автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Прочность и деформативность внецентренносжатых железобетонных элементов из шлакощелочного вяжущего при повторных статических нагрузках

!ш«тйрстг<о образования 1к?лэдц днепропетровский шкиер;ю-сгроМтельный институт

На правах рукописи ЮТ АН !!:ШД5 АХМЬД

( ,Л>, •/

уда Г,24.012.044

прочность к девдрмаг/тйость внецентгэшо снтах нелезобегонных элементов- ИЗ ШКОЩЕГОЧНОГО вявущего ПРИ повторных стаъмесккх НАГРУЗКАХ

Специальное! ь 05.23.01 - Строительные конс'»'рукцйи,

ядянип л сооружения

А в т о р е ф с р о т

диссертации «а" соискание ученой степени

кгн.г'.чдата техииезеих наук

Дн"пропртт)^ск - 1993

Работа выполнена на кафедре строительных конструкций в Криворожском ордена Трудбюго Крзсного Знамени-горнорудном институте '

Научный руководитель Научный консультант

Официальное оппоненты: Ведущая организация

- кандидат технических наук, доцент* Б.И.Гончаров

- кандидат технических наук Б.И.Чирва

- доктор технических наук, профессор Бата :ез L.M.

- кандидат технических наук, доцент Изотов Ю.Л.

- Криворожский филиал П1И "Днепрограмдаяпроект"

Защита состоится " 26 " .мая 1993 г. в 13.00час. ш заседании специализированного совета К 068.32.01 ь Днепропет] ском инженерно-строительном институте по адресу: 320600, ГСП г .Днепропетровск, ул. Чернышевского, 24-а,

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке институт.

•Автореферат разослан ".26 " апреля . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, __ доцент • ^

иЩАЯ ХЛРАК1ЕРИСТИКЛ РАБОТЫ

Актуальнос£Ь_темы. На современном этапе развития капитального строительства требуется увеличение производства строительных материалов и конструкций, снижение их стоимости, ¡-эвышение их качества, надежности и долговечности. Выполнение этих ^адач в эна -чительной степени зависит от успешного развития исследо: аний, направленных на изыскание новых экономичных высокоэффективных вяжущих, позволяющих расширить сырьевую базу строительства за счет использования местного сырья и отходов промышленного производства.

Известно, что практически все конструкции в процессе эксп -луатации подвергаются немногократным повторным нагружениям, не -личина которые в ряде случаев может превосходить эксплуатационные уровни и носить случайный характер. К таким воздействиям относятся аварийные, сейсмические, технологическио, температурно-влажнп-стнне нагрузки. Действующие нормативные документы при расчгте. конструкций не производят учет особенностей работы железобетона в реальных условиях, подверженных случайным нагрузкам. М^жду тем, малопикловое нагружение под действием роста и накопления оста -точных деформаций., увеличения числа трещин, нарушения сцепления бетона с арматурой, может приводить н исчерпанию.несущей способности, преждевременному выходу из строя. Среди разлитых конст -руктивнмх. элементов гражданских и промышленных зданий и сооружений колонны наиболее часто.подвергаются технологическим и ава -рийным воздействиям, что и предопределило цель настоящего исследования.

Следует отметить, что актуальной проблемой При решении за -дач строительства являенся- применение и внедрение эффективных местных материалов на основе вг.дущих, обладающих комплексом специальных свойств. Наибольшее распространение в районах добычи и производства черных и цветных металлов получили шлакощелочные вяжущие, представляющие собой композицию из тонкомолотых Доменных гранулированных шлаков и щелочных компонентов. Ьысокая ак'-тчпность вяжущего дает возможность широко Применять местные некондиционнее заполнителе, отходы карьеров и производств металлур-гичос-:гг"!, угольной, химической и др. видов промышленности, и тем. самым яна'пгслыю ¡(•••т:г>->->, р-ггуг Си п ( иге-л сг~е без больших капнтпып'х штс-ни». Щелочная среда повышает горозостой -к.-сть, 'Г'-р|).-.г.:1"нн,у») стойкость, хорошо защищает арматуру п армиро-•«<№< ¡¡.•••■•'.гукнш'-г, что ург-.лпнвает долговечность зд';лин и сот -

ружений. Бетоны, выполненные с применением высокоактивного щелочного «имущего, не уступают по своим эксплуатационным свойствам традиционным бетона;/. Однако, исследования по применению шлакощелсчного бетона для изготовления строительных конструкций, ' эксплуатируемых при различных режимах загрул;ения, весьма недостаточны, что и вызвало необходимость ьыполненип настоящей работы, которая посвящена исследованию напряженно-деформированного состояния внецея1'ренно сжатых шлакснцел очных элементов при воздействии кратковременных однократных и немногокрагных повтор- -'них нагрузок.

Цель paûoTii: экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния шлакоцелочного бетона и ннепентренно сжатых железобетонных элементов в условиях кратковременного действия постоянной и переменно!; нагрузок различной интенсивности, а также разработка методики оценки особенностей их работы при такого рода воздейстышх.

I. !.<етодику испытаний и результаты экспериментальных исследований прочносгних и деформативных характеристик шлаксщелочного бетона при случайных нестационарных воздействиях.

'¿. Методику и результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния ьнепентренно сжатых эле -ментов при не:шогократко повторных нагружениях.

3. Методику усовершенствованного способа учета реальных ♦

свойств бетона при оценке ньлргаенно-деформированного состояния ■внецентрешо сжатых элементов при повторных статических на ~ грузках.

1. Разработана ¡..етод-ка экспериментальных исследований и выявлены закономерности деформирования шлакощелочного бетона при елу^аПгшх нагрузках.

2. Епэрвыв получены экспериментальные данные о влиянии кратковременных иемногократно повторных статических нагрузок lia прочность и деформативность внецентренно сжатых плакощелоч-

члеыектов.

3. Предложена методика определена ¡-¡апр.^-легшо-доформ'лро-l-лиого состояния г-кечсмтаыо с::;а?ьк олеиектоь с учетов ра:-.:и--г>.а ïîupysoHKK.

1. 11а осноое полуденных данных пр'-длотена методика определения диссипации энергии о'етогчнх и ?.елезоб?тонмнх элементов . при немногократно повторных гагрукениях.

Ироведетше экспериментальные исследораиич вне.;емтренио "спсаткх 1г;лаксщелочнь;/. элементов позволяют Солее достоверно оцо-мпть напрят.енно-де^орыиропвннсе в-еториие конструкция, на"орленке п i! услоннпх слочнш режимов елового воздействия» -»то способствует погкпенто качества и надетности при эксплуатации.

An ррбанкя i цр.бртн^ и „публитании.

Осиогмне результаты рабГ'Тн долетаю* и одобрены на иаучно-тохтш'лссрщ кпгфгргшчигс Крипорокекого горнорудного нсититута н г,г.

Но т«--!'р /ртс^ертуч"!! опублпкоряио .сое огтгьа.

ег"у;-'':7 из п"".!',(:чп!", глаз, оснсп.и::

¡•tt.iv'o». стютгп !> т:«лгггорат'рч, »нстечагаззро 145 пги-;-г:!пi'oi^xo гг'чс'-'-гмч ил "О 1:тр-чнк-;г,-< wstncnucifOPu тсксга 'а 1'г:;т:;ггш (3:1 српн'чО, сп/'орг.нт 13 тг.'лмц,

^1:<5СС1итч!(:«шп" рт'ют.а н.го ш>чт на ягдедрв строителн-пд: Крнгоро'-окого горнорудного института под руководство." кякдндлта технич'-оких наук, доцента В.П.Гончарова и кан— пниста тгтлгг.ег»'« lmvif Ь.Н.Чирй".

•;СПиИЮЕ CO^tF^AlilK РАБОТЫ

Црстря'.гее i вопроса'. Лпапт исследований оснорних физино-яехшшческих своЯств бе гонов на основе шлакоблочного ррхущого, ргптлкеиннх Ь.ДД'лучоггркм, КИЛ'ончароть L-.il.Гончаром, Б.В. Изданорским, Б.М.¡fan емко, В.Н.'Ьгьинкм, И.Ц.Кривоняо М.Л.Мо -чтнекпч, Б.Л.ПсТ'очогым, НЛ.йашковкм, Р.У.Руновой, Л.И.Сторо-хенко, и др., показал, что едкие иелочи или тлдкт стёкла их содер-шцив, в сочетании со шлаками прочно связывают дисперсные заполнители типа мелких пескез и cynecefi в кш/ень с вмсокоП » прочность?). '.'-нсокап прочность изделий из доменного шлака и ш;з-ко;д> дульного -гадкого отекла (от 10 до 120 fiila) обусловлена вч -couoit wvj-mfBK«-'. спотбностьп цндчого стекла и зависит от вида мдакп, i чсг-н;ч-!) iirv.rjoro, подула жидкого стекла, плотное- •

/;i. пти.ь,»1п!«1, грстннх заполнителей с ишерало-

' : .:i ■> ч.гт 'Лгическиун с по ¡4: г гт-л-Ц, видов

уплотнения, твердения и т.д'., что необходимо учитывать при проектировании конструкций.

Исследования напряженно-дефорлированного состояния бетонных и железобетонных элементов при малом числе циклов нагруже-ния, проведенные Е.М,Бабичем, В.Ы.Бондарзнко, В.И.Гончаровым, Л.С.Залесовым, Н.И.Карпенко, А.М.Кокаревым, Д.Р.Маиляном, Л.Р.МаилМом, Й.А.Матаровш, Д.П.Погорелюком, В.А.Ркевсккм, В,В^/денко, Г.Н.Ставоовым, Я.И.Стороженко, Т.Л.Чирвой, A.B. ¡Ьииным и др., позволили рассмотреть Изменение прочностных и деформативиых характеристик изгибаемых и скаты* элементов. Установлено, что немногократныз повторные нагрузки приводят н изменении напряженно-деформированного состояния конструкций. Это обусловлено нелинейными свойствами конструкций, проявляющимися на первых циклах нагружения, возникновением и накоплением остаточных деформаций.

Повьчзенный интерес к работе бетонных и железобетонных снаценгренно скатых элементов объясняется тем, что в условиях внзцентренного сжатия работают практически все бетоннш к большая часть железобетонных конструкций. Возникает проблема более, оптимального конструирования колонн с применением эффективных материалов. Традиционные методы расчета внецентренно скатых элементов, основанные на .ряде упрощенных предпосылок, позволяют довольно точно решать некоторые задачи внецонтренного скатив при сднокрашшстатическом приложении нагрузки.

Проведенный анализ зг.спорпыентельно-тооротичоских работ, выполненных различишь автора:,!;!, позволяет сделать вывод о том, что до настоящего бремени практически Не исследовано изменение напряженно-деформированного состояния внецентренно сжатых элементов прч действии малоцтяовых нагрузок. Исходя из. этого, -были сфорг/улировоны слодушне оадачи:

I. Разработать методику исследования бетона при случайных нагруксниях с цель» получения вероятностных характеристик параметров нолрякешо-дзфориирооанного состояния.

. 2. Получить экспериментальные данные о влиянии повторных нагрузок на прочность и деформации ' внецентренно сжатых элементовt

3. Получить экспериментальные данные для построения аналитической модели несушей способности сжатых элементов с малыми

эксцентриситетами.

4. Изучить диссипацию энергии бетона и сжатых элементов при немногократно повторных нагружециях,•

б. 1!а основе анализа экспериментального и теоретического материала дать практические рекомендации по оценке несущей способности виецентченно сжатых элементов при малацйклсТзы* цагруэ- —--—

ках.

элементов. Определение сбъема экспериментальных исследований проводилось на основе активного эксперимента, содардамиа'которого приведено в табл. I, Для проведения экспериментальных исследований были изготовлены стойки сечением 200x200 мм, длиной 1200 мм. Принятая длина стоек нешшчаяп влияние гибкости на' работу элемента. Образцы выполнены из тяжелого шлаксщйлочного 5'етона класса Ь 30 состава 1:0,70:1,39, силикатный модуль жид-г кого стекла составил ],1Ь г/см3, плотность 1,1-1,3 г/см3.

ь качество рабочей арматуры во всех образцах принята стерж-ювш» армат,"|"?1 верно,ним-ского профиля класса Л—И1 диаметром 16мм. 'До начала. бетонирования на каждом продольном стержне наклеива-тись тензор' л-.сторы с базой 20 мм. Поперечное циирсгнике вы -толноно i i í ,' :;:,¡cnx стержней класса А-Л, диаметром 6 мм. Для ipi\!¡.i)-;'i.p¿.j k-Hiií' ¡¡родаиливания от внешней нагрузки и смятия [wccvHOis <;v:.v :■;) в верхнем члсяи стоек размещены сетки из арма-rypü класса A-i диаметром 4 мм. Коэффициент продольного армиро-зания был ирлнкт jis 2%. Намерение деформаций бетона в стой -<ах в процессе испытаний производилось а двух сторон. В качестве измерительного прибора использовали текзорезисторы с базой Ю мм. По принятой схеме наклейки тензорезксторы образовали тть цепочек в продольном направлении. Такое раслоложепие приборов позволило получить данные о деформировании различных зон _ збраэца при приложении внешней нагрузки с различными величинами ¡ксцентриситетов. Для измерения продольных деформаций бетона на 'ровн,е рабочей арматуры в средней части образцов устанавливал^ шдикаторы часового типа с ценой деления О,COI mi на басе 200мм. Измерение прогибов производилось с помощью индикаторов часового ;ипа с ценой деления 0,001 ми, распслсненних с середине пролета i ь,д спорах.

По характеру воздействия продольной нагрузки образцы разде-

Таблица I

Объем и содержание кратковременных, испытаний внецентренно

сгадш щлакощелочиых стоек

;Коли:

;чест; Характеристика

рия ;во, ♦ внешнего воздействия • »

; шт< ■

! ;Хапактеристи-

< ___

1 Т" ¡уровень¡число

; К ¡нагружо'цик-

' 'ния _]ло£_

Цель испытаний

КЩ-1 2 м

Щ1-2 2

НШ-3 2

К-1 2 ■м о.ч

Н-2 2

^С-З £ ■

К-4 2

К-5 2 ! 1»■ !

К-6 2

Определение .несущей способности, де-■ ' формативнос-ти

_______________0,15 0,4/0 2 Исследование

"74 /\ / влияния ре-

Л. у „ Д/----» ч п ¡¡с жима нагоу-

- - - - —- - - У »е-0--------женая на

прочностные

п тг, , прочностные

-д;Г ' и'10 С, В/0 2 и деформа-

/ \ / \ / тивные

и,2Ь свойстпя

стоек при

0,15 .. повторных

0,4/0 30 нагружениях

^^ . О,25

К-7 2 :% Й.1'

к-а 2

0,16

0,25

0,8/0 30

К-9

мы.

0,33 0,6/0 15

Приэч'12 , '/*

ь

г

100x100x400

¡а

Изучение влияния случайных нагрузок на деформатив-ность шлако» щелочного ботонл

лены на дзе группа. Первая'включала образцы серии КШ, испытэч-ныо на статическую однократную ьагрузку, а вторая - на помор- ■ ную нагружу низкого и высок« о уровней с полной разгрузкой (серии K-I,..,,К~9). По результатам испытаний образцов первой группы .устанавливали уровни повторного чагружения. Vакал методика эксперимента позволила выявить'влияние-повторных Нагругани» -на прочностные и деформативныэ характеристики конструкций. Погружение и разгрузка образцов до заданного уровня каждой серии производилась ступенями по 0,1 от разрушающей нагрузки.

Реализация поставленных ¡задач немыслима без получения дополнительных данных о прочностных и деформативных характеристиках выбранного вида бетона при различны: ржимах нагрукени-. Результаты таких испытаний использовали при оценке напряженно-деформированного состояния виецентренно-сжатых эде^нтов.

Статистический анализ дяаграг.!м деформирования 6-6 , полученных при экспериментальных исследованиях шлвкощвлочиых призм, показывает, что последние при однократном сжатии удовлетворительно аппроксимируются полиномом пятой, степени:

л- f -4e*S

. "ъ (c.9í6*io с -г ьоз9*ю 8, -с , , ,

-дгч -С с*2 • VI.)

+5S6.16*10 С -60.021 я Ю 5 +

д. isse *ю'гt**■ з. 5ш»id

где £* = £ xIO-5, L t¿(J = Jffla, . [tJj =» MUa. Простая аналитическая зависимость позволяет определять

полную энергию разрушения при однократном нагружении:

VZ~J£'6(V (2).

Величина этой энергии дает возможность находить количество циклов до разрушения при повторных нагружениях.

Капряженно-деформирсваннсе состояние внеиентрекно скатнх элементов при однократном нагрукснии. Результаты испытаний стоек с величиной эксцентриситета й?//|= 0,15; 0,25; 0,33 (серии Ш-1, КШ-2, lüü-З) показали, что разрушение происходило со сторона более сжатой грили элемента, вследствие постепенного раздробления ботсна сжатой зоны. При этом, в сжатой зоне средней части и/сот! ¡ образца наблюдалось выкалывание бетона защитного слоя и огол'-:!н:о стер,глей рабочей аркатуры. Heej-дал способность сжатых 1№ин7о:> серии йй-1 с ес/1, = 0,16 составила 638 кН, серии МГ-2

' <3 ec/h = 0,26 ~ 510 1С1!,' серий КШ-3 с £v}h = 0,33 - 474 кН. Теоретические оначения несущей способности пшакощелочшх ст.оен определяли-ho СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" и по методике В.И.Гончарова. Теоретические оначения несущей способности коротких внецеитренно сжатых элементов, вычисленные согласно СНиП, оказались на 5-1?$ выше опытных. Несуща* Способность бтоек, определенная по методике В.И.Гончарова,удов-лотвррительно совпала о опытными. Из этпго следуетt что при оп-".ределении несущей способности внецеитренно сжатых элементов из шл'акощело'чноГо бетона, необходимо использовать скорректированные формулы с учетом специфических особенностей данного мате -риаЛа.

По'результатам измерений продолышч деформаций построены графики изменения относительных деформаций бетона поперечного сочения Средней части колонны на различных ступенях нагружения Максимальные значения деформаций,Измеренные о помощью тенэоре-эисторов, для коротких внецеитренно сжатых элементов наблюдаются вдоль оси приложения нагрузки и колеблются в пределах в é = - 160-200x10"^. Характер развития деформаций в бетоне серии КШ-1 обусловлен процессом микроразрушоиия, который привел к развитию пластических деформаций. При F =0,9 Fpaap- в зоне, наиболее удаченной от сжимающей силы, появились видимые трещины, способствующие образованию поверхностей разрыва. Как пока-эачи опытные данные, с увеличением значения эксцентриситета наблюдается рост градиента поля деформация.

Выбранная схема расположения приборов позволила получить - данные о характере.распределения деформаций по высоте опытных образцов. Отмечено, что зоны концентраций максимальных деформа ций определяют место разрушения образцов.

Исследовано влияние однократно приложенной нагрузки на ха рактер смещения нейтральной оси & на различных ступенях на гружения. Дчя указанных вышо серий наблюдалось незначительное Уменьшение выегты сжатой зоны бетона На 7-10$.

элементов ngn Значения прочности при однократном нагруиении были приняты в качестве эталонной,относительно которой оценивали прочность при повторном погружении.

По результатам испытании образцов серий К-1,...,К-9 устк^вчгл влияние повторного характера воздействия на особенности поврем-дения бетона. Характер повреждений бетона во внецинтренно е;.атых образцах от сжимающих напряжений бетона при действии немногократНой повторной статической narpvoim зависел от брличины задаваемого эксцентриситета и практически !Ш завиоел от уровня- — нагружения и числа йиклов. Разрушение внецентренно сжатых шлако-щелочных элементов независимо от величины относительного эксцентриситета носило хрупкий характер» при котором происходило отслоение и отпадание защитного слоя о последующим искривлением сжатых стержней. Результаты исследований показали, что повторное нагружение для исследуемых образцов привело к увеличению несущей способности по сравнению с однократным наРружением* Несущая способность в сериях K-I. К-*2, К-3, К-4 при числе циклов /1=2 увеличивается в зависимости от уровня нагружения nâ 11,0-14, по сравнении о образцами, подверженными монотонно возрастающей нагрузке. С ростом числа циклов (серии К-б, К-о, К-7, К-8) прочность образцов по сравнения о однократным нагруженном возрастай! на 17,6-30$ в зависимости от величины эксцентриситета й уровня нагружения. " ''

Наиболе значимым фактором, сущззтвенно воздействующим на отнооитеЛьнум малоцикловуы прочность конструкций, оказалооь количество циклов повторной нагруак^1. Повторное нагружениэ опоооб-' ствует реализации прочностных свойств sa счет уплотнения струи -туры бетона» базовый состав продуктов твердения шлакощелочного вяжущего характеризуйте/: Преобладанием нигхоосновных гицросили- ■ катов натрия, которые обладают высокой оорбциоНной способностью. Это свойство обеспечивает уплотнение и упрочнение шлакощелочного вяжущего но только во времени, но и при режима Повторного Нагружения низких и средних уровней. При вторичном и последующих цик-.лах эагруженйя отжатой смазывается веч больиая часть пластических ' .деформаций. Очевидно, что увеличение прочности будет наблюдаться при уровнях повторных нагружений, he превышающих длительной прочности бетона. Особый интерес Ири исследовании влияния повторного нагружения на работу конструкций представляет изучение де- . формативных характеристик бетона. Анализ Деформированного состо-' лит. гнг>;'ен:р"Мно сиатых коротких элементов йри повторном нагру-жении с числом циклов <7=2 позволил выявить общую картину развитие дефекаций для серий К-1,...,К-4. Независимо от уровня на-

■гру^еиия и места приложения сжимающей силы на втором цикле "нагруэка-разгруска" происходит значительное уменьшение гисте- ■ резисной петли «то свидетельствует об отлитии пластических деформаций- йизико-кеханичоскиа процессы, происходящие в илакозде-лочном бетоне, связаны с увеличением кристаллических сростков цементного камня. Повторное нагружение способствует перераспределению. но'вбобразоЬаний и некоторому уплотнению материала, Де-' формации.наиболее сгааткх фибр зависели от величины относительного эксцентриситета-й>//7 и уровня кагружения. Изменение ха -рактеристики /h сечения сказывается на максимальных деформациях .бетона при разрушении кпк при однократных, так и при повторны;''нагрузках. Вторичное нагруксние привело к увеличении максимальны/ деформаций бетона перед разрушением по сравнению с однократным на 2-87> у наиболее сжатой грани сечения и на 6-25% у наиболее удаленной грани от сжимающей силы (серии K-I, К—Ti).

■ Повышение уровня нагрукения, сохраняя общую тенденцию развития

■ деформаций с, бетоне, привело к количественному изменению картины деформирования. Так, при вторичном приложении нагрузки максимальные деформации в крайних сжитых фибрах увеличиваются

на 4$ по сравнению с лервьм циклом (серия К-3, К-4).

Анализируя характер изменения гистерозисной петли в сечении образцов, было замечено, что выпуклость кривой обращена в сторону ос л деформаций, что свидетельствует о более упругой ра<5оте бетона в этой золе.

Наибольшее аншше на напряженно-деформированное состояние оказывает повторное нагруясение с числом циклов " = 30.'Отмечены общие закономерности развития деформаций в сериях К-5,.., ,К-9',

■ которые в значительной степени определяются величиной относительного эксцентриситета t\ /h . С увеличением количества цик-. лов относительные деформации бетона увеличивались и на десятом цикл*, дос.тш али некоторого своего максимального значения. Последующее ijarpy;::eni;e привело к нигначительному росту деформаций в сжатой зоне. Повышенно уровня нагружения способствует увеличению деформация в сжатых фибрах бетона на 19-255? в зависимости от' Cc /h (серии К-7, К-8).

Анализ опытных даннп:; погашал, что максимальная величина пластического гистерезиса ш?л»дестся на первом цикле. Каждый последующий этап »arpv,w;!.«r к уменьшения площади гиетс-

!"-;'::•:!•?:> яотлн i-c.t.v.c-'w ! значительной части пласти -

и

ческих деформаций бетона. Проведенные, исследовачия свидетельствуют о том, что при мягком режиме цагрукения (0,4 Ь ^п -- 0,8) Происходит адаптация бете,па к дейстекэ повторной нагрузки. Выбранный режим повторного погружения практически не'оказал су -щееттшого влиянии на у грматурн,

Опытные данные к г она и-арматуры во внецентренно. _

сжатых коротких элемо,;1' ;/.дыми эксцентриситетами позволили судить об изменении .Вл^от.-- '..¡..той зоны бетона под действием повторных нагрузок. В опытных образцах ксех серий наблюдалось ьь— , значительное уменьшение высоты сжатой зоны бетона с ростом числа циклов. К тридцатому циклу значения высоты скатой зоны бетона увеличивались ао отношений к тацовыи первого цикла на 3-6/3. Замечено, что'высота скатой зоны бьтона в момент,.предшествующий разрушению,на одинакова и зависит только от воличинц эксцентриситета.

многих практически важных случаях нагрузки, действующие на реальные конструкции, икс-от с.юхиый х.'-.ракгер и поэтому не могут быть представлены детерминированными функциями. Примерами таких нагрузок являются иулюаии ■ ьстра, сеГ-сничесяие воздействия к другие.. Дня описания 1'в;сих им",«'-;.!шг» кспользуот метода исследований случаПних величин п провесов.

'Гик к.;!{ практически во ьсел «('.следованиях, посвященных изу-> чениэ маяоцакловых воздействий на бетах, закон изменения уровня нагру&ын'Л; детерминированный, то актуальным яяяяется проведение ■ испытииий при случайгопс нэгруженилх. В данной работе такой под. ход реализован на основе метода статистических испытаний. Технология его применения состоит в следующем: разыгрывая на ЗШ набор псевдослучайных чисел, мод&чируатея по заданному закону распределения реализация случайной нагрузки как фушсики числа иаклоь, после испытания бетонных призм по заданной прегрзше ислуч&лг реализации параметров напряяемно-деформироваивюго состояния 6cti.hu. Проводя статистическою обработку лояучоннк. г.аязиэалнй, : ичис/итот вероятностные характеристики иселедунг.^х пгц>'.ч-т>-:..:.

Б данной работе уровень вившего ь : г.::: сегЬ-'к-:! {.-ав-исмерно распределенным и моделнроиамся по :

^ = а ' Ь ■ ( .у»

где й - нижняя градица уровня воздействия; 6, - интервал варьирования! АЛ'-И^У - случайное число в интервале /0; I/. Принято: О = 0,4; Ь 0,5,

Пример результатов испытаний призы по. данной методике приведен на рис, I, гда. показана зависимость и программа нагрукений по верхнему уровню. Нижний уровень на каждом цшле равен нулю. Приведенный рисунок позволяет выполнить анализ влияния истории нагружения на параметры напряженно-деформированного состояния текущего цикла. Если на данном цикла урорень нагружения больше уроансн на?ружб;:ия а» предыдущих циклах, то ширина Петли гистереаиса значительная, происходит беяупой рост остаточ-них деформаций, если ме меньше, то ширина петли незначительная! что свидетельствует ои отжатии пластических деформаций и об упругой работе Сетона,

Статистическая обработка результатов испытаний позволила получить аппроксимирующие выражения для построения зависимостей <У- £ на каждом цикле нагружения ( л А 30):

б«*» - 19 , ( % = 0.0У; (4)

бп» ~о,чгнп • -е

(ъ -'С.эу ; ( & )

О/Ц ье.чКИл '(£ -Ьес») ' . ( ь )

где £ = £ хМ5; С 63 = Ш'а; - напряжение на «-оы полуцикле натру«..лип; • б> * » то же, разгрузки.

исследование второй производной функций (5, 6) показало,что функция (5) не имеет точек перегиба и обращена выпуклостью в сторону оси <о . Функция (6) имеет точку перегиба, сначала она обращена выпуклостью в отофону о* , затем в сторону оси <5 С ростом ччела циклов величина модуля упругости возрастает.

Для остаточных деформаций построена корреляционная' функция:

■и.и ~ 9. 3* -10* ( ? )

г-пс-/^,; V е С о, юз

н

-Анализ этой функции показывает, что она является линейной п незначительно затухает в зависимости от расстояния, представ-, лпшего собой разность циклов, т.е. значение остаточных дефор -raniiii на данном цикле существенно зависит от истории нагружения бетона.

Диссипация энергии на каждом цикле нагружения бетона определяется по формуле: • .и д

£ л - / <jf. - J öm <it ( 8 )

Использование сплаЕн-аппрокскмациЧ для зависимостей позво-

ляет внполнить численное интегрироврпио выражения (В >. Реэультать определения дисснпаиии энергия доя ранее описанной нл рис. 1 призмы приведены на рис. ?.. На "сногании предпосылки, что разрушении наступает г том случае, к.>гда полная энергия рпэруоеиия при однократном погружении до {чмруаения раша значению сухарному значения диссипации энергии при циклические погружениях, следует, что наиболее сп&еннм для бетенл ягчяется ро;ям с увеличивающимся уровнем нагружения. С увеличением числа циклоп нагружения диссипация энергии уменьшается. Н» кппясиио суммарной энергии доссшшши стабилизируется п моздо гоиерить, что данный бет?!! при случайном нагрукеиии является циклически стабилью» - материалом.

УШ^стиНРспая^сбрабр^ка^розульт экспериментальных кс-22§02£Ш23-^Ш01Е£Ш^^т^-23^нтое.Кспользовшп:г множественного регрессионного анелнза позволило получить уравнения зависимости разрушаэдеП нагрузки F р, с при циклических погружениях и коэффициента к превышения Fp>l над Fr при однократном нагружпши до разрушения от числа циклов П , уровня наг руления 1 и относительного-эксцентриситета ( Cc/h ) WH нссчедуе.лнх инерентреюп сжатых олеиентеп:

Г-'р. . с5 tnb-n + /5. ч' 2 '12 гп ' ' 4 0.ду»п2 - И. ¿Vi n(C'i'h} ' ?('*//,) j ( " 5

- I. i6i-. t и tXS -1С I- 2 >0 'l ■ c, iSCZ'i^ij,/>

t- Г, i}!/-'. ■ tO ^'! ö - h-'nr-li,)-«. 1С (¡S ff ''/V; , ,

.'•h.--ihi4« k') ■'. ¡.-u-r ; 4 ■ . -l-, ^

•0,97 соответственно.

Определение несущей споербности_внсцентценно^^ .

меа22|_йЕа^ИШаЗв£}<й2_и§гш[жениях. В работе доказано, что результаты испытаний призм можно использовать при исследовании напряженно-деформированного состояния внецёнтренно сжатых элементов.

Но результатам испытания призм на случайные нагружения было установлено, что увеличение призменной прочности при циклических нагружениях удовлетворительно аппроксимируются зависимостью:

где P(iC - - призменная прочность после нагружения бетона

f} циклами. С учетом формулы (III рекомендуется расчет вне-центреино сжатых элементов прямоугольного сечения из шлакощелоч-ного бетона при циклических нагружениях производить по формулам

t ojitr./l ix t teiL As 'Oi Ai , ( 12 )

-i '/ il л' (f))e £ o, ?/5" V"' "c ß t вя-fh*-0 ud ♦ ^ (lh"c'- ( 13 )

Отмечается увеличение несущей способности на 7?, после 30 циклов нагрул;ения по сравнению с однократным нагрукением.

Сопротивляемость элементов воздействию циклических нагрузок проанализирована на основе исследований диссипации энергии крайних Наиболее сжатых фибр бетона, которая огределяет механизмы его структурных изменений. Значения деформаций принимались непосредственно из экспериментальных исследовали!1. Напряжения определяли по выражениям (5, 6У. С увеличением относительного ¿эксцентриситета происходит увеличение значений диссипиши энергии на первом пикле, где она имеет свое максимальное значение. Ь дальнейшем, начиная со второго или третьего циклов, происходит уменьшение диссипации энергии, ее значения стабилизируются, что свидетельствует об адаптации конструкций к режиму нагручени". Ьоличииа диссипации энергии на последит тшла:- cociaiwtrr Р.-]"''" от диссипации энергий на первом

ПИ"!!' .

¿ладу

1. Разработана методика исследования напряженко-деформиро-1 энного состояния бетона при случайных нагруясениях, реализопан-ная с помощью метода статистических, испытаний. Данная методика более адекгатно учитыичет реальные воздействия на бетон и конструкции. . ~ —

2. Получении аппроксимирующие .выражения зависимости 0-с для бетонов, подверженных случайному нагружен;«. На основе анализа второй производной исследованы точки пзрегиба функций. Полученные результаты подтверждаются испытаниями бетонов при слу-чайних воздействиях. '

3. /шализ корреляционной фуькц...: для остаточных деформаций при испитанли бетонов на случайное нагрукение показывает, что дакна«- •;.,.']:1:г'Лгг явт-ет^« .танСноЯ, незначительно убывает в аави-с::;.с ^«.тоянк/, представляадего собой разность циклов, ¿и• > деформаций на данном п.икле существенно за-[•иегг л.--;ч)р!и зогругения бетона.

1.а осного и -учения диссипации энергии бетона при слу-*:о"и-ч >;-(!'цу':-:ен1лчу. сделано заключение о его циклической стабиль-ооот.:. . .ч лены наиболее опасные с точки зрения структурных из-т гш'!!.!.'' .'/¡.огни загружения бетонов. Результаты исследований призм •••пол.-г- : лизь для анализа диссипации энергии бетона внецентренио : *ат).: >••!• .'сотов, которая составила на тридцатом цикле нагрукения о-'^' с,1 лой величины на первом цикле, что свидетельствует об адал-.ииии элементов к режиму нарруяения.

5. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований опытных образцов позволила получить коэффициенты регрессионной модели влияния количества циклов, уровня нагруле-ния и эксцентриситета приложения нагрузки на несу-дую способность внецентренно сжатых элементов. При калоциклоьнх нагру>:;енлях'происходит увеличение несущей способности элементов по сраЕнению с однократным нагружвкием в зависимости от величин}.;' -эксцентриситета приложения нагрузки на 12-30^.

6. Изучено влияние количества циклов на изменение призренной прочности бетона при случайных нагружениях. Предложена аппроксимирующая зависимость. Для данного класса бетона после тридцати циклов нагружения происходило увеличение прнзменной прочности а 1,1 раза. Полученная зависимость положена в основу расчета внецентренно сжатых элементог- леи неютогократно повторных

нагрукениях... Алгоритм расчета реализован на ПЭ1лМ.

■ 7. Приращение и накопление деформаций в бетоне и арматуре при'малоцикловых нагрузках зависят от интенсивности грикладыва-емой нагрузки, величины эксцентриситета и возрастает с ростом количества циклов." При этом для шлакощзлочнкх элементов для уровней' наг руления 0,4 '¿" О, В сохраняется практически линейная связь между напряжениями и деформациями.

В. Напцпленно-деформирогышое состояние внецентренно сжатых элементов при повторных нагрузках в значительной Степени определяется величиной относительного эксцентриситета

У. Отмечено, что при повторных погружениях в диапазона 0,4 - 2п ^ 0,8 дтя внецентренно сжатых элементов происходит адаптация к режиму кагруаения, что выражается в перехода к практически упругой работе бетона после некоторого числа циклов. Подтверждением этого служит накопление остаточных деформаций и их постоянны"! рост с увеличением числа циклов.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Гончаров Б.И,, Чирва Т.Л., Чирва З.М., !{;.-р?>ч !.. .Л Работа внецентренно сжатых шлакоцелочннх элементов при действии однократных и повторных натрусок. - Киев, 1933. - с. - Дрл. в УкрНИШТМ, },• 855-Ук93.

2. Чирва В.Н., Гончаров р.И., Куран Ш.А. Аналитическое описание ьапрляенно-деформированного состояния сжатых элементов при немногскратно повторит нагружениях. - Киев, 1993. - с,-Дсп. в УкрНнКНТИ, !.« 85б-Ук93.

и». : ;> г.

;и',М ляг. ^