автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Расчет железобетонных элементов в условиях современного изменения температуры и влажности среды с учетом ползучести материалов (в сухом и жарком климате)

г

ГОССТРО й СССР

Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий

и сооружений ЦНИИПРОМЗДАНИЙ

На правах рукописи

ТАРАСОВ Олег Гаврилович

УДК 624. 04:539. 377

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ СОВМЕСТНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ СРЕДЫ С УЧЕТОМ ПОЛЗУЧЕСТИ МАТЕРИАЛОВ

(в сухом и жарксы климате)

Специальность 05. 23. 01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1990 год

(

Работа выполнена в Ташкентском Ордена Дружбы Народов политехническом институте имени Лбу Ранхана Беруин

Научный консультант — доктор технических паук,

профессор Боидарснко В. /VI.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Залссов А. С.,

доктор технических паук, профессор Барашнков А. Я.,

доктор технических паук, профессор Шагни А. Л.

Ведущая организация — Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона п желсгпСетопа (НППЖБ)

Л/7 МАРТА ¡Ч00

Защита состоится « » февраля 1991 г. в ___часов на заседании специализированного совета Д 033. 17. 01 при Центральном научно-исследовательском II проскт-по-экспернментальном институте промышленных здании и сооружений Госстроя СССР по адресу: г. Москва, Дмитровское шоссе, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЦНИИ-проыздапнй.

Автореферат разослан «_» января 1991 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор экономических наук

И. И. СТРОК И н

- ; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБСЯН

"" "" "Актуа /гы юс у ь трцн. Развитие промышленного и гражданского строительства связано с возведением инженерных сооружений из ие-лезобатона заводского изготовления н естественного твердения, работающих в нормальных п особых условиях акснлуатацил. К особый условиям. относятся решили среди сухого и варкого климата, отрицательные температура, циклические изменения температуры н влажности среду, высокие температуры при разли'ших влажностях.

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на IS83-IS90 г. и На период до 2000 года" перед промышленностью строительных материалов и конструкций поставлен!! ответственные задачи, В частности, особо подчеркивается необходп-мость повышения долговечности работы аелззсбзтошшх элементов в период эксплуатации.

В СССР объем сборного и монолитного железобетона, применяемого в промышленном и гражданском строительстве, из года в год увеличивается и составлял на 1988 год IG0 млн м3 - сборного и 130 млн м3 - монолитного железобетона, из которых 30^ работает в неблагоприятных текнературно-вланнсстлых условиях. Обследование конструкций, ¡.аботавдшс в у слови/а нес$ационариых температурно-влахиостных режимов среда на многих предприятиях Ташкента, rroita-зало, что через 15-20 лет нелезобетоиные элемента практичесиг не отвечают требованиям сксплуаташш. В конструкциях, подвергнутых действию солнечной радиации, задолго до приложения внешней на -грузки появляются поперечные и продольные трещаны, визванше теи-пературпо-влааностними деформациями и усадкой материала. Влияние климатических и технологических воздействий на сооружение является комплексом случайных ([акторов, которые приводят к изменению $нзико-механдческих свойств материалов. Определение расчет-Ш1Х характеристик материалов в нестационарных условиях невозможно без привлечения методов математической статистики.Этим я определяется направление исследований, которое позволяет реоить сложную научно-чгехническую проблему, связанную с обеспечением надежности и долговечности работы жэлезобзтшшх элементов.

Разработка методик расчета и конструирование инженерных сооружений из сборного а монолитного железобетонл в особых условиях ваяна всвязи с включением в СНиН П.А-10-71 требований расчета

иилезобетошшх конструкций ¡;о дополнительному предельному сос-тешпш на совместное воздействие нагрузки и температурно-рлэл--ностных условий среды. Решение етих вопросов определяет актуальность диссертационной работ«.

Цель диссертационной работы - роиенио сложной научно-технической щоблемн повышения долговечности и надетасстк работ железобетонных элементов в условиях переменных температур, влажности и нагрузок на основе современных методов расчета.

работы зи'.точается в Том, что «Автором, с использованием статистических методов анализа, уотаноачегш векокоморлости изменения •] из га: о-мо хан ич е ск и х свойств различных бетонов п работы желевобетонных элементов в условиях йэромен -них температур, влажности и нагрузок, На основе чего!

- установлены оптимальные температурно-влажнеатныо соотношения, соответствующие максимальным знячешш.1 кратковременной и длительной прочности, модуля упругости и модуля деформации ма-. торланов-

- выявлено иличипе температурно-вла.таостного состояния материала На удельные деформации ползучести бетонов на различных наполнителях при действия эксплуатационных нагрузок;

- установлены критические температуры И влагос оде ржания бетона, при достижении которых проявляются нелинейный деформации ползучести, Ч 'о приводят к чрезмерным прогибав конструкций в период их эксплуатации)

- выявлены закономерности изменения удельных деформаций ползучести при повышенных уровнях эагруження бетонов в различных темиературно-плажностных условиях среды;

- выявлены возмовдые значения деформаций усадки и коэффициентов линейного расширения бетонов При действии повншеяшшх там -лоратур и различных влатаостей среды;

- проведен анализ напряженного состояния железобетонных кон -отрунгай, работающих в различных 1 екнературно-влшшостных ус-лоииял, х выявлены причины их нонижопией треэдносгойкости.

Ис-учнут) новизну работы составляют:

I,Методика 9ксно«илште.д лик исследован«!! и результаты математического моде .г.трования «гм^пения 1 ипшсо-механичгскях свойств пгп различных температуря о-вла,пюсгйых состояниях

с;-.,;!;:

- ро5>лм?ти епти'шзохшк температур^о-влажностних функций, полученных на основе многофакторного корреляционного анализа

изменения прочности и деформапшюсти бетонов;

- результаты исследований (фушсционал'ъиие зависимости) по определен™ совместного влпятш возраста И цемпаратн-но-а^гк-ностного состояния материала на удельные деформация ползучести при действии эксплуатационник нагрузок а пигыапннше урсв -яей загружен!!и;

- реологические уравнения ползучестл Жетонов для расчета конструкций, работавших в перешит;* 'гъ^аратурио-кч^шотных условиях среды, полученные на основании теоретических и зке -нерименталышх исследояшшй,

2.Новая методика расчета :?:елеэобетон1ШХ конструкций из тлкз-лых и легких бетонои, работаидо- в различных условиях среди:

- расчет кзгайаешх железобетонных элементов при одностороннем нагреве и действии момента с учетом изменения фпзико-ми -Ханических свойств бетонов в период эксплуатации (значения аесткости, прогибов к ширины раскрытии трещин);

- картина изменения собственных напряжений в конструкциях, вызванных температурно-Блащтстнши перепадами и действием усадочных деформаций при переменных значениях коэффициента лилейного расширения. Учет влияния этих напряжений на тревдно -(¡тонкость конструкций.

3.Разработка методики расчета келезобстоннюс конструкций по первой группе предельных состояний:

-методика расчета вненентрешю нагруженных келезобетошшх зло-центов с большими эксцентриситетами на устойчивость при дейст-зии продольной силы ц одностороннем нагреве;

- определение несущей-способности изгибаемых элементов и со случайными эксцентриситетами при переменном те:л;ературно-вла^-ностнсм состоянии бетона в период эксплуатации;

- определение моментов, вызванных смещением главного вектора внутренних сил относительно центра тяжести сечения ь элементах со случайными эксцентриситетами;

- результат!; теоретических исследований но расчету хилезоЗо-тошт конструкций по первой и мерой группе предельных состояний и условиях сухого а жаркого климата Средней ¿зии.

Практическое значение я реализации результатов яссльдопчний заклинается в тон, что авгорси р&зрайогааа мероприятия я рекомендации, псзьоляиадз повысить хрекиностойкость железобетонных конструкций и оценить их несуаун способность, что гарантирует

долговечность i< надежность рнботн в нестационарных режимах среды. Использование в расчетах разработок по определения влияния температурно-влажностного состояния материала, возраста, уровня и длительности приложения нагрузки на физико-механические свойства бетонов позволяет получать оптимальный прсактныэ решения, что приводит к экономии материалов - уменьшается металловмкобть конструкций при увеличения сроков их эксплуатации. Рекомендации автора использованы при проектировании цеха коми -лексной переработки древесины в Ташкентском Республиканском конструкторском биро, в системе Главтвшкенютроя, Уэоргтехстроя, Киргизсовхозстроя, TaioIIVfflOTFOMjipoefcTa. На Ташкентском ваводо явлезобетонных изделий #8 Проведен анализ трещиноотойкости плит 1ШС-Г7, ПНО-19 и балок БДР-18, изолированных По рекомендациям автора, который показач отсутствие температурно-усадочных трещин в элементах в период храпения в естественных условиях климата и новшеннуи трошзгостойкосТь при ах эксплуатации. Экономический . эффект от внедрения разработок автора составил 30U тыс. рублей. IIa оснований расчета получено, что ожидаемый экономический эф -фект от внедрения разработок автора при изготовлении и эксплуатации конструкций в условиях Ьестеционарнкх сред составит око- . ло 3 млн. рублей в год.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе пря изложения лекционного курса "Железобетонныо ß каменные конструкции", в курсовом и дипломном проектировании.

Диссэртациопная работй вшолнена в соответствии о отраслевой программой 0.55.16.031 "Последовать влияние сухого и жаркого климата на прочность и трещиНостойкость железобетонных элементов", ОС.002 ШГ829046366 "Разработать и внедрить комплексные мероприятия по рациональному размещении вйвктийюго сейсмического строительства с учетом сейсмических янзсенерно-Згеологичес -к их, гидрогеологических и природно-климатических факторов", Ц—X ОС.031.035.03 "Совершенствование я внедрение Прогрессивных технологий п новых строительных материалов".

Достоверность разработанных рекомендаций и методик расчета подтверждается результвтш тланярсвания 'экспериментальных исследований и статистической соработкой опытных данных автора и других исследователей.

Апробация шботы и пу&дикшш. Основные Положения работы доложены на III симпозиуме "Экспериментальные исследования соору-хенпй'-сентябрь 1069г., на 1-ом и 2-ом Всесоюзных совещаниях по

проблеме "Технология бетонных работ в условиях сухого п яэрко-го климата"-Ташконт, 1974г,, Лсхабад, 1976г., на ï-o:.t совещании Узбекского филиала Национального Комитета СССР ИЫ-Самарканд, 1Э81г., на 1-ом, 2-ом и 3-ем Всесоюзных координационных совещаниях по расчету, проектировании и испытании железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях сухого и яаркого климат а-Ферган а, 'Гелгкект, Наманган - 1982г., 1984, 19û6r,, на IX Всесоюзной конференции "Повышение эффективности и качества бетона и железобетона"-Таакент, 1983г., на профессорско-преподавательских конференциях ТапИП I9G9-1CS0 гг, па профессорско-преподавательской конференции - Рижского политехнического института- Рига, 1972 год.

■ Основные положения диссертации опубликованы в 60 научных статьях.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 418 страницах машинописного текста и состоит из введения, семи глав, заключения, списка цитированной литературы в количества 302, содержит 7В рисунков, 8о таблиц, прялохонг.я (программы ЗВМ, документы о внедрении результатов работы).

ОСНОВНОЕ CO£EPZAHKE РАБОТЫ.

В первой главе анализируются вопросы современных представлений о влиянии температурного ц влаиюстного факторов на физико-механические свойства бетонов по работам С.В.Александровского, В.М.Бондаренко, О.Я.Берга, А.Я.Барашккова, И.Н.Заславского, Л.К.Душш, А.Ф.Милованова, В.М.!.'лронова, H.A.Мальцева, К.Д.Некрасова, И.И.Серегина, З.Н.Цилосани, А.В.Яглша. Наука о реологических свойствах бетонов создавалась трудами C.B.Александровского, Н.Х.АрутюняНа, В.М.Бондаре нко, О.Я.Еэрга, А.А.Гвоздева, А.Б.Голыиэва, К.С.Карапетяна, Я.Д.Лившкца, А.К. Малмейстера, А.Ф.Милованова, А.Р.Г^аяицина, И.И.Глицкого, З.Н. Цилосани, Т.Ш.Ширинкулова, А.Я.Еарашпхова, К. Л. Шелк о, A.B. Яшина.

Анализ существующих исследований по изменению прочности и деформативности материалов в нестационарных средах показал,■' что реологические уравнения ползучести теории старения, упругой наследственности и теории упруго - ползучего тела не всегда лриыениш для расчета конструкций, работахвдх в но -стационарных средах, так как неияварпантннэ ядра реологических уравнений не учитывает влияние температурно-влахносгного со-

стояния материала на изменений деформаций.

Анализ существующих исследований показал* что при расчете конструкций, работаэдих в условиях переменных режимов среда, необходимо в реологические уравнения ползучести включать темлсра-турно-влажностнне функции> учитывающие азменета физико-механических свойств Материалов по высоте элемента, в зависимости от распределения температурно-йлажностшх полей.

Вторая глава содержит аксперименталыше исследования реальных конотруклдй, работающих в условиях погашенных стационарных и нестационарных температур И влагиостей внешней среда. Реальные конструкция обследовались в условиях горячих цехов при постоянной повышенной температуре й йри циклическом изменении температуру и влажпостй среды. Параллельно Проводились исследования конструкций, работавших в Сухом й аарпом климате Средней Азии.

11а Ташкентском вагоНо-ремонтном заводе обследовались балки с На-, раллельними поясами. пролетом 12 М, серии В 012-2 йри циклическом изменении температур! И влажности Внешней среды» Амшштуда цикла колебаний температуры менялась от 5 до П0°С при изменении Влажности от ВО до I0&

На Ташкентском кабельном заводе обследовались предварительно на-пряжеНаыз двускатный бАлки; пролетом IQm, с уровнем обжатия бетона 0,7Rg ' 4 Балки изготовлена из бетона М-400 в Сентябре IS66 года - в январе IS67 1*ода Подвергнуты тепловой Нагрузка. Температура среди составляла 60°С при Влажности 4Балка рассчитывались по суйвствупцим нормативный документам.

Анализ теорегичеекпх а бкеперикенталышх данных показал, что действительные npot-ибЫ в 2-2,5 раза превышают расчетный. Расчет по образованию трещш) предварительно наВряГаешх балок о йсполь-вованием нормативных документов йоказал* что она Ьтнослтся к первой категории трециностойкости. Однако, Экспериментально определено Наличие трещит Сопоставление теоретических й экспериментальных исследований конструкций, работающих при повышенных температурах и различных влааашетях среда, подтвердило Необходимость уточнения существующих Нориативных документов. Несоответствие расчета в экспериментальных данных является следствием того, что фюико-мехаяичеекпе свойства материалов меняются с изменением температура о-влажносиых полей в конструкциях, которые ойределе-ны решением систеш уравнений тепло- и массоцереноса, предложенных A.B.Лыковым, методом, конечных разностей;

о

Потенциал злагоперенооа, термоградиентшо коэфриппеягн в зависимости от температура и влагосодержания материала определялись в установка "Оаетроп", в условиях, соответстувдих сухогду ц жаркому клшлату.

В третьей главе, приведены экспериментальные исследования прочности и шдуш упругости тляелых бетонов заводского изготовления и естественного твердения и легких керамзитобето-нов в специальных камерах о автоматическим регулированием те.чше-ратурно-влажностпого режима среда. Режим работы камер подбисалоя из условий учета изменения температур и влазшостей климата СССР И стран экономического содружества, а такие гортадс производств с температурой среда до Ю0°С. Исследовались бетоны молодого и старого возраста естественного твердения и заводского изготовления. IIa основании млогофакторного корреляционного анализа экспериментальных данных получены уравнения регрессии влияния температуры, влажности среды и длительности выдержки в рассматриваемых условиях на изменение прочности материалов» Анализ акопери-ментальных данных по изменении прочности тяжелого бетопа естественного твердения показывает, что при низких влажносгях среды (до 40$), при повышенных температурах наблвдается понижение йрочности на 25-32%, Оптимальной температурой для роста прочности материала является 60°С при влажности среда от 70 до 10£$, Таким образом, для обеспечения долговечности работы железобетонных элементов естественного твердения, работающих при действии ■ солнечной радиации в сухом климате Средней Азии, возникает необходимость изоляции бетона пленкообразующими Материалами в процесса их изготовления. Изоляции можно проводить при влагосодертании материала, соответствующем 70% влааноста внесшей среди.

Уравнения регрессий изменения коэффициентов црочноСтп тяжа-лого бетона естественного твердения имеют вид:

К* qs/s^^oiz-^d/dfi -6df~ ap.iosfy>-?of - (I)

тяжелого бетона заводского изготовления -

при кратковременном действии температуры?

К - О, ?а * о, 00/69 -£[3043 4-

(2)

при длительном действии температуры

К - 0,812 * 0,000-33 % (6674 Г - V) (2)

где ^ - температура внешней среды, °С} У - влажность внешней среди, % \ Т - длительность-выдержки образцов в рассматриваемых условиях, сутки. Анализ уравнений ('¿) показывает, что при температуре 60°С максимальная прочность материала соответствует 40% влажности среды; Бри иаменении температуры среды от 60 до 80°С коэффициент изменения прочности материале, имеет вид!

к *о.оот * о).

Из уравнения (3) видно, что о увеличением влажности среды прочность материала уменьшается. Следовательно, в условиях горячих цехов элементы следует изолировать от Попадания влаги поело первого тошаратурного цикла. Уравнение регресс?» изМе-нешш коэффициента прочности легких кераюитобетонов имеет вид:

Г*

к-о,?к*о,оа9Т-о,оо<бэ т , ■ (4)

которое показывает, что при длительной ввдержке в расЬМатриваг-омме режинах среды» Прочность легких СвтоНов не Зависит о* влажности. Поэтому при работе конструкций из легких кераизито-бетопов в условиях сухого и жаркого Климата Применять Изоляции нет необходимости.

Модуль упругости бетонов зависит от уровня эагруженНя внешней нагрузкой и условий эксплуатации. При уровне загружонпя, равном 0,3В у , уравнение регрессии изменений модуля упругости батонов естественного твердения имеет видi

¿ИГ г

Р-ОМ'О.ОСбЬ *0.006V* 0,12-<0*Ту>-ОМ'№1/* (5)

+ о,о/т-о,г • ю'\(у-го)г

анализ которого показывает, что при твердении бетона в условиях действия солнечней радиации и низких влажностей среды, модуль упругости может ушшълаться до 20,?.

Уравнение ры-россии изменения кав'йэдиецтов модуля упругости ая--желого бетона заводского изготсаления, при температурах от 30 до 60°С и ала'агости меньше 40$, имеет вид:

Ji - О, Ш * 0,0iS?T * 0,303 ■ JOiT (6)

при изменении влажности среди от 70 до 9f$ :

Ji- 0,42 * 0.0191Z - 0.002i - 0,ÛÛÛ/SiZ * О, M

при изменении температуры от 60 до В0°С и влажности среди от 70 до 90/t :

/3 = /*{+ 0,OiS?Z-60,79- ' 0.6ВЧ (6)

при температуре 60°С и влажности среды более 60$ {

р 5 $ - O.Û38Z* V, Wf - о, osa (д)

В кералаитобетонах, при температурах 30 * Ю0°С и влажное-тях среды 40 + 100$, модуль зчфугоста изменяется в пределах 35$. Уравнение регрессии изменения коэффициентов модуля упругостц легких бетонов при температурах от 30 до 60°С и влажностяк от 40 до 7С$ имеет еид: у v

Ji - о, {à + M, 9-<bi tt.SiOty* 2,35 ' "

• г ■ 10tt -7,14- /0 se/r

лри изменении температуры среды от 60 до 90°С и влажности - от 70 до 10Q% : j3 = [fZ5S'3,57 io\-o,asst ■

- ¿.8 /âtTï Qi97T-2?)(*-?0)J fû'S

Приведение коэффициенты изменения модуля упругости материала могут быть использованы при iюшешш упруго-мгловеннше задач пря расчете конструкций» работамшх в нестационарных условиях среди. Анализ ураенонпй регрессия тяжелого бетона заводского изготовления показ/гвает, что при быстром высыхании материала модуль упругости может уменьшаться на 20Д.

Показано, что нижний предел мнкретрещшообразования материалов при высыхании меняется в широких пределах - от G,IB4 до 0,7В$ . Поэтому с изменением нагрузки модуль упругости также меняется значительно. При однократной загружениа материала кратковременной нагрузкой модуль деформации определяется ао зависимости:

Я ' (12)

Е0 - модуль упругости в зависимости от температурно-

влзжиостного Состояния материала при уровпа загру-жепия 4

Для тяжелого ботопа заводского изготовления старого возраста, при кратковременной выдержке елемзйтов под нагрузкой, Модуль упругости определяется по уравнению (при температуре от 30 дс) 60°С)

Е0-[*>М+(?Ъ<Ч-/) ^ О,<5?- о О- Ю* (13)

при длительном высыхашт - по зависимости:

Для легкого бетона заводского изготовления, при кратковременном высыхапии, уравнение для опрг-дзлеикя Модуля упругости тлеет вид:

£ :[0,009а +0,0,121-<0~1 У+С,(>6</•

(15)

при длительной выдержки материала в режимных Камерах:

Е0 ООМ'У ог8~ * < ¿¿7 го* (16)

Значение I) в уравнении (12) определяется как:

)> (17)

где: - коэффициент упругости материала при уровне 3агруне-

ния, равном верхнему пределу ымкротрецшюобразования, \ - коэффициент, учнтывазхщй нелинейный характер Изменения Коэффициента упругости с увеличением нагрузки, и получены при обработке Ькспериментальных исследований методом многофякторногй корреляционного анализе. Приведенные уравнения регрессии значении температурной усадки* Коэффициентов упругости материалов й коэффициентов линейного расширения могут быть использован.; при определении распределения напряжений в конструкциях от действия темпера турно-влажностшк перепадов, совместного действия втих Перепадов и нагрузки. Полученные уравнения используется также при определении моментов, вызванных изменением упруго-пластических свойств бетонов по шоОте

элемента а зависимости от уровня эагружешш внесшей нагрузкой.

В четвертой главе приведен корреляционный анализ Е'ксперимёнталишх исследований изменения нижнего предела Miui-ротрзщинообразозанля, в зависимости от температурно-вла-дшстного состояния легких и тлзелис батонов заподсмго изготовления и естественного твердзшш при различной выдерякэ материала в рассматривав!^ режимах среда. На основании пат1учешшх зксперш.юнг тальных данных получено - в зависимости от условий среда уровень нагрузки, вызывающий развитие налгавших деформаций в материалах, меняется от 0,1 до O.ORg, . При длительно действующи нагрузках и свободном высыхании материала, при критических влгшостях для заданного уровня погружения и температуры, на кривой деформации появляются всплески, вызнанные образованием микротревря, развитием быстроиатекащлх деформаций ползучести.

Для расчета конструкций с учетом длитзлытх процессов и уточнения ядер реологических уравнений ползучести исследовались удельные деформации легких и тяжелых бетонов при уровнях загру-гсения 0,'lSß и длительности наблюдений в течение 90 суток. Перед испытанием образцы выдергивались в режимных камерах до обеспечения термогигрометрического равновесия материала со средой. Время выдержки в камерах соответствовало началу постоянной скорости сушки и определялось по теории Лыкова A.B. Коалфирюнты сушки бетона определялись в камерах "£аетрон". На основании корреляционного анализа получены уравнения регрессии удельных деформаций ползучести материала при изменении температура от 40 до 60°С и влажности - от 40 до I0G/S. Уравнения регрессии имеют вид - при температурах от 30 до С0°0 и влажности от 40 до 100,2 :

С =С0 [0,0135^ + 0,752 ~г + 0.007?] (iq)

при температурах от 60 до Ю0°С и вла.таости от 40 до ЧО% :

С -C0im'5i ■ (19)

Если не учитывать влияние влажности среды и, отбрасывая члены с уровнем значимости 0,3, можно получить уравнение вида:

С = CAiOUS * <77,6 0

(¿0)

При изменении температуры ср?ды от 60 до В0°С п йляйности от 70 до 1005 иаблвдается увеличение деформаций ползучести о увеличением влажности среда:

С -С0(20,3-0,г8Ы -о,2Ч7У*а,з?г ю*У) (21)

i

Анализ уравнения (21) показывает, чю при достижении определенной температура и влагозодеряанлй материала» названных критическими, наблюдается увеличение леферьаций Ползучести бетона 9S-счет образования и раскрытия макротрещши При уровнях за груша -рил 0,4Re критическая температура рална G7°C, критическая рдаклооть тяжелого бетона составляет 76$ , легкого - 49$. Уравнения регрессий удельных деформаций ползучести тяжелого бе-jotia естественного твердения зрелого возраста, при температурах рт 30 до 60°С и от 60 до 90°С , При влажности среды от 40 до шзюТ вид:

с= Сй (0,009?+20,8i - - (22)

С - Са (Ó, W ** Щ2, r¿) (23)

где: C¿ - удельные деформации ползучести материала црй температуре 30°С и влажности 40£. Апалогичше уравнения регрессии получены Для легки! бетонов.

Пятая глава Посвящена исследованиям изменения удельных деформаций ползучести различных бетонов Ьрп высоких уровнях загружавши Изучалось влияние температурно-блаямостно-р состояния материала На Удельное деформаций ползучести йрй различных уровнях йагружения.

Экспериментальные исследования показали, что удельные депортации ползучеоти значительно зависят от влагосодоржания бетона в момент приложения нагрузки. На Основании обработки экспериментальных данных получена функция нелинейности напряжений г; виде:

Г [б] -.0 *Jl(t!f &/*) б2 (24)

Значение коэффициента нелинейности J3 определилось в бетоне, изолированном от влагоОотерь при влагосодержании 0 г/г, 0,007г/г,

Вяахиость среды, % Рис.1. Коэйзцизнт нелинейности в различит- условию: эксплуатации.

1 - при температуре среды 30°С ;

2 - при температуре среды 60°С ; при 6~=0,4

3 - при температуре среды 5&°С ;

4 - при температуре с^еди 30°С ;

5 - при температуре среды 60°С ; пра О /8 ( =0,8

6 - при температуре сродц ЭО°С .

0,022 г/г, и в условиях сво'.1о,г»ного влагообмена со средой. Исследования проводитесь в 9 камерах, объединенных в блоки tío 3 с температурами 3D°C , С0°С , 90°С При постоянной влажности среда в каждом блоке - 40% , , 100% (рИ0.1).

Анализ экспериментальных данных показал, что коэффициент нсли-иеГшостн Jl тем выше, чей больше влагосодергаакие материала в момент приложения погрузки.'На основании обработки вмпершен-тальных дашшх получено, Что ко^фщнент нелинейности ß тяжелого бетсна заводского изготовления при уровне эагружения 0,46 > ^0,3 п влагосодеряянш! больше 0,007 г/г, ровен :

Ау = O,4(f-O100?)(%- 0,3) 406S ЧО& <25>

При влагосодержапии тяжелого бетона Меньше 0,007 г/г коэффициент нелинейности ß равен Ну .та. При уровнй вооружения 6/r

>0,4G и влагосодердсашш больше 0,007 г/г коэффициент не-линейнсоти опредрдяется по зависимости !

яря тех же уровнях загрухения и влагосодеряшшш, меньше 0;007г/г определяется ito уравнешш ¡

= QÓ29(¿/* -OMÓ ) ^ (27)

- *г олОО? т

llpvi свободно;.! йдагоойменб со средой Коэффициент нелинейности напряжений ß зависит Ьт тешературно-влзяностного состояния материала. Уровень нагрузки, вызывающий развитие нелинейных де-фэршций,колеблется От 0,IK¿ до О.ОЕ* . Чем вше Благосодеряапие бетона, при повышенной температуре, Teil выше значение ß » ЦрИ постоянном влагосодерзгпшя Ыатеркала, ровном 0,022 г/г, что соотвеоствует влажности среда 100$, в изменении температура от 40 до 100°С , коэффициент ß значительно з'висит от уровня загрухенкя (бетон молодого возраста). Пра tí =0,5Rg коэффициент нелинейности определяется как:

А = StS61 + Sfy^sJ- so'3 (2B)

При б =0,75в

по зависимости :

козффициент нелинейности определяется

^-[о.-а1- н> st * 325]- *а (¿а)

Анализ уравнений (20,29) показал, что минимальное значение ¿Ь имеет место при температуре среди 00°С нвланности 100$ , максимальное - при температуре Ю0°С. Коэффициент т^у завц-сит от совместного изменения температуры л влагосодергания материала и определяется по зависимости вида :

В-бетоне, загруженной в зрелом возрасте, в равновесном состоянии с внешней средой, значение коэффициенту ^¿у» максимальное во влагонаешцениом материале. При уровне загруження, равном 0,7Вв определяется как ;

Д - См, ъг-о^злг- аау чЗ- ¿о'* (31 >

В естественных условиях эксплуатации значение коэффициента „Д^.у» меняется с изменением температурно-влакностннх полай ц зависит от уровня загружешш:

при 6=0,5 (?, . определяется как :

3 лг

при : 0,7 - по зависимости :

(32)

95гО,047* 17/о* (33)

Зависимость (33) использована в существующих математических решениях при расчете конструкций, работапщих в нестацконаршсс режимах среды,

В качестве функции напряжений можно использовать зависимость вида :

П<5] т)

где : уЗ^ - функция темперяхурно-влажностного состояния материала .

Прп различных температурах и влаиюстях структурные напряжения в материале могут Меняться в ищроюсс пределах. Уровень сагружпния, при котором, дли заданного температурно-ллажностно-го состояния материала, появляются перине ишфотрещшш и разви-гвгтся нелинейные деформации ползучести, называется критическими, температура и влагосодержэниз материала, соответствующие} г. тому состоянии, тагаю называются критическими. Методом корреляционного анализа Подучено уравнение регрессйп изменения функции напряжений тяжелого бетона зрелого возраста, при температурах от 30 до 60°С и влажности среди от 40 до 100/ь, которое имеет вид :

/7Ю- % [0,2оч * ¿>- 62,35 ±3- С? (35)

Аналога уравнения (35) пока вал, Что критическое влагосодержание материала меняется И ггря уровне загружены (3 =0,7Еа определяется в виде :

Укр = * 5 (36)

При рр.ботс Материала й нестационарных режимах среды па кривой деформаций, при Постоянном уровне загружения, набладаптся всолески, вызванные развитием нелинейных деформаций при достижении критического состояния бетона в Период эксплуатация» При температуре 30°С критические уровни багружения, в зависимости от влажности орвди, о преде, тлелся в виде !

% - 48-0,00$* (37) '

Таим образом, критические уровни загружения, вызывающие бает-ропптекавдие деформации в бетоне, в зависимости от влагосодер-жлтп колеблется от 0,ЗР6 - при йлагосодержашш, соотвеству-и.шм 1005? влажности среды, до 0,6Ев - при влажности, меньше '10/! , При температуре С0°С и изменении влажности от 40 до 70$ о увеличением влажности кр;г:лческий уровень загружения увеличивается, при изменении влагс.ости от 70 до 100$ - уменьшается и определяется по зависимости вида :

nr.ii вдзззюстл болыге 40,5 и моныьа 70/»

% ,-------_ , (за)

/06,06 - о;,чг •/

при ндаглооти болюс 7С£.:

* - 32,22-

П[Л температуре •• |°С критическое влогосодер-каниз, в ашшешео.ти от уровня ззгру:?.ения, определяется по зависимости :

У = _____(40)

3 б 7$ - о, ОО!

На основании анализа уравнения (40) место сделать кшод, что при влаыности среда 4С$ уровень нагрузки, вызываю:.;:!;! ¡шнитие нелше^шх деформаций ползучести в бетоне, равен 0,71*8 , при влажности среда, равной 100/» - 0,2Н4 , что соответствует окспериментальным дантш.

Такал образом, при одинаковых уровнях загрукетш, в зависимости от температурно-влачодостного состояния штерилла, под нагрузкой могут развиваться как линоШше, так и нелинейные деформации.

В батона:-; л пористом заполнителе распределение влаги по глубине элемента более равномерное, чем в элементах из тяжелого бетона. Особенно значительно влияние влаги, адсорбированной заполнителем, сказывается при высоких температурах. Значение критически уровней загругения при температуре 100°С определяется по 'зависимости в вида :

'при изменении влажности среда от 40 до 70$

С?/ - 2,53_

я " о^аэ*-*^!/ 1 (41)

при изменошш влажности от 70 до 100*

(о/о г__-ИЛ__

^б*/* - 30*,7 (42)

Расчет реальных конструкций при изменении температуры от 30 до 70°С, платности болыза 4С$, при постоянном урошо загруяения, равном , мощю производив по зависимости вида :

Fi б J -- С /, 7S - о, огау. г ~ + s,s{-] <ь , («}

при изменении температур» от 70 до 10С°С и влгсигости больше 40$ - по зависимости:

F С6-] - С0,004Sf* 0,ЗШ- ¿7, К/У-3,6116 (44)

Анализ результатов вкспергслонтпльных исследований показывает, что на развитие нелинейных деформаций ползучести бетонов г, v«лого BcgjacTB онгаивг рлгошко тгаотартгурио-влвгшостнов со-CTO'.tiü'e t.iaT'^Vî'P.'ca к моменту пр'л-лот.'лшл нчгрург.г.

H в р с т о й i' л а с о щяюлокн тс,ор?ткческпч к яке--i!<v:"wir:.vu »чк?. ¡ с с л с г,. >лш|*ш дл£ге.*'Ч:оЬ нротеоггк нрма"!» -('.■■H'vtj n:> raincii/iii:; r,p;;rcj ::--.iri долгоьочис рябеги т.елст'оботон-->•:!•,' 1!7св под яшхузкой. Иагрлглольио кевдеукпчпязь вопроси «л.-.шл:» ир'>дисторяп д^оргаровзикл ли изпеиевве пучности мато-рлтло. Сорозпы загружались вл&гшеЯ нагрузкой в волрзсте 4-х, iH-ти и НЛ-х сутл* и вглере/лБзлкоь в тячоипо трех лотках мося-иэ:г. tiKHicpi'u.'oirv'iîHniC! кссдсдогчтвя H-vauu:;, что при урогве арл'р^т'оння, рптчюм 0,4К t, , ov.opocii, ^эм'люнпя прочности бетона иод н-д-руаг.ой ыдаяекг oí его тюторг.турко-влаташетного со-отояния к пси-чау яагруюиая. В юристе, вксуэ/чтом до прпло-.""»wr nai'pyrua: при теап'орптуре 61°С, скорость кзмзняшш прочности ькшо, в конструкциях, япгруп'ишлх во влпгопаевденном eocrofjiw*. При загрузи™ г.т'ерпптл в возрасте Kfî-ш суток прочность исд нагрузкой уленьмаэточ па 21$, что соответствует гтечотлкм значениям прочность', продус::этр?нкой нормативными докумовтотн. При зяг| утопии образце в в возрасте 4-х суток Н1«ч!юсть бетона уменптается на 33?i, что шо-.о ]г.сч£тш;х зна-'ícuv.it va lU:'. Исследования и::;:?нен»'я прочности батона молодого всорг-ста в зависимости от вдогосод-рквнйя показелк, что №"кскм&льноэ кзмонсние прочнсс-к под :.a-pysr.c!i наблюдается в сОразцс, р.чсыхгкццм до г.п'рухонйл в условиях г-лкмата Средний

ail ли.

¡vnuniüo крагковрем-зшюг'о зиеруття на прочность бетонов изучаюсь в режимшсс кпмогах при теик'ратурах от 30 до 100°С я влатаостях от 40 до Ш9', Исследовались тяжелые бетоны ее-

явственного •гыдоошш и легкие - заводского изготовления. Бз-тоны, в возрасте 6-ти суток, посла выдержи в режимных камэ -рах в течение шгш суток, подвергались кратковременному заг -рулению нагрузкой, равной 0,51?ц , затек, через 5 суток, разрушались. Эксперименталышз исследовшшя обрабатывались методом июгс,-факторного корреляционного анализа. Из полученных уравнений можно сделать вывод, что максимальное падение прочности при кратковромешюм приложении нагрузки наблюдается во влагонасищенном образце при повнхзшшх температурах, при влажности среди менее 40;? млеет место минимальное уменьшение прочности материала.

Таким образом, данные экспериментальных исследований показывают, что в бетонах молодого возраста преждевременное эвгрухение внешней нагрузкой оказывает отрицательное влияние на формирование структуры.

Длительная прочность материала определялась на основании энергетического принципа Бондаронко В.М., Герлули Л,Б. в ука-зашшх темпоратурно-влатаостних решнах среды на тяаеоых бэ -тонах естест :шого твердения и заводского изготовления, а также на легких керамзитобетонах. Полученные значения длительной прочности материала могут бить использованы в расчете конструкций по предельным состояниям для обеспечения долговечно -сти работы железобетонных элементов В период эксплуатации. Изменение длительной прочности бетона определялось по уравнению:

йал - ¿Аа , (45)

где $ - коэффициент, учитывающий изменение прочности бетона под нагрузкой;

1,3 - коэффициент безопасности работы материала, принятый по СПиП 2-03-01-84. Тогда длительная прочность выражается в вида:

где: т - коэффициент иэг'онения прочности, значения которого приведены в табл.1.

Таблица I.

Коэффициент измонония прочности различных бетонов, работающих в нестационарных режимах средн.

Темпе P а т у j> а среды, °С

30 • 60 I 90

В л а в и 0 с т ь с р еды, %

40 : 70 : 90 : 40 : 70 : 90 : 40 : 70 : 90

Тихелый бетой естественного твердения 0,63 0,02 0,95 0,6?. 0,77 0,95 0,602 0,66 0,66

Тяжелый батон Заводского изготовления 0,9ü 1,15 1,28 0,6 0,В2 0,9 0,82 1,0 0,82

Легкий керамзитобетон 1,03 J.,09 1,11 0,82 0,03 0,96 0,В8 0,63 0,72

Установлено, что минимальное значение коэфф'ициета изменения прочности имеет дасто для легкого и тяжелого бетонов, работающих при температуре 60°С и влааности среды 4С$. Коэффициенты изменения прочности, приведенные в твйл.1, могут бить использованы в расчетах хелээобетошшх элементов по предельным состоящим I-ofi группы.

Для определения оптимальных. температурно-влахностных соотношений в материале, соответствующих максимальному значению длительной прочности, полученные величины коэффициентов изменения прочности материала исследовались шт одами многофакторного корреляционного анализа. Для бетонов естественного твердения, работающих В условиях измелете ""емпературы среда ох 30 до 100°С и влажности. - от 40 до 100$, коэффициент изменения Прочности определяется кад:

о, чес + о,оо?it*¿7 Y? к '

Аншшз полученного уравнения показывает, что при влажности среды менее Т?%, влиякием температуры на коэффициент изменения

прочности моано пренебречь.

Для бетонов заводского изготовления, рвбстг.тпих при томиорагу'-Г!* среды от 20 до 60°С и платности - от 40 до 100$, сои^Фпнтонт «оцепил прочности моуио подставить в ги

т -_.____(48)

О, 617 О, 00294* ~ ¿3 </У

При тех аяогпостях с|-эды л ппгигзппл температура от СО до 100°С хорффициент изменения прочности которисла определяется но зависимости:

" -- ТтТТ^ТГ^- ' (49)

при температура среды Э0°С : т г-----1----------(50)

о.о^ззу - о, 46г

Следовательно, оптимальной влажностью среды при температура 40°С является 10С?°, при тимпяратуро 60°С - 6С£, при температуре 90°С -10%. Для легких керсмзитобетопов коэффициент изменения прочности, при уровне значимости выборочных функций 0,00001, ггаэт вид:

т " о, чц * *44, н Ур + ч,з5б Уг -о,034

Проведенные исследования по опродоленип коэффициентов изменения прочности материала доказали, что их значения зависят от тем-поратурко-Елагиостпого состояния Сетонов, которое меняется с изменением условий Епзпнои среды. Позтсму для обеспечения длительной прочности необходимо протамднть изоляция конструкций при опта -мальных тег.Еоратур''о-злп:а:ост.ч:1Х соотношениях внешней среды. При рлагосодврзшка ¡¿лтериака, соотг.отсхрууятвч 70-9С1? влажности среды, изоляция элементов следует проводить при температуре 60°С. При температура среды 90°С тя.тзл;й бетон необходимо изолировать при равновесной влатности материала со средой, равной 4С$.

Б седьмой главе изложены методы расчета коест-рукций, работавших в Еэстацлочар.'ПК, средах.

Экспериментальные исследования фазкк0-кехгяическ!1х свойств материалов показали, что удельные деГ/зрмзции ползучести значительно зависят от температурно-Елаянсстного состояния к ыемгнту прилете¡г^я

нагрузки. При действии постоянных повышенных температур и маг; постай среды закон изменения модулл упругости л адра реологического равнения ползучести следует принимать с коэффициентами, учитывающими температурно-влакностноо состояние материала к моменту приложения нагрузки. При расчет« конструкций, изолирования от высыхания или попадания влаги, работаюи+их в нестационарных температурных режимах среды, в реологические уравнения необходимо включать функцию влияния температурного состояния материала при постоянном влагосодержании.

В нестационарных режимах среды удельные деформации пслзуче-стк зависят от возраста и темлературно-вланностного состоял" >■ материала к моменту приложения нагрузки. При температуре среды ниже 120°С удельные деформации ползучести материала опредэлявт-сл по уравнению:

СТПу [0,0166t + 0,0$66t¥ *(Ц-0, Oi66t)yt°'02T] ■ (52)

При температуре среды выше 12Û°C уравнение для определения удельных деформаций ползучести материала имеет вид;

/1 г -O.0JT

CiZty 1 Lbf*0l0M6ty*0l0t66t*(5-Q,025t)?& ]■

где i - температура материала к моменту приложения нагрузки; У - влагосодерхыгле материала;' .

fi - "коэффициент, учитывающий изменение быстро натекавшей ползучести в различных температурно-влажнсст-ных условиях среды, ксторы.4 определяется по зависимостям;

при изменении температуры среды от 30°С до 60°С fi : (0.91-0,0071)* (9,93 - О,/66¿)(У-40)- /0~*

при изменении температуры среди ov 60JC до ICjO°C

fi - (о, а г? ' < m ■ sol) г <v 5 ¡г /ol-ïâs■ /о) (у-ч>

Тогди иодаы. ди£о;-юцил шй^ркгыа луд ьостсдоюм нанряхеали и олших ';-ш:эратуга\- и ьяшшосунх среди оудот иметь ша:

* г (54)

При поремгпннх температурах, влалтсотях среды и нппрятрниях полная до'1орм;лтшл ползучести сп1*».в,»лтет«*л в ртт.п^ :

Т

eilln J cr -TT-z—riT

r;i т

Чг^ * (50)

/

t

п Г , rt Pc ffr

Lvzt°f ¿Wrjrr *j(jr ïïr'êT ¿Г')*1

С учете.*; н»лап!>Гпих ¿«•fovwrB пл'аузотр »«rnrwio»»: нрп t y t У > Г«? б > О, У /Г

£ , ü&üfd . jrfts ,ci г "••¿¡¡í'j ../ - 'tftJrii l"Ti-

(57)

(rSi)

Hi-rve:;;?!"; î^îan рст.»»гля y.np¿\o-;'roe7/4iKUx зад'П с учетом •■з::"НС75т:я о; ".-."cm яри рлз.-утит

7г.[';тг.;-с-гт^.по-г-".а'Л1гсг.ч:.'х тлях "'Ч'зг; у-'ц/л-:. Пслу"--'Чм гт-íт— гппрптщС 7 о ¿o-

ici-Kton-riie, что см>о ; ¡■■;::г.у rivр?.п—

т^тл-ч-чр; '•' ив'г'кгчигпчкч vrrausKuw'* ■i.Tfü/cíw г., <г?л.ч:лсл ту -"tjícctcüi'.ootí-, осоС-'-нич i

нччальшй вер код пгслз ¡пгэ; г\>(л?п;;л.

.lfHß3fsH0, ЧТО Щ'Л Pî'.OlLiy,'i:1;';j;.: КОТСТГУГЛ?. >• УСЛСРИЖ 'ч'ыго легкого хли'.'.-па, ПСЯ;-.:'Ч:Л }Í:.:IKJ:HV¡

".•'И i"1 '\-!'У'л; i'i .|,гтг!';?! ¡^ту^л;.

Ешиюло, что шноорэдствоциа поело изготовления на .'рвггшэ -емкость Езлезобетогаюго алаыаита оказывают ».чшиша технологические нспря&эния, возникающие засчот разности температур в цнрпол перехода материала из вязкопластичаскггй в упругопластичосксо со-стсииио и температурных перепадов в нориод эксплуатации. Установлено . чю максшлачыши технологические наиряжошш, как окима-одю, кик 1. ¿ивгашьаэдде, появляются в элементе при его остывании, Чем шал« ч«кц схватывания цемента в период пронаривашш, теи выш-токологические поправения. В период эксплуатации вламонта техно • логичаскио напряжения релексируют вследствие развития де^оринци!, цслзучьсти материала, и основными являются напря^&нил, вызванные тои'лор^гурно-вдажностш.щ перепадами. Тео]>отичоскио и с следования, поклзали, что основными являются цлакностаыо ныгрял:«:шл в шчал'.. ный париод шсихання, чго приводит к появлению Прь.'.гдчесци сквозных троц-.ш с конструкциях под нагрузкой. В конструкция-, изоларо-ванкых при оптимальном томцературцо-плагшостном состояния материала, напряжения растяжения уменьшаются, что приводит к совшсешш трэщиностойкости адамантов, Температурные напряжения накладываат-ся на напряжения, вызванные внеаней нагрузкой. При кратковремен -ном прило-ошш нагрузки напряжения в сечешш ходезобьтониого але-мзнха распределяется пропорционально изманагат модуля упругости. При длительном приложении нагрузки напряжения ролаксируют, что приводит к их перераспределению в сечении. Релаксация напряжений при мм-атричноы высыхании и постоянной относительной деформации определяется по зависимости в вида:

,• ** - 7

о

г

где: ¿¿у » У - модуль упругости и характеристика иолэучести-фуыкцин координаты сечения.

Цесиыиетричнов высыхание образца (односторонний цагров) наряду с продсльныан усилиями вызывает появление моментов, вследствие из-ианандк свойств материала. Используя гипотезу плоских сечешШ, закон распределения напряжений, в сечении мохно выразить кок!

е^у - £0£(*У, ФЯО £60)

Линейнов смещение железобетонного элемента при одностороннем нагревании, определяется в виде;

Смещение центра тяжести сеЧепия относительно физической оси элемента определяется по зависимости:

Убьу 7 а г

Суммарные напряжения В сечении равны: ¿5. /ИР ¿"¿у £__/у •

(62)

(63)

г

Некой изменения модуля упругости, как функция температуры, влажности и нагрузг". определяется на основании корреляционного анализа экспериментальных данных, полученных в камерах с заданными температурзо-мажкостными режимами среди. Анализ экспериментальных и теоретических исследований Показал, что моменты, вызванные смещением центра ¡кесткости* возрастет с увеличением уровня загруженкя и тем интенсивнее, чем выше температура и вдагосодзржанид материала. Теоретически установлено, что с увеличением длительности действия нагрузки мсмонтн Затухают в течение первых суток и приближаются к температурным. Однако, при работе конструкций под действием центрально приложенных нагрузок необходимо учитывать неравномерность распределения продольных сил по высота элемента с учетом напряжений, вызванных действием момента. При расчете конструкций по второй группе предел; пых состояний жесткость железобетонного элемента должна определяться с учетом изменения физико - механических свойств материала ао высоте. При этом рассматривается два случая : I - когда в растянутой зоне не образуются трещины ; 2 - в растянутой зоне появляются трещинк, т.е. рассматриваются конструкции 1-ой и З-ей категорий трециностойкостн.

При расчете конструкций по случаю "I", учитывается¿ёоотввтетвио деформаций сжатой и растянутой зон, вызванных различием темпе-

тешературно-влаяностного состояния материала кавдой а они.

При расчете железобетонных элементов по пригодности к эксплуатации при средних значениях напряжений в сжатой и растянутой <эонах соблюдается гипотеза плоских сечений. Физико-механические свойства материала по высоте элемента меняются как но координате, тис и во времени, пропорционально изменению темиературно-влпащостных полей. Параболический закон изменения температуры и влагосодержания материала заменяется кусочно-линейными значениями по зависимостям:

г Ух * , 165)

где Ул , - влатосодержшша и температура бетона на уровне нейтральной оси; Уо , 10 - то жо - фибрового волокна. Тогда закон изменения модуля упругости по высоте элемента определяется в виде:

£¿1 - м* + т т £ , (66)

где /7?0 , /7?/ , т1 - функции температурао-влажностного состояния материала. . При использовании ^еории старения закон перераспределения напряханнй во времони па высоте сжатой гоны принимается про -рорционелышм коэффициенту релаксации:

н - е г г (67)

где , л^ . К3 ~ коэффициенты, зависящие от температур-

но-влаяностнох'о состояния материала; ¥ - характеристика ползучести в нормальных условиях еас-пдуйтедим.

При использовании в расчетах изгибаемого элемента теория упруго-ползучего тела, сжатая зона разбивается ná полосы с ус -ловно постоянными в дагагой точке и порсмешшми во времени температурами и вдагосодоржанпямн гатериата. Тогда, используя' Гипотезу плоских сечений, деформация Í - той полосы выражается чо -роз деформацию фибрового волокна в виде:

F с ¿л-di -t) . z ¿A >

где - деформация фибрового волокна;

п - количество заданных полос; i - порядковй номер полосы. Зависимость между напряжениями и деформациями записываются в виде:

*- К б-' -E.fg-l F r

(68)

t - той полосы

(69)

Уравнений (69) в матричной форме имеет вид:

(70)

Тогда, найрг&ения в i -той полосе Ко времени t определяются В Еидб{

\ - г Sn - a,- - о

íi ---(71)

Условий равновесия кзгибаепого алемзнта в матричной форло внрз-

/

TTt—' r г* 7С— Es - •

жястся как:

"Z> A

. "Ь ~Л Г я

л-Ч

£¿ ^^ - а к- a - o.sw, 1 *r,'ep - м - o

■ (72)

При уровна аагружения изгибаемого адаманта ниже нижнего предала микротращиноооразовання, ыожпи использовать численные методы решения интегродифференциаяьных уравнений ползучести в мат -ричной форме.

В работа изучена устойчивость лелвзобетонншс колонн со ана -чителышми эксцентриситетами. Устойчивость железобетонных стержней исследовалась при нелинейных деформациях материала в условиях повышенных температур и различных влахностэй среды,

Анализ полученных результатов показывает, что в зависимости от уровня загружешш, нейтральная ось при определении критической силы, мс.хбт смещаться как в сторону растянутой, арматуры, так и в сторону сжатой зоны. Характер смещения зависит от соотношения жосткостой сжатой и растянутой зон. Критическая сила зависит от уровня загружошя, времени загрукания, томнературы и влагосодержания материала скатой зоны. .

Наблюдения за прогибами конструкций на Ташкентском ремснтно-маханнческом и кабельном заводах, сопоставление с теоретическими исследованиями напряженного состояния элементов, работающих ь стадии II, при изгибе, показал близкую сходимость перемещений В экспериментальных балках с теоретическими дшпшми. ¡¡¡ирина раскрытия трещин также зависит от условий высыхаиня материала. При эксплуатации конструкций в условиях сухого и жаркого клиыа-та иайлюдвотся временное раскрытие трещин, ширина которых превышает нормативные значения. Ь дальнейшем трещшш закрываются вследствие перераспределения усилий в саатой зона и смещение нейтральной оси. Сто подтверждается наблюдениями за раскрытием трощин в конструкциях в период эксплуатации в условиях сухого и яаркого климата.

Разработан метод расчета конструкций по первой группе предельных состояний в условиях длительного высыхания материала в йстествашюм климате. Изменение прочности материала в зависимости от температура в пределах от 30 до 60°С и влажности от 40 до определяется в виде:

.3

т. - /, обч -40 ? - о, о/г £ (74)

Заксш изменения температуры и влаго содерхашш по высота элемента определяется на освоваякв акспаримаЕтаяышх исследований.

Тогда, с учетом изменения длительной прочности материала, усилил равновесия будут иметь вод!

/ б^т (¿)аг - -о ,

ЛА *

Расчет конструкций следует проводить по методу последовательных приближений;

Из условий эксплуатации сооружений в нормальны* средах 'Я =0,65 подбирают поперечное сечейне элемента и его армирование. Затем, принимают коэффициент П\ переменным по высоте элемента пропорциональным йзменеНив температурно-влажностНого состояния материала. Определяют его среднее значение йо ВЫсотё сжатой зоны в вйде:

т - £ /т (76)

>

Подставляя его ¡значение в зависимость (75), находят полежзпие нейтральной оси в первом прийяктенли. Затеи по положению нейтральной оси Ьйределяют новое значение среднего Коэффициента иЗ-кенения прочности но зависимости (76) Й т.д. Приближения продол-йо&г до Постоянства значений нейтральной Оси. На осйЬваний анализа теоретических исследований балой, работающих в условиях сухого й ааркого климата, установлено! что коэффициент изменения Ьрочйойти Зависит от пассивности элемента и меняется от 0,65 до 1,2.

Прй несимметричном нагреваний элементов со случайными &ксцептри-~ ситеташ наблюдается смещение центра жесткости, Ьызвшшоо изменением физико-механических свойств материала По глубине образ -цов, вследствие чего Появляются момента, величина которых зависит от уровня загрудания и температурнб-влажностного состояния конструкции. Тал как Центр жесткости в сечении но остается постоянным, а меняется во времени в зависимости от степени внеыханйя, величина Момента перед разрушением Злемента может принимать значение, пропорциональное длительной прочности материала с учетом ориентации температурйо-влажностных полей. Увеличение эксцентри-

Cirteie приложения внеиньго ус илу я определяемся по еацмюг

р £Я,(т)гс[г (7?)

~ /Я(rf) Cti

Площадь арматуры в се^зцда вдеыента определяемся |ts уолог.;ш равновесия инешдах и внугиэ$щх см (момент определяется идо-сительно центру жоедортн) :

As + S* (midi -V/ j fi

Тогда, значения As y_ As' определяется со вавиеиыость! s ~ fis C/c'tr) ' > j79)

л ' /V'- - fis As

"-e-->

где:

; к -f-âeA -a

Рациональное размещение арматуры в сечещш центрально обжатогч влемента позволяет вкономить рабочую арматуру при значительном повышения дааговочцостц его работы.

Параллельно проводились исследования потерь предварительного напряжения в условиях Нестационарных температур среды и вла-госодержааия материала. При работе конструкций в нестационарных условиях сухого И жаркого климата суммарные потери напряа:они11 от ползучести и усадки материала могут значительно провшшь нормативные значения, чей объясняется низкая треданбстойкость Ейлозобетонншс конструкций.

Максимальные потери предварительного напряжения в арматуре в условиях климата Средней Asiai наблюдаются ь период сезошюго 1;зкаш)щш. температуры при повышенном Елагосодерзашш материала.

3 Л К Л Ю Ч Е Н И Е

3 диссертации решена слояпая научно-тохничаская пройдена --повшеяие долговечности и надежности работы ягелэзсЬтотшх элементов в условиях пярег.чпшнх температур, пла'шостп и нагрузки па основа достоверна:; экспериментолышх ясслглогввиЗ и сопрэ -менных методов расчета.

На основа проведенных леелгдовпнп:! сд«лтош следующие лшкчш:

1. Получено реологическое! уравнение тзоряи ползучести в масштабе истинного времени для расчета ¿келззеботошшх конструкций, работающих в пор?мен«мх толюратурно-влатосстйнх режимах средй,

2. Экспериментально доказано, что прй заданном уровне загру-яенпя существует темноратурно-влокноотнос! состояние материала, названное Критическим) при достатаниЯ которого без увеличения внешней нагрузки появляется Микротрещяны, кгзШзазощиэ повышенную деформативность,

3. При действии солнечной радиации и пониженной платности среды В материалах проявляются дсструктпвннэ процессы, оказывающие влияние на долговечность работы железобетонных элемен -тов, При этом прочность тлэзлего бетона уменьшается па 20$,

при длительно действующих нохрузках - на 40% ; логкого бетона, соответственно( - Па 10 и 20% ; модуль упругости умзньиается на 20,1.

•1, Доказано, что низкая трещикостсйкость л еле зобе тонных элементов, работающих в условиях действия солнечной радиации, объясняется наличием Собственных напрядший, близких к предельны:* на растяжение, вызванных томпзратурно-влатясстными перепадами По их Высоте. При длительном вь'снхашш в условиях действия температур, вшга 50°С, появляются температурно-усадочныз напряле -ния, вызвашше внутренней статической Неопределимостью си с -темы^

5. Выявлено, что усадка бетона при действии солнечной радиации в два раза провшает нормативные значения. В результате действия собствсншх напряжений, вызванных усадкой, в изгибаемых элементах псявляятся продольные и поперечные трещины, что значительно уменьшает долговечность работы лелезобетотшх конструкций.

6. Доказано, что для обеспечения долговечности яелезобчтоп-ных элементов, работающих в условиях ;ии'дата Сродней Азии, не с б-

ходимо изолировать материал ОТ влагоцотерь р рлагонасщеция цдецкообразугацима составами прк влагоседервании, соответствующем влажности среды 70$.

7. Теоретически обосновано, что в элементах, подвергнутых теы-пературно-влаяцостной обработке, на трещиностойкость оказывают влияние технологические напряжения, которые вызывают появление поверхностных трещин в процессе изготовления и влияют на ваконы деформирования материала под нагрузкой,

8. Выявлены основные закономерности удельных деформаций ползучести от изменения температуры, влагосодерхшщн и возраста материала при тсмцературио-влажностном состоянии, выше и iu-же критического аначения, Определены функции нелинейности напряжений для любого уровня загрдония внешней нагрузкой. Получено, Ч1?о в условиях действия солнечной радиации, при уровня?: загруяенин 0,8Rg , набйщается значительное возрастание розффиодевта нелинейности, с увеличением влагосодер-ааыия материалы.

9. При проецировании предварительно напрягаемых элементов, работающих в условиях действия солнечной радиации, необходимо учитывать влияние температурной усадки на потери предвари -тельпого напряжения в арматуре. Расчетные потери предвари -тельного Напряжений от Ползучести бетона при повышенных уровнях обжатия следует увеличивать на 30?,

10. Теоретическими исследованиями установлено, что при работе конструкций в горячих цехах с температурой С0-90°С необходимо, цри кратковременном ногрорании в элементах со случайными эксцентриситетами, учитывать неравномерность распределения напряжений в сочешш и появление моментов, вызванных смещением центра тяжести эпюр внутренних напряжений от центра симметрии. В шеуаецных элементах моменты снижаются На 30-40$. Дня погашения моментов, вызванных неравномерным распределением напряжений при повторных циклах, элемент следуот изолировать от попадания влаги сразу Поело первого температурю -го цикла.

II. Экспериментальными и теоретическими исследованиями доказано, что в результате popeраспределения Наыряжоцяй по высоте сжатой зоны с измененном тенпературно-влажностного состояния меняется плечо внутренней пары сил, что приводит к изменению

напряжений в растянутой арматуре. Ото ведет к раскрытию тро-щш с последующим их закрытием, что оказывает влияние на долговечность работы изгибаемого элемента,

12. Установлено, что прогибы железобетонного элемепта, работающего в условиях сухого и жаркого климата Средней Азии, ниже нормативных значений при акгрухении материала в предварительно высушенном состоянии, и выше нормативных ЗначениЛ-в высыхающем бетоне.

13. При расчете внецентрешш сжатых элементов с большими эксцоя-тряситетеми, критическую силу следует определять о учетом нелинейной Ползучести бетона сжатой зоны, вызванной измене -пием теыпературно-влакностпого состояния материала в период эксплуатации.

14. Доказано, что учет физико-механических свойств материала в зависимости от его температурно-влазсносткого состояния позволяет исключить влияние масштабного фактора при расчете железобетонных конструкций.

15. Получено, что в условиях сухого и жаркого климата, прочность поверхностных слоев бетона уменьшается На 20 - 40$, потеря которой компенсируется повышенной прочностью нижележащих слоев, вследствие чего, В целом несущая способность железобетонного элемента обеспечивается.

16. Расчет экономической эффективности применения изоляции железобетонных конструкций в оптимальных условиях показал, что ожидаемый йкономический эффект от увеличения долговечности работы элементов, составит 0,6руб на I м3 бетона.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях: '

1.Тарасов О.Г., Аирабов A.A. К вопросу учета внешних климатических условий при расчете строительных конструкций. //Строительство и архитектура Узбекистана. - 1969 - JK. С.6-9.

2.Тарасов О.Г., Аирабов A.A. К дефорлатшзнкм свойствам бетонов Сродней Азии. //II сплпозиум по экспериментальным исследованиям инженер:ых сооружений. Ташкент: Стрсйпздустрия." -

1969. - С. 6 - 13.

3.Тарасов О.Г., Аирабов A.A. Исследование влияния темпора-

турно-влачностного решила среды па ползучесть и усадку бетона. //Строительство И архитектура Узбекистана.-I970-Ä4. С.6-9.

4.Тарасов О.Г., Ашрабов А,А. Влияние температуры и влажности на прочцостные и деформативные свойства бетона. //Тр.ТашПИ, 1971. - С, 90 32.

5.Тарасов О.Г., Ашрабов A.Ç., Сарганов Р,Р, Вдидое сухого и жаркого климата на ррозностные р ^формативные свойства бетонов. //Строительство и архитектура Узбекистана, -1972 -JÏÏI. С,20-22.

6.Тарасов О.Г,? Ашрабов A.A., Касимов Б, Цолзучесть ц усадка керамзитобетона на местных материалах. //Строительство и архитектура Узбекистана, г 1972. - £8.'- С. 34-35.

7.Тарасов О.Г,, Абиров А. Владние перемавдого температурю-вдаяностцого режима среды на ползучесть 0етоНа. //Матер, по итогам ВИР строит.ф-та ТдаЛИ за 1971г., 1973, - С,' 174-176.

8.Тарасов О.Г.. Рапопорт П.Б. К расчету рборно-монолитин^ конструкций в условиях сухого и жаркого климатЦ. Tay Же- С,177-102,'

Э.Тарасов О.Г. ( Сайгааов F.E1. Ползучесть бетона в условиях сухого и гаркого климата Средней Азии при Высоких уровнях загру-хегшя. Там ае - С. IB3-IB5,

. 10. Тарасов О.Гм Сайгеиов P. (II. О цшшучости бетона в условиях сухого и каркого климата Средней Азии, //Нефтепромысловое строительство. - 1973. - - Û. 27-29.

11.Ашрабов A.B., Тарасов О.Г., Абиров А, Прочность # деформадш-ность бетона s условиях переменных режимов среды. //Строительство и архитектура Узбекистана, - 1973- Jfâ. - С, 1-3.

12.Тарасов О.Г,, Рейганов Р.Ш, Расчет Статически неопределимых плит в условиях переменного температурао-влажнастцого режима среды с учетом пслйучести материала от действа внешней нагрузки. //Нефтепромысловое строительство, - 1973. - i£4, - С; 6-7;

Ï3.îapacoB р.}*., Касымов £. Влияние влагонасыщения На прочностные и деформативные. свойства/легкого бетона. //Строительство в архитектура Узбекистана. - 1974. - ill,с. 30-32.

■ Н.Тарасов О.Г., Сайгацов Р.Ш. К расчету тонкостенных элементов в условиях переменных температурао-влажностных режимов среды. //Известия АН УгССР. - 1974. - *2 - С, 6S-70.;

15Д'арасоь O.P. Исследование влияния переменных температурно-влажностных режимов среды на прочность и меру ползучести легкого пропаренного бетона. Ü.. 1974. ~ 11 е.- Дед, в ЦИШ]С Госстроя СССР 01.07.74, Ш9.

16.Тарасов 0.Г., Насыров А.Х. Исследование влияния переменных тошерагурно-алажностных режимов среды на прочность и меру пас-

зучести тяжелого непройарешюго бетона. М., 1974. - II с. Доп. в ЦШШС Госстроя СССР С4.06.74, Ml7.,

17.Тарасов О.Г., Насыров Л.Х. Исследование влияния переменных температурно-Влажностных режимой среда на прочность й меру ползучести легкого бетона в условиях повышенных уровней зэгру-яеПЯя. М. i 1974i - 10 t. Деп. в ЦИИ1С Госстроя СССР 16.06.74, И18.

ie.Тарасов О.Г. Определение исходных предпосылок и расчету конструкций, работающих Н условиях сухого и жаркого климата Средней Азии. //Матер.по итогам НИР строит.ф-та ТапПЙ 3d 1973г.,

1974. - С. 87-89.

19.Тарасов О.Г. Определенно функции возраста и нелинейности в условиях переменных Температурпо-влатоостных режимов среды. //Вопросы промыто кй о-гражданского и гидротехнического строи -тельства в УзССР. - 1974,- BHfi.Ii?. - С. 18-20.

20.Тарасов О.Г., Лбиров Л. Определение Напряженного состояния центрально сяатнх элементов, коэффициентов линейного расширения 6efoHa» //Строительство й архитектура Узбекистана. -1975. - МО. - С. 36-38.

21.Тарасов О.Г., КасНыов В. Влияние переменного влажпостпо-го режима среды на меру Ползучести легкого бетона (прй центральном растяжении)» //Строительство й аргатекрута Узбекистане.

1975. - JT6. - С. 35-36»

22.Тарасов О.Г." К расчету Строителыш* конструкций ЙЗ легких й тяжелых бетонов й условиях различных тпшэратурно-влаж — постны! режтюв среда й уровней ЗагруХсния. М. j 1975. - 21 е.— Деп» в ЦЙШС Госстроя СССР 29.12.75, JS5S.

23.Тарасов О.Г» УЧет переменных режимов среды в расчетах строительных конструкций из Легких и тяжелых бетонов. М., 1976. 35 с» - Деп» в ЦИНЖ Лсстроя СССР 17.09.76, #225»

24.Тарасов О.Г., Насыров A.I. К расчету изгибаемых элемен-той в условиях сухого и жаркого климата Средней Азии. //Архитектура и строительство Узбекистана» - 197б. - JH2. -С. 33-35.

25.Тарасов О.Г., Мительман Е.Э» Экспериментальные исследования предварительно напряженных двускатных валок в условиях повышешй/х тешератур. //Сб.Актуальные вопроса строительства в Узбекистане. - 1977. - Шп»!75» - С. 85-88.

26.Тарасов О.Г., Мительман Е.Э. О долговечности работы балочных Конструкций в Горячих цехах. //УзШИйГИ. - 1977. - 4 о.

27.Тарасов О.Г., Митеадлан Е.Э. К расчету по дафорлацняй балочных элеыонтов, рабогаодшс в условиях горячих цехов, //Архитектура и строительство Узбекистана. - 1977. - ЖЕ. - С, 16-17;

28.Тарасов О.Г. К расчету зданий большой втакности с учетом ползучести бетона. /Л., 1977, - 41 с. Деп. в ЦИШС Госстроя СССР I7.CI.77, Ш4.

29.Тарасов О.Г, К вопросу определения мер ползучести бетона в нестационарных условиях среди при нвзкщс и высоких уровнях аа-гружешш. М., 1977. - 12 с. - Деп, в Госстроя СССР I7.GI.77, 1614.

30.Тарасов О.Г, Влияние переменных темпвратурно-влажнос: них режимов среды и уровней ватружения на дефорлации бетона при кратковременном загружонии Енелшзй нагрузкой. М., 1978. - 12 с. -Дец, в ЦИШС Госстроя СССР, ;Й03.

31.Тарасов О.Г. Прочность лелсих и тяжелых бетонов в условиях различных температурыо-влажноотных режимов среды. М.,1982.-

10 с. - Деп. в ЦШШС Госстроя СССР, #3573.

32.Тарасов О.Г. Деформативные свойства бетонов, работающих в различных темпаратурно-влагностцых режимов.среди. М., 1982,9 с.- Деп. в ЩШКС Госстроя СССР, И574.

33.Тарасов О.Г. Исследование Модуля упругости бетонов, работающих в условиях различных температур и влпжкостей внешней среды. М., 1982. - 4 о, - Деп. в ЦШШС Госстроя СССР, Ю575,

.34.Тарасов О.Г. Усадка Жетонов В условиях различных температур и влажиостей внешней среды, Ы., 1982. - 6 с. - Дец. в ЦИШС ' Госстроя СССР, #¡3576,

35.Тарасов О.Г., Махмуд Эскаф. К расчету конструкций из али-1ШТ0ВНХ бетонов в условиях сухого с жар: о го климата на действие усадки. и. , 1985. - II с. - Деп. в ВНШС Госстроя СССР 23.06.85, 1&2Э8.

36.Тарасов О.Г. Исследование прочностных свойств и долговечности железобетонных конструкций, работающих в условиях повышенных температур Л переменных влажиостей внешней среди. Ы., 1984.-

11 е.- Дей. в ВШПШС Госстроя СССР 16.02.84, Щ619-84.

37.Тарасов Ь.Г., Махмуд Зскаф. К. расчету предварительно напряженных элементов в условиях климата Средней Азии, и., 1984.8 с. -Доп. в БШШИС Госстроя СССР I6.C2.84, Л4620.

38.Тарасов О.Г. Расчет изгибаемых железобетонных элементов црц симметричном н несимметричной действия температуры и переиен-лоа влажности среды, и., 1985. - 16 е.- Деп. в ВИЕШС Госстроя

СССР 23.09.Р5, fö>4G7.

39. Тарасов О .Г., Пявляк H.H. Оптлмальнно ретамы изоляции .•плозобетонннх конструкций, работающих п условиях сухого и жаркого климата. М., I9G7. - 7 с. - Доп. 3 ЬЮШО Госстроя СССР, Г'7737.

40.Тарасов О.Г., Повляк Н.П. Трещпностойкость й дсфорлатпв-пость селезобетсшшх йлпт ПКС-Г7, работ визах в условиях сухого и паркого климата. //Архитектура и строительство Узбекистана. -1987. - JSI2. - С. 19-21.

41.Тарасов О.Г. Етияпиэ переменного температуряо-плплпостпо-ного состояли материала па суммарные де$ормгапга. М,, 1989.

6 о. - Доп. в ВтмКС Госстроя СССР, I3.0G.B9, M0I84.

42.Тарасов О.Г. Распет пзгибазмых зелезобетоппых ялемептов при односторонней нагреваний. М., 1989. - 7 с. - Деп. в ВНШ1С Госстроя СССР 13.06.89, M0I83.

Р Молписош) ¥ печати /25- {£.. $О г. Формат бумаги 60XSW»

Пумагэ писчая. Печать пф».-етиая1 Обьсч п. л. Тираж iOO зкд. Заказ м>1920.

Отигчятэио в титготрзфми 1пм«ПИ laniKCiiT. у.1. Я. Коласа, 16.