автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Работа и несущая способность предварительно напряженных железобетонных колонн при косом внецентренном сжатии

полтавський технічніш університет

РГБ ОД

- ["“і] ',г"5 На правах, рукопису

ГАИПЦЬККП РрМ Еосильоеот

РОБОТА ТА НЕСУЧА ЗДАТНІСТЬ ПОПВРШЬО ВДПРШШ-ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОЛОН ЗА КОСОГО ПОЗАПЕНТРОВОГО

СТИСКУ

Спеціальність О5.23.01 - Будівельні конструкції, ' ■ будівлі та споруда

. • АВТОРЕФЕРАТ .

дисертації на здобуття наукового ступеня кшдадатз тознічннх нпук

ПОЛТАВА 1935 р.

Робота’ виконана на кафедрі інженерних конструкцій Українського інституту інженерів водного господарства

о

Науковий керівник - кандидат технічних наук,

. доцент В. І. Бабич

Офіційні опонента - доктор технічних наук,'

' професор Пахомов В.О.

- кандидат технічних наук,

. доцент Битько М. М.

Ведуча організація - Рівнеагропроект

/? & •*?.

Захист дисертації відбудеться • 1995 р.

±о годині на засіданні спеціалізованої ради Д 03.03.01 при Полтавському технічному університеті за адресою:

314601, «.Полтава, Першотравневий проспект, 24.

З дисертацією .кожна ознайоштись у бібліотеці університету. ■ . ■ .

Відгуки на автореферат просимо надсилати ка іц’я вчзйого секретаря у двох екземплярах, завірені печатко»..

Автореферат розіслано " * 3 “ О £ 1995 р.

Вчений секретар спеціалізоване! ради

"В.О. Бонда;

Проблема зяигєігня иатеріглаеихості лаггзеться одніея з найактуальніших у практиці будівнацтаа. Одам іо резервів економії арматури для залізобетонних конструкція є II попередив напруження. Експериментально доведено, ко попередній Обтиск С5ЄТОНУ, особливо КСріВНСМІрЖЗ, суттєво ПІЕЗЕІУЗ несучу здатність-гнучких колон за позацєктравого стиску з одній пяоаині. Однаїс для стояків маг. о і та середньої гнучкості ефективність попереднього напруження буває різноп, тому- чо залежить від багатьох Акторів. Відомі результати досліджень цих стояків іноді протирічать одні одо™. Оскільки використання високоміцної арматура без попереднього насругення такса часто буває ефективним, то виникає проблема пошуку мех раціонального застссуваняя різни типів армування стиснених елементів звичайною та налрухеноо аркатуроз.

' Значна частина колон промислсвкх'та цивільних будівель, опори спеціальних та гідротехнічних споруд, стояка естакад, мостів та рампах .фундаментів праасить як косостаснені. Однак впетз попереднього напр рання на роботу тают елеизнтів досліджений слабо, л:<гае за рівномірного обтиску бетону та за дії короткочасного навантаження. Недостатня увага приділена впливу напруження на горсткість стояків, вр для гнучкшс елементів багато в чому визначає їх несучу здатність, . . . -

Актуальним лишається завдання' розробім універсальної методика розрахунку косостисненюс стергнів з нерівномірним попереднім обтиском бетону, яку кожна буде застосовувата для всіх талів стиснених елементів. Справді, проведені остазаііа роками дослідгепя конкретизувала пологення СЕзП 2^0ХС2.-€ї?* і дозволили успішно вестя розрахунок багатьох тгліз сагг^яя*-ньо напрукеннх та кососткснеких стераяів. ■ Але вони па вразо-

вувть спільної дії усіх основних факторів - гнучкості стерж-вп, тривалості дії навантаження, параметрів попереднього обтиску бетону. Окрім того, вказані методики не завади раціональні з точки зору їх математичної реалізації.

Такт чином, експериментальне вивчення напружеио-дефор-гговаиого стану попередньо напружених елементів за позацен-трового стиску у двох площинах та вдосконалення методики їх розрахунку залишається актуальним завданням.

М е т о«в роботи є порівняння ефективності різних типів армування стиснених стояків, встановлення мех раціонального використання когного з них та розробка практичних рекомендацій до розрахунку будь-яких колон прямокутного перерізу за дії короткочасного та тривалого навантаження на основі дослідження напрукеио-деформовакого стану косостисне-них колон з нерівномірний попереднім обтиском (Зетону.

Автор захицеє:

- методику використання характерних точок діаграма "сгЬс -- сЬс“ яри розрахунку несучої здатності стиснених елементів;

- пропозиції до врахування ‘впливу попереднього напруження на короткість гнучких стиснених стояків;

- єдині формули, ;цо зв'язуть деякі параметра стисненої зона бетону , Ід Є , { ) в косостисненому елементі з 11 координатами, незалежно від положення нейтральної лінії;

- методику розрахунку стиснених стояків та спосіб її математичної реалізації на основі ітераційкого методу Кьотона;

- методику та результати експериментальних дослідхень ко-состиснених стоякіе з нерівномірним попередній обтиском;

- пропозиції до оцінки ефективності попереднього напруження та визначення оптимальних кох використання різних типів армування стиснених конструкцій на стадії проектування;

- практичні рекомендації до розрахунку стиснених єг.сиен-тів за'дії короткочасного та тривалого навантаження.

Наукова новизна праці су тому, вд:

- доведено, по нерівномірний попередній обтиск підвисус несучу здатність коротких Сза великих ексцентриситетів) та гнучких косостиснених колон на 21...35% навіть тоді, коли-рівномірний обтиск малоефективний;

- отримано комплекс експериментальних даних про дійсний иалружейо-деформований стан косостзсненеах стоясів з нерівномірним по перерізу попереднім обтиском бетону за дії короткочасного та тривалого навантаження;

- вперше досліджено вплив нерівномірного попереднього обтиску бетон}' ка горсткість гнучких косостиснених стєргнів;

- розроблено методику розрахунку стиснених елементів пря-иокутного перерізу, яха одночасно враховує їх гнучкість, тривалість діі навантаження, тип попереднього обтиску бетону Срівномірний, нерівномірний, відсутній), налрухенкй стан Спсзацектровнй стисх в одній або двох плоагнах). вид бетону.

Практичне з н-а ч е н н я робота полягає в тему, яо для косостиснених колон тееретячио та експериментально підтвердгено ефективність використання нерівно-ніряого попереднього обтиску бетону. Баровадгєння таких еле-шнтів дозволить зменвитн витрату аркатури та зігкзита собівартість конструкцій. За результатами дослідгень иохуть бути створзні нові сіегтивні вид::, армування стгсгеїст елементів.

Розроблена методика розрахунку стиснених еяеігоятіа доповнює і розвиває існуючі іютодл проектування есссстесесп2х стояків і с за своєа суттю оптамізааійнси. Воза гггетпг розшфити область раціонального проектування будівгдзшп: конструкцій,, зненоити їх матеріаломісткість.

Реалізація праці Результати досліджень ьасористані інститутом “рівнеагропроект" пра варіантному проектуванні залізобетонних конструкцій Рокитнівського хлібозаводу, цегельного заводу в с.Лісопіль та інших об’і'.стік. Опубліковані тахож рекомендації по розрахунку попередньо на-прухзких косостаснзних елементів, які мозг/ть бути ьикоркс:" -Ні для оптимального проектування залізобетонних конструкцій.

' Публікації. Всього за темою дисертації опубліковано 10 друкованих праць. .

Апробаціяроботи. Основні положення ви-сертаціі обговоровалксь на Республіканській наухово-техніч-„ ній конференції в м. Полтава С1983р. З, на Всесовзній конференції молодих вчених та спеціалістів в м. Кобулеті С1939р.), та на трьох регіональних науково-практичних конференціях, до проходила в а. Рівне у 1933 - 1933 роках.

Обсяг праці. Робота складається із вступу, п’яти глав, загальних висновків, додатків та списха літературних джерел з 118 найменувань. Повний об'ви становить 1ЄЗ сторінок, які вхтшчаить 18 таблиць та. 29 ігшетрааїй.

КОРОТШ ЗШСТ РОБОТО

У вступі' обгрунтована актуальність тема роботи, викладені її мета, наукова новизна та практична цінність.

В першій.-главі дисертації проангяізоьазі праці вітчизняних та зарубіжних вчених,, присвячені теоретичному та експериментально^ вквченн» робота кососткекйїгк колон і стиснених «яемсті» з яопероаяік яаврук.:ауа! араїтурз.

Вперве на стадії руйнування розрахукок к&есстхснсккз стояків зустрічається в роботах А. Аас-Яхобсеаа, С.І.Гяазеро,

0. Танга, 0. М. Тоцького, Р. Фапонга. 2/по ахрівекз ряд частко-

вих питань, проведені периі експериментальні дослідгеппя.

Найбільш суттєвий внесок у вивчення робота стиснених елементів за складних деформацій внесли М.С. Торяник та його учні і послідовники В. І.Бабич, П.Ф.Вахиенко, В.І.Клименко,

0. В. Редкін, В. М. Ромашко, О. М. Руденко, С. Д.Семенюк та інші. Ряд важливих питань вирішено в роботах В. И. Байкова, В. Я. Ба-чинського, В. М. Беспалова,- С. В. Горбатова, Я. Д. Лівшиця, В. М. Назаренка та інших вчених НДІБК, КАДІ, МІБЇ. На сьогодні проведена значна кількість експериментальних досліджень звичайних стояків різної гнучкості з вагкого та легкого бетону. Попередньо напругені колони вивчені набагато ислзе. Випробовувались лише стергні з рівномірним попередній обтиском бето ну і тільки за короткочасної дії паваптагення.

Експериментальні дослідження центрально та позацептрово стиснених-в одній плоздні напругеїгих стояків проводились досить широко. Слід відмітити публікації АГГ.Азізова, Р. М. Ам-' рахова, В. М. Бойцова, ГЛЇ. Головліна, А.П. Ковальського,

B. І. Коішмг.яї, А. А. Кудрявцева, Д.Р.ІІаіляна, 1.1.Набокова,

C.В.Сванського, Т.!■(.Поцольда, І.В.Подггастко, Л.А.Свєтова,

В.В.Сіігой:са, Н. Я-Сухайля та їй. Аналізуючи Ід роботи, приходимо до висновку, що для досить гнучких колон попереднс напруження підвидуе їх несучу здатність за рахунок звільнення горсткості. Ступінь збільсення несучої здатності залешть від параметрів обтиску та ексцентриситету. Нерівномірний обтиск бетону, як правило, більп ефективний, ніж рівномірний. Лля відносно коротких стояків отримані суперечливі дані, хоча більшість дослідників вказує на негативний результат. Ог-гй, ефективність попереднього напруження в стиснених кегсшп визначається іх гнучкісто, ексцентриситетом иавантаетваа. рівнем та характером попереднього обтиску бетону.

Ло розрахунку косостнснених стояків існує даа підходи. Перший базується на передумовах методу граничних станів, викладених у СНяП 2.03.01 —84**. Він конкретизований та доповнений рядом досліджень, проведених, в основному, у Полтавському інженерно-будівельному інституті та в УІІВГ. Так, методика, розроблена П. Ф. Вахненком, поширюється на елементи практично будь-яких перерізів. Для реалізації на ЕОМ зручний алгоритм В.М.Ромашка, який дозволяє розраховувати звичайні колона прямокутного перерізу з важкого-та легкого бетону. Ко-состиснені стояки з рівномірним обтиском розглядаються в роботах 0.В.Редкіна. Але питання розрахунку нерівно обтисканих елементів, а також напружених зразків за дії тривалого навантаження поки до не розглядались. '

Інший підхід до розрахунку полягає у використанні реальних чи близьких до них діаграм деформування матеріалів. Назвемо тут роботи В.М.Байкова, А.М. Бамбури, О.Б.Голишева,

С. В.Горбатова, О.С.Залесова, 0.4.Ільїна та ін. Розрахунок міцності, тріщшйстійсості та дефорь&тивності тут виконується за єдиною мстодикою.• Але значного зростання точності обчислення власне несучої здатності стояха пра цьому не досягнено, хоча математична реалізація таких методик дуже складна навіть для випадку простого позацентрового стиску. Основнсв їх перевагою в те, ао роботу конструкції можна прослідкувати на будь-якій стадії від завантаження до руйнування.

Розвиток обох напрямів розрахунку можливий через взаємозбагачення. У методиці норм варто шрше використовувати характерні особливості діаграм деформування матеріалів та розрахунок за деформованою схемою. Певні кроки у цьоау «а-налрямі зроблені С.1. Аржановсысим, П.Ф. В&хнекком, Д. Р.Наі чином, О.В. Редкіним. З ініаого боку, децо спро&енэ описання

кривої "crb - сь“ за дспомогое гіперболи С Л. П. Макаренко, Г. О.Фенко), або трапеції СО.Б.ГолишевЭ дозволяє зменшити математичні труднощі при реалізації методик другого типу.

Таким чином, основними завданнями дослідгень були: '

- розробка універсальної методики розрахунку всіх стиснених елементів прямокутного перерізу, у тому числі з нерівномірним попереднім обтиском бетону, і перевірка їі коректності;

- експериментальне дослідження1 ефективності різних типів на-

пружених стояків, у тому числі з нерівномірним обтиском, вивчення особливостей іх напружено-дефсрмованого стану за косого позацентрового стиску; ■

- встановлення меж елективного використання різних типів напружених конструкцій та розробка рекомендацій по оптимальному проектуванню стиснених елементів.

У д'ругій главі дисертації виконані теоретичні дослідження несучої здатності попередньо напругепих косостиснеякх стояків. На оснозі передумов так званого загального випадку розрахунку Сп. 3.28 СНиП 2.03.01-84*) розроблена єдина методика розрахунку всіх стиснених елементів прямокутного перерізу. ' ■ ■ .

При застосуванні у стиснених елементах високоміцної арматури виникає проблема обчислення її розрахункового спору ’ на стиск. Прийнятий в нормах R = 400 МПа відповідає значенню „ = 0,002 Срис. 13, тобто не враховується пизпада-

DC,R ' -

сча вітк? АЗ діаграми "сгь - сь". За даними багатьох дослідгень крайові деформації бетону при руйнуванні ’ залізобетонного зразка* як правило,- значно більяі еЬо> R . Логі'сгз r~vy-стити1, цо руйнування конструкції за короткочасного назаятзг-

1 Байков В. Н., Горбатов С. В. Определение предельного состояния внецентренна сжатых элементов по неупругим савігспностля "напряжения - деформации" бетона и арматуры //Бетон и zsr.z-г.елезобетон. - 19S5.'- М. 6.- С. 13-14.

зона умовно-миттєвого завантаження

Сшвидкоплинної повзучості) . •

“ Д крива гранично допустимих

деформацій

зона діі тривалого

навантаження Сповзучості) крива максимально можливих деформацій

® *Ьс,К ^>с ,и %с,и

Рис. 1. Діаграма “<гЬс - «Ье“ .

Рис. 2. До розрахунку косостисвеного стержня

хеиня відбувається в тій точці кривої АВ, жса відповідає найбільш вигідним умовам внутрішньої'рівноваги. Тобто, при сь “ сьо, я 3 Р00™ крайової деформації бетону несуча здатність перерізу може спочатку зростати, а потім падає. Точка екстремуму відповідає фізичному руйнувгяно стояха.

Низпадапчу віітку кожна трактувати, як криву максимально допустимих, деформацій бетону, пра зпслх т відбувається його руйнування на даному рівні однократного навантаження. В згаданій роботі В. Н.Байкова та С.В. Горбатова вона продовжена до перетину з віссо деформацій. Частіше, однак, вважають, по низнадаюча вітка закінчується яа рівні иазантажепня аь = = СО,8.. ,0Р5)КЬ . Відміта'о. во приблизно цей рівень чисельно дсрізнгз рівню тривалої міцності бетону.

За результатами випробузань ка повзучість кожна побудувати графік ”аЬе- еЬс" за дії тривалого навантаження різного рівня. Він матиме вид лінії ОВ Сркс. 13,'яку назвемо кривоп максимально когшгвиг Стах, що практично досягаться) деформацій за однократного навантаження. Тоді' точка В перетяну ліній ОАЭ і 03 відпозідатамо граничній стилазості бетону 1, одночасно, рівна тривалої міцності бетону.'

Із сказаного випливає, цо крайова’ деформація бетону сь* « ПР:ІГ руйіувзяні залізобетонного стояка за дії короткочасного навантаження лежать в не гаг еЬс< Е 5 гь” и < ц. 5а дії тривалого навантаження прЕЗнаеко 'еь* = сЬс> и • Значення е. іюжна знайти двояко. По-перзе:

ВС, \1 ' .

ЄЬс.и= ев1+ ЄРІ= аЬІ^ Р^ьЛ5 '1 + ЪЧКЪ У С1)

де р1 - характеристика повзучості для рівня навантаження бетону щ , до відповідає його тривалій иіштосгі.

З іншого беку, кодл відоме рівняння кргЕоІ АЗ, -=па визначити сЬс и , знаючи величину 7^. Удаша домідгеїстг

• 12 . згідно СНиП 2.03.01-84* приймали = і'Ьг= 0,9 і галі знаходили сЬп за залегністо (7.1) норм ЕКБ ФІП2.

Несуча здатність стисненої колони визначається з умови:

N = Нь - І «Г.Л,- Э^ДА* " ^

І І = І - і - *

Плоау стисненої зони бетону Аь можна виразити через координати 11 центра ваги хь та уь Срис. 2), які, в свос чергу, мохна визначити із системи нелінійних рівнянь рівноваги:

Vе».' + V - Еа8ЛіСеи*- Ь/2 ♦ Х5І> = 0 , ^

Кь(ецу- Ь/2 уь) - Е ^ЛіСеиу' Ь/2 + 3 =, ° •

Перетворивші відому залежність норм для коефіцієнта т?, отримавмо граничний прогин гнучкого косостисненого стояка

Г=----------1!»-------------- , (4)

СКсг.Рв- Ю С05СЙ " V до Ро - початковий кут нахилу плоашш дії зовнісньоі сили;

в - кут нахилу шіоаини прогинів або нейтральної лі-

нії (рас. 2). ■

У»?вна критична сила ^сгп Еизначаєтьсл за формулою:

• . * • . 9 * О

"«г.*.-»-* ^'«Ь(* Н * *

х [соз*/Зс Ь*5Іп*(Зо/ Ь2] / І* . ' (5)

Зміну жорсткості елемента внаслідок, попереднього напруження, арматури в залежності С5) враховано коефіцієнтом р , дня обчислення якого теоретичним шляхом отримано формулу.

(6)

де Р| = 0.5 + 350+ р,0012 X*

- о.'

е«г ьр

X, = І / Ь* - І Де,/б ) * І б /9. - БІДІІ0СКЗ гнучкість,

І О г . О О' 0 4 0 0 щ

бо »/(еох-х)*/Ь* «•. <е Гр>у)а/іі1 - відносний екс-

центриситет з врахуванням початкового вигину від обтнеі-у.

* Кодекс-офазец ЕКБ ФИП для норм по желез обэтонкш конструкциям. - М.: ШИЗЕ Госстроя СССР, 1934. - 234 с.

Параметр р1 враховує зниження жорсткості бстсннсг'о перерізу за дії тривалого навантаження Саналогічно коефіцієнту 1 /р СНиП). Його обчислюють за пропонованими В.М. Ромаикск формулами, врахувавши фіктивне зменшення ексцентриситету в напруженому елементі також за допомого:! коефіцієнта р .

.Спільне рішення залежностей (3) та СО становить певну математичну складність. Лайбільа оптимальним підходом у цьому випадку, на наш погляд, с застосування ітераційаого методу Ньютона. Для г.оауку початкового наближення використано гіпотезу В. М. Ромашка. Згідно !:еі за постійного ексцентриситету зовнішньої сили точка прикладання рівнодісчоі зусиль у стисненому бетоні перемішується по еліпсу при зміні куга нахилу площини дії навантаження. Щоб побудувати цей еліпс, переріз спочатку двічі розраховують як позацентрово стиснений у площинах симетрії за розроблений наблигешіип йоркуягмч. Координати точки перетину площин дії СіСшїіекьоі сшю з указаним еліпсоч і ввагагть початковим наближенням для та

З

уь . Розрахунки показують, со далі достатньо 2. ..З иайяяяж» за методом Ньюпюна, цоб ваг&ачнти величину 11 .

Певноо катеїхгтично» проблс-кзз е те, цо яри проектував! косостисконих колон розрахункові Дернули для до?,г.ик величин залежать від форми стисної зони бетсау. В даній роботі страшно • єдині наближенні залегності для знаходгзиня цих пярз-*аотр1в, -до й дозволило ефективно загтосузатя вказаний і тер і-ційняП метод Иьвтсиа, бо значно зкеязадо об'єц обчислень.

Позначився через X = %ь/Ь , % - уь/Ь „ К = 1-ЗХС1-Х), Кгх= 1-2Х , Кіу= 1-ЗУС1- ТЗ , Кгу= 1-2У , отримаеко

.?,■ = Г h К. / С tg в * ysl 3 , (9)

ДО . ; '

Ks= 2.65 + Z.25CX+Y) - 6.8 Xа - 2.8 Ys + 1,05 XY . (10)

Як показав проведений чисельний експеримент, похибка наведених залегностей у порівнянні з точними незначна і помітно не впливає на загальну точність обчислень N .

За описаною кетодкксо була обчислена короткочасна несуча здатність більа як 200 стояків, випробуваних різними авторами. Деякі статистичні дані порівняння експериментального та теоретичного значення N наведені у табл. 1. Точність обчислень, в основному, задовільна. Для випадку колон з нерівномірним попередній обтиском бетону методика потребує експериментальної перевірки і, можливо, уточнення, тому Е0 кількість випробуваних Ikssjmh авторами зразків незначна. У перау чергу варто перевірити коректність прийнятих залежностей для' визначення с. та р .

в G, V .. Р

У третій главі наведені програма та методика експериментальних досліджень попередньо напрунених косо-стиснених стояків, конструкція дослідних зразків та установок, характеристики міцності та дефоркативкссті матеріалів.

. Об'єктом досліджень були косостиснені стояки прямокутного перерізу з високоміцної) арматуро». Випробовували зразки чотирьох типів - з нерівномірним по перерізу попереднім обтиском бетону (двох типів), рівномірно обтиснені та ненапру-г.ені. Типі: капрухених зразків відрізнялись точкой прикладан-

»

ня зусилля обтиску. Бар'аза.ти такоЕ на 2 - 3-х рівнях ексцентриситет, гнучкість стєргня, кут нахилу силової плошши, рівень тривалого навантаження. Клас бетону, клас, кількість та розташування арматурних сторкнів лишались незмінними.

Програм досліджень вклвчала випробування за коротко-

Тайтаая 1

Статистичні параметри порівняння фактичної несучої' здатності стиснених елементів з 11 теоретичний значенням за розробленою методикоа

Тип зразка Гнучкість X. = 1 / Ь Всього .

< 10 > 10

П ДД «Г.54 п Д,’« а,У. п Ь.,% | а,іі

звичайний напружений з рівном. обтиском напружений з нерівн. обтиском 53 - 9.7 8,7 90 - 0,1 9,3 143 - 3,7 9,8 15 - 7.7 8,9 26 - 4,3 13,8 . 41 - 5,5 12.1 " * 7 - 5,5 14,1 13 6,1 16,5 20 2.0 15,3

Разом: 75 - 9,5 9,2.129 - 0,3 11,4 204 - 3,7 11,1

час но 1 дії навантаження б коротких і 16 гнучких стояхіз. За тривалою дії було випробувано б гнучхях зразків, з них.4 напружених. Отже, досліджено роботу 28 колон, у тому числі 8 звичайних, 2 з рівномірний та 18 з нерівномірним обтиском. Отояка для короткочасних випробувань ділились ка групи по З і 4 зразка. В межах однієї групи зиікззався таї попереднього обтиску бетсау. Дяя стояків з нерівномірний обтиском випробовувала два зразхл-блжзпюки за однакових умов. Міцність та дефераативність матеріалів контровввалн по бе~ тонних кубах і призмах та арматурних короткая.

Колоші поперечного перерізу 200x130 мм та розрахункової довжини 3200 им та 1650 им армували чотирма стержнями аркатури 0 12 Ау-У, розміреними в кутках перерізу. Арматуру натягували кехаяічгога способом, зусилля напруження коятролюва-ехекторонким приладом ЭИН-МГ2 та за показами тензодатчиків, вакгкчне зусилля попереднього обтиску перед завантаженням колон коливалось в межах 196,1.. .207,3 кН. Відпуск арматури проводили у віці 81...180 діб після бетонування, есб виключити мокшвий вплив обтиску на твердіння бетону. Завантажєн-

кя зразків відбувалось у віці 64...211 діб, під дією тривалого навантаження стояки перебували більше двох років. При-змзва міцність бетону стояків на момент обтиску та завантаження зразків склала 27,9...30,1 МПа.

Нерівномірний обтиск бетону створсвали завдяки різному напруженню арматурних стержнів. Перед завантаженням відно-иення попередніх напружень в бетоні таких зразків сгЬр / аь" коливалось в межах 2,88...3,68 за середнього рівня обтиску С °ьР * ^ = 0.25 Ръ . .

Випробування проводили за шарнірного опирання кінців колон у пружинних установках. Створене домкратом навантаження контролювали за показами зразкового динамометра і через пружинний пакет передавали на дослідний зразок. Навантаження прикладали ступенями, рівними ІДО від очікуваного руйнівного. Перед руйнуванням величину ступеня зменшували вдвоє.

У 2 * 3 характерних перерізах по довжині елемента заміряли складові прогину стояків у двох пловднах. Деформації бетону та арматури в середньому -по довжині перерізі визначали тензометричним комплексом СЮТГ-3. Появу та розвиток тріщин контролювали візуально та за допомого£> мікроскопа.

У четвертій главі дисертації наведені та проаналізовані основні результати експериментальних досліджень, перевірена їх відповідність теоретичним розробкам.

Гіпотеза про високу ефективність нерівномірного попереднього обтиску бетону була підтверджена експериментально. Несуча здатність коротких напружених колон при малих ексцентриситетах була принайкі не менша, ніж звичайних, а за великих ексцентриситетів вона зростала на 21...30% Стабл. 23.

Для всіх гнучких напружених стояків за дії короткочасного навантаження жорсткість, трівдностійкість та несуча

здатність зросла в порівнянні з ненапруяениш (таб-Л. 3). За прийнятих параметрів рівномірного обтиску його ефективність була невисокою. Несуча здатність стояків за нерівномірного обтиску зросла набагато більше. За відносно малих ексцентриситетів цей ріст склав 26.. .35%, за великих - 20... 24% .. Ефективність нерівномірного попереднього обтиску значно зростає із збільшенням гнучкості стертая за малих ексцентриситетів навантаження і майже не змінюється аа великих.

Для кількісної оцінки ефективності попереднього напруження ввели коефіцієнт т) = 'ї,іат,р /^іаич • За результатами проведених випробувань та за даними інших азторів отримано залежність для теоретичного визначення цього параметра. Вона може бути використана для попередньої оцінки ефективності різних типів напруження при проектуванні.

Напрям площини прогинів всіх гнучких косостиснеких стояків був практично перпендикулярний до нейтральній лінії, а форма зігнутої осі близька до сінусоїди. В розтягненій арматурі та в стисненій зоні перерізу колон спостерігали перерозподіл зусиль з більш напруженої арматури на менш напружену та між бетоном та аркатурою. Про це свідчила зміна інтенсивності росту деформацій арматури та поворот нейтральної лінії. Дещо помітніие це відбувалось у напруження зразках.

Крайові деформації бетону незадовго до руйнування за дії короткочасного навантаження коливались а межах С2.30 . 2,943x10*’. Приблизно в такнх же кезгах змінювалась величина е*о, и для нена*ірУ*ояих стояків, по відповідало максимальним напруженням в стисненій арматурі а.с = 490... 600 МПа Як бачимо, гранична дефоркатипність стисненого бетону була вищою закладеного в СНиП 2.03.01-84* значеная сь„ к = 0,002 у

1,18... 1,47 рази. Теоретичне значення е. , обчислене зз

Таблиця 2

Насуча здатність коротких косостиснених стояків

Зразок Ексцентрис. навантахен. Рівень трівд- ноут- ворен- ня Несуча здатність, кН N -И вхр ТР N иапр. N ЗВІГЧ .

N вхр х 100, X

■ 0 0 6е N вхр N теор.

КС-10-3 6,25 0,39 0,5 332,1 312,1 6,0 1,00

КСН2-10-3 5,25 0,39 0,6 365,8 338,7 7,4 1.10

КСН2-10-Зе 6,25 0,39 0,6 350,3 338,7 3,3 1,06

КС-10-4 12,5 0,78 0,3 148.2 142,3 4,0 . 1,00

КСН2-10-4 12,5 0,78 0,5- 192.1 174,3 9,3 1..30

КСН2-10-4 г 12,5 0,78 0,6 179,5 174,3 2,9 1,21

Таблиця З

.Деякі результати випробувань гнучких стояків

за дії короткочасного навантаження

Зразок Пропш перед руйну-вашіг.;,: Г, кі Рівень тріеи- ноутв. Несуча здатність,кН N -Н вхр ТР. N вхр х 100, % N напр. N а*нч.

N «яр ^теор.

СНІ-10-1 13,72 0,7 130.1 179.9 5.4 -

СН2-10-1, 17,49 0,6 172.3 173.3 - 1.7 -

С-10-2 29,94 0,4 189.9 193,2 - 4.9 1,00

СН1-10-2 16,26 0,7 241.0 231,6 3.0 1,27

СНІ-10-2 г 12,83 0,6 248.8 231,9 6,8 1,31

С-10-3 28,42 0,3 192,4 205,9 - 7.0 1,00

СНІ-10-3 10,10 '0,7 251,9 244,2 2.8 1,31

СН1-10-Зв 11,73 0,7 253,8 245,3 5,6 1,35

С-10-3 30,57 0.3 212,2 225,9 - 6,5 1,00

СР-10-І 20,31 0,7 237,4 ,239,5 - 0,9 1,12

СН2-10-3 13,03 0,7 207,2 253,7 5,1 1,26

СН2-10-Зг 16,84 0,7 269,2 255,3 5,2 1,27

С-10-4, 33,41 0,3 133,0 129,2 2,9 1,00

СР-10-4 29,02 0,6 144,7 150,7 - 4,1 1,09

СН2-10-4 26,01 0,6 160,5 162,7 - 1,4 1,20

СН2-10-4г 23,95 0,7 165,3 163,2 1,3 1,24

пропонованою вице методико» на осиозі нерп ЕКБ ФІП дорігя»- , Еало С2.57. . .2,823х1(Г3 і задовільно співпадало з фактичним.

Було отримано також задовільне співпадакня значень коефіцієнта рр , обчислених за фактичними параметрами (прогини, характеристики матеріалів) та за формуло» (6). Серёдке квадратичне відхилення останнього становило 6,4", середнє арифметичне дорівнювало - 5,94%.

За результатами експерименту підтверджено такої коректність вцілому розробленої методики розрахунку стиснених елементів. Так, для випробуваних зразків з нерівномірніш обтке-

- К

ком середнє арифметичне відхилення величини ■■ ----£ї£.-

„ ®*Р’

склало Д = - 3,9*/:, середнс квадратичне сг = ± 5,1%. Для всіх 22 випробуваних стояків отримано Д = - 2,0*/. і сг = ± 5,1% .

З урахуванням даігах інших авторів (табл. 13 для 34 колон з нерівномірним обтиском м&вма Д = - 0,4% і а = і 12,0%, а дяч всіх 226 стояків отримаємо і = - 3,5% та а - і 10,7% .

За дії тривалого назантагэння однакового рівня горст* кість та тріааностійкість налругеншс зразків з нерівномірніш обтиском бетону приблизно така сіма, як і зв;г^айниз. Проте, оскільки абсолютно значення навантаження для папруїгіглх сто- ■ яків більше, то, такЕМ ’шіоіі, попередній обтиск с'.'тсиу ефективний і за дії тривалого навантагшня.

У п'ятій главі дисертації дако рекш-эидз^П подо визначення шї раціонального застосування різних типів армування стасяених егекснтіз, а -також наведена методика практичного їх проектування та приклад розрахунку. _

Окрім обчяслпігая несучої здатності стиснених елементів, вігакхає задача визначення необхідної плояі арматура. Для раціонального П ьарішзння когена запропонувати таккй шлях:

- проаналізувати діече навантаження Саиакопостійно чи

• го

знакосмікне, діє в одній плоаині чи у двох);

- визначити ногливість застосування несиметричного армування та попереднього напруження арматури; '

- попередньо оцінити ефективність кожного виду армування за наведениии рекомендаціями, вибрати 2.. .3 найкращих;

- розрахувати плоцу арматури за пропонованої) метокккос для вибраних варіантів і визначати оптимальний.

. ВИСНОВКИ ТА ПРОПОЗИЦІЇ

1. Нерівномірний попередній обтиск бетону на 20...35% підвищує несучу здатність гнучких косостиснених стояків у порівнянні з ненапрухеними навіть тоді, коли ефективність рівномірного обтиску незначна. Це відбувається внаслідок значного зростання горсткості стояків. Ефективність напруження можна попередньо оцінити коефіцієнтом ті{р), який залежить від ексцентриситету, гнучкості зразка та параметрів обтиску.

2. За вдало підібраних параметрів нерівномірний попередній обтиск бетону не знигує міцність коротких косостиснених стояків за малих ексцентриситетів навантаження і підвищує і і на

21.. .30% за великих. Це зумовлено, очевидно, кращім використанням міцноснкх властивостей матеріалів у напружених колонах, зокрема за рахунок інтенснвніоого перерозподілу зусиль.

3. Розрахунок стиснених елементів прямокутного перерізу на стадії руйнування кожна вести за розробленою універсальною методикоп на основі передукег СНаП 2.03.01-84*. Іі реалізація-на основі Ітераційного методу Ньютона достатньо ефективна, а достовірність підтверджена обробхою результатів випробувань більш як 220 експериментальних .мазків.

4. Вплив попереднього вапрухенкя на жорсткість бетонного перерізу гнучкого стисненого стержня слід враховувати за допо-

. >

могою коефіцієнта <р , який рбчнсявсться за уср.'л.’лоэ С6).

5. Розрахункові параметри, формули для знаходження яких залежать вія форми стнснекоі зоні! бетону, моїаіа обчислпзати за універсальними залежностями С73...С10).

Основний зміст досліджень відображено в таких роботах:

1. Бабич В.І. , Гариіцькі'.й Ю. 3. Рекомендації г.о розрахунку міцності косостиснених залізобетонних стояків прямокутного перерізу о попереднім напруженням аркатури // Український інститут інженерів водного господарства.- Рідне, 1994.- 34с.

»

2. Гарніцький Ю. В., Бабич В. 1. Методика експериментальних досліджень попередньо напружених ксссстасненях залізобетонних колон /V Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: Республіканський міжвідомчий наукозо-технічняЯ збірник. -Львів: Світ, 1993 р. - Вип. 20. - С. 125-137.

3. Гарницкий Ю. В.. Бабич В. И. Расчет зэяезобетсикых эло.иен-тов прямоугольного сечения .с перазноыерхы» продзарэтрльякн обжатием бетона при косом вяецонтреанои сжатии // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1990 г., Н 7. - С. 1-5.

4. Гарницкий 0.3., Бабич В. И. Зфйсктаансстъ предварительного напряжения в коротких сзатнх' старзяях//Гидрочелі;орация и гидротехническое строительство: Республиканский научно-технический сборник,- Львов: Світ, 1950 г. - Вип. 18.- С. 103-103.

5. Бабич В. I. , Гярніцькіій 0.В. Робота гнучхзх яосостнснон.":: елементів з попередній напруяеяняїі арматура при тривалому навантаженні // Регіональна науково-практичла та методична конференція: Тези доповідей. - Рівне, 1993 р. - С. 14-15,

6. Гарніцький Ю. В. Вплип попереднього напруження на міцність коротких косостиснених стержнів х/ Там же. - С. 16.

7. Бабич В. І. , Гарніцький Ю.В. Ефективність попереднього напруження арматури в кссостискутия залізобетонних стояках //

ЯауйД5.е-те:нцчна кон^ерешця: Теаи допов!дей. - Р1вне ,

1ПЗЗ р. - С. 2. ' .

.• ' ■ АННОТАЦИЯ .

Гарницкнй Ю.В. Работа и несуцая способность предварительно. напряженных железобетонных колонн при косом внецен-гренном скатай. '

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооруаения. Полтавский технический университет, г. Полтава, 1935 г. _ • ’

. Экспериментально-теоретически исследованы работа и несущая способность кососжатых стоек с неравномерным предварительном обхатиеи детона. 1Ьучена эфективность указании элементов и предложена методика их расчета.

Ключевые слова: железобетон, несувая способность, кососжатые стойки, лреднапряхение, неравномерное предварительное обхатие бетона. -

■ . • SUMMARY '

Garnitskij У. W. Work and bearing, strength of prestressed reinforced concrete columns under biaxial eccentric compression. Thesis for a Candidate’s of Technical Sciences Degree. 05.23.01 т building constructions, buildings and structures. Poltava technical university. Poltava, IKS.

The work and bearing strength of the biaxial compression colurns with asymmetric precocpression of concrete have been investigated expsriaotally and>theoretically. The effi-ciensy of above mentioned elements has been studied and their design techique has been suggested. ■

Key words: reinforced concrete, bearing strength, columns under biaxial compression, prestressing, asymmetric precompression of. concrete. '