автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Оценка прочности и эксплуатационной пригодности железобетонных балок при наличии чрезмерно раскрытых трещин

АРХИГЕКОТНО-СТРОтвЛЬНЫЙ

• ••::'■■■ шгсдауг; РТБ од

к.'^ ,,'.«„ . ; На правах рукописи

Муленкова Вера Ивановна

ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПРИГОДНОСТИ

ЖЕЛЕЗОВЕТОЙНЫХ Шад ПРИ НАЛИЧИИ ЧРЕЗМЕРНО РАСКРЫТЫХ ТРЕЩИН

Специальность 05.23.01 -Строительные конструкции

здания и сооружения.

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук.

ПЕНЗА 1995

Работа выполнена аа кафедре железобетонных и каменных конструкций 'Пензенского государственного 'архитектурно-^, строительного•института. .

Научный руководитель: - член корреспондент академии

РААСН, доктор технических наук, профессор Т¿И¿Баранова :

. Официальные оппоненты: - доктор технических наук, про' фессор А.С.Залесов,

кандидвт технических наук, . доцейт Кузин Н.Й.

Ведущее Предприятие: -АО "Пенэграждакпроект"

. ;: - ■' '.■ '' ' оо

Завита состоится * ? " *°ля 1995 г. в -14 " час. на заседании диссертационного совета К 064ЛЗ.01 в Пензенском государственном архитектурно-строительном институте по адресу; Г,Пенза, ул.Г.Титова, 28.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного а|житектурно-строительного института.

Автореферат разослан." т " июня. ^995 г.

. Совет направляет Вам для ознакомления данный автореферат и просит.Вайи отзывы и замечания в 2-х экземплярах, заверенные печатью, направлять по адресу: 440028, г. Пенза, ул. Г.Титова, 28, Пензенский государственный архитектурно-стрсште'льннй институт.

Ученый секретарь диссертационного

. -в • • • совета К. 064.73.01,канд.техн.наук

С.;<?/г/ Ц.ШСкачков

Актуальность работы. В настоящий период экономического развития нашей страны.особое значение приобретает реконструкция зданий и сооружений. - .

Реконструкция непосредственно связана с восстановлением экплуатационных показателей и усилением несущих элементов зданий.

Планомерному и качественному выполнению большого объема работ по реконструкции зданий й сооружений в. настоящее время препятствует отсутствие в нормативной литературе рекомендаций по оценке прочности и эксплуатационной пригодности несущих конструкций, тлеющих повреждения. Существование проблема производства работ по реконструкции зданий и сооружений на научном уровне очевидно. Такая ситуация объясняется тем, что в нашей стране недостаточно производились научные исследования конструкций, имеющих повреждения* Отсутствуют какие либо целенаправленные программа по изучению йоврвиденных конструкций, ставящие задачу, разработать методы оценки прочности' и степени повревденности. В 'связи с этим тема диссертации является актуальной. '

Цель работы заключалась в разработке метода оценки прочности и эксплуатационной пригодности балок с чрезмерно раскрытыми нормальными трещинами на основе теоретических и экспериментальных исследований. , ' Автор защищает: ■

- результаты экспериментальных исследований образования и развития нормальных трещин в балках при малом и среднем проценте армирования и однократном нагружении;

- результаты экспериментальных исследований образаваюш и

• . • -2- . . . развития нормальных трещин в балках при малом проценте арми-роваш!Я и повторном погружении; . ■

- методику определения чрезмерно раскрытых трещин;

- принцип классификации нормальных трещин по степени га. аварийности;

-'. результаты теоретического исследования диаграмм состояния .снятого,бетона и растянутой арматуры;

- предлагаемый метод оценки остаточной прочности нормального .сучения поврежденной балки с чрезмерно'раскрытыми трещинами; .- 'методику оценки увеличения ширины раскрытия трещин и величины прогибов а балках с чрезмерно раскрытыми трещинами;

- методику прогнозирования поведения балок с чрезмерно раскрытыми трещинами при увеличении процента армирования и длительности действия нагрузки.

Научную новизну работы составляют: -. методика определения чрезмерно раскрытых трещин в балках с малым и средним процентом армирования при однократном и повторном нэгружэщш;

.'- принцип классификации нормальных трещин в поврежденных балках с малым и . средним процентом армирования при однократном и повторном нагруженш;

- методика оценки остаточной прочности и эксплуатационной пригодности Салок с чрезмерно раскрытыми трещинами на основе известной обобщенной расчетной модели, базирующейся на гипотезе плоских сечений;

— методика прогнозирования поведения балок с чрезмерно раскрытыми трещинами при увеличении процента армирования и дли-.тельности нагрузки* .

Практическоэ значение проведенных исследований зашивается в том, что впервые разработана методика по оценке статочной прочности и эксплуатационной пригодности балок с размерно раскрытыми нормальными трещинами, которая может ытъ использована при разработке Норм нового поколения, а акже в практике-повседневных обследований поврежденных балок азличных зданий и сооружений и разработке проектов их усиле-ия.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы еоднократно докладывались, в том числе, на международной юнференции -Инженерные проблемы современного железобетона, [а межвузовской, конференции и др., а также на научно-^хнических совещаниях в лаборатории Теории бетона и железо->9 тона НШШБ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре печатные работы.

Объем работы. Диссертация ' состоит из введения, пяти \лав, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на ¡86 стр.машинописного текста, содержит 10 таблиц, 78 рис.и зписок литературы из 75 наименований.

Работа выполнялась в Пензенском государственном' архитектурно-строительном институте в 1992-1995 гг на основе государственной меквузовской программы "Строительство" под руководством члена корреспондента РААСН,доктора технических ааук Т.И.Барановой и кандидата технических наук И.С.Гучкина.

_ ■ КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЩИ

Существует огромное многообразие индивидуальных решений по, усилению конструкций. Известны работы по систематизации указанных решений, которые приводят к появлению типовых альбомов усилений. В данной работе произведен анализ многочисленных результатов расчета и вариантов усиления наиболее распространенных изгибаемых элементов. -

Наиболее значительными из ранее проведенных исследований в области усиления конструкций являются работы: А.А.Гвоздева, Н.М.Онуфриева, В .А. Кла вцова В .Шнадкяна, А.Д.Струнки-Ю.И.Лозового, Е.Р.Хило и др. В настоящее время в каждом городе существует большое число специалистов, плодотворно занимающихся вопросами усиления конструкций.

Немалый вклад в это внесли ученые Пензенского архитектурно-строительного института, такие как В.Ф.Маренин, Н.Я.Кузин, И.С.Гучкин, К.К.Нежданов, В.Д.Юмашев, В.С.Абрашитов, В.А.Туманов и др. Их работы имеют большое разнообразие по видам усиленных конструкций и инженерному решению проектов усиления. -

Подробный анализ результатов ранее проведенных работ показал, что главным в развитии реконструкции и усилении несущих элементов являлась инженерная мысль. Можно сказать, что при этом почти отсутствовали научно обоснованные нормативные документы и рекомендации по расчету оценке степени аварийности конструкции.

В 1989 году в СНиП 2.03.01-84 был введен дополнительный

-Г -

раздел 6.Указания по расчету и конструированию железобетонных ■ конструкций при реконструкции зданий и сооружений. В начале 90-х годов опубликованы. Рекомендации по оценка состояния и . усилению строительных, конструкций промышленных зданий и'сооружений, разработанные НШСК Госстроя СССР, а тайке Рекомендации по обеспечению надежности и долговечности железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений при реконструкции и восстановлении, разработанные: Харьковским ПромстроЙ-НШпроект Госстроя СССР. •

Проведенный анализ указанной нормативной- литературы показал, что при логичном подходе к оценке аварийности конст- . рукций за критерий принимается ширина раскрытия трещин, которая нормируется СНиП 2.03.01-84 в раздело расчета железобетонных конструкций по второй группе предельного состояния. При атом не учитывается действительное состояние бетона и арматуры,не учитывается тгроцвн* армирования, характер приложения нагрузки и ряд других основных факторов. Можно сказать,что: сам факт появления в Нормах раздела реконструкции является прогрессивным. Однако отсутствие экспериментальной и научной обоснованности нормативных подходов к, оценке поврежденных конструкций не позволяет оценить действительную работу конструкций. Оценка накопленного опыта показала,что .8 области строительства назрела ситуация.когда нобходимо собрать и сис-гематизировать накопленный опыт, разработать комплексные программы по исследованию всевозможных конструкций,имеющих раз-шчные повреждения, провести большие экспериментально-?еоретические исследования и создать основу для разработки' :пециальных Норд. , •

'■■ -б-

В качестве начала указанной работы в диссертации, ставилась задача разработать МеТод оценки прочности и эксплуатационной пригодности балок с чрезмерно раскрытыми трещинами.

В диссертации реализована программа исследований, схема Которой показана на рис.1.Предусмотрено два направления исследований.

. Исследование на основа физического эксперимента включало в себя изучение влияния процента армирования и вида нагру-кэНия на развитие, нормальных трещин. Для исследования были выбраны мвлый процент армирования рв =0,45% и средний процент армирования ца-= 0,9%. В качестве основного вида нагружэ-ния принималось однократное нагружение, в также малоцикловое нагружвние-разгрукение до уровня постоянной нагрузки.

... В качестве второго направления принимались исследования, касающиеся выявления чрезмерно раскрытых трещин ЧРТ , определения их сути и области существования, т.е. за основу были выбраны направления, базирующиеся на теоретических исследованиях для разработки методики определения ЧРГ, а также на .экспериментальных исследованиях,необходимых для обоснова-■ ния выбранной методики. •

Б программу включалась работа по классификации нормальных трещин,. в основу которой положен критерий степени аварийности трещин. ..-.•'

Программой предусмотрена разработка метода оценки прочности, и эксплуатационной пригодности балок с чрезмерно раскрытыми трецинами. Для разработки указанного метода ирпользо-ванв обобщенная расчетная модель ОГО , базирующаяся на гипотезе плоских оечений.

• -

* ■ * .

1 / т 1

p-, 6*А =12x221Ьм>

2/Й8АШ

л -

Экспериментальные исследования-

j

Определение ЧРТ

Однократное нагоужение

Л-0,5?

Повторное нагрухение

л=1%

X

Па" основе СНиП 2.03.0184 ■

/Г =0,5';

I

х

На. основе поедлонс. проф.В.И. Мурашова

основе опыта

X

Классификация трещин ДТ-допустимые; '{РТ-чрезмерно раскрытые; ИДТ-недопустимыо

^аграммы :остояния

армата

5

Äf

Теоретические исследования на сенове ОРМ

* • W

ASJ 1 <Ss

Предлагаемый метод оценки прочности балок с нормальными • тпещинами

Рис 1. Схема программы и результатов исследования балок с нормальными трещинами

ЧРТ - чрезмерно раскрытые трещина; OFM -обобщенная расчетная модель^ .

-8- '

Испытано три серии балок Б-1.Б-2.Б-3 прямоугольного сечения bxh = 12i22 см,длиной 1 = 130 см. Балки серии Б-1 и Б-2 отличались друг от друга процентом армирования и испнты-вались при кратковременном нагрузкении. Балки серии Б-3 имели процент армирования, аналогичный балкам Б-1,и испытывались при четырехкратном нагрукении-разгрукении-нагрукении. Опытные образцы были изготовлены из тяжелого Сетона класса B3Q и армировались продольной армвтурой класса АШ марки 35 ГС с пределом текучести Ra = 4ТШПа, временным сопротивлением разрыву йи -.640 ОДа. В качества продольной арматуры для балок серии Б-1 И Б-3 принималось 208АШ,для балок Б-2-408АШ.

1ншшз результатов испытаний позволил выявить, что в балках с (ifl = 0,45% при. нагрукении двумя сосредоточенными силами образуются три характерные трещины,незначительно отличающиеся по характеру своего развития. В балках с ца = 0,9% количество трещин в зоне чистого изгиба увеличилось до пяти, ш ширина их раскрытия уменьшалась.

Отмечается три характерных момента в развитии трещин. . Начиная с изгибающего момента Ы( = 0,Y5 M£eat для балок с цв = 0,453» и М( = 0,8CMteet для балок с (ia = 0,9% значительно увеличиваются пластические деформации в арматуре и увеличивается ширина раскрытия трещин. При М2 = 0,89Mtea( для балок с. = 0,45% и U2 = 0,87Mtsat для балок с рв = 0,9% наступает Новый перелом.характерный более стремительным развитием деформаций в арматуре и ширины раскрытия трещин. При = 0,95Mteat для балок с ца = 0,45% и цв = 0,9% фиксируется излом траектории нормальных трещин, после которого трещины раз-.вивались в горизонтальном направлении. В других случаях при

• 1- • • . моменте вершины нормальных трещин четко раздваиваются. Выявлено, что в момент, соответствующий уровню М3, в бетоне сжатой зоны резко увеличиваются пластические деформации,появляются признаки разрушения сжатого бетона, в том числе И горизонтальные трещины. Характерно,что величина деформаций в сжа-

-з

том бетоне приближается к предельной величине, вЬи = 2-10 , принимаемой нормами за величину,соответствующую прочности осевому сжатию НЬп. . • .

В балках с рв = 0;45%,начиная с М = 0,6М4евГпри дальнейшем увеличении нагрузки рост трещин по высоте при О.Тби практически прекращается. В балках с = 0,9% увеличение высоты трещин происходит более равномерно и на всех этапах нагружения.

Что касается балок, испытанных в режиме нагрузка-разгрузка, следует отметить, что ширина раскрытия трещин и прогибов в балках при повторном нагружении увеличивается. Закономерность развития трещин и прогибов одинакова. При этом приращение ширины раскрытия трещин и прогибов увеличивается по мере увеличения уровня разгружения. Каждому этапу повторного нагружения соответствует увеличение и суммирование приращений ширины раскрытия трещин предыдущих эпапов разгруке-ния-нагружения. Однако величина изгибающего момента^при котором начинается разрушение сжатой зоны бетона для балок с однократным и повторным нагружением^примерно одинакова й равна 0,95М1<?в1 .Ширина раскрытия трещин, соответствующая началу разрушения сжатого бетона в Солках с малым процентом армирования цв=0,45Ж при побторном нагружении,увеличилась на 0,13мм.

Продолжая оценку исследуемых факторов отметим,что при

моменте М = М ( независимо от процента армировашш деформации в арматуре были одинаковыми. При М = М3 деформации в балке с |ла= 0,45$ увеличились примерно в 1,6 раза, по сравнению с балкой ца = 0,9%. При моменте М = , соответствующем началу развития пластических деформаций в арматуре, ширина раскрытия трещин, в балках с ).1а = 0,45% увеличилась в 2 раза по сравнению с балкой = 0,9%, величина прогиба - также в 2 раза. При изгибагацем моменте М = М3 .соответствующем началу разрушения сжатого бетона, ширина раскрытия трещин в балках с Иа= 0,45£ увеличилась в 2,5 раза, величина прогиба выросла в 2,4 раза. -

Классификация трещин.На основе проведенных исследований построена схема классификации трещин для балок с рв= 0,45% и Ив = 0,9&, показанная на рис.2.

Испытания позволили выявить,что существует целая серия приращений ширины раскрытия трещин, которая свидетельствует о том, что каждый прирост пока еще не вызывает аварийного раскрытия трещин.Проявилась проблема - научиться определять длину диапазона от ширины раскрытия трещин, которую можно допустить при эксплуатации, до ширины раскрытия, свидетельствующей о нвчале разрушения. Таким образом появляется необходимость ввести понятие чрезмерно раскрытой трещины. Предлагается чрезмерно раскрытыми трещинами называть трещины,развивающиеся .в растянутой зоне бетона балок при появлении и нарастании пластических деформаций в продольной арматуре и отсутствии признаков разрушения сжатого бетона.

Классификация развития нормальных трещин принята за основу для разработки метода оценки остаточной прочности.При

МкН-

КыН и 0.9?

1а. "> 11II р шЗЬу^9 " т. ЪУУ/Л/У.Ш', ШШ: ФМ-ХАЪ'зЫ

ххшшх. Ы&ыйбкМЛ '¿»•■••Л'и'лЯ ¿ш1

0 15 0.В асгс.ии

24 , 135 £в-10а

3.1

Рис.2 Схеыа классификации трещин по опытньш денным: ДТ — допустимые трещины; ЧРТ — аереаиерио раскрытые трещины; ИДТ - недопустимые трещины

этом основу классификации составляют чрезмерно раскрытие трещины -ЧРТ.

Образованию, чрезмерно раскрытых трещин предшествуют трещины, которые можно назвать допустимыми' трещинами ДТ,рис.2.. . . . • ■ . ■ •

Испытания показали,что разрушение балок происходит при зияющем раскрытии нормальных трещин. Это позволяет считать, что существует некая область развития нормальных трещин, которые являются аварийными - НДТ,рис.2.Определены .начальные и конечные границы существования чрезмерно раскрытых трещин. Начальной границей ЧРТ следует считать момент появления пластических деформаций в арматуре. Воспользовавшись методикой . СНиП 2.03.01-84 обозначим эту границу,как границу, соответствующую появлению в арматуре напряжений .Н . Конечной границей ЧРТ следует считать такую ширину раскрытия трещин, при которой в бетоне скатой зоны нарастают пластические деформации и полная величина деформаций достигает предельных значе--з

ний.еЬи = 2x10 и соответствует прочности осевому сжатию Н .

В рамках диссертации с учетом обусловленных обозначений . уровня нвгружения определение границ ЧРТ можно регламентировать следующими моментами. Началу развития трещин ЧРГ соответствует момент М)( концу развития трещин ЧРТ соответствует . момент М3,рис.2.

На основе проведанных исследований выявлено,' что границы существования трещин ЧРТ в значительной степени зависят от процента армирования. При увеличении процента армирования в два раза начальная и конечная граница ЧРГ по ширине раскрытия трещин уменьшается почти в два раза.

■ -13- '

При повторном- нагрукении при четырех этапах- .разгрузке--ния-нагружения зона ЯРТ увеличилась незначительно, что позволяет считать, что при небольшом числе разгружений-нагружений конечная граница зоны ЧРГ близка К' граница дут балок с однократным нагружением.

При разработке метода оценки остаточной- прочности и деформативности балок, имеющих нормальные трещины,производился анализ возможности нормативного метода расчета прочности, ширины раскрытия трещин и прогибов, принятого в СНиП 2.03.0184. Оказалось, что нормативный метод нельзя.использовать для оценки остаточной прочности указанных балок. На рис.3 показан

график М - еа, полученный на основе расчета по СНиП 2.03:0)-

с

84. Величина расчетного прдолыюго момента соответствует моменту М( графика 3. Это значит,что нормативный метод расчета не позволяет учитывать работу нормальных сечений балок в области пластических деформаций бетона и арматуры.

Единственным возможным методом оценки., прочности норт . мальных сечений балок, который может в полной Мэре учесть деформации в бетоне и арматуре но различных стадиях работы балок, является метод, базирующийся на ранее известной обобщенной расчетной модели. В последнее время в НИШЕ произведено усовершенствование указанной расчетной модели. Обобщенная расчетная модель основывается на следующих основных положениях:

- на уравнениях равновесия моментов и продольных сил;

- на условиях деформирования в виде - линейного поворота нормального сечения,т.е. на гипотезе плоских сечений;

- на диаграммах деформировать бетона и арматуры,связыв'ащих

15 10 5

М,кН • м ^ = 0,45% 1

3 /. 1 /'

1, ДБ-2' ^ ДБ-1

т | ДБ! 1 ДБ-4

'! г; е^-Ю3

2,4

12.6 18,5

30

40-

М,кН-м 20

15 10 5

1 1|11 ^¡1 ¿^Д^ з ГГЕ-1 ^ 3-4

]Г ;| ДБ-2 . г ' ; '

I ^ = 0,9% ■ В ' И 1 1 1 1

7 1 ¡1 . ! ' М !! ! 10-

2,4

3.3 13.5 20

30-

л

I

,4 13,5

Рис. 3. Графики зависимостей М-е5 1 — по опытным данным; 2,2а — по расчету на основе ОРМ, с использованием натуральной диаграммы и диаграммы Праплтля; 3 — по расчету на основе СНиП 2.03.01-84 О — границы зоны ЧРТ; ДБ-1 ;ДЬ-4 —графики, соответствующие различным диаграммам о,,-^

-1S-

напрякения и деформации вплоть до их предельных значений.

Использование обобщенной расчетной модели, ее внедрение в разработку предлагаемого метода оценки прочности и деформа-тивности балок, имеющих нормальные трещины, производилось в следующем порядке. На первом этапе произведено исследование наиболее распрострзкных диаграмм состояния бетона и.арматуры. Далее производился расчет исследуемых балок с использованием обоснованных на первом этапе работы диаграмм состояния мате- , риалов. В последствии разрабатывалась методика остаточной прочности и эксплуатационной пригодности железобетонных балок с чрезмерно раскрытыми трещинами.

Для исследования принимались четнра вида диаграмм состояния тяжелого бетона. Первая из них - sb,предложенная ШНЯВ, вторая и третья - диаграммы с ниспадающей горизонтальной ветвью; четвертая - диаграмма,принятая в Нормах EKB. Совместно с вышеуказанными диаграммами исследовалось две диаграммы состояния арматуры - натуральная диаграмма,построенная да результатам исследования арматуры класса АШ, используемой в опытных балках, а также диаграмма, называемая диаграммой Прандтля, используемая в практике проектирования для-арматуры с физическим пределом текучести.

На основе исследований произведено сопоставление графи- -ков зависимости М - ее,полученных по расчету,рис.3. Предпочтительным оказалось сочетание диаграммы состояния .бетона ^ . принятой НИИЖБ.с диаграммой состояния арматуры либо натуральной, либо диаграммой Прандтля, как сочетание, дающэе более осторожные величины изгибающих моментов.

. Далее на основе обобщенной расчетной модели, OFM orrpe-

- . • -16- ' • . • делены величины изгибающих моментов,соответствующих началу развития'пластических деформаций в арматуре. М(, началу разрушения сжатого бетона Мэ, а также момента Muít, соответствующего разрушению балки. Определены величтгы соответствующих деформаций в врмцтуре и бетоне, произведен расчет ширины раскрытий трещин и прогибов.

Для оценки OBI произведено сопоставление расчетных величин изгибающих моментов, ширины раскрытия'трещин и прогибов с соответствующими опытными данными, полученными при испытании балок, рис.З. Следует отметить,что в балках с ца= 0,45% и

р. = 0,9% закономерность изменения величин моментов,получешшх в

расчетом с использованием натуральной диаграммы состояния арматуры,полностью совпадает с закономерностью изменения опытных моментов.

' - ■ Важно заметить,что расчетные величины изгибающих моментов в 1,3 раза уменьшаются по сравнению с соответствующими опытными моментами,для балок'с ца= 0,45% и в 1,1 раза для балок с ца= 0,9%. При использовании в расчете диаграммы ад-Ед Прайдтля расхождение расчетных и опытных моментов увеличивается о увеличением деформаций в арматуре, поскольку расчетные моменты практически остаются на одном уровне, рис.З. Наибольшее соотношение опытных и расчетных величин соответствует точке; с. М = Мэ на опытном графике и составляет 1,4 для балок с. Ца= 0,45% и. 1,12 для балок с ца= 0,9%. Характерно, что величина деформаций в арматуре, соответствующая опытному моменту ,М3 превышает расчетную величину в 1,4 рза для балок с ца = 0,45% и в 1,6 раза для балок с цв = 0,9%. Деформации в арматур® Бв, соответствующие моменту М( на рассматриваемых графи-

' -17-. .

ках,равны, опытным для балок р ца= 0,45Ж и с ца= 0,935. Рас четная ширина раскрытия нормальных треоиш и прогибов, соответствующих работе арматуры и бетона в области пластических деформаций,практически приближаются к опытным значениям.

Можно считать, что ОИй удовлетворительно оценивает ширину раскрытия трещин и величину прогибов при развитии пластических деформаций в арматуре.и бетоне. .

Проведенный анализ позволяет считать, что обобщенная расчетная модель на данном этапе является по.чти единственным аппаратом, способным оценить дофэрмативные свойства.бетона и арматуры при работе балок.

Произведена оценка предлагаемой классификации трещин на основе расчетной модели ОРМ. О результатах- ■ оценки можно судить по графикам рис.3. ;

Сопоставляя принятые границы ЧРГ по оси деформаций с границами, определенными по расчету, получаем, что начальные, границы совпадают с расчетными. Конечная граница ЧРТ уменьшается в 1,4 раза для балок с ца= 0,45% ив 1,6 раза для балок : 0,935. Расчетная величина соответствующего изгибающего «омента снижается в 1,3 раза,либо в 1,4 раза для балок с ца= ),45% в зависимости от используемой в расчете диаграммы сос-■ояния арматуры. Для балок с ца= 0,9% расчетная величина из-■ибапцего момента, соответствующего конечной границе ЧРТ^ меньшаатся в 1,10 или в 1,12 раза, рис.3.

Оценивая результаты проведенного сопоставления можно делать следующие выводы, что несмотря на то, что обобщенная асчетная модель занижает конечную границу области существо-аш1я ЧРТ, в целом эта расчетная модель является хорошим

обоснованием принятой классификации трещин, поскольку она улавливает 'закономерность изменения нагибающего момента в зависимости от деформаций в арматуре,а также утверждает факт появления и области существования чрезмерно раскрытых трещин, т.е. трещин, при которых не происходит разрушения балки. В этом случае не суть важно, что конечная граница области существования ЧРТ, определенная по обобщенной расчетной модели, несколько сужает эту область, создавая определенный запас.

•Оценивая опытные результаты с помощью расчета, получили, что расчетные границы области существования ЧРТ для балок при повторном разгрукении-нагружении незначительно увеличились в 1,03 раза по сравнению с расчетными границами для балок при однократном нагружетш..

По результатам анализа проведенных исследований можно сделать.вывод,что при многократном нагружают,как и при длительной нагрузке будет иметь место тенденция к увеличению области существования ЧРТ. Закономерность изменения положения границы ЧРТ будет изучаться в дальнейших исследованиях.

Йа основе проведанных исследований разработана методика оценки прочности и эксплуатационной пригодности железобетонных. балок. Целью этой методики является оценка остаточной прочности балок с нормальными трещинами. Суть предлагаемого метода оценки остаточной прочности заключается в определении величины остаточной прочности путем сопоставления расчетной и опытной величины момента, рис.3. Остаточную прочность балок с нормальными трещинами предлагается определять с помощью коэффициента, Который является функцией деформации арматуры, рас-

-/Э- •

четных и опытных моментов и определяется по формуле: «Р, - <P¿)-(ee~Ket) "

V.-V,' - ■ е _ - е-V. ■• <')

в3

где

teet teat

«3 . «3

^í ~ calc ' " calo '

■ м, '

' • . cale

Eg( - деформации в арматуре,соответствующие М?

calo

- s _ - деформации в арматуре,соответствующие М_ ". . ; a¿ J

б - деформации в арматуре,соответствующие замеренной ширине раскрытия трещины в натуральной балке.

При использовании в расчете диаграммы ад - ед Прандтля коэффициент ф будет иметь постоянное значение.

Тагам образом предлагаемый метод оценки остаточной прочности, состоит из двух этапов расчета. Первый этап заключается в определении степени.аварийности трещин в соответствии с разработанной в.данной диссертации классификацией нормальных трещш. Второй этап заключается в поочередной определении величины деформаций в арматуре ед и величины соответствующего момента М на основе методики обобщенной расчетной модели. При.этом остаточная несущая способность определяется по зависимости

Моет = Н (<р - 1}.. (2)

Рассмотренная выше методика реализуется на основе клас-снфикации нормальных трещин. В общем случае произвести клас-

■ ' • , -20-сификацию трещин можно на основе натуральных размеров балки по ОРМ. Для этого следует определить расчетом границы допустимых, чрезмерно раскрытых и недопустимых трещин с.использованием натуральной диаграммы состояния арматуры или диаграммы Прандтля и рекомендуемой ЩИЖБ диаграммой состояния бетона.

Не . смотря на .то, что OFM занижает границу области ЧРТ предлагаемая методика оценки остаточной прочности в целом является удовлетворительной, поскольку она улавливает закономерность ^'изменения Изгибающего момента в зависимости от деформаций в арматуре. Кроме того весьма важным является то, что эта методика утверждает-факт появления и области существования чрезмерно' раскрытых трещин и позволяет определить величину остаточной прочности балок с нормальными трещинами.

; ... ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе экспериментальных исследований балок выявлен характер развития нормальных трещин, которым соответствует нарастание пластических деформаций в арматуре и бетоне, увеличение ширины их раскрытия, однако признаков разрушения сжатого бетона не обнаруживается. Такие трещины предлагается называть чрезмерно раскрытыми трещинами, при которых не происходит разрушения балки по нормальному сечению.

2., Для разработки метода оценки остаточной прочности поврежденных балок по результатам эксперимента разработана классификация трещин по степени их аварийности. Выделено три характерных вида трещин. Трещины, при которых в арматуре преобладают упругие деформации, названы" допустимыми трещинами. Основу классификации составляют чрезмерно раскрытые трещины, определение которым дано в перврм выводе. Третий вид трещин,

при которых происходит разрушение балки, назван недопустимыми трещинами. Таким образом классификация трещин включает в себя три характерные зоны существования названных трещин.

На основе экспериментальных данных установлены начальная и конечная границы области существования чрезмерно раскрытых трещин. ^ " -

3. При увеличении процента армирования область существования чрезмерно раскрытых трещин в растянутом бетоне балок уменьшается.При увеличении процента армирования в 2 раза область существования ЧРТ по деформациям в-арматуре уменьшается примерно в 1,4 раза.

4. При повторном четырехкратном нагружении-разгружении до уровня постоянных нагрузок ширина чрезмерно раскрытых трещи, а также величина деформаций балок, соответствующих конечной границе чрезмерно раскрытых трещин, увеличиваются в_ 1,07 раза, суммируясь от этапа к этапу.. Границы области существовали ЧРТ практически не изменяются.

5. Нормативный метод расчета, принятый в СШ1 2.03.0134 не позволяет учитывать работу нормальных сечений балок в збласти пластических деформаций бетона и арматуры и поэтому ге может быть использован при разработке метода оценки остаточной прочности балок,имеющих чрезмерно раскрытые трещины.

6. Почти единственным расчетным аппаратом, позволяющим щенить остаточную прочность балок с нормальными трещинами, шляется обобщенная расчетная модель, которая основывается на 'рех положениях:

- на уравнениях равновесия моментов и-продольных сил; ■ на условии деформирования в виде линейного поворота нор-

мального сечения,т.е. на гипотезе плоских сечений; - на диаграммах деформирования бетона и арматуры, связывающих напряжения и деформации вплоть до их предельных значений.

7. Выявлено, что для расчета остаточной прочности балок по обобщенной расчетной модели, предпочтительной является диаграмма состояния бетона, предложенная НИМБ, а также одна из двух диаграмм состояния арматуры - натуральная,либо диаграмма Прандтля.

8. Закономерность изменения моментов,полученных расчетом, полностью соответствует закономерности, выявленной в результате экспериментальных исследований. Расчетные изгибающие моменты в 1,3 раза меньше опытных величин для балок с ца = 0,45% и в 1,1 раза меньше для балок с цв= 0,9%. При использо-

вании диаграммы од- ед Прандтля расхождение расчетных и опытных велин соответственно увеличивается в 1,4 и в 1,12 раз. Расчетная величина деформаций в арматуре,соответствующая конечной границе чрезмерно раскрытых трещин . уменьшается по сравнению с величиной,установленной в опытах, в 1,4 раза для балок с ца= 0,45% и в 1,6 раза для балок с 0,9%. Не смотря на указанные расхождения в целом расчетная модель является хорошим обоснованием принятой классификации трещин.

9. Разработана методика оценки остаточной прочности и эксплуатационной пригодности балок с нормальными трещинами, ,суТь которой заключается в определении остаточной прочности, путем введения в расчет коэффициента ц>4, который предлагается определять по расчетной зависимости (1), основывающейся -на' сопоставлении расчетных и опытных изгибающих моментов.

10. Предлагаемый метод оценки остаточной прочности состоит из двух этапов расче'та. Первый этап заключается в определении степени аварийности трещин в соответствии с разработанной классификацией'нормальных трещин, Второй этап, заключается в определении соответствующего Момента по обобщенной расчетной модели 0И1. При атом остаточная несущая способность определяется по зависимости М е = М (<р - 1).

11. Несмотря на то, что обобщенная расчетная модель-занижает границу области ЧРТ, предлагаемая методика оценки остаточной прочности в целом является' удовлетворительной, поскольку она улавливает закономерность изменения изгибающего, момента в зависимости от деформаций в арматуре. Кроме того весьма важным является то, что методика утверждает факт появления и области существования чрезмерно раскрытых, трещин и позволяет определять величину остаточной прочности балок с нормальными трещинами.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1.Баранова Т.И. Гучкин И.О. Муленкова В.И. Оценка прогости и эксплуатационной пригодности железобетонных балок с.нормальными трещинами.-Материалы международной коференции по бетону и железобетону. Инженерные проблемы современного железобетона .Иваново 1995.

2.Гучкин И.О. Муленкова В.И. Работа железобетонных балок с чрезмерно раскрытыми трещинами.- Материалы международной конференции по бетону и железобетону. Инженерше проблемы' совре- . менного железобетона . Иваново 1995. ' •

3.Муленкова В.И. Исследование напряженно-деформированного состояния балок с чрезмерно раскрытыми трещинами.- Материалы