автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Прочность и деформации преднапряженных элементов плоских плит при кручении с изгибом

I: 1

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ' НМИЯБ

• На правах рукописи ЗУБКОВ Евгений Владимирович УДК 624.072.2.012.45.042

ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМАЦИЙ ПРЕДНАПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛОСКИХ ПЛИТ ПРИ КРУЧЕНИИ С ИЗГИБОМ

Специальность 05.23.01. - Строительные конструкции,

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технически* наук

Косква - 13Э2

.'Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона (ШЖК)

КАУЧШЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических наук, профессор

Н.И. Карпенко ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор технических наук

С.Ф, Клованич кандидат технических наук, доцент В.А. Ерышев ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - ЦШШЭПиаишща

Защита диссертации состоится /ба^елАЛ992 г. в 14 часов на заседании специализированного совета К 033.03.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидате наук в Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте Сетона и железобетона по адресу: 109428, Москва, 2-я Институтская, д.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮШБ

Автореферат разослан " /С "и/сь^Ь^Ч 1992 г-

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук Т.А.Кузьшч

[иЗСУД'Л'.г^

ОБЩАЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ндмссертацкд

Актуальность теш

Проблема экономии металла в железобетонных конструкциях успешно решаотся при использовании предварительного напряжения | позволяющего полноценно применить арматуру из высокопрочной стали и расширить области аффективной замени стальных конструкций на железобетонные. Преднапряжешше тонкостенные конструкции широко применяются там, где к ним предъявляются особые требования по жесткости и трещиностойкоотн. Особенности расчета таких конструкций заключаются в тог/., что, как правило, эти конструкции статически ноолред... „. работают в условиях сложного напряженного сотояния. ООргзо-В81ше в них трещин часто качественно изменяет характер на-прякенно-деформированного состояния. Отметим, что в настоящее время при наличии теории расчета келеэоОетонных конструкций, для преднапряжэшшх плит, работающих с трещинами в условиях сложного напряженного состояния нет практических рекомендация по расчету.

Уточнение расчетной схемы исследуемой конструкции, т.е. максимальное приближение расчетной модели к физической, как известно, базируется на результатах экспериментальных исследований действительной работы конструкций при слоеном напряженном состоянии. Именно они даст представление о реальной физической модели деформирования и разрушения конструкции и позволяют при разработке расчетной схемы обоснованно назначать допустимые пределы ое идеализации.

В настоящей работе рассматриваются предварительно напряженные плоские железобетонные конструкции. Вид напряженного состояния - кручение с изгибом. Подобное

папрякешое состояние встречается как в часто применяемых плиток покрытия и перекрытий, так и в илктних злеконтах пространственных конструкция различных сооружений ( бункера, алеватори, мости н т.д.).

Целью настояз'оП работы является разработка метода расчета прэдкапрякенних плоских келезоботсшшх конструкты на кратковременные нагрузки с учетом потерь преднапрякетш в ром<ах анизотропной модода Ш'.ККБ, составлению алгоритмов, программ.

Автор заикщаот:

утсчпэниую методику определения потерь преднапрякетш от ползучести и усадки Сотона с использованием даграмм-изохрон;

алгоритм определения несуцзй способности преднапряжошшх келозобетошшх элементов с трещинами;

методику я алгоритм формирования физических соотнотешйа конечного элемента (КЗ) для плоских конструкций по слоистой модели;

- мэтодаку проведения экспериментальких исслодопишй преднапряжешмх элементов плоских келазобетошшк плит на кручение с изгибом;

результаты экспериментальных исследований првднопрякеншн элементов плоских железобетонных шшт при различных соотношениях крутящего и кзгнбащего моментов;

Научная новизна работы;

- уточненная мегодзпка расчета потерь преднапрягюшш от ползучести к усадки бетона с использованием диаграмм-пзохрон;

- методика и алгоритм расчета несущей способности прелнапряжглшнх железобетонных плит, раОотага.пх при кручошм с изгибом;

- методика и алгоритм {юрмиро ¡зания блока физических соотношений КЗ для изгибаемых плоских конструкций по слоистой модели;

- формулы формирования матрицу жесткости слоя через уровни "диагональных" деформаций;

т1п(])

- значения граничных коэффициентов р = -

шах(|о-1 ¡,|о-г|)

для каждой из пяти схем разрушения;

- методика проведения окспериментальшх иссле-------*

преднапряженнх элементов плоских железобетонных плит нп кручение с изгибом;

результаты экспериментальных исследований преднапрякенных элементов плоских железобетонных плит на кручение, изгиб и кручение с изгибом;

- результаты расчета плоских железобетонных плит по разработанным методикам.

Практическая ценность работы:

- создан алгоритм и программа определения несущей способности преднапрякензшх плоских железобетонных плит при кручении с изгибом;

- создана подпрограмма формирования блока физических соотношения для конечного элемента плоской плиты с учетом изменения физико-механических свойств материала по Еисоте сечения. Подпрограмма была использована при разработке программного комплекса Микрон РС;

- созданэ система сбора и обработки экспериментальных данных на основе персональной ЭВМ.

- результаты проведенных исследований ьклпч^нн в разделы 4. "Бетонные и железобетонный конструкции работающие в условиях плоского напряженного состояния" и 5. "Плоские конструкции, нагруженные силами в плоскости и и:-» плоскости" Пособия но расчету статически неопределимых железобетонных коктрукций. •

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации обсуждались на 43-45 областных научно-технических конференциях в г. Самаре в 1986-1939 годах, на Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов в г.Воронеже в 1987г., на XXIГ международной конференции молодых ученых в г.Иркутске в 1990г., опубликованы в трех научных статьях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 250 страницах,состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 161 наименования и трех приложений.

Работа включает 44 рисунка и V таблиц.

Исследования проводились под руководством заведущего

лабораторией механики железобетона НЖЖБ, доктора технических наук, про!»ссора Н.И.Карпенко.

Содержание работы.

Экспериментально-теоретическому изучению работы пред-напрякегаых плит и их элементов в условиях слоимого напряженного состояния посвящено относительно немного работ отечественных я зарубекннх исследователей. Среди них труд» Яценко С.А., Корчемского С.Б., Михайлова В.В., Крамаря В.Г., Дмитриева С.А., Петрова А.Н., Яременко А.Ф. Рашида Я.Р. Созена А. м других. Однако экспериментальный материал указавши авторов рассматривает ограниченннв виды напряженного состояния и не затрагивает кручение с изгибом. .

Теоретические исследования работы преднапряжешшх плоских плит, также касаются больше разработки методик расчета конкрот!шх типов конструкций.

Автором разработаны более общо методики, позволяющие расчитывать широкий спектр плоских конструкция с учетом косоугольного армирования, нелинейных характеристик материалов, наличия или отсутствия трещин.

Комплекс проведенных автором исследований можно условно разделить на три основных направления.

Первое - создание методики расчета несущей способности преднапряжешшх железобетонных, плит, работающих при кручении с изгибом, с учетом потерь преднапряжения от деформаций усадки и ползучести бетона.

Второе - создание методики деформационного расчета преднапряжешшх железобетонных плит, работающих при кручении с изгибом, с учетом потерь преднапряжения от деформаций усадки и ползучести бетона методом КЗ по слоистой модели.

Третье - экспериментальное исследование работы преднапряжешшх элементов железобетонных плит при кручении с изгибом.

Разработанные автором методика и алгоритм расчета преднапряжешшх плоских плит, работающих при кручении с изгибом позволяют расчитывать плоские плиты при известных значениях внешних моментов и нормальных сил.

Особенности разработанной методики заключаются в следующем:

- используется уточненная методика определения потерь преднапряжения от деформаций усадки и ползучести бетона;

- при определении деформаций бетона учитываются диаграмми-изохрони;

- используется уточненная методика определения писоты саштой зоны бетона ;

ВЫЧИСЛЯЮТСЯ коэффициенты, учитывзгэде Ы1ИЯ1ШЧ градиентов деформаций.

По разработанным алгоритмам были составлены триграммы расчета. Для анализа работы ьтнх программ, били проведеш расчеты плоских колезобетонкюс плит из опытов й.Лензоу, М.А.Созена, Л.Кардоноса, В.П.Гослоьа и аьтора.

Сравнение огштшх и теоретических моментов грещшооОразовашы; к разрушения плоских плитных конструкций проводилось по методике, разработанной В.П.Рословым.

Анализ полученных. результатов позволил сделать следующие выводы и роко?лоидешн:

- уточненная методика определения дэсЮрмаШ'Л усадки и ползучести бетона хоросо согласуется с аксперимонталыщмн исследованиями u г.'оует оить рекомындоьгшо длл определения потерь продознряиокпя с :,:елеообетошп;х конструкщшх ;

- предвокеишо автором методика п алгоритм распето нэсуцей способности плоских плит при сложных видах напряженного состояния удовлетворительно (отклонения составляют 5-10% для плит без преднаяряхешш и 7-15% для преднапрякешшх шт) описивает действительную работу плоск:гх железобетонных плит при изгибе, кручении, и кручении с изгибом как при наличии преднапряжекия, так и при его отсутствии;

- момент треиинообразования в плитах несколько зажжен;

- при уровнях нвпрязвний в бетоне от усилия обжатия более 0.5, в процессе деформационного расчета необходимо учитывать "ежедневное" снижение напряжений, вызванное деформациями ползучести бетона;

для выполнения расчета пршэющипздшчх п.чктних конструкций нгл'дночтлтелыи''!? использовать д*|ормти:онша м>-тод, так как в ном точнее учи пишется р"*з!м аьгруздния, и связанные с этим иямчнышя фияико-мкхянвчвских характеристик материален (Сетона и арматур«).

Появившийся в шестидесяти^ годах. ноьиЯ метод расчета строительных конструкций - N50 (Метод Конечного Элемента), позволил моделировать из отдельных конечных элементов конструкции, различные по типу и структурным особенностям. Прогрессивное развитие этого метода привело к тому, что он стал популярным у проектировщиков. Однако отсутствие к настоящему времени конечного элемента плоской плиты, учитывающего предварительное напряжение в арматуре, г; к большим погрешностям в расчетах преднапряжешшх плитных конструкция.

Наиболее полно особенности деформирования железобетонных плитных конструкций с трещинами в условиях сложного напряженного состояния учитывает разработанная в НИШБ анизотропная модель. Возмокность наращивания процедур в зависимости от сложности задачи делает ее универсальной и пригодной к дальнешему совершенствованию.

Расчет плоских плит при наличии предварительного напряжения имеет ряд особенностей. Ввиду того, что железобетон является физически нелинейным материалом, воздействия предварительного облагая, Бнешви нагрузок и усадки бетона не могут рассматриваться как независимые.

Напряжения в бетоне, созданные в результата предварительного обжатия, при загружении внепшеа нзгрузкей изменяются не только по величине, но и по знаку - сгсатиэ уступает место растякению и наоборот. Таксе игме-нени-'«

напряженного состояния сопровождается существенным поворотом осей главных напряжений, то есть преднапряженнио конструкции работают в условиях сложного нагруженмя.

Разработанный автором алгоритм расчета преднапряженных плоских плит учитывает трансформацию диаграмм деформ1грования материалов при различных режимах нагружения.

На характер напряженно-деформированного состояния преднапряженных плоских конструкций влияют также и схемы трещин. Всего в плите при различных видах нагрухения могут ладить место до семи различных схем трещин, каждая из которых накладывает свои особенности на методику формирования блока физических соотношений конечного элемента, вывод условий прочности.

Для учета этих и других особенностей деформирования преднапряженных плит, автором была выбрана слоистая модель КЭ, которая представляется в виде некоторой многослойной конструкции с различным! свойствами слоев (рис.1.).

Из-за физической нелинейности, характеристики бетона по толщине КЭ h могут существенно изменяться, приводя к криволинейным эпюрам напряжений • °у . тху

Допускается криволинейные эпюры напряжений заменять на многоступенчатые и при выводе матрицы жесткости железобетонного элемента выполнять числошюе интегрирование по толщине h , используя формулы прямоугольников. При этом плита условно разделяется по толщине h на 8-10 слоев. Деформирование срединных поверхностей слоев по толцине h объединяется гипотезой плоских нормалей. Такая расчетная модель применима к описанию элементов с трещинами и без них, при наличии ортогонального или сложного армирования.

Рис.1, а) - разбиение КЗ на бетонные и железобетонные слои; 0) - определение деформации слоя через деформации и

кривизны срединной поверхности КЭ; в) - схеш разруюния бетонпого слоя при плоском напрякенном состоянии

Деление плиты по толщине на отдельные слои "К" увязывается с расположением арматуры ( <5 - толщина слоя плиты ).

они имеются) оказывались по средине толщины <5 .

Таким образом Коночный Элемент разбивается на бетонные и железобетонные слои. Толщина железобетонного слоя <5, должна приниматься но менее й в зонах, где трещин нет, и не менее 3с1 в растянутой зоне с трещинами (здесь й диаметр стержней арматуры). В зонах с трещинами объединение пй-т-и-и д один обобщенный слой является обязательным.

Расстояние от середины слоя ¿к до координатной поверхности обозначается Ък . Вывод физических соотношений для слоя производится в зависимости от величины

В общем виде связь менаду напряжениями для бетонного и железобетонного слоя "К" как до, так и после появления трещин записывается в виде фомулы:

Относительные деформации слоя представляются через вектор-столбцы кривизн и относительных удлинений срединной поверхности в осях X, У . Переход к относительным деформациям в осях N. Ъ (оси действия главных напряжений о и ) осуществляется через матрицу преобразования [а].

« - угол наклона осей действия главных напряжений N. Ь к осям X, У соответственно.

Эго деление выполняется так, чтобы арматурные слои (там где

(1)

С1

) »

(2)

м-

в!пг« С032с.

СОз'о з1п3<-<

- Б 1По С О 3« 3 11 К- С О Во

2и1п«с08«

(31Пга-С03го.)

(3)

Компоненты ьектор-столбць | с |г к, учитывают влиянии возможных предварительных напряжений в арматуре слоя, определяются через угол п - угол наклона 1-го стержня к оси X :

В зависимости от состояния элемента (с трещинами или без) и наличия армирования определяются коэффициенты матрицы [(Пл1> и компоненты вектор-столбца { а" к , учитывающего влияние вынужденных деформаций.

Физические соотношения Конечного Элемента

представляются в виде:

{ "}■

{ »}■

{ «•}-

{ »-}■

{■).

где

причем

[ » 1 Г П 1

I МЫ 1*1 N I *

[ ]■ ■ I [ * ■■ к >1

[ ^ ]- ' 1 [ й ]■> ^ : к.»

[»-]■■ I [ * ]-> '

к «»

[ ]!» [ вни ]„ .

(5)

{ ^ }« » { № вектор-столбцы эквивалентных (условных) моментов и сил от вынужденных деформаций.

{ МР }« » { вектор-столбцы моментов и сил от

предварительных или начальных напряжений в арматуре и бетоне.

При построении расчетной модели плиты используется гипотеза, согласно которой, влиянием напряжений (с , т , т ) на площадках, параллельных срединной поверхности, на деформации плит мокно пренебречь, полагая, что отдельные слои пластинки не вызывают значимых деформаций сдвига. Хотя трещинообразованиэ и приводит к нарушению гипотезы плоских нормалей здесь она применяется к средним на участке между трещинами деформациям, где данная гипотеза (по аналогии с тем, как это принято в теории железобетонных балок В.И.Мурашэва) оказывается справедливой.

При детальном разбиении КЭ на слои можно допустить, что слой работает в условиях плоского напряженного состояния. Таким образом, используя программы формирования матриц физических соотношений конечного элемента при плоском напряженном состоянии, мокно расчитывать изгибаемые плоские конструкции. Для расчета подобным образом оболочек и толстых плит необходимо вводить дополнительные процедуры, учитывающие сдвиг слоев, поперечные деформации и другие особенности.

Для разработки алгоритма формирования физических соотношений слоя был использован метод расчета по приращешюм деформаций. Данный метод позволяет расчитывать конструкции в запредельной стадии (в слое имеются трещины или бетон работает на нпспадвк'^ой тстг/. даагр&мли деформирования "<г - г".

Так как основные формулы для вывода критерия прочности при плоском напряженном состоят™ и формулы, определяющие коэффициенты изменения модуля деформации, предполагают известные главные напряжения и их уровни (при традиционном методе расчета в приращениях напряжений), автору потребовалось., найти несколько иной подход к решению задачи формирования блока физических соотношений.

В предложенном автором алгоритме коэффициенты изменения секущих модулей деформации бетона и , ъ> ) вычисляются через части главных относительных деформаций «А> соответствующих главной диагонали соотношения:

С п

1

'гЛ

1

ы

и»

Ы 2

О

Ы 2 1

Ь 2

О

0

1

о С Г»

"м + ■ о

ТЬп1 о

(1)

Установив соответствие между "дигональными" деформациями и коэффициентами изменения секущих модулей деформаций, получаем возможность в процессе итерационного расчета методом последовательных приближений вычислить значения коэффициентов иЬ1> *ьг, ^ И Мь>г.

Предварительное напряжение отдельных (или всех) стержней армирования слоя учитывается разработанным автором "Алгоритмом определения начальных условий". Этот алгоритм определяет "оперные" точки диаграмм деформирования материалов слоя на момент начала загрукения конструкции с учетом потерь проднапряжения (рис.2.).

"«К!) /

аМ» £ / Л2

(2"1 ■

6'

, / 3'

Т/Тг #' / / '

1/ ; г

/ V 1 £

/ 2"; з-- 4" ! Ь"

0' 4-— ! с(_)

Рис.2. Режимнне диаграммы деформирования Сетонв при предварительном сжатии: а,6,в,г,- с последующим сжатием; а,0,в,д,е,- с последующим растяжением

Потери предварительного напряжения от ползучести бетона расчитываются с применением диаграмм-изохрон.

После определения матрицы жесткости слоя, вычисляются напряжения в бетоне и арматуре, а затем проверяются условия прочности по бетону и арматуре (если она имеется).

Для слоя, работающего в условиях плоского напряженного состояния, характерны пять основных схем разрушения (рис.1.6):

первая схема - разрушение от двухосного сжатия; вторая схема - разрушение от одноосного сжатия; третья схема - разрушение от сжатия полос бетона между непересекающимся трещинами; четвертая схема - образованно нопересенавзцосся трещин; пятая схема - образование пересекающихся трещин. Условия прочности по бетону (или трещиностойкости) звписнваюся в виде неравенств и показывают, при каких значениях главных напряжений о , о-ьг разрушение (или образование трецин) не наступает.

Для определения по какой из пяти возможных схем ожидается разрушение слоя элемента, определяются значения граничных коэффициентов *> = <гч &г (I = 1..6). Автором разработан алгоритм определения граничных р., для каздоВ схемы разрушения.

Вопрос о том, приводит потеря прочности слоя к разрушению элемента и всей конструкции в целом, решается в зависимости от способности слоев на данный момент расчета перераспределять предельные растягивающие и сккмакда напряжения.

Реализация алгоритма деформационного расчета плоска плит была выполнена автором в г.идз подпрогрздан расчетного

комплекса MIKRON PC для персональной ЭВМ. Проведениио расчеты железобетонных плит из опытов И.Леншоу и А.Созона, А.П.Рослова, А.Карденаса и автора (рнс.З.б.), показали хорощую ' (3-9&) сходимость результатов численных и акспериментальных исследований.

Таким образом, разработана (а реализована в виде алгоритмов и программ) общая »«о то дика расчета плоских преднапряженных плит. Она может бить использована для расчета армированных плит с учетом физической нелинейности работы материалов и различных многослойных конструкций, не допускающих сдвига слоев по контакту.

Целью экспериментальных исследований являлось получение опытных данных для проверки теоретических предпосылок, принятых при выводе расчетных формул прочности и трещиностойкости, выборе расчетной модели КЭ при деформационном расчете преднапряжешшх жэле зобе тонных плит 'при кручении с изгибом, а такке определения практической возможности применения предлокеиного расчетного комплекса для расчета плоских железобетонных конструкций.

Для исследования напрякенно-деформировакного состояния преднапряхенных плоских шит был выбран метод экспериментального исследования на специальных образцах, позволяющих моделировать определенное напряженное состояние (изгиб, кручение и изгиб с кручением) и непосредственно из опыта определять величины изгибающих и крутящих моментов.

Всего было изготовлено и испытвно три серии ( семь образцов) алементов железобетонных плит.

Схемы загрукения образцов показаны на рис.3.а.

В какдсй из трех серив был образец, испытанный на кручение, а образца третьей серка исяытывались при различных

а)

чистое кручение (ПКН-3)

кручение с изгибом (ПКИН-2—.3)

кручение с изгибом (ПКИН— I — 3)

кручение с изгибом (ПКИН —0.5—3)

б) образец ПКН-3 образец ПКИН-2-3

(1<*Н)

I I * (

и-

Л/

и.....

• 13 «I

:

-г

„.!--1---1

— г —г

О ) ! I (

фийигмо ср«ви*«х) поЛ«р)®*хгпи (ю )

-» -4 -1 -г о

образец ПКИН-1-3

! ' ! ! 1 ! г~

I ,

-Ы-Ш-Ч-!

I I I ч» : I I

-т—Г»-I ТГ.---?~~1'

-а—*—д—

:

" 5

криЬи>о сре&и*<оо гмзЬерхности (>0 )

образец ПКИН-0.5-3

1 >С ■ 1 -I

.) ■ 1Л -1 -»Э -1 | М \ I) I 4

ЧшЬм я» О,.—*. „А«,»*™ ("Г")

и«н)

Гис.З. э) - схс-ки загрукешш иитшд образцов;

б) - графики кривизн срединной поверхности элементов ПЛ1Т третьей серии опытов автора - спытдае дглпые; - расчетная кривая

ооотновениах крутящего и изгибающего моментов. Величины г«тих соотношений « = --»- = 0/1; 1/2; 1/1; 2/1; 1/0.

IU

Образцы для экспериментальных исследований били запроектированы ь виде прямоугольных в плане железобетонных элементов плоских плит, размером 3120x1270xIIOmm. Армирование осуществлялось сетками из стержней диаметра 10 мм класса A-II2 с шагом 100 мм. Проднапряжвние вдоль длшшой стороны образца обеспечивалось натяжением 4-х стержней нижней сетки диаметра 14 мм касса A-V.

В одной форме изготовлялись по два образца. Измерение усилия предаапрякения проводилось с помощью прибора ИПН-7. Деформации арматуры во время ее натяжения, твердения бетона и испытания контролировались по тензодатчиквм.

Для испытания опытных образцов железобетонных плит на кручение с изгибом автором была спроектирована и изготовлена специальная установка [2]. Она выгодно отличается от подобных. Во-первых, возможностью испытания плит с заданными различными постоянными в процессе испытания соотношениями между крутящим и изгибающим моментами; во-вторых, наличием одного силового устройства и симметричным приложением нагрузки, что

позволяет повысить устойчивость системы.

*

На каждой ступени загружения замерялись деформации бетона нэ поверхности образца и в его теле, деформации арматурных стержней, кривизна и прогиб деформированного образца. Фиксировались величины моментов трещтюобрвзования и разрушения, углы наклона трещин, характер трещинообразоввния. Одновременно с испытаниями основных образцов определялись физико-механические характеристики бетона и арматуры.

При испытаниях применялись тензодатчики тензометры и измерительные преобразователи, которые позволили

осуществлять измерения дистанционно, что существенно расширило розг.юмюсти эксперимента. Преобразователи позволили автоматизировать процесс и?к«роння и регистрации значений контролируемых родамин и ылшпять измерения в кастах, не доступных для приборов с непосредственным отсчетом.

Для получения полей деформаций поверхностей плиты, на них наклеивались по 16 тензорозеток.

С кяждоЯ стороны образца устанавливались два электромеханических тензометра по предполагаемым лзгаяк действия глйнгых напряязшЛ о и

Для замера осэдаи спор испытываемых образцов использовались кяханическко прогпбомчры системы Акстобо.

Для получения поля прогибов <?.§ точ«к) использовались спещально разработан?:1«? и изготовленные электро- механически.« njr-oopoсов'Лели, закреплен-чке на лестгоч каркас^.

Процесс снятая и обработки га1юрмащгн б'-'л автоматизирован и проводился под упрсгалешк-н ОБ!.!.

Весь ки:|ор,/ат,.01П10-йлл»стрз,гав;шЯ материал сфэрчлен в виде фанлов в Армате HG (среда Harvard Graphics).

3/JUXHEHIE

¡■Смеется целый ряд преднапрякежшх келезобетсчпкх конструкция, работавших при кручении с изгибом, образование тренинг в которых изменяет характер нзпряузенпо-деформировашгого состояния. Неучот этого фактора мокат привести к нерациональному армированию и, как следствие, к перерасходу дифицитной арматурной стали.

Проведя комл.текс науч-ю-псследсЕэтельсхпх работ, автором получены следук/лне практические результаты:

). Создан алгоритм и программа определения несущей способности преднапряженшх плоских железобетонных плит при кручении с изгибом. Алгоритм имеет следующие отличительные особенности:

-используется уточненная методика определения потерь , преднаиряшшш от деформаций усадки и ползучести бетона;

-при определении деформаций бетона учитываются диаграммы-изохроны;

- используется уточненная методика определения высоты сжатой зоны бетона;

вычисляются коэффициенты, учитывающие влияние градиентов деформаций.

2. Создана подпрограмма формирования блока физических соотношения для конечного элемента плоской плиты с учетом изменения физико-механических свойств материала по высоте сечения. Подпрограмма была использована при разработке программного комплекса Микрон РС. Алгоритм программы имеет следующие особенности:

- используется слоистая модель конечного элемента;

- на уровне сбора матрицы хесткости КЗ, выполняется численное интегрирование по Бысоте КЭ;

- деление КЭ на слои увязывается с расположением арматуры по высоте сечения плиты;

- слой КЭ работает в условиях плоского напряженного состояния;

- матрица жесткости бетонного и железобетонного слоев зависит от вида напряженного состояния и схемы трецуш в слое, учитывает наличие, в слое предварительных напряжений и вынужденных деформаций;

в слое возможно наличие преднапрякенной и ненапряженной арматуры, расположенной к осям элемента под некоторым (в общем случае) углом;

- напряжения в арматуре вычисляются как в трещине, так и на участках меаду тресдан;

- деформационный расчет ведется методом приращения деформаций, при определен™ коэфициентов матрицы жесткости используются (улучшая процесс сходимости) ' уровни диагональных деформаций с возможностью выхода на ниспадающую ветвь диаграм напряжения-деформации;

в алгоритме используются рекимнне диаграммы деформирования бетона и арматуры, позволяющие расчитывать преднапрякешше конструкции;

- при определении схеми разрушения слоя используется граничные коэффициенты, упрощающие алгоритм проверки условия прочности бетона слоя;

3. Создана установка для пспытаит моментов плоских плит на кручение, изгиб и кручеш'е с изгибом лря различных сочетаниях изгибающего и крутящего мо?/ентов;

4. Получены результаты экспериментальных исследований преднапряжегашх элементов плоских железобетонных плит но кручение, изгиб и кручение с изгибом;

5. Получена результаты расчета плоских голезобетонных плит по разработанным методикам.

Па основе проведенных численных и экспериментальных исследований, автором предлагаются следующие выводы и рекомендации:

- уточненная методика определения деформация усэдта а ползучести бетона хороао (3-9?) согласуется с экспериментальными иссл9Д0Бе;шя>яг и ь-окет быть рекомендована

для определения потерь преднапряжения в железобетонных конструкциях;

- предложенные методика и алгоритм расчета несущая способности плоских плит при слоимых видах напряженного состояния удовлетворительно описывает действительную работу плоских железобетонных, плит при кручении, изгибе и кручении с изгибом, как при наличии преднапряжения, так и при его отсутствии;

- при уровнях напряжений в бетоне от усилия обжатия более 0.5, в процессе деформационного расчета необходимо учитывать "ежедневное" снижение напряжений, вызванное деформациями ползучести бетона.

- для выполнения расчета преднвпряженных плитных конструкций предпочтительнее использовать деформационный метод, так как в нем точнее учитывается режим загружения и связанные с егим изменения физико-механических характеристик материалов (бетона и арматуры);

Таким образом автором разработан метод расчета преднапряженных плоских железобетонных конструкций на кратковременные нагрузки с учетом потерь преднапряжения, составлены алгоритмы программ, проведены экспериментальные исследования.

Основные положения диссертации обсуждались на 43-45 областных научно-технических конференциях в г. Самаре в 1986-1989 годах, на Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов в г.Воронеже в 1987г., на XXII меедунвродной конференции молодых ученых в г.Иркутске в 1990г., опубликованы в трех научных статьях.

Результаты исследований работы плит при сложных видах напряженного состояния учтены при разработке программ

расчета конструкций алклаииовых электролизеров, работэгаих в прильнем состоянии с учетом физической нелинейности с в о Л с т в г/ а т е ри а л " и.

Результата проведенных несло дспаиий включены в разделы 4. ('Тетонные и железобетонные конструкции, -работающие в условиях плоского напряженного состояния") и 5. ( "Плиты работающе в двух направлениях") Пособия по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций.

Основные положения диссертационной работы наоли отражение в научных публикациях:

1. Зубков Е.В. Работа плоских плит при слоеном напряженном состоянии // Актуальные проблемы строительства: Тезисы научно-тех1П1ческой конференции молодых ученых и специалистов, посвяцегагоЯ 70-дети» Еолпссго октября. - Вороне?:.: Е11СИ, 1987. -С. 14-1 5.

2. Зубков Е.З. Установка для испытания элементов плоских х'олезоб9то!пп»х п.тлт на кру^етлв с изгибом // Расчет, конструирование и технология изготовления бетонных и железобетонных изделий. -М.: КИЮТ, 1950. -С.59-61.

3. Зубков Е.В. К выводу физических соотнесений Конечного Элемента преднапряженнсй железобетонной плиты : Материалы XXII международной конференции молодых ученых и специалистов в области бетона и железобетона. 10-15 мая 1990г. г.Иркутск, -!,?.: НКИКБ, 1990. - 031-32.