять участие в защите и направить Ваш отвыв в двух 'экземплярах по адреоу: 129337, Мооква, Ярославское шооса д. 26, МИСИ им. В.В.Куйбышева, Ученый Оовег.

; Автореферат разослан " М" 1991 г.

Ученый секретарь -специализированного оовета

доцент, канд.тахн.наук А.К.Фролов .

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. Актуальность исследований.В последние годы вое большее признание в строительстве получают предварительно напряженные железобетонные изгибаемые элементы со смешанным армированием из-за их высоких технико-экономических показателей.За рубежом такие элементы отнеоекы к "частично предварительно напряженному железобетону" ,

Исследования.проведенные в СССР и за рубежом,показали,что применение смешанного армирования в изгибаемых элементах обеспр чивает некоторые преимущества по сравнению с обычными и предварительно налряженними элемента.®.К ним можно отнести:возможность регулирования усилия обжатия и жесткости элементов,большая податливость и энергопоглащаемоеть конструкции,возможность армирования согласно эпюре усилий,экономия высокрпрочной стали к др. Следовательно, применение смешанного армирования в изгибаемых элементах, подверженных воздействию повторяющихся нагрузок,монет оказаться более эффективным как с точки зрения работы конструкции,так и с точки зрения расхода материалов.

Однако,применение изгибаемых элементов со смешанным армированием в промышленном строительстве сдерживается недостаточностью данных о напряженно-деформированном состоянии таких элементов при многократно повтори1« нагружениях и сложноотью методов оценки прочности,трещиностойкости и жесткости.Существует необходимость в простых и надежных расчетных критериях ,тшя оценки несущей способности, трещяностойкостл и деформативности изгибаемнх элементов,армированных предварительно напряженной и неналрягаемой арматурой.

Следует отметать,что поведение изгибаемых элементов со смешанным армированием при повторяющихся нагружениях в нашей стране мало изучено.Остаются открытыми вопросы влияния неналрягаемой арматуры разных классов при смешанном армировании на несущую способность .трещиностойкосгь и деформативность.а такта на напряженно-деформированное состояние смешанной арматуры и перераспределение усилий в сечении изгибаемых элементов при циклических нагружениях. Вшеиэлояеннцв обстоятельства определяют актуальность и необходимость проведения экспериментальных и теоретических мосле*« дований изгибаемнх элементов со смешанным армированием при статических и многократно повторных нагружениях.

Цель диссертации - получение совокупности достоверна показателей,характеризующих гапря?кошго-деформированнов состояние железобетонных изгибаемых элементов со смешанным армированием при

. -.4 -

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

Дня достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

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

2. Определение напряженно-деформированного состояния бетона, предварительно напряженной и ненапрягаемой арматуры на всех стадиях деформирования изгибаемых элементов со смешанным армированием начиная с-момента обжатия их напрягаемой арматурой и при последующем нагружений 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, трещиносгойкосги и деформативностя изгибаемы* 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; 1

- разработаны предложения по определению напряжений в предварительно напряженной ж ненапрягаемой арматуре изгибаемых эле- ' ментов при многократно повторных нагружениях; . , ;;'

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

На зашит 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 дашшв о влиянии повторяющихся нагружений на прочность,прогибы и ширину раскрытия трещин и предложения но юс учету при расчета изгибаемых элементов со смешаяным армированием;

- предложения по учету влияния многократно повторных нагружений па ширину раскрытия трещин и кривизну, предварительно напряженных изгибаемых элементов со. сметанным армированием;,

- предложения по определению напряжений в смешанной арматур ре Гфи многократно повторных нагружениях. :

Практическое значение таботн ' ' ^ х ..

Разработан« предложения по учету влияния повторяющихся нагружений на ширину раскрытия трещин и кривизну изгибаемых: элементов со смешанным армированием. , . :

Разпаботани рекомендации по определению напряжений в предварительно напряженной и ненапрягаемой арматуре изгибаемых элементов при многократно повторных нагружениях.

Апробация работы.Основные положения и результаты диссертации долоз ени на Х^УЦ научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских'работ ШОП им. В.В.Куйбышева /ал-, рель 1991 г./ и на научном семинаре кафедры железобетонных кон-струклий Ж!И ш. 13.Б.Куйбышева /Москва 1989 г./.

Ло результатам исследований в открытой печати опубликованы научные статьи. г ;

Реатазация результатов работы.Результаты исследований использованы при выполнении научно-технической, программы научно-исследовательских работ на 1990-1893 гг. "Градостроительные основн архитектуры и строительства". Раздел 4.1. Разработка перспективных экономически эффективных .железобетонных конструкций зданий и сооружений и создание усовершенствованных методов их расчета. *

Результаты исследований переданы в объединение "Карачаево-Теркесскагропромстрой" и рекомендации приняты к. применению на КСМиК "Карачаево-Черкесскагропромсгроя" дня опытного производства железобетонных балочных конструкций,подверженных действию статических и повторных нагружений.

Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения,пяти 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 -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОМ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной тега, сформулированы цель и задачи исследований,дана общая характеристика работы.

В первой главе содержится краткий обзор опубликованных исследований изгибаемых элементов при статических и многократно повторных "нагружениях. 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.Лри этом рассмотрены результаты исследований и дается анализ предложений по расчету несущей способности изгибаемых элементов при многократно повторных нагружениях.

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 на напряженное состояние изгибаемых элементов со смешанным армированием и требует дальнейшего совершенствования.

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

В балках 1 и П серии в качестве напрягаемой арматуры применены канаты 2^12 К?,а ненапрягаемая арматура была выполнена соответственно. 1^14 АтУ л 1/20 АШ.Серия Ш была изготовлена с предварительным напряжением всей рабочей растянутой арматуры.В балках -17 и У серии а качестве 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 ненапрягаемую в сериях Т,П,1У и У осуществляли,исходя из равнопрочности балок всех пяти серий,т.е; из условия восприятия одинакового предель-усилия заменяющих и заменяемых стержнэй.Поперечное армирование во всех образцах бнло выполнено в виде замкнутых хомутов из стали

. - 7-

класса ЛШ ¿6 мм. ; -

Для обеспечения надежной анкеровкч предварительно напряжен-ннх арматурных канатов на концевых участках балок предусматривали постановку сварных сеток из проволоки 1сяаеса,Вр1 jzf5 мм с ячейкой 50x50 мм.Шаг сеток был принят 80 «.Уровень предварительного напряжения в рабочей напрягаемой арматуре составлял/0,65...0,675/ от условного предела текучести.Предварительное напряжение верхней напрягаемой арматуры назначалось.с таким.расчетом,чтобы на стадии обжатия и выделки до приложения' внесшей нагрузки по верхней грани балок не возникали трещины.Монтажная продольная арматура в ках состояла из 2 ф 10 ЛИ,и это 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 натянутые канаты выдерживали в течение 3-х недель до наступле-ния стабилизации в них напряжений.Затем в арматуре создавалось . проектное контролируемое напряжение.После этого осуществляли бетонирование опытных образцов и одновременно бетонных призм и кубов.

Отпуск натяжения арматурных канатов во всех образцах выполняли на двадцатые сутки.При этом передаточная прочность бетона -составила 37 ... 38,9 Мла.Передача усилия предварительного напряжения с арматуры на бетон• производилась, в 3-4 этапа.После каздо--го этапа замеряли деформации арматуры,бетона и выгибы балок.После оканчательного спуска натяжения арматуры балки выдерживались до испытания в свободном состоянии.При этом систематически замеряли деформации бетона,арматуры и выгибы бачок,происходившие вследствие ползучести бетона. - , '

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

- Первую балку от каждой серии испытывали возрастающей поэтапно статической нагрузкой до полного разрушения с выдержкой на каждом этапе 10-15 минут.На действие многократно, повторной нагрузки были испытаны 10 балок /по два образца-близнеца каждой серии/. Испытания проводили на пульсаторе ЦЩИ-200 Пу при частоте нагруже-нил 540 цикл/мин.Коэффициент асимметрии■цикла.по нагрузке был принят равным JJm =0,636.

Минимальная нагрузка■цикла соответствовала моменту трещино-образования или незначительно превышала его.Максимальная нагруз-

Х-шарнар ; 2-пластины ; 3-динамометр■; 4-траверса ; 5-упругая прокладка; , б-образец; Т-пластина; 8-опора ; 9-тензорезисгоры ; Ю-прогибомеры ; П-индикаторы .

ка цикла была принята,равной 0,66 Ма,что соответствовала уровню эксплуатационных нагрузок.

При испытании 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 &6% статической разрушающей нагрузки.Через заданное количество циклов испытания прерывали для регистрация показаний приборов. : ...

Вторую из трех балок каждой серии после воздействия 400 ООО циклов повторных нагружений разгружали до нуля и через сутки' испытывали статической поэтапной нагрузкой до разрушения.Третью балку каждой серии испытывали до' полного разрушения при действии многократно повторной нагрузки заданного режима,т.е. до достижения усталости. • .':,., •,-,';

В качестве регистрирующей аппаратуры для проведения измерений использовали 12-канадьный свэтолучевой осциллограф в комплекте с.10-канальным усилителем сигналов "Топаз-3-01".Измерение деформаций бетона,арматуры и прогибов при повторных нагружениях осущесталячи кольцевыми измерителями перемещений,а контроль при-'', кладываемого усилия выполняли специально изготовленным динамометром с тензорезисторами. :

В третьей главе описано напряженно-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' IBM АТ-286. " L

1 В результате обработки опытных данных получены зависимости:

£Ы А/+ вя-+

где а ^ и в I - кофвициенты • уравнений; -

*/- число циклов нагружения в диапозоне 1 4 400 000, ■ С учетом в'фажетш /1/ деформации в смешанной арматуре от совместного действия статических и повторных нагрузок можно оп-

6iv=> itt + arV +a».v4+ as-Vs

. - 10 -

ределить по следующим выражениям:

в напрягаемой арматуре -

= 6ер-(€ве +£<).№+ 6с»--»-е«Ь ) + Бе»/ | /2/

в ненапрягаемой арматуре -

£*<1 " ~С£«е + £ь1>) V '.) /3/

где £ Е<|.с»-, бен, £ 5Ь - упругие и неупругие деформации бетона.

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

На стадии эксплуатационных нагрузок /0,65 Ми./ напрягаемая и ненапрягаемая арматура работали в упругой стадаи.В предельной . стадии напряжения в стали, превышали предел текучести: в напрягае-. мой арматуре в диапозоне от 4,2 до 14,4%,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$,в ненапрягаемой арматуре класса АтУ - 22,8 - 42,8%,а масса АШ - 15 - 22,3$. ,

, 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 виброползучёсти ; 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 Ж при смешанном армировании существенно улучшает работу предварительно напряженных балок со сме-

- и - .

шалным 'армированием и заметно снижает приращение напряжений в смешанной арматуре.

В четвертой глав»' рассмотрены вопросы,касающиеся прочности балок при статических испытаниях.характера разрушения балок при многократно повторных нагружешях и оценки усталостной прочности. На основе анализа рззультатов опытов сделаны предложения по расчету выносливости предварительно напряженных бачок со смешанным армированием;

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

Теоретические значения разрушающих моментов определяли согласно общему случаю расчета прочности по СНиП 2.03.01-84.

Испытания показали,что повторные нагружэния 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 Разпушавдие моменты т М а т Ми

ОПЫТНЫЙ т Ми

ехр. М-и ехр. 35 Ми ехр. Ми' ехр. я 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-З-О 122.0 118.0 121.2 0.993 1.027

Б1У-1-2 122.8 122.8 122,2 0.995 0.995

БУ-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 усталоотного разрыва рабочей арматуры.Разруше-

ние начиналось о обрыва нескольких проволок канатов й сопровождалось разрывом ненапрягаемой арматура. ' ■

Для определения напряжений в смешанной арматуре изгибаемых элементов при многократно повторных нагружениях в работе били использована .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 = (Еьр-А«р+Es-As) / С Atp + As). /4/

Модуль упругости бетона рассчитывали по предложению А.Д.Казанкова:

E*g = i ! í а Е6 + С im са/а +Pm»3 /5/

Коэффициент полноты эпюры напряжений в бетоне скатой зоны находили по предложению Ф.Е.Юшменко и И.В.Мелышка:

(О* = 0.5[t + C«-0.Sycw) /б/

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

jw«m = C&o.t -ß't + eS% .д s • i"'« ;/ Öso.t ■ A sP+Ss-Aü), Z7/ где и jfj* - предельнее проценты армирования дчя напрягае-

мой и ненапрягаемой арматуры.

Неру виброползучести бетона подсчитывали по выражению:

Сб.П. = С lim [í UPm)/¿J-kí. ; Kl«d.6 , /8/

где С пт - мера ползучести /граничное значение/. '

^«Esm/Ef. ' -/9/

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

йД,*" „ . , /10/

г— + CSW Р6

в ненапрягаемой арматуре -

* Mmox - Q¡(Z*» etp) Es ^ . y1t /

где .

öps = ösp - öioss - Esp • Sie ;

öst =<¿-&tp+£s Ui-ch + ЕЛ).

- 13 -

Сопоставление опытных и рассчитанных предлагаемым способом напряжений в напрягаемых и ненатрягаемих стержнях экспериментальных образцов приведено в табл. 2.'

Таблица 2

Опытные и теоретические значения максимальных напряжений в смешанной арматуре

Иифр балок Наптзякеняя в сметанной ашатте т т а*

опытные теоретические

ОХР &р$.так охр ^¿.так т ^рв.тах г таи орз.тах

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

БП-2-1 1.460 380 1333 333 0.913 0.876

БШ-3-0 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 определению трещиностойкости и .информативности изгибаемых-элементов со смешанным армированием и даны предложения по учету влияния повторных нагружений на ширину раскрытия трещин.и кривизну элементов При статических и циклических нагруяениях.

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

Ос« Ре-Яг/Езгп • 20 (гЗ-ЮоЮ , /12/

где - коэффициент,учитывающий наличие 'смешанной арматуры

разных классов и разного профиля; <р£ и {у- коэффициенты,принимаемые согласно п.4.14 СНиП

2.03.01-84; •

¿ш —диаметр смешанной арматуры,определяемый по зависимости: 6т- (Пл.-с1? + Нг.41)/(П1-с11+Иг-Аг). Ширину раскрытия трещин при совместном действии статических и повторяющихся нагрузок допустимо определять по зависимости:

ае(.с в а с* • , /и/

где £$// - приращение деформации в рабочей арматуре от совместного действия статических и повторных нагружений;

£Ь1 - то же,при однократном загрукепии до уровня Метах.

- и -

При многократно повторных нагружениях ширина раскрытия трэ-' щин определяется по формуле:

ate = 8- $>sm • Ф* . 20(3.5 - ¿00ja) /15/

Е STO

ГД0 V/ = 2 - р • =

~ ¿ - Рт , ^s.max- САЬР+АОГ^

Теоретические значения прогиба балок определялись по известной формуле: '

' f = ' Д6/

При этом кривизну предлагается определять:

а/ при однократном загружешш по формуле /160/ СНиП 2.03,01-84 о учетом смешанного армирования;

б/ при повторных нагружениях до 400 ООО циклов загружения по формуле /160/ СНиД 2.03.01-84 с учетом зависимостей /17/: üeS///£i¿) ¿ i.o i

4^=4-« Ci> b24S/£id ) i i.o Г J .

( i r A£gv/ee¿ ) >o.í5 J ' '

где и д£$// - приращение деформа1>лй бетона статой грани и

растянутой арлатуры при повторшп;, нагрунешшз ^»j^í , $ - коэффициенты.принимаемые согласно СЯиП ,

2,03.01-84 для непродолжительного действия нагрузки. '

в/ при многократно повторных нагружениях: ,

я г __+ ____i .

k ' Ь» • Z* [ E,mOUP«-As) СФ/vpé^-EeWJ

jLi.sk. . __

h0 E«m (Atp*¿t)

/18/

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

Наличие ненапрягаемой арматуры класса АН! при смешанном армировании в балках И и У серии приводит к уменьшению прирацения прогиба после 400 ООО циклов нагружендя в 2 раза по сравнению с

Рис.2. Ширина раскрытия трещин и прогибы опытных балок при циклических нагрузкениях 1,П,1У - соответственно для балок оерии Б1-2-1, БП-2-1 и Б1У-1-2.

приращением прогиба в балках 1,Ш,1У серии.Зто объясняется тем, что после образования трещин в растянутой зоне в балках Г! и У . серии арматура класса Ж за счет лучщего оцепления и большей площади поперечного сечения способствует более медленном:,' снижению жесткости изгибаемого элемента. .

основные вывода

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

2. Экспериментальные исследования показали,что ограниченное количество циклов повторяющихся нагружений /400 ООО/ при принятом уровне кагруженля ^ коэффициенте асимметрии цикла.определяемом по нагрузке,не Ьгса'зйло существенного влияния на прочность образцов.

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

4. В режиме многократно повторных нагружений вследствие развития деформаций вибросолзучести бетона эпюра напряжений преобразовывалась в криволинейную со смещением центра тяжести в сторону нижней границы сжатой зоны.Зто приводило к уменьшению плеча внутренней пары сил и увеличению напряжений и коэффициентов асимметрии, напряжений в сметанной арматуре.

.5. Сопоставление опытных и теоретических результатов показало,что:

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

-'расчет вшосливости'/усталостной прочности / нормальных сечений допустимо производить в соответствии со СНиП 2.03.01-84. При этом матюлмалыше. напряжения э предварительно напряженной и ненапрягаемой арматуре рекомендуется определять по формулам /10/ и /11/.

Для установлония области безопасных уровней максимальных и минимальных напряжений цикла в предварительно напряженной и ненапрягаемой арлатуре рекомендуется использовать диаграммы Гудмана.

' 6* При смешанном армировании изгибаемых элементов увеличение содержания ненапрягаемой.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$ / ж прогибов / до 80$/.

7. Наличие ненапрягаемой арматуры класса М! 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 нагружений 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 ненапрягаемой стержневой арматурой.

. Ширину раскрытия нормальных трещин предлагается определять:

- при однократном статическом загруженш 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 СНиН 2.03.01-84 с учетом смешанного армирования;

- при совместном действии статических и повторных нагруже-

ний по формуле /160/ СНиП 2.03.01-84 с учетом зависимостей /17/; - перед усталостным разрушением элемента по формуле.,/18/. 9. Сопоставление опытных и теоретических результатов показало, что разработанные предложения по учету влияния повторных нагружений на трещиностойкость и деформативность позволяют о достаточной для практических расчетов точностью оценивать ширину раскрытия трещин и прогибы изгибаемых элементов со смешанным арлированием при статических и повторных нагружениях.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих

работах: :

1. Байрамуков С.Х. Особенности изгибаемых железобетонных элементов со смешанным армирозашем на. усталость // Состояние и развитие городов в СССР и за рубежом,- Экспресс-информация. МЩНВД,1991.-Вып. 1. - С. 9-13. г

2. Байрамуков С.Х. Определение максимальных напряжений в смешанной арматуре изгибаемых элементов // Состояние и развитие городов в СССР и за рубежом.- Экспресс-информация.МЛЦГО!.1991. - Вып. 10.

Подписано в печать Ю. 12.91 Формат 60*84Vi6 Печать офс. И-392 Объем I уч.-изд.л. Т. 100 Заказ66f Бесплатно

Ротапринт миси им.В.В.Куйбышева