автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Особенности работы железобетонных изгибаемых элементов в условиях сухового и влажного жаркого климата

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЩОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКГНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕЛЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА '•-1 ^ "НИИЙБ"

На оравах рукописи АССИ МУСТАФА ХАССАН

УДК 691.328.1:620.163.3

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГШЕШ ЭЛЕМЕНТОВ В УСЛОШЯХ СУХОГО И ВЛАШОГО ЖАИЮГО КЛИМАТА

05.23.01 - Стрмтмьннэ кокструхшга, здания и ссоруявнал

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискании ученой степени кшдяд«та тохютсгских каук

Москва 1995

Работа выполнена в Ташкентском архитектурно-строительном институте

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор А.§.Милованов

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Е.А.Гузееа

кандидат технических наук, доцент В.Н.Зиген-Корн

Ведущая организация ТапЗНИИЭП

Защита состоится ^¿■СЪР/а 1995г. в часов

на заседании диссертационного совета /К.033.03.01 по защите диовр тации на соиекание ученой степени кандидата технических наук в Государственном научно-исследовательском.проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона по адреоу: 105428, Москва, 2-я Инотитутекая ул.д.6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НМ£Ь

Автореферат разослан " ¿Ъ " 995 г.

Ученый секретарь специализированного совета канд.техн.наук у-ЛпгМ^ Т.А.Хуэьмич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы . Железобетонные конструкции прочно занимают ведущее место в общей обьеые капитального строительства Республики Лизан я во многих случаях «арккй климат влвяет на их работу. Наиболее распространенными факторами жаркого климата являются температура и влажность воздуха, а такте солнечная радиация, которые злияю? на свойства бетона я сроки слузгйы конструкции.

Одной из основных задач для успеиного строительства железобетонных конструкций в условиях жаркого кяюгата является разработка методов расчета, обеспечивагаях необходимую эксплуатационную надежность железобетонных конструкций. Развитие аетодов расчета требует экспериментально-теоретического исследования влияния жаркого климата на работу железобетонных изгибаемых элементов, так как нет достаточных сведений, которые могли бы деть ответ на постатейный вопрос. При этом без учета влияния температур-но-влажностного состояния окруаавдей среди не возможно с достаточной степеньп точности оценить фактическое напряженно-деформированное состояние железобетонных конструкций, что является, на сегодня,актуальной практической и научной задачей.

Используемая в настоящее время методика расчета железобетонных элементов по деформациям, прочности и трединостойкости, принятая в СНиП 2,03.01-84 и СйиП 2.03.04-8'», не в полной мере отражает действительную работу келезобетоннкх конструкпий при действии солнечной радиации, температуры и влажности жаркого климатам

Поэтому в диссертационной работе была поставлена задача комплексного экспериментально-теоретического исследования $я-зико-механяческих свойств тяжелого бетона и работы изгибаемых железобетонных элементов при воздействии климатических температур и влажности, характерных дяя условий влажного жаркого (Ливан) и сухого ( Ташкент ) климатов.

Целью диссертационной работы является изучение прочности на сжатие и растяжение, модуля упругости, тешературно-влажно-стных деформаций тяжелого бетона, установление их влияния на работу изгибаемых железобетонных элементов в условиях влажного и сухого варю го климата, а также разработка рекомендаций по расчету прочности,жесткости и трещиностойкости изгибаемых желе-

зобетонных элементов.

Автор защищает :

- результаты экспериментальных исследование прочностных

и упруго-пластических характеристик бетона при кратковременном сжатии и растяжении, полученные в нормальных условиях, постоянной режиме и в естественных условиях под солнечной радиацией влажного и сухого жаркого климата;

- данные о влиянии влажного жаркого и сухого жаркого климата на температурно-усадочные деформации бетона и предложения по их оценке в стадии проектирования железобетонных конструкций;

- Результаты экспериментально-теоретических исследований по образованию и раскрытию трещин, по деформациям и по прочности железобетонных изгибаемых элементов в натурных климатических условиях влажного и сухого жаркого климата ;

- предложения по учету климатических воздействия, влажного и сухого жаркого климата в расчетах изгибаемых железобетонных элементов.

Научная новизна работы ;

- установлены особенности изменения прочностных и дефорка-тивных характеристик бетона и изгибаемых железобетонных элементов под воздействием солнечной радиации и защищенных от нее в условиях влажного и сухого жаркого климата ;

- данные о влиянии влажного и сухого жаркого климата на текпературно-усадочные деформации бетона и предложения по их учету при расчете железобетонных конструкций ;

- предложения по назначении коэффициентов условий работы бетона с учетом воздействия влажного и сухого жаркого климата ;

- установлено влияние влажного и сухого жаркого климата на прочность, де$ормативность и трещиностойкость изгибаемых железобетонных элементов.

Практическое значение работы заключается в предожаниях по: - учету изменения физико-механических и реологических овой-ств бетона, находящегося в условиях жаркого климата, характерного для Ливана и Узбекистана ;

- назначении коэффициентов условий работы бетона, учитыва-пдих совместное влияние на свойства бетона повышенной климатической температуры, влажности наружного воздуха и солнечной

радиации,характерных для условий жаркого опиата ;

- ресчету прочности, температурных и влажностных деформаций, образования и раскрытия трещин в железобетонных изгибаемых элементах, эксплуатирует« в климатических условиях жаркого климата ;

— учету изменений температуры и влажности жаркого климата в рачетах изгибаемых железобетонных элементов, позволявших более рационально проектировать и обеспечивать их надежность и долговечность.

Реализация работы. Результаты экспериментальных и теоретических исследований, изложенных в диссертационной работе, используются при проектировании железобетонных конструкций в Республике Ливан и при чтении лекций по курсу "Обследование и испытание сооружений", "Строительные конструкции", а также в проведении испытаний в Бейрутском университете.

Результат проведенных исследований учтены при разработке " Рекомендаций по расчету железобетонных конструкций на воздействие климатической теыпепатуры и влажности , ТАСИ и НИВДБ, а также приняты для включения в новый СНиП по железобетонным конструкциям для Республики Узбекистан.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международном симпозиуме "Архитектурно-строительная наука в развитии экономики Республики Узбекистан", Ташкент, октябрь 1994г; на научно-отчетной конференции преподавателей ТАСИ в 1993 году.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глаз, общих выводов, списка литературы, включаэдего 89 наименований. Работа изложена на 150 страниадх мапинописного текста, содержи? 34 рисунка и 24 таблицы.

Экспериментальная часть работы выполнялась в ТАСИ и Бейрут-оком университете под руководством к.т.н..доцента Камбарова Х.У..

Содержание работы

Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях жаркого климата (кзк влажного так и сухого) циклически подвергаются совместному воздействию температуры и влажности наружного воздуха, солнечной радиации, а такие внешней нагрузки. От климатических воздействий в железобетонных конструкциях возникают температурные и влажностнне деформации, а также изменяются

- б -

упруго-пластические овойства бетона.

Большой вклад в изучение влияния температуры и влажности среды на бетон внесли работы: С,В.Александровского, А.Б.Ашрабо-ва, П.И.Васильева, Р.К.Мамажанова, А.Ф.Уилованова, Е.Н.Глинского, А, М. Мухитдинова, С.А.Миронова, В.Н.Цунагина, И.Е.Прото-повича, В.Н.Самойлекко, Р.Л. Серых, Х.У.Каыбарова, О.Г.Тарасова, Е.К.Щербакова, А.П.Кричевскаго, С.Р.Раззакова, Р.Рахманова, Ш.Р.Низамова, Р.Р.Юсупова к ряда других авторов, Из зарубежных стран известны работы Д.Ханнанта, З.Базанта, Оасоера, А.Ф.Аб-баси, Д.Равииа, А.Уллаха и других.

Анализ проведенных экспериментальных работ показывает, что физико-механические свойства бетона в районах с жарким климатом обладает рядом особенностей, ях учет при расчете железобетонных конструкций является необходимым.

В то же время анализ экспериментальных данных,отмеченных выше работ, свидетельствует, что результаты,во "многих сдучаях, были получены в лабораторных условиях при постоянной температуре и влажности воздуха без учета солнечной радиации, которые отличаются от естественных климатических условий. Особый интерес представляет поведение железобетонных элементов в условиях жаркого климата, когда совместно воздействуют переменная Сдень--ночь, зима-лето) температура и влажность наружного воздуха, а также солнечная радиация и внешняя нагрузка, фи этом климатические факторы вносят изменения в формировании структуры бетона, которая в итоге определяет его сопротивляемость различным воздействиям. Формирование структурно-механических характерно-так бетона,твердеющего и эксплуатируемого в природных условиях жаркого климата,связано с влиянием ускоренной гидратацией зяну-цего, интенсивным испаэением влаги с поверхностных слоев бетона, возникновением неравномерного нагрева, вызванного повышенной температурой наружного воздуха и прямой солнечной радиацией.

Кроме этого, деструктивные процессы, вызванные развитием пластической и влажностной усадхой бетона при твердении бетона в условиях жаркого климата, препятствуют дальнейшему повышению прочности при сжатии, прочности при растяжении, модуля упругоо-ти, одновременно оказывают влияние на предельные деформации и параметрические уровни микротрещинообразования.

В связи о этим были определены задачи и программа настоящих

исследований, в результате решения и выполнения которых,разработаны рекомендации по совершенствованию методики расЬта изгибает« железобетонных элементов для влажного я сухого жаркого климата, характерного для республик Ливан и Узбекистан.

Для приготовления бетонной смеси в Ливане применялся портландцемент марки 400 поступивший из г. Шзкка. В качестве мелкого заполнителя использовали красный пзеок состоящий из 1% силиката из г. Найроби о модулем крупности 1,67 и крупного- известковый щебень фракции 5-20 им Аль Еарукскогэ карьера.

Составы бетона соответствовали бзтонзы класса по прочности на сжатие 320, в котором расход вяжущего был принят равный 350 кг/и3.

Для приготовления бетонной смеси в Ташкенте применялся портландцемент Ахангзранского цемзавода марки 400. В качестве мелкого заполнителя использовался речной песок Чирчикского карьера с модулем крупности 2,84. В качестве хрупгого заполнителя использовзля гранитный щебень с максимальной крупность») до 20мм. Состав бетона соответствовал бетонам класса по прочности на снятие В20 при расходе вякуцего 385 кг/.«3.

Изучение физико-механических свойств бетона осуществлялось испытанием кубов с рамерами ребер Й в Б си, призы с размерами ШхГОхВД см и цилиндров 7 15 си я высотой 20 ом.

Для изучения работы железобетонных элементов были изготовлены балки прямоугольного сечения с размерами 15x20 см и глиной 200 см. Балки в растянутой зоне имели арматуру 2 {7 14 мм иасса А-Ш, а в с затей зоне - 2 {7 153. Коэффициент армирования ß • 0,018. Хомуты £ 5 мм из арматуры класса A-I на опорных участках имели шаг 4 см. 3 зоне чистого изгиба равной 70 см топэречяая арматура отсутствует.

Экспериментальные исследования проводились з условиях юрмальнсго темп ературно-влажности ого ревяма С . t - 20 + 2 С , V/ =» 80 + Ж) , при постоянном реяиме С £=20 i 5°С , W -;0 +• % ) ив естестзнных климатических услозяях под эоздейст-1И9М прямой солнечной оадггааии я з у^лозяях, заястенных от ¡оляечноЗ радиации жаркого климата.

Испытание бетона, твердевпего з нормальных темперптурно-шажностных условиях и при постоянной режима, а также и в есте-¡твенных условиях жаркого климата, проводились в возрасте 28,

60, ISO и 360 суток с целью выявления влияния условий длительного нахождения в естественных условиях на прочностные и дефор-иативные свойства бетона.

Два балки, находящиеся в нормальном температурно-влажност-ней режиме,иопытывались в возрасте 28 суток кратковременный на-сужением для определения момента образования трещин Мсгс и разрушающего момента Мр . На длительное действие нагрузки при 0,5 и 0,8 Мого было испытано 10 балок ; из них - 6 балок при постоянном режиме и 4 балки в естественных условиях влажного гаркого климата. Кроме того ч балки - в еотзетвенных климатических условиях гаркого климата находились без нагрузки ( 2 балки - в условиях влажного жаркого климата, а 2 балки - в условиях сухого жаркого климата) для изучения распределения температуры по сечению и развития теыпературно-усадочных деформаций в изгибаемых жалзэобетонннх элементах.

Длительно действующая нагрузка создавалась на пружинных установках, изготовленных специально для проведения этих экспериментов, сразу для двух балок.

Наблюдения за веши балками проводились в течение 208-340 суток, после чего они были испытаны кратковременной нагрузкой до разрушения.

Как показали результаты экспериментальных исследований, изменение температуры бетона по сечению следует за изменением температуры воздуха и носит синусоидальный характер С день,ночь, зима,лето). В летний период максимальная температура бетона на поверхности балок в условиях влажного жаркого климата достигала 40°С при перепадах температуры по высоте сечения 2-4°С.

3 условиях сухого жаркого климата температура на поверхности балок достигала 54°С при перепадах температуры по высоте сечения до Ю°С . В зимний период для условия сухого жаркого климата, температура бетона балок колебалась в пределах от -8°С до + 3°С , а перепад температуры по сечения был от +3°С до -6°С. За сезон зима-лето з сухом ааркои климате температура бетона поверхности балок изменялась от -£°С до + 54°С при перепадах по высоте сечения 8-10°с.

Наибольшая температура бетона в теплое время года в условиях сухого жаркого климата достигается с июня по август, а в течение суток с 13 до 16 часов при относительной влажности воз-

духа Е5-2СЙ, в условиях влажного гарт ого климата с мая го октябрь месяц при среднемесячной влажности воздуха 68—7S?. Начальная влажность бетона составляла 0,05 г/г.

Влажность бетона в летний период,посла длительного хранения в условиях сухого жаркого климата,была ниже на а для условий влажного жаркого климата на 233 ниже от первоначальной.

При нормальных темпзратурно-злажностных условиях росфро-чиости бетона на сжатие в возрасте 360 суток соотавил 31$.

В условиях влажного жаркого климата роот кубикозой прочности тяжелого бетона в естественных условиях под прямой солнечной радиацией в течение 360 суток составил 12? и для защищенных от солнечной радиации образцов. - 27£ от прочности бетона в 28 суточном возрасте.

Рост призменной прочности тяжелого бетона в течение 360 суток по сравнению с 28 сутками для образцов, находящихся под солнечной радиацией, состазил 7$, при защите бетона от солнечной радиации - и при нормальном хранения -Э3£. Суточные изменения температуры и влажности воздуха неблагоприятны для нарастания прочности бетона, чем при постоянном режиме. Ещё боле более неблагоприятны для нарастания прочности температура,влажность наружного воздуха и солнечная радиация в условиях сухого жаркого климата. Рост кубиковой прочности бетона, находящегося под прямо? солнечной радиацией, состазил К? и призменной прочности ТОЙ от прочности бетона в 28 суточном возрасте.

При постояннее режиме и у защищенного от солнечной радиации бетона прочность на растяжение увеличивается на 2255. Рост прочности при растяжении батона, находящегося под воздействием прямой солнечной радиации, в условиях влажного жаркого климата, составила ЕЙ и з уоловиях сухого гаркого климата - 75? от роста прочности бетона в 28 суточном возрасте.

Снижение роста прочности бетона на сжатие и на растяжение, вызванное неблагоприятными условиями влажного и сухого жаркого климата,необходимо учитывать коэффициентами условий работы 1егоиз нз саатае и растяжение, которые зависят от солнечной радиации, длительности нагревания, влажности зоздуха и маосив-иости конструкции ( Табл. ). В таблица даны рекомендуемые знания коэфТициентоз зля бетона при воздействии прямой солнеч-юй радиации. Дяя бетона, защищенного от воздействия прямой сел-

вечной радиации, значения коэффициентов увеличиваются на 0,05,

Анализ опытных данных позволил установить замедленное нарастание прочности на сжатие в условиях влажного жаркого климата под солнечной радиацией, которую рекомендуется определять

по формуле , Р 2В] Г-П

где: 'Г - возраст бетона к моменту испытания, сутки.

Прочность бетона на растяжение для влажного жаркого климата выражается зависимостью_

циу (2)

Изменение температуры и влажности воздуха жаркого климата оказывает влияние на начальный модуль упругости бетона. При этом рост модуля упругости бетона за 360 суток в естественных условиях под прямой солнечной радиацией во влажном жарком климате составил 9%>, в условиях сухого жаркого климата - 35$ и пр нормальных условиях хранения - 27$.

Значение коэффициента Д , учитывающего снижение модуля упругости бетона в жарком хляиате, зависит от воздействия темпе ратуры, влажности воздуха и солнечной радиации С Табл.).

Коэффициент упругости тяжелого бетона р , характеризующий упруго-пластическое состояние сжатого бетона, находящегося под воздействием прямой солнечной радиации, меньше, чем у бетона нормального храниения. фи напряжении 0,5/?^ значение коэффициента ^ для бетона, находящегося в естественных у слов я ях влажного жаркого климата при кратковременной и длительной нагрузке, несколько больше, чем в условиях сухого жаркого климата (Табл.). Наименыаие значения наблюдаются у бетона,находящегося в естественных условиях сухого жаркиго климата, так как этот бетон наиболее хрупок.

При воздействии климатических температур и влажности, а также солнечной радиации наблюдается рост упругих и пластических деформаций бетона,в результате чего,увеличиваются предельные деформации бетона на 7-ПЙ при 0,5 М^ и на 16-19$ при 0,9М

Развитие деформаций усадки бетона будет тем более интенсивно, чем больше температура и меньше влажность жаркого клима та. Деформации усадки бетона особенно проявляются в летний сухой период года. Во влажный осенне-зимний период наблюдаются

деформация набухания бетэгга.

В условиях злажгого заркого климата дсфорчагш усадтга шя бетона, неззэдцзяного от прямой оалночзоЗ радиации, примера з 1,4 раза превшаэ? апагогачше деформация, габлвдаемнэ в кор-нальшх условиях. Для условий сухого жаркого климата аефораацяп усадки бетона, находящегося под воздействием солнечной радиации, в 1,9 раза больше, чем деформации усадки бетона, находящегося при нормальной тештeparjpно-злажаоег нси pessue. При атом действия температуры свыше 20°С и злааности иежаэ -ЧСЗ ускоряют развитие деформаций усадки бетона в условиях зархого климата и способствуют удалении относительно большого количества влаги из бетона, находящегося под воздействием прдаой солнечной радиации.

Дефораацш усадки в бетоне развиваются более интенсивно при изготовлении железобетонных конструкций весной п летом и менее интенсивно , когда изготовление производится осенью или зимой, но воеравно деформации усадки бетона в даркоы климате больше, чей при нормальней режиме.

Совместное проявление температурных и злажнсстных деформаций определяют по формулам дня теплого времени года

¿t>;s =itw ¿(t ' ¿es (3)

для холодного зреиеяи года

¿t.cs ' '^vt W

Тактическув влаасностнуо деформации усадки бетона в холо-ное, более влажное, время года определяют с учетом обратимой влаяностной деформации набухания бетона .

Влияние климатической температуры и влажности учитывается как по зеличинз деформации усадки тяжелого бетона, так и по характеру ее развития во времени. Учет влияния климатической температуры и влажности на деформации бетона в расчетах железобетонных конструкций позволит повысить их эксплуатационные качества.

Температурная кривизна изгибаемого элемента зависит, в основном, от разности температуры бетона на верхней поверхности, где действует солнечная радиация и низшей теневой поверх-

кость,' которая меняется как в течение суток, так и везона года. Температуряо-влажностные деформации и кривизны определяют о<5— цуо картину деформирования изгибаемого железобетонного элемента. Развитие температурно-влажностных деформаций тесно связано с изменением температуры и влажности жаркого климата. Максимум температуры воздуха приходится в летнее время на 13-14 часов, а максимум температурных деформаций бетона на 15-16 часов. Развитие температурных деформаций отстает от температуры воздуха на £-2 чаоа. Это происходит из-за того, что за этот период поглашается определенное количество тепла, приходящегося на нагрев бетона. При длительном нахождении балок в течение года были замерены их температуряо-влажностные деформации (Табл.).

В ненагруженных балках, в условиях влажного и сухого жаркого климата, находящихся под воздействии прямой солнечной радиации в течение 320 суток, трещины не появились. При последующем кратковременном нагружении этих балок, трещины образовались при шменте 7,88 - 8,20 кНм, что меньше теоретического момента, определен&го нормами. Опытные моменты образования трещин составляют в средней 0,1 от разрушающего момента. В лугих балках, находящихся во влажном жарком климате в течение 320 суток, трещины появились при моменте 8,64 - 9,56 к.Н.м. Эти моменты образования трещин были больше на 9-15&,чем моменты образования трещин в балках во влажном жарком климате.

В балках, подвергнутых длительному нагруженип 0,5 Мсго под воздействием солнечной радиации во влажном жарком климате, при последующем их испытании кратковременной нагрузкой в 327 суточном возрасте момент трещинообразования составил 7,84 к.Н.м., что на Ю-22Й меньше, чем для ненагруженных балок, которые на? ходились под солнечной радиацией.

Под действием длительной нагрузки 0,8 11стс первые трещины в условиях влажного жаркого климата, появились на ненагревае-мой поверхности через 34 дня от начала нагружения с наступление ем жарких дней ноля. Через 40 дней трещины появились в растянутой зоне балок, повернутых к прямой солнечной радиации сжатой гранью.

Первые трещины в балках, находящихся при влажном постоянном режиме и при нагрузке 0,8 Мсгс появились через 123 суток от начала нагружения. Момент трещинообразования был на больше

Таблица

Рекомендуемые значения юэффициентов для бетона

Коэффициент, Обозначение Воадейст- Заркий климат

учитывающий коэффициен- вие климата -

изменения та и нагрузка Сухой влажный

Прочности на сжатие кратко врем, длительн. 0,80 0,75 0,95 о;9о

Прочности на растяжение кратковреи. длительн. 0,75 0,70 0,90 0,65

Упруго-пла стическув работу сжатой зоны кратковреи длительн. 0,75 0,25 0,85 0,35

Ползучесть % кратковреи. 2,5 2,0

длительн. 3,5 2.5

Модуля упругости А кратковреи. длительн. 0,75 0,70 0,90 0,65

Температурное расширение кратковреи. длительн. 8,0 2,0 10,0 4,5

Температурную усадку кратковреи длительн. 1,0 9,0 0,5 4,5

Набухание бетона сС и/ мм/мм ^кратковреи. гуг длительн. 2,5 3,0 4,5 5,0

момента трещинообразозания для балок, находящихся при оухок постоянном режиме из-за более высокого развития деформаций усадки бетона.

Влияние влажного и сухого жаркого климата снижает момент образования трещин. Это связано с появлением собственных напряжений в бетоне, вызванных деформациями усадки, снижением модуля упругости и прочности бетона на растяжение, а также неравномерным нагревом бетона по высоте сечения элемента. Напряжения растяжения в бетоне снижаются за счет разницы коэффициентов температурного расширения арматуры, заполнителей и цемента, которые вызывают добавочную деформации раотяжения в бетоне,способствую-

» Б* -

цуш раннему пояЕленио трещин.

Момент, воопркшшзе^ый оечзнием, нормальным к продольной оси балкк прн образовании трещип с учетом климатического воздействия в условиях жаркого климата определяем по формуле

где: - напряжения растяжения в бетоне на уровне растянутой арматуры от его усадки, вызываний высыханием бетона.

В ходе наблюдения в течение 320 суток за развитием трещин в балках, находящихся во влажном и сухом жарком климате, установлено, что с течением времени идет нарастание ширины раскрытия трещин и их сирина составила 0,15-0,20 мм и она была боль» ие теоретических значений, вычисленных по СНиП 2.03.04-84. Это еще раз подтверждает влияние усадки бетона на треииностойкость изгибаемых железобетонных балок и необходимость учета воздействия влажного и сухого жаркого климата при расчете. Ширина раскрытия трещин железобетонных элементов, находящихся в условиях жаркого климата, производится по формуле

се)

в которой дополнительно учитывается - деформация усадки бетона, вызванная его высыханием, - пластическая усадка, ¿У1/ - влажностные деформации набухания бетона.

При расчете на увлажнение влажностные деформации набухания бетона уменьшают раскрытие трещин.

Вычисленная по формуле (б) теоретическая ширина раскрытия трещин согласуется с опытными данными.

Деформации арматуры растянутой зоны балок, нагруженных длительной нагрузкой 0,5МСГС и 0,3 Усго, находящихся в естественных условиях влажного жаркого климата,составили 1*»б и 185.10"^ и средние деформации крайнего сжатого волокна бетона соответственно 238 и 261. Ю"5.

7 балок, находящихся в условиях сухого жаркого климата при нагрузке 0,5 Мсг0,деформации растянутой арматуры составили 131,10~5, а у крайнего сжатого волокна бетона - 218. Ю"5.

фи длительном нагружении в условиях жаркого климата полный прогиб в балках развивается по некоторой кривой, имеющей периоды монотонного развития в жаркое время года и стабилизации

роста в холодное время года. Такой характер развития прогиба бало* находящихся под воздействием солнечной радиации, связан с изменени^температурн и влажности воздуха.

Для условий влажного жаркого климата полные прогибы на 15-Г7& меньше, чем для условий сухого жаркого климата. Развитие прогибов от длительной нагрузки изгибаемых железобетонных балок происходит з результате развития пластических деформаций бетона сжатой зоны сечения а уменьшения модуля упругости. Бетон, находящийся в условиях сухого жаркого климата, обладает меньшей упругостью и повшенксЯ ползучестью, чем бетон, находящийся з условиях влажного жаркого климата. В овязя с этим, прогибы в условиях сухого жаркого климата, как от кратковременного, так и от длительного действия нагрузки - больие.

Теоретические прогибы, вычисленные по СНиП 2.03.01-84 для первой стадия напряженно-деформированного состояния, когда трещины в растянутой зоне ente не образовались,меньше на 9-22? опытных и особенно это заметно у балок, находящихся в условиях сухого жаркого климата. Общее занижение теоретических значений прогибов над опытными объясняется завышенным коэффициентом %t в 0,83 , учитывающего влияние кратковременной ползучести бетона принятого нормами. Это всидетельствует о том, что норны не достаточно учитывают возможные быстронатекающие деформации ползучести в жарком климате при нагружении, чем наблюдаемые в действительности.

Отклонение теоретических прогибов во второй стадии работы балок с трещинами в растянутой зоне доходит до 16 + что может быть объяснено тем, что расчетные формулы недостаточно оценивают жесткость изгибаемого элемента в условиях жаркого климата.

Для определения прогибов изгибаемых железобетонных элементов,предназначенных для эксплуатации в условиях сухого и влажного жаркого климата, необходимо учитывать влияние изменения температуры и влажности на снижение прочности бетона на пастяжение и модуля упругости бетона.

Кроме того, полный прогиб изгибаемых железобетонных элементов равен алгебраической сумме прогибов, обусловленных деформациями от изгиба (/д,. ), деформациями от поперечной силы ( ), вычисляемые по СНиП и деформациями от воздействия температуры, влажности, усадки и набухания бетона ( J , ).

Расчетные прогиба балок, вычисленные по СКиП 2.03.01-5'», при длительном кагружении в среднем на 26,% меньше ,чем опытные. При этом для балок, находящихся под воздействием прямой солнечно! ной радтации, прогибы меньше на Э2& , а для балок, находящихся при постоянном режиме,- на 22?. Нормы СНиП 2.03.01-54 при назначении коэффициента 4>(г , учитывающего длительную ползучесть бетона, принимают его только зависящим от влажности ор&-ды, что касается опытных значений , то они для условий сухого жаркого климата получаются стабильно больше 2,0 , чем принято в нормах. По полученным данным значения 4>п , увеличиваются во времени под действием нагрузки и к концу опытов за 300 суток составили для балок, находящихся под солнечной радиацией в условиях влажного жаркого климата, 2,94. Вместе с тем, представляется целесообразным при оценке величины коэффициента учитывать нэ только элажностннй режим эксплуатации конструкции, но принять зо внимание также наличие температурного воздействия, которое оказывает влияние на длительную работу железобетонных элемантоз. Лля влажного жаркого климата рекомендуется принимать величину коэффициента и для сухого жаркого климата -3,5,

Разрушение опытных балок происходило в зоне чистого изгиба, как вследствие текучести арматуры, так и раздробления бетона сжатой зоны. В балках, испытанных пссле длительного нахождения под солнечной радиацией сухого жаркого климата, разрушение чаще происходило от раздробления бетона сжатой зоны, чем в балках, хранившихся в условиях влажного жаркого к л жата. Это происходило вследствие более медленного набора прочности бетона на сжатие, по мере воздействия изменяющихся в течение суток и сезона повышенной климатической температуры и влажности воздуха и в результате менее интенсивной гидратации вяжущего.

3 целом данные результатов исследований показали, что учет в расчетах темпзратурно-влажностных воздействий влажного и сухого жаркого климата позволяет более точно оценить фактическое напряженно-деформированное состояние железобетонных изгибаемых элементов и, тем самым, способствовать обеспечению их эксплуатационной надежности. При этом расчет жеяезобетонн-ных изгибаемых элементов по прочности, жесткости и трещино-стойкоати с учетом влияния жаркого климата необходимо проводить, как показали результаты исследований и их анализ по

- Г7 ¿

по СНиП 2.03.01-64 с использованием предложений, приведенных в настоящей работе.

В заключении работы приведены основные положения по рекомендациям расчета изгибаемых железобетонных конструкций о учетом влияния жаркого климата, которые предназначены для выполнения инженерных расчетов.

фактическое использование этих рекомендаций, должно способствовать повышению эксплуатационной надежности железобетонных конструкций, которые обеспечат, в свою очередь, увеличение их долговечности.

Использование рекомендаций, изложенных в работе, при проектировании железобетонных конструкций в условиях влажного и сухого жаркого климата позволит иметь экономическую эффективность от увеличения долговечности железобетонных конструкций на 20-252.

Общие выводы

1. Проведенные исследования позволили выявить влияние сухого и влажного жаркого климата на свойства бетона и на работу железобетонных изгибаемых элементов и установили, что циклический характер изменения температуры и влажности более негативно сказывается на работе железобетонных изгибаемых элементов по сравнению о постоянным и нормальным и теыпературно-влажностнын режимами.

2. Установлены изменения физико-механических свойств бетона, твердеющего в сухом и влажном жарком климате по сравнению с нормальными условиями, а именно: снижение сопротивления сжатию и растяжению, уменьшение'начального модуля упругости, снижение структурных характеристик, повышение предельной сжимаемости, повышение деформаций усадки и набухания бетона. Показано, что в условиях изменяющейся влажности жаркого климат», развитие деформаций усадки бетона во времени,в общем виде,зависит от сезонной климатической температуры и влажности воздуха и сезона изготовления конструкции.

3. Расчет железобетонных изгибаемых элементов, эксплуатируемых в условиях сухого и злаяного жаркого климата, следует производить по методике СНиП 2.03.01-84 с учетом изменения прочностных и деформативных свойств бетона от воздействия температуры и влажности наружного воздуха, развития деформаций

усадки и набухания бетона.

Момент образования трещин, изгибаемы железобетонных элементов, находящихся в условиях сухого и влажного жаркого климата, следует рассчитывать с учетом снижения прочности на растяжение и модуля упругости бетона, а также о учетом развития деформаций усадки и набухания бетона.

Показано,что значение деформаций усадки бетона в условиях жаркого климата зависит от среднемесячной сезонной температуры воздуха и относительной влажности воздуха.

5. При расчете деформаций изгибаемых железобетонных элементов, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата, значения коэффициента , учитывающего развитие кратковременной ползучести, следует принимать равным 0,8, а для условий сухого жаркого климата- равным 0,75.

Коэффициент %г , учитывающий влияние длительной ползучести бетона, для железобетонных балок, незащищенных от воздействия солнечной радиации для условий влажного жаркого климате, рекомендуется принимать равным 2,5, а для условий сухого жаркого климата - 3.5. З&кже необходимо учитывать уменьшение прочности бетона на сжатие и растяжение путем введения коэффициентов условий работы бетона, установленных настоящими исследованиями.

6. При расчете прочности нормальных сечекий изгибаемых железобетонных элементов, эксплуатируемых в условиях влажного и сухого жаркого климата, необходимо учитывать коэффициент условий работы бетона на ожатие, значения которого установлена в результате настоящего исследования.

7. фи расчете полного прогиба изгибаемых железобетонных элементов, работающих в условиях влажного и сухого жаркого климата, необходимо учитывать прогибы от момента и поперечной силы, а также от воздействия температуры и влажности воздуха, солнечной радиации, усадки и набухания бетона.

Действие температуры и влажности наружного воздуха, а также солнечной радиации, вызывает неравномерный прогрев бетона по высоте сечения конструкции и изменения влажности бетона.

8. фактическое использование основных выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, позволит более точно учитывать влияние климатических факторов районов влажного и сухого

жаркого хлшатов на прочность, жесткость и треязиностойхсость изгибаемых железобетонных элементов я, теы самым, повысить эксплуатационную надежность и долговечность конструкций, обеспечивая при этом получение определенного экономического эффекта.

Основные положения и результаты диссертационное работы опубликованы в статье Милованов А.Ф., К амбаров Х.У.,Аоси Муста-фа Хассан Расчет влажности бетона в железобетонных конструкциях// Сб.тр./ ТайШТ. - Т.,1994. - Вып. ¿¿4/61. - Эксплуатационная надежность инженерных сооружений. - С. 94-101.

Тираж ЮО экз.

Подп. к печати

Отпечатано в типографии ГОСНИТИ

Заказ }> 2554