автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Расчет стержневых железобетонных конструкций на совместное действие нагрузок и вынужденных деформаций

РГО од

г ОДЕССШП гаШКНРНО-СТРО;ГГЕЗЬЕ21 - О ДьЛ

На правах рукописи ГОЯВАШК Зиновий Васильевич

РАСЧЕТ СГЕРЗгНЕЗЙХ ШЕЗСЕЕТОИЪХ КОНСГРЖЦИЙ НА СОВМЕСТНОЕ ДЕЛС13;1Е НАГРУЗОК И В'-.'НУВДЕННаХ ДЕФОРМАЦИЯ

Специальное!ь 05.23.01 - Строитэльныз г.о истру кц;*-л,

зданил II сооружения

А г т о р и ф о р а т

диссертации на сококрлп® учено Я Степан:; кандидата технически наук •

Одесса - 1993 г.

Диссертация является рукописью Работа "ылолнеяа в Одесском иняекарно-сгронгельном институте

Научный руководитель - Заслуженыиидеятель пауки Украины,

доктор технических наук, профессор И. Е. ЛРОКОШВИЧ

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

и.М.ЗАСТАВА - кандидат технических наук, додан? Ю,.И.ВАШ1ЬЕВ0КИМ

Ведущая организация - ПИКТИ "Одесский строПпроокт"

Запргеа состоится "И -е^усоЯрл. 1993г. в И часов на .заседании специализироваяного Ученого Совета 71 06Й.41.01 в Одзсском инженерно- строительном кястктуте по адресу: 27Ш29, Одесса.-29, ул.Дидрахссна, 4, ОИСИ, ауд.210.

С диссертацией можно ознакомиться п библиотеке института по адресу: Одесса, ул.Двдрихсона 4, ОДОЙ Автореферат разослан " <2" Иос^уа, . 1993г. ■

Ученый секретарь специализированного Совета, ,

кандидат технических наук • Мам^ Н.А. МАЛАХОВА

ОНДАЯ ХАРЛКТ2РИСГЛКА. РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из валкых народнохозяйственных задач всегда являлось снияенке стоимости строительства путем уменьшения материальных затрат и повышения долговечности зданий и сооружений. 3 числе других'мероприятий ото требует постоянного согер^нстзовання методов их расчета и конструирования.

Ь настоящее время значительное внимание направлено на разработку более точных способов расчета железобетонных конструкций, эксплуатирующихся при неблагоприятных условиях внешней среды. Рассматривался различного рода силовые и несиловые длительный воздействия, в том число, и температурно-влаяностлыэ.

Вынужденные деформации железобетонных конструкций от годовых колебаний температуры и'изменения влажности существенно влияют на характер их. работы. При этом устаноа.ено, что релаксация ыолгет не только количественно, но и качественно изменить воз:лкшие в них усилия. Ряд исследований, имеющихся в литературе по данному вопросу, еще не позволяют разработать сб^ий метод расчета конструкций с учетом таких.• воздействий. Задача усложняется существенным влиянием отрицательной температуры и увлажнения на прочностное и упругопластические свойства бетона.

Целью настоящих исследований является разработка способов расчета стержневых железобетонных конструкций при совместном действии длительных нагрузок, температуры и влажности окрумющей среды, вызывающих вынужденные дефоргиции и изменение прочности и деформаглвности бетона.

Автор защищает:

1. Результаты экспериментально: исследований формирования усилий и напряжений и статых бетонных и изгибаемых железобетонных стержнях при различных законах изменений вынужденных деформаций и перемещений.

2. Зависимости для определения напряженно-дгформированного состояния бетонных и железобетонных стеряней при переменных во времени ■»гмпературко-влажностных условиях среды.

3. Способ расчета железобетонных сварных фундаментов, возводимых на вечномерзлых грунтах, с учетом длительных нагрузок, температурных. и плачшостных воздействий. ■

Научную новизну составляют: . ■ ,

I. Экспериментальные данные:

- о влиячии увлажнения и наложении дополнительных связей на формирование напряженного состояния в сжатых бетонных стержнях;

- о формировании усилий и напряжений в симметрично армированных яге-.

лезобатонных стер'нях при переменном, периодически повторяющимся во времени, режиме вынужденных перемещений.

2. Предложения по определению:

напряжений в сжатых бетонных стержнях при увлажнении и наложении дополнительных связей;

- напрякеико-дефор/.ирован.-ого состояния элементов стержневых железобетонных конструкций, работгющих с трепанами при силовых и несиловых .воздействиях, а также их сочетаний, с. учетом влияния одномерного температурно-влаяностного поля на прочность и деформативкость бетона.

3. Способ расчета свайных фундаментов температурного блока здания, аозБ"чимого на вечномерзлых груьтах с верхним сезоннооттаивая-щим слоем гранта, учитывающий длительные процессы, при совместном действии нагрузки, годовых1 колебаний температуры и влажности. ,

Достоверность основных научных положений и полученных результатов обеспечивается:

- выбором ужо достаточно аппробированных ранее методов расчета и расчетных схем конструкций;

' соответствием результатов расчета опытным данным автора и других исследователей, а также результатам, полученных при помощи нормативны:: документов.

Практическое значение работы:

Разработанные способы расчета стержневых железобетонных конструкций обеспечивают надежность принятия проектных решений. Полученные 'решения доедены до практических рекомендаций. По результата}-! многовариантных расчетов составлены-таблицы, позволяющие проектировать свайные фундаменты в районах вечной мерзлоты с верхьим сезокноотта-"иващим слоем грунта при шарнирном соединении свай с обвязочной балкой ростверка. Таблицы содеряат материал, позволяющий выполнять' сравнительный экономический анализ различных вариантов фундаментов.

Основные результаты работы были использованы при разработке "Рекомендаций по учету совместного влияния нагрузки, температуры и влажности на прочность и деформации бетонных и железобетонных конструкций", подготовленных к изданию НШИБом,-

Работа выполнена на кафедре строительной механики Одесского ин~ "яонерно-строительного лнетитута в соответствии с планом научно-исследовательской работы кафедры по проблеме "Исследование деформативности, прочности V. устойчивости строительных конструкций и. разработка методов их расчета с учетом специальных свойств при кратковременных и длительных нагрузках -и воэдейс*свиях"/номер госрегистрации 01860083269/

Апробация. Результаты диссертационной работы были доложены и об-. Сувдену на следующих конференциях и совещаниях: республиканской на-

учно-технической конференции" Совершенствование железобетонных конструкций, работающих на сложные виды деформаций, и их внедрение в строительную практику" -/Полтава, 1969/; республиканском совещании "Длительное сопротивление бетонных железобетонных конструкций" /Одесса,1990/; Всесоюзной конференции "Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР" /Одесса,1990/; научно-технических конференциях ОИСИ 1987...90 г.г.

Обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, приложения. Работа изложена на 157 „тршшцах, содержит 17 таблиц, 44 рисуя к , писок литературы из 93 наименований и 24 страницы приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Напряженное состояние в элементах бетонных и железобетонных конструкций при наличии вынужденных деформаций изучали С.В.Александров с кий, Н.Х.Арутюнян, А.Я.Барашков, А.А.Гвоздев, А.Б.Гольшюв, М.М.Застава, А.П.Кричевский, Л.Б.Ыакгренко, В.А.Пахомоэ, И.Е.Проко-пович, И.И.Темпов, Л П Трапезников, И.И,Улицкий, А.Ф.Яременко,Е \.Яцен-•ко и другие. При этом, больгчнство задач рассматривались в рамках линейной теории ползучести, описываемой уравнением

б'Ъ-ЕсЬ

с

Э V

/I/

связызащим упруго-мгновенные напряжения ёсЬ , с напряжениями с учетом ползучести

Наибольший практический интерес представляют решения уравнения /I/ в рамках наследственной теории старения с использованием следующей мультипликативной моделг меры ползучести

Ссоо,26)5^1^) • 0,26) = СЬ°,2&)Г^1с /2/

достаточно хорошо разраОиганной в настоящее время.

Клас аческои задачей формирования напряжен^ является релаксация /£сЪ=Б(0«сопя4 а коэффициент затухания НН,О*б*сЬ/б(1„)- аналогом коэффициентов, с помотаю которых таккэ процессы мочно учитывать г расчетах. В случае, когда приемлемо считать, что "ачальный модуль упругости Е постоянный во врембни,

данное решение било развито Р.Ыехадденом при Ес1)*сстм>4 с использованием, проглоченного Е.Н.Щербаковым, приведенного времени. Анализ расчетов показал, что погрешность вычислений при использовании решений с допущением ЕсЬчт^для стареющего бетона при 28 сут составляет 7,4 %, при "Ь0>9С сут - менее 2 %.

Решение задачи о напряженней состоянии однородных тел, вызванных вынужденными деформациями 6Ф, монотонно изменяющимися ро времени, удобно представлять так

'' б*<1>-бсЬН<Ь,0 /4/

В рамках теории упругой наслздственкостл. когда вынужденные деформации развиваются по экспоненциальному закону

/5/

коэффициент приведения -ычисляется ыо формуле

ifOo,t0)

1-е

1-е

-ret-t„)

-pct-t0> -rct-t0) e -e

/6/

Решение такой же задачи, с некоторыми упрощениями в отношении учьга изменения во-времени Eel'), получено и для стареющего тела. . Исследования показали, что если скорость ргзвигля вынужденных деформации ]Ь находится в пределах 0,0022...0,009 сут-1, то рлехождениэ ыажду кооч'гг.ционташ нНЦ23) но прэъьиаот 12Г.

В ослыликстье имеющихся решениях эздач о фсрг<.*1ровании напряжении Эгвлахнэнпе батона, годовые колебания температур досматриваются •кзк пуоцеерн, Едацвдадае выкуяяеРЬые ^еформац^и но нв влияющие на тт}-оч!-:остнкв и деформатиыые характеристики бетона В то же время из

работ К.А.Мальцева, К.М.Миле! :оеской, В.М.Москвина, К.Е.Прокоповичг., В.И.Половца, Л.В.Черной, Р.С.Серых известно: в первые 1...3 суток ■ после увлажнения бетона, 'находившегося ранее при температуре 20°С и влажности воздуха 60т, гроисходит резкое уменьшение прочности на сш ие, растяжение и начального модуля упругости; в данном промежутке времени наблюдается также и интенсивное изменение длительных деформаций. Характер кривых ползучести показывает, что резкое изменение влажности бетона идентично увеличению уровня от внешней нагрузки.

Из работ Ч.З.Актуганова, А.Ф.Милованова, В.Н.Самойлечко, В.¡,1.'-Москвина, В.К.Половца, Н.Л.Сокотовой, И.А.Твардовского, ВЛ.Снисар известно: при циклических знакопеременных колебаниях температуры бекона его фнзкко-механичьокре характеристики зависят от температуры первого охлаждения, числа циклов колебания, увлажнения бетона и его марки по морозостойкости. Расчетные п нормативные-характеристики бетона, приведенные в СНиП 2.СЗ.01-84, предложено дополнительно умножать на коэффициенты у слове!! работы, учитывающие влияние указ_шых выше факторов. При этом, различают расчет на первое охлаждение /стадия 1/, когда происходит увеличение, на охлаждение после длительного знакопеременного колебания температуры /стадия 2/, когда происходит "¿мэншение прочности и начального модуля упругости бетона.

При длительных воздействия:: температура бетона оказывает валяние ¡сак на величину, так и форм,/ кривых деформаций ползучести. В рамках уже разработанной модели мэры ползучести /2/ у/.г.занное обстоя- . тельство предложено учитывать с помощью коэффициентов , ¡^ и К .'

Объектами эксперимэнтал*ннх исследований в настоял;«1. раооте служили: бетонные кубы с рсором 100мм, бетбнные призмы ¡00:100:400 мм, железобетонные батга с прямоугольной формой елчзшш =

=100:170:2400 'а\/ с симметричным //а = /л' = 0,016/ и несимметричным = 0,016, ул' = 0,003/ армированием. Опытные образцы оыли изготовлены кз тяжелого оотона естественно.о твердения состава 1:2,13:3,84 до массе при \'У/С = 0,53. Проектный класс бетопа В25. Для пр>';?отов^ ленкя бетона были использованы: портланд цемент Одесского завода марки 400, морскоя песок с модулем крупности 2,23; гранитный щебень с фракциями 5...20 мм. Для армирования балок применялись плоские сварные каркасы с лагом поперечных стержней 75 мм и арматуроИ:0 12 Л-111 - в качестве продольной; 0 5 Вр-1 - в качестве поперечной, а ■г^ежо. продольной в слитой зоне балок с но симметричным армированием, «саго С'.гло испытано 78 кубов, 141 призма и 30 балок, из них 78 призм и 23 балка - при длительных воздействиях.- коэффициент вариации опытных данных пг ^ 0,04. ..

Испытания г'-кзм длительными воздействиями выполнялись в пружин-но-рнчамшх установках, оалок-- в рычажных. Режим вынужденных деформации ели перемещений поддерживался путем изменения нагрузки сгупе-

* няни во времени. Нагрузку к оалкам прикладывали и виде одной сосрз-доточемноп силы поссерэдине расчеглЮго пролета. Прг изучении процессов релаксация вынужденные деформации призм перемещения оалок |сЪ в процессе исследовак й постоянно корректировались на величину £-дс1> и {¿сЬ . с целью устранить влияние усадки оетопа на формирование

усилий.

Все образцы с .юмента изготовления находились в воздушно-сухих условиях лас-ораторного помещения цри Т= 16...24°С, 55...70$.

В возрасте бетона 90 сут часть призм .увлажнялись - воздействием воды по всему периметру поперечного сечения при атмосферном давлении. Естественная влажность бетона составила 2 1% по массе, увлажненного

- 4,2%..По требованиям методики постановки эксперимента, а также с .целью получения данных для.построения расчетным путем'кривых релаксации и сопоставления их с соответствующими опытными дополнительно определялись: усадка, набухание и ползучесть бетона, деформации и перемещения незагруженных железобетонных балок.

Формирование напряжений в бетоне и их релаксация изучались на. . образцах, в которых напряженные состояния создавались / рис.1 /: путем приложения при 28 сут сжимающей нагрузки, соответство-

• гавиэй уровню 1](0= 0,3, с дальнейшим изменением полных относительных-дефорь.£Ций по режиму , £-ьсЬ>=£-ьс10>+Бнзываюда<у релаксатпда напряжении в скатом бетоне;

за счет увлажнения /{:„•= ^ = 9С сут/ в условиях равенства' нулю полных деформации, т.е. в,.условиях,, имеющих место при наличии жесткиу связей; • .

- путем приложения при 1;«,= 28 сут сжимающих нагрузок, соответствовавших 1|(10)~ 0,3 и 0,7 к, начиная-с Д„,= 30 сут, увлажнения с вве-

. дением кеогккх связей; ' ,

- с помощью приложения при Ь0 = 90 сут нагрузок, соответствовавших .• 0,3 и 0,7, и одновременного увлажнения / ^ = 90 сут ' с введением жестких связей.

Исследования показывают, что напряжения интенсивно изменяются в первые сутки после наложения связей с последующей оыстрой стаби. лизацией. лри изучении формирования напряжений, вызвашш л'ха,-нием бетона в уровнях нулевой полной деформации, обращает себя ^внимание интенсивное их развитие в течение начального пзрпода вре-монк. • ,

Влияние увлажнения и наложения дополнительна сгязси на формирование напряженного состояния . скатом бетоне

бь, МИа ],

- г ** — -и - — — — — _ .

1, еут

28 58 88 118 148 178'

— опытные данные: 1 - -Г}си= 2 - Т|сЬ„5= 0,7; расчетдае крише напрплши: <Ь .

Рис.1 .

В случав одневре;..... кого введения жсстк;;х связей и увлажнен, т

сразу же после приложения нагрз зки при = ^ = °0 сут в первые сутки напряжения уменьшаются, причем при началык .. уровне =

= 0,7 спи достигают 17(91) = 0,5бь(90) с после,^ганм. некоторым их восстановлением. При С,3 картина аналогична, но изменения

напряжений незначительны. Считается, что это связано с влиянием на ■ формирование напряжений двух противоположных протесов - ползучести и набухания Сезона. Очевидно, при высоких уровнях напрж'.еш-.й нарастание деформаций ползучести в первые сутки значительно опережает деформации от набухания. Уменьшение напряжений в это время объясняемся также резким падением призменной прочности и начального "одуля упругости, в связи с чем увеличивается относительный уровень действующих' напряжений, а следовательно, у.фугих дефортедий и ползучести.

В случае наложения связе' и увлажнения Жетона, находивиегося цо отогс под действием постоянных напряжений в .течение 62. суток, при ;> ^ = 90 сут их изменение происходило г следствие как релаксации ранее введенных усилий от нагрузки,' так и увлажнения бетона; Первый из этих факторов привел к падению, второй - к формированию дополнительных напряжений.

Как видно из приведенных исследований, карана изменения напряженного состояния в рассмотренных'условиях достаточно сложна. Суще-

ственным сказалось влияние как уровня начальных напряжений, так и-предварительного обжатия бетона постоянными напряжениями в течение ^длительного промежутка времена. Наиболее благопр тгные уровня для . релаксации напряжений при увлажнена бетона создаются в случае, когда сила, тчсткая связь а увлажнение вводятся'одновременно или в течение небольшого промежутка времени. Очевидно, что упоминавшиеся ,благоприятные условия свидетельствуют об разуплотнения бетона, что и приводит к увеличению его деформативности.

Релаксация усилий в стержневых железобетонных изгибаекмх элементах из-чалась на салках с симметричным и несимметричным армирова-' нием, в которых вынужденные перемещения создавались путем приложения при t0 = 28 сут нагрузки, соответствовавшей уровню ^it0)=.-= P(le)/f^<U= U,6, с дальнейшим изменением хшогибов по режиму -|Д>= Jd^+^cb • Экспериментальные исследования подобного рода проводились ранее В.Л.Пахомовым, К.И.Улицким, А.Фарисом, до в несколько иной постановке и на других образцах. Результаты исследовании авто- . ' ра подтвердили значительное влияние трещинообразсвания растянутой зоны, а также армирования сжатой зоны ча величину и форму кривых -релаксации Pet). При А» = Аь первоначальное интенсивное уменьшение

• P<fc) уже через 40 сут после загружения сменилось практически полной ее стабилизацией! Ввалках с несимметричным армированием процесс релаксации Pcb проходил более интенсивно и стабильно на всем протяжении исследований. Очевидно, что в данном случае,- в большей степени сказалось влияние ползучести сжатой зоны бетона. Коэффициеы-ы. затухания Pel) к концу опытов составили: при А^ = - Н*(358,28) = = .0,62 ,;"при А\< А«, - Н* (358,28). = 0,57. Следует отметить также ста- •

• бальное, но небольшое, изменение напряжений в арматуре балоц с симметричным армированием. В растянутой арматуре они незначительно

• уменьшались б*(358) = 0,92С>6(28) в сжатой - увеличивались ¿''(358) = = 1,57бь(2Р\'При A's< Аь напряжения S арматуре изменялись более интенсивно, особенно в сжатой в первые сутки после-загружения:

б*(358) = 0,8бб6(28), ¿^(358) = l-,866i(28).-. ' .. _ Экспериментальные исследование при действии продольпых вынужденных циклических де^^рмаций выполнялись С.В.Александровским и. В.Я.Багрием, а также А.Я.Барашиковым на бетонных стержнях. В настоящей работе ia балках с симметричным армированием рассматривал'- ",ь воздействие периодически повторяющихся во времени, вынужденных перемещений |d), вызывающих поперемыи изгиб / рис.2 /. Расчетная ско-

ость-изменения прогибов d|/dt= 0,122 ым/сут, "олупернод - t =110 сут. Осооенностыо таких воздействий является: образование и разви-

Формирование поперечной силы в железобетонных изгибаемых симметрично армированных балках при заданном законе вынужденных перемещений (С",

■ Ч

l- •! г

■31 " V iy

/ У N N -

N

— опытные данные;— расчетная кривая Pet) ;

— расчетная кривая -{(О .

Рис.2

тие трещин как по высоте, так и по длине балки в течение первого • полуперкодгф.); дальнейшее формирование поперечной силы РсЬ в уло-виях закрытия или раскрытия уже имеющихся трзчин в растянутой зоне бетона; возникновение в конце периода изменения -Jet) поперечной силы Pet) и .напряжения б^'Ь-обратно о направления.

Для решения задачи о формировании напряжений в увлажненном сжатом бетонном стержне при наложенных на него сгузях, препятствующих развитию продольных де^рмапдй, использовалась линейная теория ползучести. Считалось, что начальный модуль угъугости.бетона Etctw)npa увлажнении в момент времени tw уменьшается до величины E^ffcJ. для меры ползучести бетона использовалась модель /2/ наследственной теории старения, где влияние влажности окружаютя среда W учитывается коэффициентом £5С .

Деформахг i наоухания £wcb описывались выражением /5/, напряже-в бетоне определялись по формуле

tyb= H<tx>l^f-

Oud)- ynpyix. -мгновенные напряжения набухания бетона.

/7/

здесь первое слагаемое ¡учитывает 'рормированио напряжений от деформации набухания второе - релаксацию напряжений сформировавшихся в ботоно_ к моменту наложения связей, а также их падение з момент увлажнения путем введения отношения моделей упругости.

- Учитывая, что в цгармуле /6/ поело не. эторых ее преобразовании поручим в рамках теории упругой няследственности выражегче дляН(Ц„)через коэффициент затухания.

б»

Ть .ая запись данного выражения позволяет, используя для вычислений ИЛ,^зависимость /3/. определять напряжения ¿^(Ьс учетом ста-' рения оетона для случая - ь./^Е^Д^'Сопл).

Коэффициент затухания ранее введенных уешыя при ^^

Здесь рд, учитывает влияние предшествующего эагружения на ■ величину релаксации. '

Решение задачи о напряженно-деформируемом состоянии "нецент.сенно сжатого железобегоннг-э стержня с двойной несимметричной арматурой на участках, имеющих и неимеющих хюперечные гре;гаш в растянутой зоне, . по наследственной теории старения было рассмотрено В.И,Барановским и получило хорошее Экспериментальное подтверждение при действии постоянных нагрузок. Задача во времен*; решалась численным способом. В настоящей работе танекный вариант ее решения был проверен при воздействии на железобетонный стержень постоянных и переменных во времени вынувденных перемещении, вызывающих поперечный"изгиб, и также получат хорошее подтверждение/рис.¿!/. Таким образом, получено кс -:орое экспериментально»- обоснование для расчета железобетонных конструкции, находящихся в сред« с переменными во врел'эни те;л гг з ра ту рн о -вл?ля о сгяыми условиями 6<Ь, создагщик . одномерное поле и члияющими на прочностные ЯьЛьА.ъэтАь.ьот и деформативныеЕь,С(Ц}характеристпки оетона

Рассмотренное решение было получено для расчета центрально, вне-дентрслно сжат0x0 или изгибаемого элемента от внешней нагрузки. При наличии вынужденных перемещений неизвестные усилия вычисляются щ ¿ем последовательных приближений.В данном случав следует отметить также, что даже для расчета конструкций, в которых не допускаются трещины, применение принципа наложения на такой вид воздействий затруднительно в сеязи с возможным различным влиянием условий среды на свой-. стел бетона.

йыше предложенные зависимости использовались для определения усгошй в железобетонных фундаментах в виде сваи и обвязочных балок рост7"?ркс , возводимые на вечномергшх грунтах с верхним сезонно-

оттаивающим слоем. Задачей расчета, j данном случае, являлось обоснование назначения размеров поперечных сечений и армирования свай с учетом особенностей климатических и инженерно-геологических условий радона возведения здания.

Свая рассматривалась как стойка /рис.3/, условно защемленная в нижележащей толще мерзлого грунта и шарнирно'соединенная с обвязочной балкой. Предполагалось, что замыкание конструкции происходит летом. 3 этом случае в наиболее холодное время года действуют макси-малььо возможные горизонтальные усилия N<t) , возникающие в ростверке и пзгиоажщие сваю. Расчет выполнялся на первое замораживание /стадия 1/ и на длительное переменное замораживс не /стадия 2/.

Изменение во вре: Расчетной схемы сваи, горизонтальной силы и изгил*»вуас моментов

'1 - поверхность земли, 2 ,- граница оттаивания грунта, 3 положение оси деформированной сваи

Рис. 3

В отлична от Рекомендаций ЛИИКБ усилия и жесткости вычислялись с учетом длительных процессов с использованием наследственной теории старения.

Считалось, что напряженно-деформированное состояние в фунданаи-те формируется вследствие продольных вынуадет/чых перемещения обвязочной балки исЬ. вызванных годовыми колебаниями температуры ТН>, усадкой бетон.., а таете сосредоточенной силой , ским^лщей сваю, лементн-рама по мере развитая деформаций мо1/т проходг^ь все стадии напряженного состояния, включая процессы ^бразоваь^я и развития трещин. Помимо спец-фзки формирования напряженно-деформированного состояния в железооетош-.ых статически неопределимых конструк^ях, в данном случае учитывалось: проявляющееся по-разному в зависимости от расчетной стадии влияние годовых колебании температуры |<.Ь па Ее.тип г/ сопротивлении, начальный модуль упругости, а такте мер* ползучести зтона; -изменение во времени, веледст^че замерзания

А

грунта, расчетной ллшш сваи ЕсЬ , длин ее участков, имеющих Е^сЬ

и неимеющих поперечник трещины; горизонтальное смещение ЦсЬ и угол попорота 0^(1;) связи, имитирующеи заделку сва!. в грунте. Для определения Е^;) использовалось'выражение

^^^^[е^Е.^Кг^^лг^-сЬо^-^)] /10/

Амплитудные расстояния ' и Zг от поверхности грунта до мост условного защемлена1 сваи в моменты времени, соотеьсствующио ^ наиболее высокой и низкой температурам наружногс воздуха вычиг тл-лись по Рекомендациям ШМКБ с учете* совместной раооты г.ваи и грунта.

Расчет выполнялся шаговым спосооом. В заранее назначенные моменты времени определялись неизвестные усилия, для чего на каадом 1-том ц^ге итераций использоваг4я метод последовательных приблшлоний.

С <'№Ч-

Условные длительные жесткости Бмс1 и Б;, участков свай, имеющих и неимеющих поперечные треигны находились путем решения соответствующих задач линейной теории ползучест;;. В пределах каздой из длин и величины В* иВ^ считались постоянными и определялись для соответствующих средних сечений.

В таблице приведены результаты некоторых вычислений,•выполненных по предложенному способу и по Рекомендациям 1ШКБ. Получению данные свидетельствуют о значительное нлияшш лзременности рючот-нои тупшы сваи на формирование усилий, что учитывалось в расчетах с помощью перемещений и(; и 051 условной жесткой заделки сваи в грунте. - Таблица

Зависимость требуемого коэффициента армирования свай ¡Л- 10^ от нродоль"ои сыигавдеи силы

_____2___________М^а_,кН_________.____________

__Т____4Ь0__1__600__]__750__|__900__

Способ расчета

по предложенному 0,70 0,55 0,45 0,45 . 0,55 0,85 но предл.прли,Д-0 1,75 2,50 3,40 4,30 по Рексменд.НИИКЕ ' 1,25 0,60 0,65 0,60 0,60 0,75

•

Описанная методика реализована на ЗВМ серии ЕС. ио результатам многоварлантных расчетов составлены таблицы, позволяющие проектировать свайные (фундаменты в районах вечной мерзлоты с ворхним сеэонно-оттаивающим слоем 'грунта. Таблицы охватывают температурные районы п виды грунтов основания^ в соответствии с классификацией, приведенной в Рекомендациях HffllÄV по шш.определяется-площздь сечения продольной арматуры и соответствующая са величина силы W . Варьируя иехцдным" величинами я применив технико-экономическое сравненио можно определить оптимальный вариант конструкции фундамента.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ '

1.11а формирование напряженного состояния в сжатом батоне определенное влияние оказывает его разуйлотнекив при увлажнении, приводящее к.увеличению деформативности. Существенным оказалось влияние уровня напряжений и предварительного обжатия бетона.

2. Наиболее благоприятные условия для релаксации начальных напряжений создаются в случае, когда сила, жесткая связь и увлажнение вводятся одновременно или в течение небольшого промежутка времени,' 3. Для определения напряжений, вызванных увлажнением и нагрузкой предложен расчетный аппарат линейной теории ползучести, учитывающий особенности работы бетона в данных условиях:

- существенное уменьшение прпзменноа•прочности и начального модуля упругейти в первые сутки после увлажнения;

- ялкяние увлажнения, старения, а также предварительного обжатия бетона на Ееличину деформаций ползкесТи и релаксацию напряжений при наложенных дополнительных связях.

4. Лля расчета стержневых железобетонных конструкций, работа-' вщих с трещинами, при силовых, несиловых воздействиях и их сочетаниях ■предложен и экспериментальна обоснован численны^ способ определения напряжонно-деформкрот злного состояния элементов системы; решение, основьнн.е на линоГной наследственной теоши стар нйя, предполагает возмо:кноо влияние 'одномерного темпорэтурно-влажнос'ного поля на прочность и деформативнеет^ бетона.

5. • На основе Рекомендаций НИЖЕ, а также разработок автора по определению усилий с учетом длительнах процессов, усовершенствован способ расчета железобетонных свайных фундаментов, возводимых на вечномерзлых гоунтах с вехигм сезоннооттаклачци,-,. слоем, при согмзс-. тп м действии нагрузки,- годовых холебчпий температуры и пл&тлость. воздуха. Показано, что применение излояенного способа оезспечивач?

> бсльшуп надежность проектны^ решений „ позволяет в большипстле

случаев уменьшить тсход материалов, в частности арматуры до 3...15?.'

6.Установлено что на формирование усилий в сваях значительное положительное влияние оказгзает постпенноо вмерзание ее в грунт в деформированном состоянии. Указанное оостоятельство предлагается учитывать путем введения э расчет смещения и угла поворота связи, представляющей заделку сваи в грун~е.

7. По- предложеннол методике, а также даннгм нормативных документов разработан инженерный способ расчета, основанный на примёне--нии таблиц, дозволяющих проектировать Фундаменты в районах вечной мерзлоты при шарнирном соединении свая с обвязочной балкон ростверки*

Основные положения диссертации опубликованы в работах;

1. Барановская В.И., Гойванюк ^.В. Насчет и проектирование «елезобатошшх свайных фундаментов, возводимых в районах вечной марзлоты//Соврвменныв проблемы свайного фундаментостроения в СССР. Труды ПВссоюзной ко«фер-Нции.-Пермь,1990,с.55-Ь7..

2.Гойванюк З.В. Влияние водонасыцения й наложения дополнительных связей на формирование напряженного состояния в сжатом бетоне// Резервы Прочности бетонных и железобетона.« конструкции. Сб.науч. трудов.-лиев УИК ВО,1989,с.45-50. •

3. Ирокопови^ И.Й., БарановскиЯВ.И., Гойванюк З.В. Методика' расчета железобетонных сваикых фундаментов, возводимых на вечно-мерзлых грунтах, с'учетом длительных нагрузок, температурных и

и влажностпых воздепствш1//Тез.докл.конф.-Иолтава,1939,с.158-160.