автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Прочность бетона и железобетонных элементов при учете неоднородного напряженного состояния, нелинейного деформирования и истории нагружения

■ : ОДЕССКИЙ КИЯЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬШЙ ИНСТИТУТ

РГГ .«СЕ

На правах рукописи

ЩЕЛКУНОВ Василий Григорьевич

ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГОИ УЧЕТЕ НЕОДНОРОДНОГО Р1АЛРЯ1ЕНКОГО СОСТОЯНИЯ, НЕЛИНЕЙНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ИСТОРИИ НАГРУЖЕН« '

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции,

здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени докторг технических наук

Одесса - 1593

Работа выполнена в Одесском инженерно-строительном институте

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Яременко А.Ф.

- доктор технических наук, профессор

Япенко Е.А.

- доктор технических наук, профессор

Пахомов В.А.

Ведущая организация - ЧерноморИШлроект, г. Одесса

Защита состоится "¿£Ь ¿У^ЛХ 1993 г.' в И часов на заседании специализированного совета Д 0б8.41:и1?, в Одесском инженерно-строительном институте по адресу: 270029, Одесса-29, ул. Дидрихсона, 4, ОИСЯ, ауд. 210.

С дассергацией мокно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан ¡1 1993 Г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

доцент Мсг^п Н.А.Малахова

Актуальность теми исследований. Тема посзяшена совершенствовании методов расчета железобетонных конструкций с целью снижения их материалоемкости и повышения надежности, что является одной из важнейших прикладных задач исследований в области железобетона.

Железобетонные конструкции реальных сооружений загружаются постепенно по мере возведения сооружений. Предельное состояние конструкций по прочности в таком случае может наступить при однократном или многократном приложении временных дополнительных нагрузок, являющихся последним этапом в сложной истории нагружения.

Опытами установлено, что при загружегаги старого бетона в режимах, близких к режимам за1фужения реалышх конструкций; существенные изменения претерпевают его механические характеристики-прочность и деформативность. Установлено также, нто длительное сопротивление бетона сжатых зон железобетонных элементов, работающего в условиях неоднородного напряженного состояния, существенно отличается от длительного сопротивления бетона при центральном сжатии. Необходимость дальнейшего углубленного исследования особенностей напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов обусловлена диалектикой развития теории железобетона.

Работа выполнена в Одесском инженерно-строительном институте в соответствии_с планом работ института по проблеме "Влияние длительных процессов на деформативность, прочность и устойчивость строительных конструкций". Исследования проводились з соответствии со следующими документами:

- планом сотрудничества Постоянной комиссии СЗВ по строительству

в 1975...80 г.г. по теме 4.5.6 - "Разработка методов расчета железобетонных конструкций из плоских элементов и совершенствование методов расчета линейных элементов" / задание 4.5.6.3.1.1 / ;

- целевым комплексны:/, программам Минвуза УССР в 1981...85 г.г. "Длительное сопротивление бетонных и железобетонных конструкций" / приказ № 414 от 12/11, 1982 г./ ;

- планом госбюджетных работ ОИСИ на 1935...90 г.г. по теме "реформация и длительная прочность железобетона при различных режимах загружения" / № гос. per. 0186008326S /.

В перечисленных документах подтверждена актуальность нового направления в теории железобетона по учету истории нагружекия, нелинейного деформирования и неоднородного напряженного состояния. Дм.ья .исследований , приведенных в работе, является: - создана«, эЕсперичзнт&тьное и теоретическое обоснование простого и наложного кетодо оценки прочности иоркалышх се'шнлй изгибаемых и сжатых коротких элементов и выявление резервов их прочности.

- разработка практических рекомендаций для расчета нормальных сечений железобетонных элементов. Для реализации этих целей ПСтребовались новые подходы и новые исходное положения.

Ня запиту шиосятсд следующие новые положения:

- способ учета влияния неоднородного напряженного состояния сечений на сопротивление бетона сжатию;

- способ определения сопротивления бетона.скатил;

- методика учета влияния истории кагруясения на сопротивление бетона и форму эпюр напряжений в сжатых зонах элементов;

- феноменологические зависимости для определения сопротивления и предельных деформаций бетона при различных режимах загружения;

- реологические уравнения, устанавливающие связь между деформациями и напряжениями бетона при различных режимах загружекия;

- методика расчета прочности нормальных сечений железобетон- . ных элементов 'при различных режимах загрутекия;

- методика определения напряжений в бетоне и арматуре с учетом реологических свойств материалов.

Практическое значение результатов исследований:

- на основе исследований разработаны практические рекомендации по расчету железобетонных конструкций, применение которых при проектировании дает достоверную картину напряженного состояния сечений, выявляет скрытые резервы несушей способности и резервы экономии материалов.В отдельных случаях применение рекомендаций увеличивает надежность железобетонных конструкций; ' '

- при испытаниях железобетонных конструкций, проводимых по ГОСТ 8829-85, разработанный метод позволяет выявить и оценить причини разрушения на основе достаточно точной картины напряженного состояния сечений и внести коррективы в • технологию производства, в выбор материалов и т.д.;

- при реконструкции зданий и сооружений, связанной с увеличение ем эксплуатационных нагрузок, разработанный метод позволяет учесть, влияние предшествующего длительного загружения на сопротивление материалов и на напряжения в ¡этих материалах.

Достоверность результате^ обеспечивается:

- экспериментальным обоснованием исходных положений исследова-.

ний;

- решением поставленных задач на основе феноменологических зависимостей;

- сравнением результатов расчета по предложенным рекомендациям с результатами обширных экспериментальных исследований,*

- сравнением результатов расчета с результатами вычислений по действующим нормам и другим существующим методикам.

- ь -

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на следующих конференциях и совещаниях:

- Второе Всесоюзное совеиание по проблемам ползучести и усадки бетона, Ереван, 1974 г;

- координационное совещание секции теории железобетона по теме "Физические модели железобетона и численные расчеты на ЭВМ", Челябинск, 1979 г;

- советание специалистов стран-членов СШЗ по .еме 4.5.6 "Разработка методов расчета железобетонных конструкций", Вильнюс, Í980 г., Ставрополь, 1981 г.;

- республиканские научно-технические конференции по тёме "Длительное сопротивление бетонных и железобетонных конструкций", Одесса, 1981 г., Николаев, 1983 г.;

- координационное совешание по теме " Учет физической и геометрической нелинейности в расчетах железобетонных стержневых статически неопределимых конструкций. Ростов-на-Дону, РИСИ, 1985 г,

- координационные совещания тю теме "Длительное сопротивление ■ бетона и железобетона", ^десса, 1981 г., 1S89 г.

Публикация работы: Содержание диссертации опубликовано в монографии, учебном пособии и в 19 статьях.

Внедрение результатов исследований,

Реализация результатов исследований предполагает включение их в нормы проектирования и ГОСТ на испытание железобетонных конструкций, что позволит более точно оценить напряяето-деформированное состояние сечений и выявить резервы экономии материалов.

Результаты исследований использованы в учебном процессе: в научно-исследовательской работе студентов Одесского ИСИ, в дипломном и курсором проектировании; в лекциях по курсу "Железобетонные и каменные конструкции"; по материалам исследований подготовлены и изданы методические указания "Метода расчета прочности железобетонных внецэнтренно сжатых элементов" , "Проектирование внецонтренно статнх элементов минимальной стоимости" и учебное пособие "Ро&раху-нок mÍuhoctÍ позацентрово стиснугих зал1зобетошшх елемент!п Í по-гсук napiaHTÍB мШмальио! вартостГ'.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из предисловия, аести глав, обших выводов и предложений, содержит 288 страсти, основного текста, 105 страниц рисунков, 5 страниц таблиц и библиография из 343 позиций.

В нерпой главе рассмотрев работы, «келэпю прямое отношение к изучаекоЧ проблеме.

Исследованиям прочности к деформаций бетона и железобетонных конструкция, определившим современное состояние отечественной теории железобетона, посвящены работы С.В.Александровского, И.II. Ахвердова, В.Н.Еайкова, Ю.К.Баженова, А.Я.Еараошкоьа, О.Я.Еерга, В.К.Бондаренко, П.И.Васильева, А.Л.Гвоздева, А.Б.Голшшва, В.Н. Гусакова, ¡П.П.Гуш, Н.Ф.Давьшова*, С.А.Дмитриева, П.Ф.Дроздова,

A.С.Залесова, Ю.В.Зайцева, М.М.Заставы, Ю.А.Иваненко, К.И.-'лрпенко, К.С.Карапетяна, Г.В.Кизирии, А.П.Кричевского, С.!.!. Крылов а, А.П. Кудсисг, Л. 11.Макаренко, Р.Л.Каиляна, В.В.Михайлова, К.В.Михайлова,

B.И.Мурашова, Т.А.Мухаш-диева, А.Д.Оатула, Н.Н.Попова,Л.Л.Пэнышша, Я .Е.Прокоповкча, Б.А.Пахомова, Т.М.Пецольда, Б.С.Расторгуева, А.Р. Рчаницина, Б.Я.Рискинда, Р.Л.Серых, В.^Соломина, А.М.Скудры, Я.В. Столярова, К.Э.Талд, Л.П.Трапезникова, И.И.Темнсва, И.Н.Улникого, З.Н.Цялосаки, К.к.Чистякова, А.Л.Вагина, Е.Н.Щербакова, А.Ф.Ярсмэнко, Е.А.Яиекко, А.В.Яшина и многих других.

Исследованиям железобетонных изгибаемых элементов посвяшенц работи Н.А.Маркарова, Г.Д.Вшпневеакого, И.Е.Нрокоповича, И.И.Темнова, П.Н.Ганаги, В.Я.Бакинского, В.А.Зедгенидзе, С.В.Горбатова,Р.Х.Нахто, О.М.Дончеьхо, М.'/.Додонова, Б.С.Расторгуева, КЗ.Н.Кардовского, Я.Д. Лившица, Р. А. Мелышка, Т.А.Мухакедаева, В.М.Митазога, Я.М.Немиров-ского, Н.П.Новстарского, Е.К.Пересшжина, А.'.!.Се?.;енова, М.М.Холмян-ского, А.И.Чебаненко, Г.И.Качих'иной, В. 1!. Половца, Ь.И.Барановского, В.М.Оплачко, П.Г.Кургана, В.К.Иобринпа, В.Ф.Мазура, Д.В.Бабенко, В.Е.Ящука, Г.К.Дорошенко Г.С.Чобана и др.

Теоретическим и экспершлнталишм исследования.! прочности центрально к внэцентренно султух келезобетошшх и бето:пшх элементов посвяшенк работа М.С.Еорютакского, Э.Е.Еры.татого, З.Г.Бессонова, К.Г.Галустсва, Е.И.Гамаэдова, Е.Л.Розовского, Б.В.Дегтерева, В.А. . Гагарина, А.Д.Дербуша, С.С.Кротовского, Ю.Н.Карнета, Е.А.Кузовчико-зой, К.В.Петровой, В.С.Рокача, Б.С.Расторгуева, К.В.Смирнова, В.Ф. ' Мазура, Д.В.Бабенко, А.Н.Орлова, Е.А.Шафрановского, И.А.Узуна, Иг.И. Темнова и др. .

Исследование влияния нроднотср.ш иагружотм бетоиа молодого возраста посвящены работы З.К.Сорокора, А.'Л.Десова, А.В.Саталкича, Б.А.Сончвнко, Л.П.Макаренко, С.И.АртаноБСКОГо, Ю.Я.Штаермака и др.

• Т.Н.Яодобенко, С.С.Ватагиь, Н.В.КЯ'аа^ьа, А.П.Давидгнко, А.Е. "данов иол руководством А.Б.Голнжва провели обсирные исследования железобетонных ялементов при новом подходе к построении диаграммы

сжатия бетона п эпюр напряжений в бетоне сжатых зон элементов.

А.Я.Еарапшков провел первые исследования железобетонных конструкций при сложных режимах длительного приложения переменных нагрузок и впялил новые закономерности в их напряженно-деформированном состоянии. От и исследования получали развитие в работах J1. АЛ.'урашко, К.П. Новотарского и др.

Исследования влияния истории загрукения в режимах, близких к режимам загружения реальных конструкций, проведены Л.Е.Прокопошчем^ И.И.Темковшл, В.И.Половцем, В.М.Кобринцем, Иг.И.Темновнм, Д.В.БаЗен-ко, Е.Ф.Г/аэ.урои, И.А.Тцардовским, А.Ю.Свитлыком, А.Н.Хоркижко, Г.К. Дорошпкки.

Анализ проведенных исследований позволяет сделать выводи:

- недостаточно изучено влияние неоднородного напряженного состояния сечений на сопротивление бетона сжатию;

- недостаточно изучено длительное сопротивление Сетона сжатых зон элементов;

- практически не изучено влияние постепенного длительного загружения на сопротивление бетона сжатых зон элементов;

. - нет данных о влиянии режимов длительного загручения на форму япюр напряжений в бетоне сжатых зон элементов;

- вопрос о границе между линейной и нелинейной областью деформирования бетона при сложных режимах длительного загружен л изучен недостаточно.

Учет перечисленных факторов в расчетах железобетонных конструкций, загружаемых в различиих режимах, является крупной проблемой, имеющей практическое и теоретическое значение,

Во второй глаза приведены новые результаты экспериментальных исследований и принципиальные положения, основанные на этих результатах и являющиеся аппаратом исследования железобетонных и бетонных конструкций при режимах загружения, близких к реальным.

На рис. 1-11 приведены фрагменты экспериментальных исследований, анализ которых позволил сформулировать следующие основные положения.

Положение первое. Сопротивление бетона при однородном напряженном состоянии зависит от режимов загружения и должно опргдйляться в режимах, близких к режимам загружения реальных конструкций. Режимы загружения реплышх конструкций очень разнообразны, но общим признаком является то, что в любом случае процесс нарастания нагрузки при возведения сооружения

имеет достаточно большую продолжительность, зависяз'ую от нормативных сроков возведения сооружений.

Разнообразие режимов загружения вынуждает использоьать упрощенные расчетные режимы загружения, при которых наиболее полно проявляются закономерности в изменении сопротивлешм и деформаций Сетона. Для исследований принято четыре расчетных режима загружения / рис.1/.

При первом ре я им е конструкции загружают длительное время постепенно до разрушения. При втором режиме загружения конструкции загружают постепенно с выдержкой на уровнях, при которых наступает разрушение без приложения дополнительной нагрузки. При третьем режиме загружения конструкции загружают постепенно до более низких уровней по сравнению с вторым режимом с последующей кратковременной догрузкой до-разрушения. 'При четвертой режиме загружения после длительного постепенного загружения и длительной выдержки на определенном уровне нагрузки.следует кратковременное догружение до разрушения. Кратковременной догрузке может предшествовать малоцикловое загружение.

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что в рассматриваемых режимах загружения до весьма высоких уровней обнаруживается сложные закономерности изменения прочности и деформаций бетона / рис.2,3,4,5 /.

При первом и втором режимах загружения сопротивление бетона неоднозначно зависит от продолжительности загружения и может быть меньше шш больше призменной прочности. При третьем и четвертом режимах загружения зависимость сопротивления бетона от продолжительности и уровня напряжений сложная, но вполне определенная.

Для обозначения сопротивления бетона при принятых режимах загружения употребляется следующая терминология: при первом режиме загружения- длительная прочность бетона; при втором режиме загружения- длительная прочность, предел длительного сопротивления бетона; при третьем и четвертом режимах загружения- потенциальная прочность бетона. Употребление последнего термина связано с обстоятельствами определения прочности и с отсутствием подходящей традиционной терминологии.

. Результаты экспериментальных исследований бетонных образцов-призм в четырех режимах загружения представлены экспоненциальными функциями / рис.6 /.

Относительная длительная прочность бетона при первом режиме

■№) а ММ В

Ъ ± и

Рис.1. Упрошенные расчетные режимы дательного загружеиия железобетонных элементов до разрушения

I изо 1.1?

1.00

О? 5

0.50

О,и

з - -3

—

X.

/

г

Ре.чшкы затруднения:

1 - первый

2 - второй

3 - третий

4 - четвертый

5о

\00

150

гоО 250

±, сутки е

Рис.2. Относительная прочность бетонных образцов Ц -

при различиях речимах загрукения

г *

Ь ю

200 ________

I, сутки

Рис.3. Полные относительные деформации бетонных образцов при различных ро5.имах загружения

3

3

X '.о

0,8

0,6 ОН 01

сь

о

¿ль)- ю5"

Г~"Т.....-р-т— 1,2. /

Режимы загружения: 1 - длительное действие постоян- ной нагрузки; 2 - постепенное загружение

/ 1 ■1

■Ь, сутки

¿50

гоо

150 100 50

Из опыта • |

/

----- _ я* Теоретические

1/-Л—-!-- - ----

/ / У .__"" ■ —1 1

—^ -с \ Из от ка 1.2 - Режимы затру:« ния

10

го

30

Но

?0 60 70

t > сутки

Рис.4. Влияний режимов загруженпг(а') на деформации ползучести(б):

- опктные значения; ---- по нелинейной теории

ползучести для режима 2 ;-----по линейной теории ползучести для режима 2

I

иг

1,о 0.К

■ 0,5о 0,15'

«х-

Р' \ Н<Ц и, и *

/ " ✓ <.р1Ж и /и з, (60 с

1 1 1 /

\ < -Ъо

\

V, Ч Ч ¡4

1.0

о^о 01*

0,ъ ^>,50

ь'- Ь'ЧОс

1-г г 1 1 1

Л /у //

/ /Ч •ео- Лр)

/

О о г5 0.50 О7Г 1.0 6. 103

5,0 2.5- о -г,5" о

Рис.5. Зависимость скорости ультразвука дт/г , коэффициента поперечной 'деформация и объемной деформации 9 бетбшшх образцов от, режимов загрунения

1.1 1.0 0.8

- 12 а.

-- \

т для режима

г пер! •иги

* !

--

!.-- ао 50 л зоо

Щ и

-- \

- (Ылля режима ^'второго

6--

4-

1- п* Кг, . >0 о ¡¿о 300

-------- г1

при** У> для режима 4-го _

Рис.6.'Величины относительного сопротивления бетона при различных режимах загружешш '

1.0

Режим 1-ый

опытно-теор.<^(£)

опытно-

€к

I/1! сходная &(£) "~ I

_; &

8м

к-

Рис.7. Определенно сопротивлетя бетона сжатых зон: а- непосредственное измерение напряжений упругими датчиками; б- косвенным методом по результатам испытания моделей

о-теор. б(Х)

/У^И

а

¿130

3X0

¿40 ¡60

&0

о

Ч.1-А . Вр. и / и о'/ / V

К V

У 3

г

Го о

'о о гее

Ло

I зо

100 200 -ЗсО °

■ Вр-и /г/

6

// «0

£

2оо ¿00

/О!

■ Й->~>

4

/

/ №

Ч

Рис.В. Влияние армирования на сопротивление бетона сжатию при кратковременном загружен™(а)и при загружении в режимах 3,4(б,н)

2 О

2>0 ... (У 3 -Г— 21|

\__ ч1 Л

1

3,4 - режимы_загру«ения ,1 1 ■

сутки

Рис.9. Напряжения в бетоне железобетонных центрально сжатых

образцов ^арматура Вр-П, ^ = 1,56'3! ) при режимах загруче-

1,о

0.7У 0,50

о.и

ния 3,4 Я

М

1,3 -ретаыы загружения

ю

е

о к ч

_.____,

С _ _ гр

.— 1,2-режимы загруяения

ло

го зо о

г,сутки

ю

¿0 Зо

-£., сутки

Рис.10. Графики загружения (а)и деформации (б ) цементных образцов

I <,'

О,и о/о

о

/\ п» 1 1 V» 1,л

\\ \ч \ \

1,0

ого а.гЯ

2. Р -I ьЬ/Ъ, %

г у

1 0

\ 1 1 1

1 1 1

1.0 О,«"

6

\ ' \ № \

V 1 1 / и ¿9 с

•

I

ОДУ 0,50 . о,и ДГо X. "н

)) " ~ ~ ¿.¡с* Рис. 11.Изменения скорости ультразвука ¿Л/ь , коэффициента поперечной деформации У и объемной деформации & для цементных образцов, загружаемых в режиме 3

3

загрукения представлена выражением

где С1= 0,12 ; б =г 0,25 ; cL - 0,30 ; j3 = 0,015 .

Относительная длительная прочность бетона при втором режиме загружения представлена выражением

-¿.(t-tr,)-,

где оС, = о,10 ; Ь - 0,05 .

Относительна1! потенциальная прочность бетона при третьем режиме загружения представлена выражением

-fit

где ~ЬП -продолжительность постепенного возрастания нагрузки к моменту кратковременной догрузки; уровень напряжений, соот-

ветствующий нижней гранте области упрочнения /рис.'6 /.

Относительная потенциальна* прочность бетона при четвертом режиме загружения представлена выражением

■иР, Р Г

ПШ = 1ь(и)[\ +А(|-е ). • 0)

В опытах обнаружены закономерности в изменении деформаций, также зависящих от режимов загружения /рис.3,4,5 /. При первом режиме загружения предельная деформация бетона увеличивается за счет возможных деформаций на нисходящем участке диаграммы сжатия

¿м(*)*в*~(£к-ем)*хр('2Ц ■ (5)

При третьем и четвертом режимах загружения в определенных интервалах напряжений предельная деформация монет быть принята равной

где ¿(и^.-о)- предельная деформация бетона при кратковременном загружен™; £.¿(1;) ~ деформация ползучести бетон'а к моменту кратковременной догрузки.

Опыты показали, что при рассматриваемых режимах загружения положение границы линейного деформирования бетона зависит от .продолжительности постепенного загружения / рис.ч /, Граничное напряжение (Ог(<Г} » при котором деформирование становится нелинейным, определяется из вьгражения

— ¿/С

бг(г) * 0,15 - 0,35 ё . 'СО Тогда нелинейные функции ^{6г)г"°СУт ^ыть получены с учетом изменения 6Г ("С) на основе простых зависимостей, предто.жентх Е.Л.Яце.ло, П.И.'Васильевым и др.

Положение г. т о г с с, Сопротивление бетона при неоднородном напряженно:.: состоянии сечений существенно отличается от сопротивления бетона при центральном сжатии.

Проведены исследования по непосредственному и косвенному определенна сопротивления бетона сжатых зон, работающего в условиях неоднородного напряженного состояния / рис.7 /.

Предпочтение отдается косвенному определению сопротивления бетона по результатам испытания моделей. Модели - бетонные призмы, имеющие по высоте подрезы различно;' глубины. Количеством и глубиной подрезов можно имитировать влияние на сопротивление бетона количества арматуры, эксцентриситета нагрузки и т.д. При испытании моделей нагрузка прикладывалась с эксцентриситетом в 1/6 высоты неподрезаной части сечения / рис.7 /. Определив разрушающую нагрузку, измерив деформации бетона в сечении и исполь-* зуя условия равновесия, гипотезу плоских сечений и диаграмму сжатия бетона, можно методом итераций определить сопротивление бетона, под которым в данном случае подразумевается максимальное напряжение в сечении в момент разрушения. Обработка результатов испытаний моделей показана, что отношение максимального напряжения в бетоне сжатой зоныб^тах к может достигать 1,4 ... 1,5.

Опыты показали, что при постепенном длительном загружении сопротивление бетона сжатых зон слабо заЕисит от продолжительности загружения, но при этом сильно изменяется форм эпюр напряжений за счет сокращения нисходящего участка / рис.7 /.

Положение третье . Неоднородное напряженное состояние, порожденное наличием в сечении высокопрочной арматуры, существенно влияет на сопротивление и деформации бетона при кратко-

временном и длительном режимах нагружения /рис.8,9/. Особенно заметно влияние армирования на сопротивление бетона при длительном постепенном нагружении. Здесь наблюдаются закономерности, подобные закономерностям, обнаруженным при исследовании бетона при однородном напряженном состоянии. Количественная оценка_влияния продолжительности и уровня напряжений может быть осуществлена по формулам (1), (2 ) , (3 ) , (4 ) , но три этом необходимо учесть влияние дополнительного фактора - количества арматуры.

Положение четвертое. Влияние предыстории и истории нагружения не может быть учтено без использования феноменологических теорий ползучести бетона. Для этих иелей применяется предложенный автором вариант модифицированной теории старения , основанный на гипотезе о параллельности кривых ползучести и закономерностях накопления обратимых деформаций ползучести, обнаруженных в опытах. Модифицированная теория старения получила распространение за рубежом. В 1972 году на ХУ Пленарной сессии ECB принято и . опубликовано пособие, составленное проф. Чиорино М.А./Италия/, который предложил вариант модифицированной теории старения, ана-. логичный'разработанному автором.

Для построения оптимальных и квазиоптимальных режимов загру-жения центрально сжатых железобетонных элементов может быть использовано предложение, разработанное под руководством И.Е.Проко-поЕича на основе аппарата наследственной теории старения.

В главе второй показано, что основные положения, являющиеся рабочим аппаратом исследований железобетона, имеют феноменологическое представление, что оправдано современным уровнем изученности ■ структуры бетона и физических процессов при длительном загруженш . бетона.

В главе второй приводена грубая механическая модель, удовлетворительно объясняющая описанные выше закономерности изтленения сопротивления бетона при различных режимах загружения. Главным фактором в закономерностях изменения сопротивления бетона является неоднородное напряженное состояние различного происхождения.

Причины неоднородного напряженного состояния сечений: наличие изгибающих моментов и , следовательно, градиента напряжений в- сечении, а также градиента напряжений в сжатой зоне между сечениями, проходящими по смежным трещинам ; структурная неоднородность бетона, связанная с наличием заполнителя - шебня и песка ; наличие высокопрочной аркатуры'при условии надежного сцепления ее с бетоном.

Опыты подтверждают определяющее влияние неоднородного напряженного состояния на сопротивление бетона сжатию.

Испытание моделей /рис.7 / подтверждает существенную зависимость сопротивления бетона сжатию от градиента напряжений, зависящего от глубины подреза моделей.

На рис.10, Ц приведены результаты испытаний образцов, изготовленных из однородного цементного тоста без заполнителей и имеющих к моменту испытаний стабильную прочность и деформативность. Эффект упрочнения бетона в этих опытах дата при режиме'3 не наблюдался.

Опыты показали, что высокопрочная арматура, лишенная сцепления с бетоном, даже при совместном деформировании с бетоном за-счет*жесткого соединения в торцах образцов, не является составной частью сечений образцов и не оказывает влияния на сопротивление бетона.

Установлено также, что применение арматуры классов А-П, А411, обладающей физическим пределом текучести, не оказывает существенного влияния на сопротивление бетона / рис.8 /,

Для старого бетона, имеющего к моменту загружения стабильные характеристики, фактор времени, определяемый режимом загружения, оказывает существенное влияние на сопротивление бетона только при наличии перечисленных выше условий.

Увеличение продолжительности постепенного загружения в режимах 1-4 способствует синхронизации разрушения отдельных объемов бетона и увеличению его прочности. -

В треть'ей главе приведены результаты теоретических исследований железобетонных центрально сжатых элементов. Исследование несуще.*! способности центрально сжатых элементов дает возможность более четко учесть и оценить особенности работы бетона и арматуры при сложных режимах загружения, а результаты этих исследований можно рассматривать как перйое приближение в итерационных расчетах внецентренно сжатых элементов.

: При определении кратковременной несущей способности элементов, имеющих арматуру классов А-П, Л-Ш, можно использовать рекомендуемый СНяП метод по приведенным выше соображениям.

При определении кратковременной несущей способности элементов, имеющих арматуру классов А-1У, А-У, целесообразно учитывать работу бетона на нисходящем участке диаграммы сжатия. Тогда несущая способность элемента будет представлена в виде функции деформации

А/(е)~Ь1б$(£) + Я,б не), (е)

В выражении (^деформация должна соответствовать тлаксимуму функции НЦ). При этом - 0 , а 65£)>б5(6,), гдз (5м -деформация бетона, соответствующая максиму^ диаграммы сжатия / рис.7 /. Зависимость б® (£) может быть принята в форме, предложенной В..Н.Байковым.

Несущая способность элементов при длительном постепенном загружении / режимы 1,2 / определяется с учетом основных положений, приведенных в главе второй: неоднозначной зависимости сопротивления бетона й^г [I) от продолжительности загружешм; с учетом повышения напряжений в арматуре за счет ползучести бетона; с учетом влияния арлирования на сопротивление бетона . Несущая способность

определяется по формуле

где

(10) *

здесь R'ím(jU) - кратковременная прочность бетона с учетом влия-' ния армирования. 1

Сопротивление арматуры M(t)определяется На диаграмме сжатия по величине деформации

= . (и)

Несутлая способность элементов при длительном постепенном загружении с после,дующей кратковременной догрузкой / режимы 3,4 / определяется при замене сложного закона загружения ступенчатым по формуле (9),

£i(t) =¿»{t)ís*-A6s(t) ■ М

дополнительное напряжений в арматуре kÓ¡(t) рав но

п

AÓ5(t) = £b6.Ji(tX¿) ■ (l3)

При нелинейном деформировании tj равно

í-i i 1

гд~ к(э(Тс)- приракение напряжения б бетоне в момент , определяемое■в предположении упругой работы бетона; ^ -коэффициент армирования; ¥(¿£¿1 , аУ(П1~ характеристика ползучести бетона и предельное значение характеристики обратимой части деформации ползучести; т(Тг)- предельное значение характеристики ползучести бетона.,

Исследования показали, что при кратковременном загрукении имеется резерв несушей способности, величина которого зависит от коэффициентов армирования, класса арматуры и других'факторов и может составлять 0 •••28?.

При длительном загружении элементов в режимах 1,2 резерв несущей способности составляет 12~27$. При длительном загружении в режимах'3 , 4 резерв несущей способности может достигать 28.•• 35% / рис.12 /.

В главе третьей предложены способы учета влияния на несущую способность усадки бетона и предварительного напряжения. Определив оптимальную величину предварительного напряжения в арматуре класса А-Ш, можно премировать сборные элементы повышенной тре-щиностойкости при совместном действии усадки и монтажных нагрузок.

В четвертой главе приведены теоретические исследования несушей способности внецентренно сжатый и изгибаемых обычных и" предварительно напряженных элементов. Исследования проведены с учетом основных положений второй главы. Дополнител1ными ' предпосылками исследований является гипотеза плоских сечений и предположение о том, что критерием разрушения нормальных,сечений является разрушение бетона сжатой зоны. Сопротивление бетона слитию здесь принимается равным максимальному напряжению ¿техв бетоне сжатой зоны, определяемому по рекомендациям второй главы. Для построения этор напряжений в сжатых зонах используются диаграммы сжатия, форма которых трансформируется в зависимости от продолжительности загружения.

Некоторая погреиность, возникающая при использовании гипотезы плоских сечений, при необходимости может быть легко устранена по рекомендациям А.Б.Голкшева и В.Н.Русакова. .

Исследование внецентрен.но сжаты х эле ментов.

• При внопентреняом сжатии элементы классифицированы по виду напряженного состояния сечений таким образом: первый случай - иап-рякетм в сечетшх однозначны, второй случай - напряжения в сечениях двузначны.

Л/

ЬЬЯЬт

4 л

3.0

2.0

Го

15 1- А-У 2- А-1У 3- А-Ш ИПа . 1 з ! 1 5 ^^

00 'Д 1 3

- по рекомендациям

/.5

3.0

Л/

Ч.5Г . 6.0

6Ы?6т

3.0

2,о

= 23 1- А-У 2- А-1У 3- А-Ш МПа 2 3 1 ^

г. г.

■■ по рекомендациям -----по СНиП

//

№

6.0

6Шт

З.о

2.0

1,0

= 31 1- А-У 2- Л-1У 3- А-Ш МПа' 1 3 1 »

——— по рекомендациям

1.5

3.0

4.5

//у*

6.0

Рис.12. Сопоставление несущей способности центрально сжатых

элементов, загружаемых в режимах 1,2 при ■£, = 300 суток :• -по рекомендациям ;---по СНлП

т.

Расчет прямоугольных сечений при первом случае кратковременного сжатия производится из условий

А/ = А/6 + ^вз + , (15)

• А^е+а+Хк-Ь) --Мб ^р5б5(Хк-а',ЬЙ5б4кк-/)+а) , (16)

Ук Л

где Л4 = 6 , (17)

° ** Ус,

М^"- ■ (18)

о о

В (15), (17) , (18) зависимость между Хк , £ к , ¿к, « Ь устанавливается на основе гипотезы плоских сечений, а функция'б £ {»с? принимается с учетом второго положения главы второй. Задача по определению несушей способности при первом случае кратковременного • сжатия решается на основе условий

Л/е^Л/б+Я^ + ^б./ > (19)

Мб-Л/^Хк-'т. (20)

Расчет прямоугольных сечений при втором случае кратковременного сжатия производится из условий

Л/е = 6Хк6ята4,(Ь0-УХ к) + ^'бз (Ье-а' ) , (21)

л/х , ^

Х'де - коэффициент полноты эпюры напряжений; ^ - коэффициент, определяющий положение равнодействующей в сжатой зоне.

Яри решении задачи по определению несушей .способности сечений вместо (21) необходимо использовать условие

Й563е - б^е-Ьо+о'^МхгК.бил* (е-Ко -»-¡ГХк )-о. (23)

Лри первом случае длительного вноцентренного сжатия' исполь-5У|Р?с« условия (15), (16) , (19) , (20) , в которпх сопротивление бетона долчно бкть споеделоно с учетом влияния .эксцентриситета и г;од1~41телы'остг •»агругеи'/я по формуле

6»««,(0 - expt-jatj] ) . {2A)

Сопротивление бетона сжатию (¿{Л0>1 , входящее в (24} принимаемое равным максимальному напрянению з бетоне сжатой зоны, определяется из выражения (25) , аппроксишрушего опытные значения Ытьх) полученные при испытании моделей / рис. 7 / '

где ГГ14 - опытный коэффициент, учитывающий повышение сопротивления бетона при неоднородном напряженном состоянии; . (эх - краевые напряжения в бетоне, определяемые по упругой стадии.

При втором случав впецвнтренного сжатия используются уело- «• вия (21) ,.(22) .

Опыты показали, что в условиях двузначного напрчжешого состояния сечений сопротивление бетона б^/яауС^'в малой степени зависит от продолжительности загружения / рис. 7 / и может быть определено из (25) без учета фактора времени.

Исследования несущей способности внецентренно сжатых элементов показали, что пси кратковременном загрузкении имеется резерв несушей способности, зависящий от случая в нецентре иного сжатия, классов 'арматуры и бетона, количества арматуры и он может достигать 20;?. Однако в отдельных случаях метод СНиП несколько, переоценивает несущую способность, следовательно,предлагаемый метод может повысить надежность конструкций.

При длительном загрунешш элементов, работающих по первому случаи, обнаруживаются те же закономерности, что и при центральном сжатии, количественное выражение которых определяется величиной эксцентриситета.

Исследование изгибаемых элементов.

Несущая способность изгибаемых элементов прямоугольного Сенегал при кратковременном загружении определяется из условий

М«бКкб*тах)(| (ho-)f>) > (26)

X*

С С hГ ^

Условия (26) , ( 27 ) , (28 ) используются и при определении готошади сечения арматуры.

Для расчета элементов прямоугольного сечения, имеющих в рас-тя'.гутой зоне только напряженную арматуру, необходимо определять деформации арматуры с учетом всех потерь, появившихся к моменту загружения элементов внешней нагрузкой

ьГ ' О»)

где (£) , потери предварительного напряжения от ползу-

чести и усадки бетона. Суммарная деформация арматуры, необходимая .для определения напряжений в арматуре, равна

¿¡(ь) = + ¿1ра) , (зо)

Где .-деформация ар.латуры от внешней нагрузки.

Если элементы имеют смешанное армирование, то необходимо вычислить . напряжение в обычной арматуре с учетом Аб,^) (Ъ) и с учетом напряжений, возникших в арматуре в момент обжатия.

Для расчета элементов прямоугольного сечения, имеющих в сжатой зоне обычную и напряженную арматуру, использовались условия

М'«^к6бтаЛ|(Ь0- КХк) + А*'бд(Ьо-а') + *Ьр6^01,-0/), (31)

Для вычисления напряжений в сжатой арматуре <0} , б.!р использовалась гипотеза плоских сечений. Полные напряжения в арматуре, расположенной в сжатой зоне, определяются с учетом предварительного напряжения и усадочных напряжений.

■ Несущая способность изгибаемых элементов прямоугольного сечения при длительном загружении определяется из условий

*

-М=, (33)

Яь&м+ЬъюЪМбимО)* о , (34)

' (35)

где (36^

Коли элементы армированы напряженной арматурой, то расчет осуществляется по приведению,! выше формулам, но с учетом напряжений и деа.оруаги?!, появившихся от сил сбтатмя и от усадки бетона.

Если изгибаемый элемент прямоугольного сечония армирован двойной напряженной арматурой, го расчет выполняется из условий

В отдельных случаях несущая способность, изгибаетлкх элементов должна быть определена с учетом ограничения прогибов.

В расчетах предлагаемым методом использованы диаграммы работы материалов, гипотеза о плоских сечениях, а напряжения в материалах определяются в ходе расчета, поэтому не исключено, что железобетонные элементы при достаточной прочности будут иметь чрезмерно большие прогибы. Однако предлагаемый метод позволяет легко определить несущую способность элементов, исходя из требоваш!й , предъявляемых к их деформативности.

Анализ результатов исследований изгибаемых элементов показывает, что при кратковременном загружении резерв несушей способности обычных элешнтов изменяется в широких пределах в зависимости от количества растянутой арматуры, классов бетона и арматуры и других факторов. Резерв несушей способности элементов, имеющих арматуру классов А-П , А-Ш, составляет 4..-10 %, а элементов, имеющих арматуру классов А-17, А-У , 11... 18 %. Применение предварительно напряженной арматуры классов А-1У, А-У, А-У1 и Вр-П повышает несущую способность на 4... 10 ^ по сравнению с несущей способностью обычных элементов. Кроме того, предварительное напряжение увеличивает интервал между иДО^у в 1,8.•• 2,3 раза в зависимости от класса применяемой 'арматуры и величины предварительного напряг-нения. Сопоставление несушей способности напряженных изгибаемых элементов, полученной по предлагаемому методу и по методу СНиП, обнаруживает резерв несущей способности в 5---12

Исследования показали, что несущая способность при длительном постепенном загружении гложет снизиться на 2 • --1% по сравнению с кратковременной несущей способностью, что объясняется уменьшением полноты эпюр напряжений в сжатой зоне.

При сопоставления длительной несушей способности, вычисленной по СНиЛ и предлагаемым методом, обнаруживается резерв, составлявший В... 15 % для элементов с арматурой класса А-1У и 121 для элементов с арматурой класса А—111.

При низких процентах армирования / р.^.-О,^,/ возможен разрыв арматуры класса А-Ш, напряжение в арматуре класса А-1У близки к временному сопротивлению, а резерв несуи;ей способности достигает 30^.

Учет предыстории н а г р у ж е н и я при исследовании изгибаемых и сжатых элементов.

Несутеая способность пненентренно сжатых и изгибаемых элементе? должна определяться с учетом предыстории нагружения. Без учета потерь предварительного напряжения от ползучести и усадки бетона не может быть правильно отражено совместное деформирование сжатой и растянутой зон железобетонных элементов. Методы определения напряжений в бетоне и арматуре с учетом ползучести и усадки разработаны на основе модифицированной теории старения.

Для случая центрального обжатия уравнение совместности деформаций имеет вид ' •

г

+ - # (ад ^ ор)

Приближенное решение уравнения (зэ) приводит к формуле

. (40)

Для случая нелинейной ползучести в уравнение совместности деформаций (39) введем простейоуто функцию, предложенную Е.А.Яненко

Дб£а)] = к[бт)-ббг]1бёг. (41)

Тогда формула для определения приращения / потерь / напряжений в бетоне будет иметь вид

Для случая ишцентренного обжатия уравнения совместности деформаций имеют вид

1

а

I

¿X 1Е(г) * \ ' (43)

(V)

¿V Ш

с .г '

бМ)

Ео

<6Щ) .

Ео -о и ь - -V-/

(44;

гд" (э£0 I - напряжения в бетоне на уровне сжатой и растянутой арматуры в начальны!! момент £ = С; &(э6(т) , А б £ (т) - прираще-,, Ш1Я / потери / напряжений в(бетоне на уровне сжатой и растянутой арматуры в момент Т' ; А^^ (1), й. - прирашения / потери / напряжений в сжатой и растянуто!! арматуре в момент .

Уравнения (43) , (44) необходимо рассматривать совместно с условия:-1;:; равновесия

+ Д , ^

I

бб(Ь) = • (46)

Решая совместно уравнения (43) , (44) ,(45) , (4б), получил формулы для определения

. -1)

(47)

Аналогичным образом получена формула для определения А при нолинейной ползучести бетона

- У . (49)

Методика определения напряжений, основанная на модифицированной теории старения проверена путем сопоставления результатов, полученных по предлагаемой методике, с результатами опытов и с' результатами вычислений по теории упругой наследственности и. теории упруго-ползучего тела. Сопоставление результатов подтверждает. достаточную точность предлагаемого метода.

Напряжения от усадки бетона могут быть определены из уравнения совместности деформаций

■О

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований, цель которых - подтвердить приведенные во второй главе основные положения теоретических исследований', а.также сопоставить опытные и теоретические значения исследуемых величин.

Так как объектом исследований являются сборные железобетонные конструкции, то опытные образцы подвергались пропарке. Режим пропарки выбирался таким образом, чтобы практически исключить твердение и набор прочности бетона в ходе длительных испытаний.

Результаты испытаний на центральное сжатие более 900 бетонных и железобетонных образцов подтверждают достоверность установленных ранее закономерностей в изменении прочности и деформаций.бетона при длительном загружекии в разнообразных режимах.

Подтверждается предположение о том, что главной причиной эффекта упрочнения бетона является неоднородное напряженное состояние, порожденное неоднородностью структуры бетона, элементом которой является заполнитель, играющий роль не только армируюшего элемента, но и концентратора напряжений. Важной причиной эффекта упрочнения бетона является также неоднородное напряженное состояние, порожденное наличием в сечении высокопрочной арматуры и градиента напряжении, связанного с действием изгибающих моментов, а также с появлением трешпн в растянутых зонах элементов.

Несущая способность центрально сжатых коротких элементов, имевших арматуру классов Л-П, А-Ш, при кратковременном загружешга практически совпадает с нос,ушей способностью, определяемой по предлагаемому методу и по метод:/' СНиП. При длительном постепенном загружении несущая способность элементов возрастает за счет эффекта упрочнения бетона.

Носутгая способность центрально сжатых коротких элементов, ^.р-.-у-^р- высокопрочную арматуру, при. кратковременном загружена и

повышается за счет увеличения сопротивления бетона, объясняемого неоднородным напряженным состоянием сечений, порожденным наличием высокопрочной арматуры.

Бетон элементов, армированных высокопрочной арматурой, способен-при кратковременном загружении работать на нисходящем участке диаграммы сжатия.

При длительном загружении сжатых элементов, имевших высокопрочную арматуру, несушая способность может увеличиваться на 30.« 40? за счет эффекта упрочнения бетона и за счет повышения напряжений в арматуре вследствие ползучести бетона / рис,13 /

Опытами установлено, что при длительном постепенном загружении центрально сжатых армированных элементов- сокращается или совсем исчезает нисходящий участок диаграммы сжатия. Опытами также установлено, что отсутствие сцепления между арматурой и бетоном резко снижает несущую способность центрально сжатых элементов.

Опыты с изгибаемыми и внецентренно сжатыми короткими элементами подтвердили, что при кратковременном загружении эпюры напряжений в сжатых зонах имеют сложную форму, непрерывно изменяющуюся при увеличении нагрузки, а сопротивлетге бетона сжатых зон значительно превосходит предел прочности бетонных призм.

•Несушая способность изгибаемых и внецентренно сжатых элементов в большинстве случаев превышает несущую способность, определяв?,^ по методике СКиП.

При постепенном длительном загружении'изгибаемых элементов бетон сжатых зон в значительной степени теряет способность работать на нисходящем участке диаграммы сжатия. Опытами подтверждено, что при длительном постепенном загружении большой продолжительности эпюры напряжений в сжатых зонах имеют форму, близкую к треугольной.

При длительном загружении изгибаемых и внецентренно сжатых элементов постоянной нагрузкой высокого уровня обнаружено существование очень узкого диапазона нагрузок при котором наблюдается снижение несутдей способности и разрушение элементов. Этот диапазон составляет 50■••95% от кратковременной разрушающей нагрузки.

Сопоставление результатов экспериментальных исследований с результатами теоретических исследований подтверждает достаточную надежность предлагаемого мотода.

Опытные значения несущей способности прилюбой продолжительности загружения больше значений несущей способности, определяемой предлолсешшм методом.

В шестой главе привнденн предложения по реализации резерва несущей способности железобетонных элементов в практических

Рис.13. Опытные и теоретические разрушающие усилия образцов Поо-о; Ш»«-»;**-1у а --*

расчетах нормальных сечений. Здесь приведены способы расчета сечений железобетонных элементов по предельным состояниям первой группы, обеспечивающие надежность конструкций / рис.14 /.

Предлагаемые способы расчета основан;! на наиболее простых методах, приведенных в третьей и четвертой главах.

Надежность конструкций обеспечивается введением системы коэффициентов, рекомендуемых СНиП для учета факторов статистического и нестатистического характера: число стандартовД ; коэффициент вариации \У ; коэффициент надежности по бетону и по арматуре & ; коэффициенты условий работы бетона и арматуры , Ул' ,

Особенности предлагаемого метода расчета железобетонных элементов:

- при определении нормативных сопротивлений бетона при сжатии учитывается влияние неоднородного напряженного состояния, поро.ждеиного наличием в сечениях изгибающих моментов и высокопрочной арматуры;

- при определении расчетных сопротивлений бетона при сжатии учитывается влияние режимов длительного загружения введением коэффициента 7^1 а) взамен коэффициента условий работы рекомендуемого СНиП.

- расчетные сопротивления бетона при сжатии могут определяться в процессе расчета по диаграмме сжатия / ряс.14 /;

- норг.-атзгеные и расчетные сопротивления арматуры определяются аналитическим или графическим методом / рис.14 / по полученным в процессе расчета деформациям арматуры;

- при определении расчетных сопротивлений арматуры учитывается влияние предыстории и истории погружения.

Таким образом видно, что расчеты фактически ведутся по предельным расчетным напряжениям.

Расчетные сопротивления материалов при кратковременном загру-жении определяются следующим образом.

Расчетное сопротивление бетона сжатию определяется по формуле ^ __

^С ' (51)

Нормативное сопротивление бетона (1()п , входящее в (51 ) , определяется по рекомендациям главы 2 с учетом влияния неоднородного напряженного состояния сечений

где^У, , -коэффициенты, учитывающие влияние градиента напряжений; К.з — коэффициент, учитывающий наличие высокопрочной арматуры.

Рис.И.К определению площади растянутой арматуры изгибаемых элементов в расчетном предельном состоянии

Расчетное сопротивление растянутой арматуры определяется по формуле ^

' (53;

где (jj -напряжение в арматуре, определяемое графическим или аналитически!.! методом по полученным в процессе расчета, деформациям арматуры с учетом возможной работы бетона на нисходяшец участке диаграммы сжатия.

Расчетное сопротивление сжатой арматуры определяется по формуле п <osc

R,t~Ts ; (*>

гДоСЭк- напряжение в сжатой арматуре, определяемое в процессе расчета при условии совместного деформирования с бетоном и возможной работы бетона на нисходящем участке диаграммы сжатия. ''

Расчетные сопротивления материалов при длительном загружении определяются следующим образом.

Расчетное сопротивление бетона центрально скатых элементов определяется по формуле

, (55)

где ¡¿id)- коэффициент, учитывающий влияние режимов загружения на прочность бетона и определяемый по формулам (l), (2), (3),(**)•

Расчетные сопротивления бетона внепентренно сжатых и изгибаемых элементов определяются по формуле (55) , ко коэффициент lftfi), входящий в эту формулу, определяется из (l) ,(2),(3),(4 ) при . коэффициенте fa , равном .

Расчетное сопротивление растянутой арматуры равно

О ЛИ, „ Ks(iJ-~YT > О)

где <Q;(t)- напряжете в арматура, определяемое с учетом увеличения деформаций бетона сжатой зоны и соответствующего увеличения напряжений в арматуре.

Расчетные сопротивления материалов напряженных элементов определяются с учетом напряжений и деформаций, возникших при предварительном напряжении элементов с учетом потерь предварительного напряжения.

- 34 -

Основные выводи и предложения:

1. Сопротивление сжатого бетона 'зависит от истории загруже-ния. При постепенном длителн'ом загрукеши до разрушения зависимость меяпу продолжительностью загр}ткения и величиной сопротивления неоднозначна: в начальный период времени сопротивление несколько уменьшается, а затем возрастает и на15...1'/% превышает призменкую прочность. При других режимах загру*.ания сопротивление бетона увеличивается с увеличением продолжительности загруже-ния, если не превзойден критический уровень напряжений.

2. Эффект упрочненля сжатого бетона при различных режимах длительного загружения оценивается с помощью феноменологических .зависимостей, достаточно точных для практического использования и хорошо отражающих физические процессы, протекающие в бетоне при длительном загружении.

3. неоднородное напряженное состояние сечений различного происхождения является главным фактором, повышавшим сопротивление бетона статив на 10...ЬС» по сравнению с призменной прочностью.

Причины неоднородного напряженного состояния: наличие изгибающих моментов и, следовательно, градиента напряжений в сечении; структурная неоднородность бетона, связанная с наличием заполнителей - тебня и песка; наличие высокопрочной арматуры при усювик надежного сцепления ее с батоном.

Влияние неоднородного напрятанного состояния, вознякавиои при действии изгибающих моментов, обнаруживается при кратковременном и длительном загружении, однако влияние длительного заг^ужегаи проявляется преимущественно через изменение формы рпюр напряжений при практически неизменном сопротивления бетона.

Влияние неоднородного напряженного состояния, связанного с наличием в сечении высокопрочной арматуры, обнаруживается при кратковременном и длительном загружении, ко влияние второго преобладает.

Эффект упрочнения бетона, порожденный структурной неоднородностью, реализуется только при достаточно длительном постепенном загружении.

4. Влияние неоднородного напряженного состояния сечений различного происхождения на сопротивление бетона сжатию описывается феноменологическими зависимостями, отражающими влияние относительной высоты сжатой зоны, градиэнта напряжений, процента армирования, типа арматура и продолжительности загружепия.

5. Напряжения в сжатой арматуре элементов повышаются при постепенном длительном загружении вследствие ползучести бетона,

- зь

что позволяет,использовать для Сжатых элементов арматуру повышенной прочности. Величина напряжений в арматуре может бить определена на основе варианта модифицирование!; теории старения, разработанного автором,

6. В основу расчета прочности сжатых и изгибаемых элементов по нормальным сечениям положены стация разрушения, гипотеза о плоских сечениях и диаграмм;! работы бетона я арматуры.

Критерием разрушения нормальных сечений железобетонных элементов является разрушение сжато го. бетона, ^противление которого зависит от перечисленных выше факторов.

Напряжение: в арматуре в стадии разрушения определяется в ходе расчета. Надежность элементов обеспечивается введением коэффициентов, рекомендуемых СНнП. Удобно пользоваться диаграммами бетона и арматуры, построенными с учетом снижения их параметров за счет факторов статистического и нестатистического характера.

7. В отдельных случаях расчет элементов пс прочности необходимо производить с учетом ограничения прогибов.

Расчет предварительно напряженных элементов производится с учетом дефорггч!!й арматуры при предварительном напряжении.

8. Экспериментальные исследования подтверждают достаточную точность предлагаемых методов расчета, учитквакаглг новые данные о сопротивлении и деформировании батона и железобетона, влияние истории чагружеяля и др. факторов.

9. Результаты расчетов и опытного проектирования подтверждают целесообразность применения разработанных методов расчета. Реализа-Ш1я этих методов кокет Оить осуществлена путем включения их в нормы проектирования.

10. Экономический эффект может быть получен не только путем использования разработаилнх методов при проектировании конструкций, но и путем непосредственного использования выводов и рекомендация. в произ'.опстге. При испытаниях конструкций, проводимых по Г0СТ-882Э-95, предлагаемые методы позволяют всесторонне оие1гать прпчипк ра^рулення на основе достоверной картины напряженного состояния сечецкй и гнести коррективы в технологам производства,

ъ состав богона, в тмйэр арздтуркс.1 ста.« к т.д.

При замене обычно!! арматуры на предварительно напряженную асаольасвштз прздеагагмнж. методов более точно оценивает несущую сгоеолнсг?ь и даст экочехкю материалов.

При реконструкции зданий и сооружен?;!!, связанной с увеличением ашиуатопвокннх нагрузок, может быть учтено влтппто предие-струга-его длительного загружен»« на сопротивление материалов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Щелкунов В.Г. Затухание вынужденных усилий в комбинированных арочных конструкциях // Изв. вузов. Строительство и архитектура.

- 1965. - № 2. С. -17 - 20.

2. Шелкунов В.Г. Напряженное состояние арочных конструкций с учетом длительных процессов // Строительные конструкции. - Киев,

1965. Вып.1. - С. 97 - 109.

3. Шелкунов В.Г. Об учете обратимости деформаций ползучести

в теории старения // Строительные конструкции. - Киев, 1965. Вып.2

- С. 118 - 122.

4. Шелкунов В.Г. Уче.' обратимости деформаций ползучести в теории старения при определений потерь предварительного напряжения в центрально обжатых элементах // Строительные конструкции.' - Киев,

1966. Вып.4. - С. 194-199.

5. Щелкунов В.Г. Экспериментально-теоретическое исследование напряженного состояния арочных конструкций // Тезисы докладов Ш научно-технической конференции по бетону и железобетону. -М.: 1ШЖБ.

- 1966. - С. 32. '

6. Щелкунов В.Г. Определение характеристик ползучести армированного бетона при центральном сжатии, изгибе и внеыектренном сжатии // Строительные конструкции. Киев, 1967. - Вып.5. - С. 88-103.

7. Шелкунов В.Г. Изменение распора в двухшарнирных арочикх и арочно-консольных системах при длительном действии нагрузки, вынужденных деформаций и предварительного напряжения // Строительные конструкции. Киев, 1967. Внп.6. -- С. 165-179.

8. Шелкунов В.Г. Упрощенные способы определения потерь предварительного напряжения от ползучести бетона // Строительные конструкции. Киев. 1968. Вып.10, - С. 90-104.

9. Щелкунов В.Г. Потери предварительного напряжения от ползучести бетона // Изв. вузов. Строительство и архитектура. - 1970.

- № 3. - С. 3-6.

10. Щелкунов В.Г. К определению потерь напряжения от нелинейно!! ползучести бетона // Строительные конструкции. Киев, 1970. Внп.16. - С. 93-98.

И. Шелкунов В.Г. Экспериментальное исследование ползучести бетона ири различных режимах загрзпкения // Строительные конструкции. Киея, 1971. Вып.15. - С. 40-45.

12. Шелкунов В.1'., Свитлык А.Я., Дорошенко Г.К. Линейная и нели-нр:",л,1л ползучесть при возрлстахлмх напряжениях сжатия //Лзв. вузов. С~гч'" гел^ство к архитектура. -1971.. - й 1. - С.. 11-16.