Совершенствование метода расчета прочности сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении

Уткин, Дмитрий Геннадьевич

Строительные конструкции, здания и сооружения

автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Совершенствование метода расчета прочности сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении

кандидата технических наук: Уткин, Дмитрий Геннадьевич
город: Томск
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.23.01
цена: 450 рублей

Диссертация по строительству на тему «Совершенствование метода расчета прочности сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении»

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование метода расчета прочности сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении"

003484379

УТКИН ДМИТРИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ СЖАТО-ИЗОГНУТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ЗОННЫМ АРМИРОВАНИЕМ ИЗ СТАЛЬНОЙ ФИБРЫ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОМ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 НОЯ 2009

Томск-2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Томском государственном архитектурно-строительном университете (ГОУ ВПО ТГАСУ)

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Балдин Игорь Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Полищук Анатолий Иванович

кандидат технических наук, профессор Яров Вячеслав Алексеевич

Ведущая организация ОАО Центральный научно-исследовательский

и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений (ЦНИИПромзданий)

Защита состоится 18 декабря 2009 г. в 16:00 часов на заседании диссертационного совета Д212.265.01 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003 г. Томск, пл. Соляная 2, ауд. 307/5,

Факс: (3822) 65-03-37, e-mail: tsuab@sibmail.com

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан «16» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Копаница Н.О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: В последние годы все чаще возникает необходимость проектирования железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию интенсивных кратковременных динамических нагрузок. Опасность действия на сооружения ударных волн возрастает вследствие взрывов обычных взрывчатых веществ при их хранении, транспортировке и т.д. Возникающие при этом специфические нагрузки часто вызывают значительные повреждения конструкций, и даже их полное или частичное разрушение, которое может привести к травмам и гибели людей. В связи с этим, при проектировании и расчете несущих железобетонных конструкций, учет возможности воздействия на них кратковременных динамических нагрузок в настоящее время является актуальным.

На современном этапе развития строительства достигнуть повышения надежности и экономичности возводимых зданий и сооружений возможно как применением более эффективных материалов, так и опираясь на новые методы расчета, более полно учитывающие поведение конструкций под нагрузкой, а также напряженно-деформированное состояние материалов конструкции.

Одним из новых и перспективных строительных материалов является сталефибробетон, повышенные прочностные и деформативные свойства которого были исследованы и проанализированы различными, как российскими, так и зарубежными учеными. В России и за рубежом элементы и конструкции с применением сталефибробетона получили широкое применение в различных областях строительства.

Большинство имеющихся на сегодняшний день теоретических и экспериментальных исследований работы железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры проводились для статически нагруженных конструкций, в литературе практически отсутствуют данные об исследованиях сталефиброжелезобетонных элементов при воздействии на них кратковременной динамической нагрузки. Заложенный в СП 52-104-2006 «Стале-фибробетонные конструкции» метод расчета сталефиброжелезобетонных элементов по двум группам предельных состояний также ограничивается расчетами статически нагруженных элементов.

Анализ литературных источников показал, что на сегодняшний день не существует современного метода, обладающего единым методологическим подходом при описании поведения сжато - изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры, как в растянутой, так и в сжатой зонах с различным уровнем продольной сжимающей силы при кратковременном динамическом нагружении.

Таким образом, совершенствование метода расчета сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием, как в сжатой, так и в растянутой зонах при кратковременном динамическом нагружении является

актуальным и имеющим важное практическое значение при проектировании экономичных и надежных железобетонных конструкций.

Объект исследования: сжато-изогнутые железобетонные элементы прямоугольного сечения с зонным армированием из стальной фибры в сжатой, либо в растянутой зоне сечения.

Предмет исследования: влияние величины и расположения зонного армирования из стальной фибры на прочность и деформативность изгибаемых и сжато-изогнутых железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении.

Цель работы: Разработка, экспериментальная проверка и реализация метода расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры в сжатой или растянутой зонах при кратковременном динамическом нагружении с учетом нелинейной работы материалов.

Задачи исследований:

- на основе обзора, систематизации и анализа существующих теоретических и экспериментальных исследований сформулировать предпосылки, предельные состояния и способы их нормирования для расчета сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении;

- разработать метод расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении на основе деформационной модели с использованием реальных диаграмм деформирования бетона, сталефибробетона и арматуры;

- провести экспериментальные исследования железобетонных балок с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом изгибе и изгибе со сжатием, при различном уровне продольной сжимающей силы;

- провести сопоставление результатов расчета по разработанному методу с результатами экспериментальных исследований, выявить влияние зонного армирования из стальной фибры на прочность и деформативность железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении.

Методология работы: Теоретические исследования выполнены на основе использования фундаментальных положений теории железобетона и композиционных материалов. Физический эксперимент выполнялся с использованием современного измерительно-вычислительного оборудования в лаборатории железобетонных и каменных конструкций Томского государственного архитектурно-строительного университета, что обеспечило необходимую достоверность полученных результатов.

Научная новизна работы заключается в получении новых данных о прочности и деформативности сжато-изогнутых железобетонных элементов с

зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении, а именно:

- в аналитическом виде получено решение задач по описанию нелинейной диаграммы деформирования сталефибробетона при сжатии и растяжении, расчету прочности и оценки несущей способности сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении;

- установлено, что применение зонного армирования из стальной фибры в растянутой или сжатой зонах, величиной 0,2 и 0,3 от высоты сечения для сжато-изогнутых железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении повышает их несущую способность на 18 и 22 %, энергоемкость на 6 и 10 % соответственно при армировании растянутой зоны сечения сталефибробетоном, и увеличивает несущую способность на 27 и 33 %, энергоемкость на 14 и 20 % соответственно при армировании сжатой зоны;

- получены новые экспериментальные данные о напряженно-деформированном состоянии, прочности и деформативности сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении, установлено влияние размеров и расположения зонного армирования из стальной фибры в сечении и величины продольной сжимающей силы на прочность и деформативность железобетонных элементов.

Практическая значимость работы заключается в разработке метода и программы расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении, позволяющего упростить решение задач проектирования и обеспечить расчетным путем их несущую способность при эксплуатации. Разработаны оригинальные стенды, устройства и установка для экспериментальных исследований сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении, новизна которых подтверждена четырьмя патентами РФ.

Достоверность результатов работы: Достоверность полученных результатов обеспечивается корректным использованием основных положений теории железобетона, расчетными предпосылками, основанными на анализе обширных теоретических и экспериментальных данных о работе материалов и конструкций с зонным армированием из сталефибробетона; методологически обоснованным комплексом экспериментальных исследований, с применением сертифицированных лабораторных приборов и установок, применением современных средств регистрации деформаций бетона, сталефибробетона и арматуры, достаточной воспроизводимостью экспериментальных величин; необходимая для практического использования точность разработанного метода расчета подтверждена удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

Реализация результатов диссертационной работы: Разработанный метод и программа расчета используются в 26 ЦНИИ МО РФ при расчете сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении; результаты диссертационных исследований используются в Томском государственном архитектурно-строительном университете в учебном процессе при подготовке бакалавров, магистров и дипломников.

Личный вклад диссертанта:

- разработан метод, алгоритм и программа расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении на основе деформационной модели с учетом реальных диаграмм деформирования материалов;

- разработан инженерный метод расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении;

- получены новые опытные данные, характеризующие процесс сопротивления сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении, выявлено влияние зонного армирования из стальной фибры на прочность и деформативность железобетонных элементов с различным уровнем продольной сжимающей силы;

- проведены численные исследования влияния параметров зонного ста-лефибрового армирования на прочность сжато-изогнутых железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении.

На защиту выносятся:

- метод расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении на основе деформационной модели с учетом реальных диаграмм деформирования материалов;

- результаты численных расчетов прочности нормальных сечений сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов с учетом влияния геометрических и прочностных характеристик стальной фибры и величины зонного сталефибрового армирования в сжатой или растянутой зонах при кратковременном динамическом нагружении;

- инженерный метод расчета прочности сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении на основе областей относительного сопротивления;

- методика и результаты экспериментальных исследований изгибаемых и сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы были доложены, обсуждены и получили положительную оценку: на научных семинарах кафедры железобетонных и каменных конструкций Томского государственного архитектурно-строительного университета (2004-2009 гг.); на десятой научно-технической конференции Общества железобетонщиков Сибири и Урала (Новосибирск, 23-25 ноября 2004 г., НГАСУ); на V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии» (г. Томск, 2007 г. ТПУ), на VI Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (г. Томск, ТПУ, 26-29 мая 2009 г). В полном объеме работа доложена и одобрена на межкафедральном семинаре ТГАСУ (5 ноября 2009 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано тринадцать печатных работ, в том числе четыре патента РФ на полезную модель и две статьи без соавторов, одна из которых опубликована в журнале «Вестник ТГАСУ», входящем в перечень изданий, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Объем и структура диссертации. Диссертация объемом 185 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 160 наименований, трех таблиц, 83 рисунков, одного приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, дана краткая характеристика состояния вопроса, сформулирована цель работы, раскрыта ее научная новизна и практическая ценность полученных результатов, излагается структура диссертации.

В первой главе приведен обзор исследований по изучаемому вопросу и дан их анализ, в частности приведены общие сведения о сталефибробетоне, его прочностных и деформативных характеристиках. Выполнен обзор и анализ теоретических и экспериментальных исследований железобетонных конструкций с зонным армированием из стальной фибры на действие статической и кратковременной динамической нагрузки.

Впервые исследования, посвященные бетону, косвенно армированному «железным волокном» или «железной соломой», были выполнены российским инженером В.П. Некрасовым в начале двадцатого века. К этому времени относятся также работы G.F. Porter (1910 г., USA), Feilken (1914 г., UK). В Советском Союзе, а затем в России основу знаний о сталефибробетоне сформировали отечественные ученые: В.К. Кравинскис, Л.Г. Курбатов, И.А. Лобанов, А.П. Павлов, Ф.Н. Рабинович, В.П. Романов, Г.К. Хайдуков и др. Ис-

следованиями свойств композита - сталефибробетона и разработкой теории расчета сталефиброжелезобетонных конструкций занимались: В.Б. Арончик, H.H. Боровских, И.В. Волков, В.П. Вылегжанин, Г.В. Гетун, В.И. Григорьев, В.М. Косарев, М.П. Леонтьев, Е.Ф. Лысенко, В.И. Соломин, И.К. Сурова, К.В. Талантова, Ф.Ц. Янкелович и др. Особенности свойств сталефибробетона и технологии производства конструкций на его основе исследовали Д.С. Аболиныш, М.А. Волков, Е.В. Гулимова, Б.А. Евсеев, Г.В. Копанский, A.B. Копацкий, О.В. Коротышевский, А.Н. Куликов и др. Производству и исследованиям стальной фибры посвятили свои работы Ф.А. Гофштейн, В.И. Попов, А.Ю. Пышминцев, Е.А. Шабловский, Б.М. Цывьян и др. Базой для развития теории расчета сталефиброжелезобетонных конструкций стали работы по теории железобетонных конструкций В.Я. Бачинского, О.Я. Берга, В.М. Бондаренко, А.Б. Голышева, A.B. Забегаева, Н.И. Карпенко и других ученых.

Большинство из этих исследований посвящены изучению свойств сталефибробетона и формулировке методов расчета прочности и трещиностойко-сти сталефиброжелезобетонных элементов при статическом нагружении, а также разработке моделей дисперсно армированных бетонов и моделей деформирования фибробетонов. Исследования сталефибробетона при кратковременном динамическом нагружении ограничиваются в основном экспериментальными данными.

Большой вклад в развитие науки о сталефибробетоне внесли ученые Австрии, Австралии, Бельгии, Германии, Голландии, Испании, Канады, Китая, Польши, США, Франции, Чехии, Швейцарии, Японии и др. стран, из них необходимо отметить J.P. Romualdi, Gordon, G.B. Batson, I.A. Mandel, I.L. Carson, W.F. Chen, D.I. Hannant, B. Kelly, P.S. Mangat, A.E. Naaman, R.N. Swamy, Colin D. Johnston, D.R. Lankard, G. Ruffert, K. Kordina, J. Vodichka, и др.

В нашей стране первые исследования работы железобетона в упругой стадии при кратковременном динамическом нагружении были проведены И.М. Рабиновичем, а обоснование возможности кратковременной работы конструкции в пластической стадии и разработка метода их расчета были выполнены к 1943 г. под руководством A.A. Гвоздева. Дальнейшее развитие идеи динамического расчета железобетонных конструкций получили в работах В.А. Котляревского, H.H. Попова, Б.С. Расторгуева.

Основные идеи динамического расчета железобетонных конструкций были разработаны следующими учеными: Баженовым Ю.М., Бакировым P.O., Белобровым И.К., Бондаренко В.М., Гвоздевым A.A., Жарницким В.И., Жунусовым Т.Ж., Забегаевым A.B., Карпенко Н.И., Майоровым Е.Ю., Морозовым В.И., Поповым Г.И., Рахмановым В.А., Рыковым В.И., Ставровым Г.И., а дальнейшее развитие методы динамического расчета получили в работах Беликова A.A., Копаницы Д.Г., Котляревского В. А., Кумпяка О.Г., Плев-кова B.C., Плотникова А.И., Пугачева В.И., Пузанкова Ю.И., Тихонова И.Н., Тонких Г.П., Трекина H.H., Яковенко Г.П., Балдина И.В. и других авторов.

Проведенный автором анализ методов расчета железобетонных конструкций на кратковременные динамические воздействия позволил выбрать для исследований в теоретической части метод, основанный на деформационной модели с учетом динамических диаграмм деформирования бетона, сталефибробетона и арматуры, что позволяет учесть основные закономерности работы материалов и, как следствие, иметь представление о напряженно-деформированном состоянии нормальных сечений на всем протяжении работы конструкции.

Вторая глава посвящена разработке метода расчета сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении.

Поскольку данные воздействия относятся к аварийным, основное требование, предъявляемое к зданиям и сооружениям, состоит в том, что они должны выдержать без обрушения однократное воздействие кратковременной динамической нагрузки.

Расчет отдельных конструкций и несущей системы зданий в целом на воздействие кратковременной динамической нагрузки производится по первой группе предельных состояний. Состояние 1а устанавливается для конструкций, в которых не допускается возникновения остаточных деформаций, вызывающих необходимость восстановительного ремонта конструкций или их замены. При состоянии 16 не допускается потеря несущей способности конструкции. В случае разрушения сжатой зоны бетона или обрыва растянутой арматуры возникает состояние 1в. При расчете сталефиброжелезобетон-ных конструкций на кратковременное динамическое воздействие нормирование предельных состояний осуществляется при помощи абсолютных или относительных предельных усилий, а также деформативных параметров.

Физической основой метода расчета сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении являются действительные нелинейные диаграммы деформирования бетона, фибробетона и арматуры, аналитическое описание которых получено на основе обобщения имеющихся экспериментальных данных. Основные параметрические точки на диаграммах при кратковременном динамическом нагружении трансформируются вдоль временной координаты. Аналитическое описание диаграмм и коэффициентов динамического упрочнения для бетона и арматуры получены на основе логарифмических зависимостей профессоров Ю.М. Баженова и Г.И. Попова.

Нелинейная диаграмма деформирования и коэффициенты динамического упрочнения для сталефибробетона (рисунок 1) получены на основе работ В.И. Григорьева, Л.Г. Курбатова, Ф.Н. Рабиновича и результатов собственных исследований.

Рисунок 1 - а) - Диаграмма «ац, — е^» для сталефибробетона при сжатии и растяжении при кратковременном динамическом нагружении; б) - изменение коэффициента динамического упрочнения для сталефибробетона во времени действия динамической нагрузки.

Для сталефибробетона диаграмма «ОгЬ — Ед,» при сжатии описывается для восходящей ветви при 0 < Еп, < е^ц выражением:

(1)

Е(Ь,и ЕП>,и

Для нисходящей ветви, характеризующей неупругую работу сталефибробетона при е^ ц < Егь < Есьд, заложена зависимость:

°П)24 - Кад'

1 - 0Д5 •

(2)

Для сталефибробетона диаграмма — е^,,-» при растяжении описывается выражениями (1) и (2), в которых вместо характеристик (а{Ы4>в(Ъ2,й> Кад- еП)' еП),и и £ш,1) используются соответственно значения (ст^ц.ф аеы2Д>

Коэффициенты динамического упрочнения сталефибробетона при сжатии и растяжения определяются выражениями:

к(ьи = 1,558 - 0,31 * 18т + 0,062 * (16т)2,

км,а = 1,485 - 0,25 * + 0,059 * (Ъдт)2. (3)

Динамический расчет изгибаемых и сжато-изогнутых сталефиброжеле-зобетонных элементов производится с помощью стандартных электронно-вычислительных комплексов, основанных на методе конечных элементов, а также аналитическим методом. В диссертации рассмотрены дифференциальные уравнения движения сталефиброжелезобетонного элемента, загруженного поперечной динамической нагрузкой, с приложенной продольной силой, в упругой, упругопластической и пластической стадиях работы элемента.

Анализ выполненных расчетов пространственных систем зданий и сооружений показал, что при динамическом нагружении сталефиброжелезобе-тонных элементов с учетом их совместной работы, возможной податливости опорных устройств и других факторов, величины усилий N и М достигают максимальных значений в разные промежутки времени. При этом с уменьшением продолжительности действия динамической нагрузки эффект снижения перемещений и усилий возрастает, а процесс достижения их максимальных значений может носить колебательный характер. В результате динамического расчета получается массив действующих усилий, который используется в дальнейшем для оценки прочности сталефиброжелезобетонных элементов.

Большое внимание в работе уделено совершенствованию метода расчета прочности изгибаемых и сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении, реализующего деформационную модель с учетом нелинейных диаграмм деформирования бетона, сталефибробетона и арматуры.

В диссертации условия относительной прочности нормальных сечений стержневых сталефиброжелезобетонных элементов определены численно, на основе деформационной модели, и аналитически. Предельные изгибающие моменты, воспринимаемые сталефиброжелезобетонным элементом, приняты относительно центра тяжести бетонного сечения. За единичные параметры приняты несущая способность бетонного сечения при сжатии и сжатии с изгибом относительно его центра тяжести. Получены уравнения равновесия внешних сил и внутренних усилий в нормальном сечении сталефиброжелезобетонного элемента в абсолютных и относительных величинах. Уравнения равновесия в относительных величинах запишутся в виде:

00 2 amb + ams + amfbt(a mfb) + amsc ' (0 ^ anb + Kns + Hnfbt(anfb) + «nsc ■ (4)

В условиях (4) anmax(t) - - относительная действующая про-

дольная сила; ammax(t) = - относительный действующий изгибающий

момент; amb = — - относительный изгибающий момент, воспринимаемый

бетоном сжатой зоны сечения; апь = Ej - относительная продольная сила, вос-

„ Gsi (t)AsjZs|

принимаемая бетоном сжатой зоны сечения; ams = 2,j=i —^—j— - относительный изгибающий момент, воспринимаемый растянутой арматурой сечения; ans = Z,j=i —i—, - относительная продольная сила, воспринимаемая Rb.d"

" « T^n ^fbtkCOAfhtZfhtk -

растянутой арматурой сечения; amfbt = Z.k=i „—' - относительный

изгибающий момент, воспринимаемый сталефибробетоном растянутой зоны v^n ^fbtkWAfbt

сечения; anfbt = ¿k=i —5—- относительная продольная сила, воспринимаемая сталефибробетоном растянутой зоны сечения;

ашП5 = Ик=1 №к - относительный изгибающий момент, восприни-

мав

маемый сталефибробетоном сжатой зоны сечения; апГЬ = . ох.

носительная продольная сила, воспринимаемая сталефибробетоном сжатой зоны сечения; атзс = £15=1 в""^5"2"" . относительный изгибающий мо-

КЬ,с15п

мент, воспринимаемый сжатой арматурой сечения; аП5С = ¿,п=1—5—7— -

относительная продольная сила, воспринимаемая сжатой арматурой сечения.

Разработанный метод расчета сталефиброжелезобетонных элементов реализует деформационную модель с учетом динамических диаграмм деформирования бетона, арматуры и сталефибробетона, исходя из их напряженно-деформированного состояния на всех стадиях работы элемента. При этом за критерий исчерпания динамической прочности нормального сечения принимается достижение деформациями растянутой арматуры и сжатого бетона (сталефибробетона) в рассматриваемом сечении элемента их предельных значений.

При этом значения предельных деформаций для бетона и арматуры приняты согласно СП 52-101-2003, а для фибробетона - на основе литературных данных и данных, полученных в результате испытаний контрольных образцов при проведении экспериментальных исследований.

Процесс вычисления внутренних усилий в сжато-изогнутом сталефиб-рожелезобетонном элементе разбивается на 67 этапов, на каждом из которых определяются значения высоты сжатой зоны бетона (фибробетона), деформаций бетона (сталефибробетона) сжатой зоны сечения, сталефибробетона растянутой зоны сечения, сжатой и растянутой арматуры.

Далее, на основании аналитических зависимостей, описываемых диаграммы деформирования бетона, арматуры и сталефибробетона, производится определение напряжений в каждом из этих материалов по вычисленным значениям деформаций. По полученным значениям напряжений осуществляется послойное суммирование усредненных в пределах слоев значений внутренних усилий. В результате определяются предельные относительные про-

дольные усилия и изгибающие моменты, воспринимаемые нормальным сечением, которые являются координатами, описывающими область относительного сопротивления по прочности нормального сечения сжато-изогнутого сталефиброжелезобетонного элемента при кратковременном динамическом нагружении.

Жесткопластическая модель материалов положена в основу инженерного метода расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых стале-фиброжелезобетонных элементов с использованием областей относительного сопротивления по прочности.

Аналитически описаны и выявлены закономерности построения области относительно сопротивления по прочности нормальных сечений для железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры, как в растянутой, так и в сжатой зонах сечения элемента.

Условия относительной прочности сжато-изогнутого сталефиброжелезобетонного элемента при зонном армировании из стальной фибры в растянутой (сжатой) зонах приняты на основе условия (4), в котором вместо реальных напряжений в бетоне, арматуре и фибробетоне, изменяющихся в процессе нагружения элемента, приняты значения расчетных сопротивлений этих материалов, определяемых с учетом нормативных источников (СП 52104-2006 - для фибробетона, и СНиП 2.03.01-84* - для бетона и арматуры).

Для железобетонных элементов область относительного сопротивления аппроксимирована двумя кривыми области прочности бетонного сечения, которые перемещаются вертикально по наклонным направляющим, зависящим от расположения арматуры в сечении. При применении зонного армирования из стальной фибры в растянутой зоне происходит смещение области относительного сопротивления влево и вверх по параболической траектории (рисунок 2-а), при зонном сталефибровом армировании в сжатой зоне смещение области происходит вправо вверх по параболе - рисунок 2-6.

При кратковременном динамическом нагружении область относительного сопротивления прочности трансформируется вдоль временной координаты.

Полученные области относительного сопротивления позволяют оценить прочность сталефиброжелезобетонного элемента при любом сочетании продольных сил и изгибающих моментов.

Большая наглядность при расчетах прочности сталефиброжелезобетон-ных элементов достигается при векторном представлении относительных усилий, возникающих в рассматриваемых сечениях, части или элементе в целом от внешних динамических воздействий, полученных в результате динамического расчета. При этом каждому воздействию или сумме воздействий будут соответствовать компоненты векторов действующих относительных усилий: ап1 = ^¡(0/(ймА), ат1 = М,(()/(ЯЫБ).

а)

„ _ и-лцц

б) А«" ЮТ

О"-ЛЛИ

Рисунок 2 - Область относительного сопротивления по прочности нормального сечения при кратковременном динамическом нагружении сжато-изогнутого железобетонного элемента с зонным армированием из стальной фибры: а) - в растянутой зоне; б) - в сжатой зоне.

После проецирования относительных значений усилий на плоскость ап и ат получим изменение следа относительных усилий во времени (рисунок

Разность (Дап, Дат) между значениями действующих относительных усилий и предельных усилий, воспринимаемых сечением, названа компонентами запаса прочности сечения сталефиброжелезобетонного элемента. При положительном их значении условия прочности рассматриваемого элемента выполняются (рисунок 2), в противном случае - не выполняются.

Разработанный метод расчета доведен до алгоритма и программы расчета изгибаемых и сжато-изогнутых железобетонных конструкций с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении с учетом неупругих свойств сталефибробетона и железобетона. Выполненные по программе обширные численные исследования позволили установить влияние различных характеристик сталефибрового армирования на прочность сжато-изогнутых железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении.

На рисунке 3 представлены характерные графики изменения несущей способности сжато-изогнутого сталефиброжелезобетонного элемента в зависимости от высоты зонного армирования из стальной фибры в растянутой (рисунок 3-а) и сжатой зонах (рисунок З-б) сечения.

2,6).

Рисунок 3 - Характерные графики изменения несущей способности сжато-изогнутого сталефиброжелезобетонного элемента в зависимости от высоты зонного армирования из стальной фибры: а) - в растянутой зоне сечения; б) - в сжатой зоне.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям сжато-изогнутых железобетонных балок с зонным армированием из стальной фибры в растянутой или сжатой зонах при кратковременном динамическом на-гружении.

Программа экспериментальных исследований (рисунок 4) включает в себя испытание двух железобетонных и шестнадцати сталефиброжелезобе-тонных балок при кратковременном динамическом нагружении. Зонное армирование из стальной фибры, высотой 0,2 Ь и 0,3 Ь, применялось либо в растянутой, либо в сжатой зонах. Было испытано по четыре образца для каждого варианта зонного армирования, два из которых испытывалось при кратковременном динамическом поперечном изгибе, а два - при кратковременном динамическом поперечном изгибе с обжатием, с различным уровнем продольного сжимающего усилия.

Экспериментальные образцы представляют собой железобетонные балки прямоугольного сечения 100 х 200 мм (рисунок 4), длиной 2200 мм, с расчетным пролетом 2000 мм. Балки армировались вязаными пространственными каркасами с нижней рабочей арматурой (2012 А-400С), верхняя арматура -из двух стержней 0 6 А-240. Поперечная арматура выполнена в виде гнутых хомутов из проволоки 0 5 В500 с шагом 75 мм в приопорной зоне. Для зонного армирования железобетонных балок применялась фибра (2 % по объему бетона), нарезанная из стальной полосы, сечением 0,4 х 0,6 мм длиной 40 мм по ТУ 67-987-88.

N=0;

N=0.25 ЫА; N=0.5 ЯьЫг:

Р(0

500_

1000

500

N=0;

N=0.25 йьЬЬ; N=0.5 ЯьЬк

Количество образцов при:

Пп=0 1

Ол=0.25 ЫъЫг I Ол=0,5 2ША 0

Рисунок 4 - Программа экспериментальных исследований

Для проведения экспериментальных исследований были разработаны оригинальная установка и стенды для испытания сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении (рисунок 5).

Методика проведения экспериментальных исследований, конструктивное решение испытательных стендов, измерительных устройств и автоматизированная установка для испытания строительных конструкций обладают новизной, что подтверждено четырьмя патентами РФ.

Ш),

Рисунок 5 — Общий вид стенда для испытания сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении.

Для измерения деформаций бетона и сталефибробетона применялись тензорезисторы марки ПКБ - 50 с базой 50 мм, деформаций растянутой арматуры - тензорезисторы марки ПКБ - 10 базой 10 мм по два датчика на каждый стержень. Для фиксирования ускорения были установлены 5 акселерометров по длине элемента с одинаковым расстоянием друг от друга. В тех же точках, что и акселерометры, располагались и датчики перемещений. Также акселерометры располагались на силоизмерителе и на грузосбрасывателе для определения скорости падения груза. Балки испытывали«, кратковременной динамической нагрузкой, приложенной в четвертях расчетного пролета.

В результате проведенных экспериментов установлены зависимости де-формативности бетона, сталефибробетона и арматуры, несущей способности, характера развития трещин и разрушения образцов, изменения энергоемкости и прогибов сталефиброжелезобетонных элементов от величины продольного усилия и параметров зонного сталефибрового армирования при кратковременном динамическом нагружении. На рисунке 6 представлены характерное изменение кратковременном динамической нагрузки и опорных реакций во времени (рисунок 6,а) и гистограмма изменения реакции системы для экспериментальных балок при кратковременном динамическом нагружении в зависимости от толщины и расположения слоя зонного армирования из стальной фибры, а также величины продольной сжимающей нагрузки (рисунок 6,6).

МР Uu»0

120 I-1-1-Г

а)

! \

•♦•Oanoat

-i ^rsjn

* • / i \А ^

'Л j/ "ЧЧх

'JCJr . Ч\\/ '"

С.С2 3.03Í й,М Ш! №

Bpew(c«t

щ-0.25 Rhhli

Рисунок 6: а) - характерное изменение динамической нагрузки и опорных реакций во времени; б) - изменение реакции системы при испытании сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении в зависимости от уровня продольной сжимающей силы.

Полученные при экспериментальных исследованиях схемы разрушения и трещинообразования элементов (рисунок 7) показали, что железобетонные балки с зонным сталефибровым армированием в растянутой зоне разрушились вследствие образования и дальнейшего раскрытия по высоте нормаль-

ных трещин по всей длине балки с дальнейшим разрушением сжатой зоны бетона. У балок с зонным армированием из стальной фибры в сжатой зоне разрушение происходит вследствие образования нормальных трещин по длине балки и при дальнейшем развитии трещин в процессе загружения происходит незначительное разрушение сжатой зоны бетона. При увеличении уровня продольной сжимающей силы наблюдается более характерное разрушение сжатой зоны бетона, а количество нормальных трещин по длине балки уменьшается, основное разрушение происходит в центральной части элемента.

а)

N = 0

N = (Ш М'И

Ш ^

■вас;: -N С!.5"К. !Й1

г)

"К - о

крав «Г- 0,25 ¡ЫЛ

Ш£

0,5 ЯьЫг-

N . 1 "". \ В)

*. , 1

Й = 0.25КцЬЬ- -^у^г

Д)

ИМ

ЩЙО:.; Я» 1.; ^ , . I

Л.лСч. V., ... /

1; •• 'Л . !-.* ммпВИ ; V' : / ..

3 ;

N.=0.25 ада

«=0.ЯШ1

ШВШ

Ч4

V т в

в ■'■• <'

м = 0,25 М>Ь

№

тШк- -

Ы - 0,5

Рисунок 7 - Схемы разрушения и трещинообразования балок: а) - железобетонная балка; б) - железобетонная балка с ДйЛ = 40 мм; в) - железобетонная балка с ДАЛ = 60 мм; г) - железобетонная балка с Дй) = 40 мм; д) -железобетонная балка с Дйз = 60 мм.

Одной из важных характеристик работы конструкции при динамическом нагружении является ее энергоемкость. Энергоемкость опытных балок оценивалась как работа, затраченная на их разрушение. Она подсчитывалась по графикам прогибов в момент наступления в конструкции предельных состояний:

Аб = /0Уе,(р1,РсЗу (5)

где Аб - энергоемкость балки, Р - нагрузка, у^ад - прогибы балки при достижении предельного состояния 1а или 16, определяемые по формуле

Уевд = ^ УЙх- (6)

При расчете по формулам (5) и (6) интегрирование велось численно методом трапеций. Для повышения точности интегрирования применялась эр-Нпе интерполяция значений прогибов по пролету балки.

Анализ эффективности применения зонного армирования из стальной фибры для изгибаемых и сжато-изогнутых железобетонных элементов при различном уровне продольной сжимающей силы показал:

- использование зонного сталефибрового армирования в растянутой зоне, толщиной 40 мм и 60 мм при нулевом уровне продольной сжимающей силы для изгибаемых железобетонных элементов повышает их несущую способность на 12 % и 18%, энергоемкость на 6 % и 10 %, а максимальные прогибы уменьшаются на 22 % и 24 %;

- использование зонного сталефибрового армирования в сжатой зоне сечения, толщиной 40 мм и 60 мм при нулевом уровне продольной сжимающей силы для изгибаемых железобетонных элементов повышает их несущую способность на 20 % и 25 %, энергоемкость на 14 % и 20 %, а максимальные прогибы уменьшаются на 38 % и 43 %;

- при действии продольной сжимающей силы, равной ап = 0,25 ЯьЬЬ, несущая способность железобетонных и сталефиброжелезобетонных элементов повышается в среднем на 5...6 % по сравнению с изгибаемыми элементами;

- при последующем увеличении продольной сжимающей силы до уровня ап = 0,5 ЯьЬЬ происходит снижение несущей способности сталефиброжелезобетонных элементов в среднем на 3...8 % по сравнению с чистым изгибом;

- наибольший эффект на несущую способность железобетонных элементов оказывает применение зонного сталефибрового армирования сжатой зоны, при этом величина такого армирования составляет 1/3 от высоты сечения элемента;

- при увеличении значения продольной сжимающей силы до ап = 0,25 ЯьЬЬ величина перемещений для всех видов балок уменьшается в среднем на 9... 11 % по сравнению с чистым изгибом, а при величине

ап = 0,5 ЛьЬЬ величина максимальных перемещений уменьшается на 22.. .25 % по сравнению с чистым изгибом.

Анализ результатов экспериментальных исследований показал правомерность использования гипотезы плоских сечений при расчете сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении.

Четвертая глава посвящена численному исследованию прочности нормальных сечений изгибаемых и сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении и сопоставлению результатов теоретического расчета с результатами экспериментальных исследований. Результаты сопоставления теоретических и экспериментальных исследований сталефиброжелезобетон-ных элементов с зонным армированием из стальной фибры в сжатой и растянутой зонах представлены в таблице 1.

Анализ результатов расчетов на основе разработанного метода расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры и сравнение их с результатами экспериментальных исследований при кратковременном динамическом нагружении показывают, что отклонения составляют 4-15 % в сторону запаса прочности.

Таблица 1 - Результаты расчета сжато-изогнутых сталефиброжелезобе-тонных элементов и сравнение с результатами экспериментальных исследований

Величина зонного сталефиб-рового армирования Уровень относительной продольной силы «ЭКСЛ "ш сС°р "т (По программе JBK-NM-Fibre) Отклонение Д,% теор ит (Инженерный метод расчета) Отклонение Д,%

Afbt Afb

0 0.25 2,42 2,32 4 2,23 8

40 0 0.25 2,51 2,42 4 2,37 6

0.5 2,3 2,22 4 2,17 6

60 0 0.25 2,51 2,46 4 2,41 5

0.5 2,48 2,25 9 2,13 14

0 40 0.25 2,75 2,62 5 2,4 13

0.5 2,62 2,48 5 2,21 15

0 60 0.25 2,91 2,73 6 2,55 12

0.5 2,8 2,73 4 2,45 12

В диссертации представлены графики изменения несущей способности железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры, как в сжатой, так и в растянутой зонах, при кратковременном динамическом на-гружении в зависимости от различных параметров: толщины зонного армирования, величины и характера армирования нормальных сечений, уровня относительной продольной сжимающей силы, размеров сечений, классов бетона и арматуры, прочностных и деформативных характеристик фибробето-на.

В качестве направлений развития диссертационного исследования отмечены:

- применение высокопрочной арматуры или смешанного армирования в железобетонных элементах с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении;

- необходимость разработки методов динамического расчета прочности и деформативности сталефиброжелезобетонных элементов различного поперечного сечения (двутаврового, таврового, трапециевидного и др.) при кратковременном динамическом сжатии, растяжении и изгибе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Сформулированы предпосылки и разработан метод расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении, основанный на деформационной модели и нелинейных диаграммах деформирования бетона, арматуры и сталефибробетона, обладающий единым методологическим подходом при расчете изгибаемых и сжато-изогнутых элементов, полнотой и наглядностью для принятия более обоснованных практических решений.

2. Разработана программа, позволяющая выполнять расчеты железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении при любом сочетании продольной силы и изгибающего момента. Выполненные расчеты показали, что разработанный метод позволяет с точностью, достаточной для решения практических задач, определять несущую способность сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры. Отклонения теоретических результатов расчета от экспериментальных данных составляют 3-15 % в сторону запаса прочности.

3. Разработана методика экспериментальных исследований сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении, при реализации которой были созданы оригинальные конструкции испытательных стендов, устройств и автоматизированная установка для экспериментальных исследо-

ваний строительных конструкций, новизна которых подтверждена четырьмя патентами РФ.

4. Проведенные экспериментальные исследования железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении позволили получить новые опытные данные, характеризующие процесс сопротивления сталефиброжелезобетонных конструкций: изменение деформаций бетона, арматуры и сталефибробетона в сечении, перемещения, ускорения, характер изменения динамической нагрузки и опорных реакций во времени на различных стадиях динамического деформирования конструкции, в зависимости от величины и расположения зонного армирования и величины относительной продольной сжимающей силы.

5. Установлено, что применение зонного армирования из стальной фибры для сжато-изогнутых железобетонных элементов повышает их несущую способность в среднем на 18...22 % при армировании сталефибробетоном растянутой зоны элемента, и на 27...33 % при армировании сжатой зоны; при действии продольной сжимающей силы, равной ап = 0,25 ЯьЬЬ несущая способность сталефиброжелезобетонных элементов повышается в среднем на 5...6 % по сравнению с изгибаемыми элементами, при последующем увеличении продольной сжимающей силы, до уровня ап = 0,5 ЯьЬЬ происходит снижение несущей способности сталефиброжелезобетонных элементов в среднем на 3...8 %. Установлено, что наибольший эффект на несущую способность железобетонных элементов оказывает применение зонного армирования из стальной фибры в сжатой зоне сечения, при этом величина такого армирования составляет 0,3 от высоты сечения элемента.

6. Разработанный метод расчета, а также программа расчета на ЭВМ прошли апробацию в 26 Центральном научно-исследовательском институте МО РФ и используются при расчетах сталефиброжелезобетонных конструкций специального назначения, а результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе при подготовке специалистов в Томском государственном архитектурно-строительном университете.

Публикации по теме диссертации Статьи в журналах, включенных в перечень ВАК

1. Уткин, Д.Г. Экспериментальные исследования сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении / Д.Г. Уткин // Вестник ТГАСУ. 2008. - № 3, С. 156-164.

Статьи в других печатных изданиях

2. Леонтьев, М.П. Исследования прочности нормальных сечений железобетонных конструкций с зонным сталефибробетонным армированием

/ М.П. Леонтьев, Д.Г. Уткин, И.Э. Итерман // Научные труды общества железобетонщиков Сибири и Урала. - 2005. - № 8. - С. 102-105. (доля автора 75 %).

3. Плевков, B.C. Экспериментальные исследования изгибаемых ста-лефиброжелезобетонных балок при кратковременном динамическом на-гружении /B.C. Плевков, Д.Г. Уткин, М.П. Леонтьев // Материалы III Межрегиональной научно-технической конференции. - Братск 2005. - С. 92-96. (доля автора 50 %).

4. Плевков, B.C. Влияние зонного сталефибробетонного армирования в растянутой зоне изгибаемых железобетонных элементов на их прочность и трещиностойкость при статическом и кратковременном динамическом нагружениях / B.C. Плевков, М.П. Леонтьев, Д.Г. Уткин // Томск, гос. архит.-строит. ун-т - Томск, - Рус.-Деп. в ВИНИТИ, 2005.-52 с. (доля автора 50 %).

5. Балдин, И.В. Расчет прочности нормальных сечений сталефибро-железобетонных элементов при помощи областей относительной прочности / И.В. Балдин, Д.Г. Уткин // Материалы V Межрегиональной научно-технической конференции. - Братск 2007. - С. 8-11. (доля автора 80 %).

6. Уткин, Д.Г. Совершенствование метода расчета изгибаемых железобетонных элементов с зонным сталефибровым армированием при кратковременном динамическом нагружении / Д.Г. Уткин // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. Материалы международных академических чтений. - Курск 2007. - С. 151-156 (доля автора 100 %).

7. Уткин, Д.Г. Программа и результаты экспериментальных исследований изгибаемых и внецентренно сжатых сталефиброжелезобетонных балок при кратковременном динамическом нагружении / Д.Г. Уткин, A.B. Дурнов // Знания, умения, навыки - путь к созданию новых инженерных решений» материалы университетской научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 100-летию со дня рождения Никитина Н.В., выдающегося российского инженера и ученого в области строительных конструкций. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. - С. 85-87. (доля автора 80 %).

8. Леонтьев, М.П. Работа изгибаемых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при статическом и кратковременном динамическом нагружении / М.П. Леонтьев, Д.Г. Уткин // Научно-методические проблемы в сфере проектирования, строительства и эксплуатации недвижимости. Сборник докладов семинара. Семинар-конференция юбилейных мероприятий, посвященных 175-летию СПбГА-СУ. - Санкт-Петербург, 2007. - С. 66-71. (доля автора 70 %).

9. Балдин, И.В. Результаты экспериментальных исследований изгибаемых сталефиброжелезобетонных балок при кратковременном динамическом нагружении / И.В. Балдин, Д.Г. Уткин, A.B. Дурнов // Материалы

VI Межрегиональной научно-технической конференции. - Братск 2008. -С. 27-31. (доля автора 60 %).

Патенты

10. Пат. 75239 Российская Федерация, МПК G01N 3/00. Установка для экспериментальных исследований строительных конструкций / B.C. Плевков, Г.И. Однокопылов, Д.Г. Уткин, П.В. Дзюба; опубл. 27.07.2008, Бюл. № 21. - 2 с. (доля автора 70 %).

11. Пат. 74472 Российская Федерация, МПК G01N 3/303, G01M 7/08. Устройство для динамического нагружения испытываемой конструкции / B.C. Плевков, Г.И. Однокопылов, П.В. Дзюба, Д.Г. Уткин; опубл. 27.06.2008, Бюл. № 18. - 1 с. (доля автора 50 %).

12. Пат. 77433 Российская Федерация, МПК G01N 3/00, G01N 3/08, G01N 3/30. Стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб / B.C. Плевков, И.В. Балдин, Д.Г. Уткин, A.B. Дурнов; опубл. 20.10.2008, Бюл. № 29. - 2 с. (доля автора 80 %).

13. Пат. 77434 Российская Федерация, МПК G01N 3/00, G01N 3/08, G01N 3/30. Стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб с обжатием/ B.C. Плевков, И.В. Балдин, Д.Г. Уткин, A.B. Дурнов; опубл. 20.10.2008, Бюл. № 29. -2 с. (доля автора 80 %).

УТКИН ДМИТРИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

АВТОРЕФЕРАТ Изд. лиц. № 021253 от 31.10.1997

Подписано в печать 13.11.2009 г. Формат 60x84 1/16 Бумага офсет. Гарнитура Тайме. Усл. - печ.л. 1. Уч.-изд. Л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № 424 ..

Изд-во ГОУ ВПО «ТГАСУ», 634003, Томск, пл. Соляная, 2. Отпечатано с оригинал-макета автора в ООП ГОУ ВПО «ТГАСУ». 634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Уткин, Дмитрий Геннадьевич

Введение.

Глава 1. Железобетонные конструкции с зонным армированием из стальной фибры.

1.1. Обзор теоретических исследований по расчету железобетонных конструкций с зонным армированием из стальной фибры.

1.2. Обзор экспериментальных исследований железобетонных конструкций с зонным армированием из стальной фибры.

1.3. Выводы по первой главе.

Глава 2. Методы расчета сжато-изогнутых железобетонных конструкций с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении.

2.1. Предпосылки расчета.

2.1.1. Предельные состояния, предъявляемые к железобетонным конструкциям, подверженным действию кратковременных динамических нагрузок, и способы их нормирования.

2.1.2. Прочностные и деформативные характеристики бетона при кратковременном динамическом нагружении.

2.1.3. Прочностные и деформативные характеристики арматуры при кратковременном динамическом нагружении.

2.1.4. Прочностные и деформативные характеристики стале-фибробетона при кратковременном динамическом нагружении.

2.2. Динамический расчет сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры аналитическим методом и при помощи электронно-вычислительных комплексов методом конечных элементов.

2.2.1. Динамический расчет сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов аналитическим методом.

2.2.2. Расчет сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов методом конечных элементов при помощи электронно-вычислительных комплексов.

2.3. Расчет прочности сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении, реализующий нелинейную деформационную модель.

2.4. Инженерный метод расчета прочности нормальных сечений сжато - изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов при помощи областей относительного сопротивления при кратковременном динамическом нагружении.

2.5. Выводы по второй главе.

Глава 3. Экспериментальные исследования сжато-изогнутых железобетонных балок с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении.

3.1. Цель экспериментальных исследований.

3.2. Программа экспериментальных исследований и характеристика опытных образцов.

3.3. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.4. Результаты экспериментальных исследований.

3.4.1. Прочностные и деформативные характеристики бетона, арматуры и сталефибробетона, полученные при испытании контрольных образцов.

3.4.2. Анализ схем разрушения и трещинообразования экспериментальных балок.

3.4.3. Анализ изменения динамической нагрузки и опорных реакций.

3.4.4. Анализ изменения перемещений и ускорений балок во времени.

3.4.5. Анализ изменения деформаций бетона, арматуры и сталефибробетона во времени.

3.4.6. Вычисление и анализ энергоемкости экспериментальных образцов.

3.5. Выводы по третьей главе.

Глава 4. Сопоставление результатов расчета и экспериментальных данных и численные исследования сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении.

4.1. Расчет прочности нормальных сечений сталефиброжелезобе-тонных балок при кратковременном динамическом нагружении и сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными.

4.2. Численные исследования влияния параметров зонного стале-фибрового армирования на прочность сжато-изогнутых железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении.

4.3. Выводы по четвертой главе.

Введение 2009 год, диссертация по строительству, Уткин, Дмитрий Геннадьевич

В последние годы все чаще возникает необходимость проектирования железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию интенсивных кратковременных динамических нагрузок. Опасность действия на сооружения ударных волн возрастает вследствие взрывов обычных взрывчатых веществ при их хранении, транспортировке и т.д. Возникающие при этом специфические нагрузки часто вызывают значительные повреждения конструкций, и даже их полное или частичное разрушение, которое может привести к травмам и гибели людей. В связи с этим, при проектировании и расчете несущих железобетонных конструкций, учет возможности воздействия на них кратковременных динамических нагрузок в настоящее время является актуальным.

Анализ литературных источников показал, что на сегодняшний день не существует современного метода, обладающего единым методологическим подходом при описании поведения сжато — изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры, как в растянутой, так и в сжатой зонах с различным уровнем продольной сжимающей силы при кратковременном динамическом нагружении.

Таким образом, совершенствование метода расчета сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием в сжатой или растянутой зонах при кратковременном динамическом нагружении является актуальным и имеющим важное практическое значение для проектировании экономичных и надежных железобетонных конструкций.

Целью диссертационной работы является: Разработка, экспериментальная проверка и реализация метода расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры в сжатой или растянутой зонах при кратковременном динамическом нагружении с учетом нелинейной работы материалов.

В диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. На основе обзора, систематизации и анализа существующих теоретических и экспериментальных исследований сформулировать предпосылки, предельные состояния и способы их нормирования для расчета сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении;

2. Разработать метод расчета прочности нормальных сечений сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении на основе деформационной модели с использованием реальных диаграмм деформирования бетона, сталефибробетона и арматуры; I

3. Провести экспериментальные исследования железобетонных балок с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом изгибе и изгибе со сжатием, при различном уровне продольной сжимающей силы;

4. Провести сопоставление результатов расчета по разработанному методу с результатами экспериментальных исследований, выявить влияние зонного армирования из стальной фибры на прочность и деформативность железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагруже-нии.

Автор защищает:

Диссертационная работа объемом 185 машинописного текста состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 160 наименований, трех таблиц, 83 рисунков, одного приложения.

Заключение диссертация на тему "Совершенствование метода расчета прочности сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении"

4.3. Выводы по четвертой главе

1. Разработан алгоритм расчета и составлена программа расчета, базирующаяся на основе разработанного метода, позволяющая выполнять расчеты прочности сжато-изогнутых и изгибаемых железобетонных элементов прямоугольного сечения с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении при любом сочетании продольной силы и изгибающих моментов.

2. Разработанные алгоритм и программа, реализующие предложенный метод расчета, позволяют значительно расширить задачи проектирования изгибаемых и сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных конструкций при кратковременном динамическом нагружении и дают возможность принимать более обоснованные решения.

3. Для проверки соответствия разработанной методики характеру работы конструкций проведено сравнение результатов расчета сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении с данными экспериментальных исследований. Выполненное сравнение показало, что отклонения результатов расчетов от экспериментальных данных составляет 3.15 % в сторону запаса прочности, такая точность расчетов является достаточной для решения практических задач.

4. Численными исследованиями установлено влияние параметров зонного армирования из стальной фибры, а также диаметра, класса растянутой и сжатой арматуры на прочность изгибаемых и сжато-изогнутых сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

5. Установлено, что применение зонного армирования из стальной фибры для сжато-изогнутых железобетонных элементов повышает их несущую способность в среднем на 18.22 % при армировании сталефибробетоном растянутой зоны элемента, и на 27.33 % при армировании сжатой зоны; при действии продольной сжимающей силы, равной ап = 0,25 Rbbh несущая способность сталефиброжелезобетонных элементов повышается в среднем на 5.6 % по сравнению с изгибаемыми элементами, при последующем увеличении продольной сжимающей силы, до уровня схп = 0,5 Rbbh происходит снижение несущей способности сталефиброжелезобетонных элементов в среднем на 3. 8 %. Установлено, что наибольший эффект на несущую способность железобетонных элементов оказывает применение зонного армирования из стальной фибры в сжатой зоне сечения, при этом величина такого армирования составляет 0,3 от высоты сечения элемента.

5. 6. Разработанный метод расчета, а также программа расчета на ЭВМ прошли апробацию в 26 Центральном научно-исследовательском институте МО РФ и используются при расчетах сталефиброжелезобетонных конструкций специального назначения, а результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе при подготовке специалистов в Томском государственном архитектурно-строительном университете.

164

Библиография Уткин, Дмитрий Геннадьевич, диссертация по теме Строительные конструкции, здания и сооружения

1. Аболиныш, Д.С. Разработка и исследование дисперсно-армированныхматериалов и конструкций в Латвийской ССР / Д.С. Аболиныш, К.А.

2. Гайлитис, Д.А. Соколов // Республиканское совещание. «Дисперсноармированные бетоны и конструкции из них»: Тез. докл. и сообщений.

3. Рига: ЛатИНТИ., 1975. С.3-8.

4. Аболиныш, Д.С. Экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных элементов, в которых обычный бетон заменён иглобетоном /

5. Д.С. Аболиныш, Ю.Э. Трейс // В сб.: «Расчёт и оптимизация строительных конструкций». Рига:РПИ, Выпуск 1 - 1973. - С.46.50.

6. Баженов, Ю.М. Бетон при динамическом нагружении / Ю.М. Баженов //

7. М., Стройиздат, 1970, 270 с.

8. Балдин, И.В. Исследование железобетонных коротких цилиндрическихоболочек покрытия при кратковременном динамическом нагружении /

9. И.В. Балдин// Дисс. . канд. техн. наук. -Томск, 1994. 334 с.

10. Бачинский, В.Я. Связь между напряжениями и деформациями бетона прикратковременном неоднородном сжатии / В.Я. Бачинский, А.Н. Бамбура,

11. С.С. Ватагин // Бетон и железобетон. №10 - 1984. - с 18 - 19.

12. Белобров, И.К. Особенности деформирования железобетонных балок придействии кратковременных динамических нагрузок / И.К. Белобров //

13. Теория железобетона. Сборник статей. М.: Стройиздат. - 1972. - С. 7584.

14. Болдышев, A.M. Прочность нормальных сечений железобетонных элементов / A.M. Болдышев, B.C. Плевков // Томск, 1989 -236с.

15. Брауне, Я.А. Опытно — теоретическое исследование деформативности и жесткости изгибаемых фибробетонных элементов / Я.А. Брауне, В.К. Кравинскис // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений.: сб.науч.тр. / Рига, 1983. С. 88-104.

16. Брауне, Я.А. Статистический анализ распределения арматуры и прочность сталефибробетона / Я.А. Брауне, В.К. Кравинскис, В.О. Филипсонс // В сб.: «Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений». Рига, 1982. - С. 89-95.

17. Вальт, А.Б. Прочность бетона на растяжение / А.Б. Вальт, В.Н. Кучин // Бетон и железобетон. 1993. - № 4. - С. 4-5.

18. Васильев, Е.Б. Балки со слоями из дисперсно-армированного цементно-полимерного бетона / Е.Б. Васильев, JI.B. Захаров // Бетон и железобетон.- №9- 1978.-С. 25-27.

19. Волков, И.В. Инженерные методы проектирования фибробетонных конструкций / И.В. Волков, Э.М. Газин, В.В. Бабекин // Бетон и железобетон.- №4 2007. - С.20-22.

20. Волков, И.В. Исследование тонкостенных пространственных конструкций из фибробетона / И.В. Волков, В.А. Беляева, Л.Г. Курбатов // Бетон и железобетон. №9 - 1985. - С. 12-14.

21. Вылегжанин, В.П. Прочность и деформируемость фибр, пересекающих трещину, при обрыве и выдергивании / В.П. Вылегжанин, В.И. Григорьев // Пространственные конструкции в гражданском строительстве.: сб.науч.тр. / Л.: ЛенЗНИИЭП, 1982. С. 72-75.

22. Галяутдинов, З.Р. Совершенствование метода расчета железобетонных плит с трещинами при кратковременном динамическом нагружении / З.Р. Галяутдинов // Автореф. дис. . канд. техн. наук. Томск, 2004, 25 с.

23. Гвоздев, А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия, сущность метода и его обоснование / А.А. Гвоздев// М.: Стройиздат, 1948. 48 с.

24. Гвоздев, А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия / А.А. Гвоздев //М.: Госстройиздат, 1949. 280 с.

25. Гениев, Г.А. О влиянии продолжительности действия нагрузки на прочность материала / Г.А. Гениев //Бетон и железобетон. 1996. - № 4. - С. 19-22.

26. Гетун, Г.В. Экспериментально-теоретические исследования. Изгибаемые железобетонные конструкции, усиленные в растянутой зоне слоем сталефибробетона / Г.В. Гетун // Автореферат дис. канд. тех. наук. Киев: КИ-СИ,- 1983.20с.

27. ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М.3 1990. - 24 с.

28. ГОСТ 8905-73. Прессы гидравлические для испытания стандартных образцов строительных материалов. Основные параметры и технические требования. — М., 1976. — 7 с.

29. ГОСТ 12004-85. Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение. — М.: изд-во Стандартов, 1985. -24 с.

30. Григорьев, В.И. О коэффициенте динамического упрочнения сталефибробетона при растяжении / В.И. Григорьев // Исследование и расчет пространственных конструкций гражданских зданий.: сб.науч.тр. / JL, 1985. С.95-99.

31. Григорян, Г.А. Обеспечение пожаробезопасности тонкостенных стале-фибробетонных элементов / Г.А. Григорян// Применение фибробетона в строительстве.: сб.науч.тр. / Л.: ЛДНТП. 1985. С. 67-73.

32. Гуща, Ю.П. Влияние диаграммы растяжения и механических характеристик высокопрочных арматурных сталей на несущую способность изгибаемых железобетонных элементов / Ю.П. Гуща // Теория железобетона.: сб.науч.тр. / М.: Стройиздат, 1972. С.45-60.

33. Ефремова, В.М. Влияние диаметра фибровой арматуры на ее коррозионную стойкость / В.М. Ефремова // Исследование тонкостенных пространственных конструкций и технология их изготовления.: сб.науч.тр. / Л., -1980. С.112-117.

34. Забегаев, А.В. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при аварийных ударных нагружениях / А.В. Забегаев // Автореф. Дисс. Докт. тех. наук. М.: МИСИ. 1992. 36 с7

35. Зак, М.Л. Аналитическое представление диаграмм сжатия бетона / М.Л. Зак, Ю.П. Гуща // Совершенствование методов расчета статически неопределимых конструкций.: сб.науч.тр. / М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1987. С.103-107

36. Залесов, А.С. Деформационная расчетная модель железобетонных элементов при действии изгибающих моментов и продольных сил / А.С. Залесов, Е.А. Чистяков, И.Ю. Ларичева // Бетон и железобетон. №5 1996.-с 16-18.

37. Залесов, А.С. Новые методы расчета железобетонных элементов по нормальным сечениям на основе деформационной расчетной модели / А.С. Залесов, Е.А. Чистяков, И.Ю. Ларичева // Бетон и железобетон. №5 —1997.-с 31 -34.

38. Ивашенко, Ю.А. Исследование процесса разрушения бетона при разных скоростях деформирования / Ю.А. Ивашенко, А.Д. Лобанов // Бетон и железобетон. №11 - 1984. - с 14 — 15.

39. Карпиловский, B.C. Вычислительный комплекс SCAD / B.C. Карпилов-ский, Э.З. Криксунов, А.А. Маляренко, А.В. Перельмутер, М.А. Перель-мутер // М.: Издательство АСВ, 2004. 592 с.

40. Кобенко, С.В. Численное моделирование поведения анизотропных тел при ударных нагрузках / С.В. Кобенко // Дисс. . канд. физ.-мат. наук.-Томск. 2003. - 153с.

41. Коротышевский, О.В. Изготовление тонкостенных изделий из сталефибробетона методом раздельной укладки / О.В. Коротышевский // В сб.: «Конструкции и материалы в строительстве». Рига - вып.8 - 1980. -С. 107-114.

42. Котляревский, В.А. Механические характеристики малоуглеродистой стали при импульсном нагружении с учетом запаздывающей текучести и вязкопластических свойств / В.А. Котляревский // Прикладная механика и техническая физика. №5 - 1961. - 5 с.

43. Котляревский, В.А. Убежища гражданской обороны. Конструкции и расчет / В.А. Котляревский, А.А. Ганнушкин, В.А. Костин и др. // Под ред. В.А. Котляревского, М., Стройиздат, 1989, 606 с.

44. Кравинскис, В.К. Анализ параметров состояния сталефибробетона / В.К. Кравинскис, В.О. Филипсонс // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений.: сб.науч.тр. / Рига, 1982. С. 84-88.

45. Кравинскис, В.К. Исследование прочности сцепления тонкой стальной проволоки с бетоном / В.К. Кравинскис // Фибробетон и его применение в строительстве.: сб.науч.тр./М., 1979. С. 25-27.

46. Крылов, Б.А. Фибробетон и перспективы его применения в строительстве. / Б.А. Крылов // В сб.: «Фибробетон и его применения в строительстве». М: НИИЖБ. - 1979. - С.2-5.

47. Кузнецов, В.Ф. Расчет железобетонных элементов на кратковременные динамические нагрузки / В.Ф. Кузнецов // Известия вузов. Строительство и архитектура. №11 -1976. -с. 7-13.

48. Куликов, А.Н. К вопросу определения трещиностойкости фиброжелезо-бетона при осевом растяжении / А.Н. Куликов // Исследования в области железобетонных конструкций. Л., №111 - 1976. - С. 18-22.

49. Кумпяк, О.Г. Прочность и деформативность железобетонных сооружений при кратковременном динамическом нагружении / О.Г. Кумпяк, Д.Г. Ко-паница // Нортхэмптон — Томск, 2002, 334 с.

50. Кумпяк, О.Г. Совершенствование методов расчета железобетонных плоскостных конструкций при статическом и кратковременном динамическом нагружении / О.Г. Кумпяк // Дисс. докт. техн. наук.- Томск. 1996. - 473с.

51. Курбатов, Л.Г. Использование бетона, армированного отрезками проволоки в тонкостенных оболочках / Л.Г. Курбатов, В.П. Вылегжанин // Бетон и железобетон. №2 - 1974. - С. 10-12.

52. Курбатов, Л.Г. К вопросу о назначении расчётных сопротивлений фибробетона и расчёт фибробетонных сечений / Л.Г. Курбатов // Исследование пространственных конструкций гражданских зданий.: Сб.науч.тр. / Л.: ЛенЗНИИЭП. 1976. С.81-85.

53. Курбатов, Л.Г. Анкеровка фибровой арматуры / Л.Г. Курбатов, В.И. Попов // В.сб.: «Исследование и расчет пространственных конструкций гражданских зданий». Л., 1985. - С.21-24.

54. Курбатов, Л.Г. К рекомендациям по применению в строительстве железобетона с прерывистой арматурой / Л.Г. Курбатов // В сб.: «Исследование тонкостенных пространственных конструкций и технология их изготовления». Л.: ЛенЗНИИЭП. - 1980. - С.63-70.

55. Курбатов, Л.Г. Об эффективности бетонов, армированных стальными фибрами / Л.Г. Курбатов, Ф.Н. Рабинович // Бетон и железобетон. №3 -1980,- С. 18-20.

56. Курбатов, Л.Г. Опыт применения сталефибробетона в инженерных сооружениях / Л.Г. Курбатов, М.Я. Хазанов, А.Я. Шустов // Л.: ЛДНТП, 1982. 27 с.

57. Курбатов, Л.Г. Перспективы применения сталефибробетона / Л.Г. Курбатов // В сб.: «Исследования и расчет экспериментальных конструкций из сталефибробетона». Л., ЛенЗНИИЭП, 1978. С.23-29.

58. Курбатов, Л.Г. Плоские и пространственные панели наружных стен из сталефибробетона / Л.Г. Курбатов, И.Н. Сидько, Л.М. Хейфец // Исследование и расчет экспериментальных конструкций из фибробетона. Л.: ЛенЗНИИЭП, 1978. 145с.

59. Курбатов, Л.Г. Проектирование и изготовление сталефибробетонных конструкций: Обзорная информация / Л.Г. Курбатов // М.: ЦНТИ по градостроительству и архитектуре. Выпуск 4. - 1985. 54с.

60. Курбатов, Л.Г. Сопротивление сталефибробетона сжатию / Л.Г. Курбатов, Н.Н. Боровских // Исследование и расчет пространственных конструкций гражданских зданий.: сб.науч.тр. / Л., 1985. С.21-24.

61. Курбатов, Л.Г. Сталефибробетонные конструкции в строительстве: Обзорная информация / Л.Г. Курбатов, Ю.И. Ермилов // М.: ЦНТИ по градостроительству и архитектуре. — Выпуск 8. 1983. 60с.

62. Курбатов, Л.Г. Тонкостенные сталефибробетонные конструкции, изготовляемые способом плоских заготовок / Л.Г. Курбатов // Серия «Гражданское строительство и архитектура». Экспресс-информация. Москва. №15 1985.21 с.

63. Лагутина, Г.Е. Прочностные и деформативные свойства фибробетона при кратковременном, многократно повторном и длительном сжатии / Г.Е. Лагутина // Автореферат дис. канд.тех.наук. М.:НИИЖБ,- 1977., 20 с.

64. Лобанов, И.А. Дисперсно армированные бетоны, область их применения, пути качественного улучшения свойств / И.А. Лобанов // В сб.: «Производство строительных изделий и конструкций». Л.: ЛИСИ. 1976. -С. 11-22.

65. Лобанов, И.А. Основы технологии дисперсно-армированных бетонов (фибробетонов) / И.А. Лобанов // Автореф. Дисс. Докт. Тех. наук. Л.: ЛИСИ. 1982. 34с.

66. Лобанов, И.А. Перспективы использования сталефибробетона в напорных трубах / И.А. Лобанов, В.Ф. Малышев, К.В. Талантова // Исследование и расчет экспериментальных конструкций из фибробетона.: сб.науч.тр. / Л., 1978. С. 96-104.

67. Лоскутов, О.М. Прочность предварительно напряженных железобетонных изгибаемых элементов со стержневой арматурой по наклонному сечению при кратковременном динамическом нагружении / О.М. Лоскутов // Дисс. . канд. техн. наук. Москва, НИИЖБ. -1986. -199 с.

68. Лысенко, Е.Ф. Исследование физико-механических свойств сталефибробетона растянутой зоны изгибаемых элементов / Е.Ф. Лысенко, Г.В. Гетун // Известия вузов. Строительство и архитектура. №9 - 1981. - С. 2629.

69. Лысенко, Е.Ф. Сцепление сталефибробетона со стержневой арматурой / Е.Ф. Лысенко, О.П. Сунак, Нгуен Гыу Тхань, Ю.М. Хасадов // В сб.: «Нелинейные методы расчета пространственных конструкций». М., 1988. -С.120-131.

70. Лысенко, Е.Ф. Трещиностойкость и деформативность железобетонных изгибаемых элементов, усиленных слоем сталефибробетона в растянутой зоне / Е.Ф. Лысенко, Г.В. Гетун // Киев. 1981. 23 с.

71. Мадатян, С.А. Стержневая арматура железобетонных конструкций / С.А. Мадатян // М.: -1991. -76 с. (ВНИИНТПИ. Госстроя СССР. Обзорная информация; Вып. 4)

72. Малинина, Л.А. Рациональный метод приготовления сталефибробетонной смеси / Л.А. Малинина, К.М. Королев, В.П. Рыбасов // Бетон и железобетон. №1 - 1981. - С. 23-24.

73. Мулин, Н.М. Арматура и условия ее работы в конструкциях / Н.М. Му-лин, Ю.П. Гуща // Бетон и железобетон. №5 - 1971. - С. 7-10.

74. Некрасов, В.П. Метод косвенного вооружения бетона / В.П. Некрасов // М., 1925.255 с.

75. Ольховая, Л.И. К определению прочности сталефибробетона / Л.И. Ольховая // Депонированная рукопись № 1095. Кишинев, 1989. 8с.

76. Павлов, А.П. Развитие и экспериментально — теоретические исследования сталефибробетона / А.П. Павлов // Исследования в области железобетонных конструкций.: сб.науч.тр. / Л. №11 - 1976. С. 2-7.

77. Педиков, А.В. Исследование сжато-изгибаемых железобетонных балочных конструкций на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении / А.В. Педиков // Дис. . канд. техн. наук. Томск. — 2006, 170 с.

78. Плевков, B.C. Динамическая прочность бетона и арматуры железобетонных конструкций / B.C. Плевков // Томск-1996, 64 с.

79. Плевков, B.C. Прочность и трещиностойкость эксплуатируемых железобетонных конструкций зданий и сооружений при статическом и кратковременном динамическом нагружении / B.C. Плевков // Дис. . докт. техн. наук. Томск - 2003, 536 с.

80. Попов, Н.Н. Вопросы динамического расчета железобетонных конструкций / Н.Н. Попов, О.Г. Кумпяк, B.C. Плевков // Томск, Изд-во Том. Ун-та. 1990, 288 с.

81. Попов, Н.Н. Вопросы расчета и конструирования специальных сооружений / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев // М., Стройиздат, 1980, 189 с.

82. Попов, Н.Н. Динамический расчет железобетонных конструкций / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев // М., Стройиздат, 1974, 207 с.

83. Попов, Г.И. Железобетонные конструкции, подверженные действию импульсивных нагрузок / Г.И. Попов // М.: Стройиздат. 1986. 128 с.

84. Попов, Н.Н. Особенности расчета конструкций на действие кратковременных динамических нагрузок / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев // Бетон и железобетон. -№6 1985. - С. 15-16.

85. Попов, Н.Н. Расчет железобетонных конструкций на действие кратковременных динамических нагрузок / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев // М., Стройиздат, 1964, 151 с.

86. Попов, Н.Н. Расчет конструкций специальных сооружений / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев // М., Стройиздат, 1990, 208 с.

87. Попов, Н.Н. Расчет конструкций на динамические и специальные нагрузки / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев, А.В. Забегаев // М., Высшая школа, 1992, 320 с.

88. Рабинович, И.М. К динамическому расчету конструкций за пределом упругости / И.М. Рабинович // Исследования по динамике сооружений — М.: Госстройиздат, 1942.

89. Рабинович, Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технологии, конструкции: Монография / Ф.Н. Рабинович // М.: Изд-во АСВ, Москва 2004, 560 с.

90. Рабинович, Ф.Н. Монолитные днища резервуаров из сталефибробетона / Ф.Н. Рабинович, А.П. Черномаз, Л.Г. Курбатов // Бетон и железобетон. -№12 1981. - С. 24-25.

91. Рабинович, Ф.Н. Об оптимальном армировании сталефибробетонных конструкций / Ф.Н. Рабинович // Бетон и железобетон. №8 - 1986. -С.17-19.

92. Рабинович, Ф.Н. Об уровнях дисперсности армирования бетонов / Ф.Н. Рабинович // Известия вузов. Строительство и архитектура. №11 - 1981. -С. 30-36.

93. Рабинович, Ф.Н. Особенности разрушения плит из фибробетона при ударных нагрузках / Ф.Н. Рабинович // Бетон и железобетон. — №6 —1980. С.9-10.

94. Рабинович, Ф.Н. О пределе трещиностойкости мелкозернистого бетона, армированного стальными волокнами / Ф.Н. Рабинович, В.П. Романов // Механика композитных материалов. №2 - 1985. - С. 277-283.

95. Рабинович, Ф.Н. Применение сталефибробетона в конструкциях инженерных сооружений / Ф.Н. Рабинович, Л.Г. Курбатов // Бетон и железобетон. №12 - 1984. - С. 22-25.

96. Расторгуев, Б.С. Прочность железобетонных конструкций зданий взрывоопасных производств и специальных сооружений, подверженных кратковременным динамическим воздействиям / Б.С. Расторгуев // Автореф. Дисс. . докт. техн. наук. М.: МИСИ. 1987. 37 с.

97. Рахманов, В.А. Влияние динамического воздействия на прочностные и деформативные свойства тяжёлого бетона / В.А. Рахманов, E.JI. Розовский, И.А. Цупков // Бетон и железобетон. -1987. -№7. С. 19-20.

98. Рахманов, В.А. Влияние скорости деформаций на динамический предел текучести арматуры / В.А. Рахманов, Н.Н. Попов, Ю.Е. Тябликов // Бетон и железобетон.-1979, №9. 31-32 с.

99. Родевич, В.В. Расчет прочности железобетонных элементов по наклонному сечению при действии кратковременной динамической нагрузки / В.В. Родевич // Известия ВУЗов. Строительство. -2001. №8. -С. 144-146.

100. Родов, Г.С. Опыт производства и внедрения сталефибробетонных свай и шпунта / Г.С. Родов, В.А. Голубенков, B.C. Стерин, Б.Ф. Лейкин // Л.: ЛДНТП, 1985. 29с.

101. Родов, Г.С. Применение сталефибробетона в забивных сваях / Г.С. Родов, Б.Ф. Лейкин, В.Н. Голубенков, B.C. Стерин, В.М. Хромов // Бетон и железобетон. -№12 1984.- С. 18-19.

102. Романов, В.П. Исследования прочности и деформативности сталефибробетона при статическом и динамическом растяжении / В.П. Романов, В.И. Григорьев // В сб.: «Пространственные конструкции в гражданском строительстве». Л.: ЛенЗНИИЭП. - 1982. - С. 66-71.

103. Рудицер, P.M. Сталефибробетонные кольцевые элементы / P.M. Руди-цер // Технология бетона и композиционных материалов. — Минск, 1983. 85 с.

104. Рыков, Г.В. Механические характеристики бетонов с учётом их разрушения при кратковременных динамических нагрузках / Г.В. Рыков, В.П. Обледов, Е.Ю. Майоров // Строительная механика и расчёт сооружений. -1989. -№4. -С. 31-34.

105. Рыков, Г.В. Экспериментальные исследования процессов деформирования и разрушения бетонов при интенсивных динамических нагрузках / Г.В. Рыков, В.П. Обледов, Е.Ю. Майоров // Строительная механика и расчёт сооружений. -1985. -№5.

106. Сакварелидзе, А.В. Влияние возраста сталефибробетона на его ползучесть / А.В. Сакварелидзе // Бетон и железобетон. №3 - 1987. - С.8-9.

107. Сакварелидзе, А.В. Зависимость характеристик ползучести сталефибробетона 28-суточного возраста при постоянных влажности и температуре / А.В. Сакварелидзе // Механика композиционных материалов. №3 -1986.-С. 440-445.

108. Сакварелидзе, А.В. Прочностные и деформационные свойства сталефибробетона / А.В. Сакварелидзе // Бетон и железобетон. №8 - 1986. -С.12-14.

109. Сафонов, А.А. Особенности деформирования сталефибробетона при статическом и динамическом сжатии / А.А. Сафонов // Материалы 23-й

110. Международной конференции в области бетона и железобетона.: сб.науч.тр. / Волго-Балт.-91. 16-23 мая 1991. С.377-378.

111. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Минстрой России. -М.:ГП ЦПП, 1992. 76 с.

112. СНиП II-11-77* Защитные сооружения гражданской обороны / Госстрой СССР. -М.:ЦИТП, 1987. 60 с.

113. Сопильняк, А.В. Напряжённо-деформированное состояние изгибаемых железобетонных комбинированно армированных балок при кратковременном и длительном действии нагрузки / А.В. Сопильняк // Автореферат дис. канд. тех. наук. Киев: КИСИ, 1983. 21с.

114. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М., ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2004 г.,-54с.

115. СП 52-104-2006. Сталефибробетонные конструкции. М.: НИИЖБ, 2007г., -56 с.

116. Ставров, Г.Н. О механизме деформирования и упрочнения бетона при одноосном динамическом нагружении / Г.Н. Ставров, В.А. Катаев // Известия вузов. Сер. Стр-во и архитектура.-1990., № 10. 3-6 с.

117. Ставров, Г.Н. Предельные деформации бетона при одноосном динамическом нагружении / Г.Н. Ставров // Бетон и железобетон. №3 - 1993. -С.13-14.

118. Ставров, Г.Н. Экспериментальное исследование работы фибробетон-ных и фиброжелезобетонных конструкций при знакопеременном малоцикловом нагружении / Г.Н. Ставров, С.Д. Николенко // Известия вузов. Строительство и архитектура. №1 - 1986. - С. 18-22.

119. Ставров, Г.Н. Экспериментально теоретические исследования трещи-ностойкости сталефибробетона / Г.Н. Ставров, В.П. Романов, И.Д. Захаров // Экспериментальные и теоретические исследования строительных конструкций.: сб.науч.тр. / Л., - 1985. С. 82-88.

120. Степанов, Г.Г. О некоторых структурных характеристиках фибробетона / Г.Г. Степанов // Надежность и долговечность строительных конструкций.: сб.науч.тр. / Волгоград, 1974. С. 142-144.

121. Степанова, Г.Г. Исследование сталефибробетона при градиентном напряжённом состоянии / Г.Г. Степанова // Автореферат дис. канд. тех. наук. Л., 1975. 28с.

122. Сурова, И.К. Сопротивление дисперсно-армированного бетона продольному удару / И.К. Сурова // Республиканское совещание. «Дисперсно-армированные бетоны и конструкции из них»: Тез. докл. и сообщений. Рига: ЛатИНТИ., 1975. С. 76-78.

123. Талантова, К.В. Опыт применения сталефибробена в дорожном строительстве / К.В. Талантова, С.В. Толстенев, Н.М. Михеев // Применение фибробетона в строительстве.: Материалы семинара. / Л., 1985. С. 47-50.

124. Таль, К.Э. О деформативности бетона при сжатии / К.Э. Таль // Исследование прочности, пластичности и ползучести строительных материалов.: сб.науч.тр. /М.: Стройиздат, 1955. С.202-207.

125. Тихонов, И.Н. Расчет сечений железобетонных элементов при действии кратковременных динамических нагрузок / И.Н. Тихонов // Бетон и железобетон. №9- 1991. - с 18-20.

126. Тобольский, Г.Ф. Пространственное армирование песчаных бетонов высокопрочной проволокой малых диаметров / Г.Ф. Тобольский, И.Ф. Цепенюк // Известия вузов. Строительство и архитектура. №7 - 1964. -С. 42-49.

127. Тутман, А.К. Использование несъемной опалубки из сталефибробетона при возведении зданий / А.К. Тутман, А.С. Сидоренко, А.П. Фролов // На стройках России. №3 - 1987. - С. 12-14.

128. Шикунов, Г.А. Сталефибробетонные предварительно напряженные плиты 6x3м для покрытий зданий / Г.А. Шикунов // Экспресс-информация. ВНИИС, сер. II. Строительные конструкции. вып.З -1983.-С. 1-5.

129. Эйзеншмидт, P.O. Деформативность сталефибробетонных изгибаемых балок, имеющих фибровое и комбинированное армирование при длительном действии нагрузки / P.O. Эйзеншмит // Автореферат дис. канд. тех. наук. Рига: РПИ, 1983. 20с.

130. Эйзеншмидт, P.O. Прочность и деформативность стареющего и старого сталефибробетона при изгибе / P.O. Эйзеншмидт // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений.: сб.науч.тр. / Рига, 1988. С. 102-105.

131. Янкелович, Ф.Ц. Выбор метода планирования эксперимента при планировании свойств дисперсно-армированного бетона / Ф.Ц. Янкелович, Н.Н. Попов // В сб.: «Вопросы строительства». Рига: Звайгзне. - Выпуск 3.- 1974.-С.86-91.

132. Янкелович, Ф.Ц. Оптимизация составов дисперсно-армированных бетонов / Ф.Ц. Янкелович, Д.Е. Шнейдер // Республиканское совещание. «Дисперсно-армированные бетоны и конструкции из них»: Тез. докл. и сообщений. Рига: ЛатИНТИ, 1975. С.30-34.

133. Янкелович, Ф.Ц. Прогнозирование упругих и прочностных свойств хаотически дисперсно-армированных сред / Ф.Ц. Янкелович, А.А. Кал-найс // В сб.: «Вопросы строительства». Рига: Звайгзне. - Выпуск У1. -1978. -С.136-143.

134. Янкелович, Ф.Ц. Формализация априорных данных при исследовании свойств дисперсно-армированного бетона / Ф.Ц. Янкелович // В сб.: «Вопросы строительства». Рига: Звайгзне. - Выпуск 3. - 1974. - С. 144-150.

135. Яшин, А.В. О некоторых деформативных особенностях бетона при сжатии / А.В. Яшин А.В // Теория железобетона.: сб.науч.тр. / М.: Строй-издат, 1972. С.131-137.

136. Bischoff, Р.Н. Compressive strain rate effects of concrete / P.H. Bischoff, S.H. Perry // Material Research Society Fall. 1985. - Symposium, Boston, Dec. 85.-P. 151 - 165.

137. Brooks, J J. Influence of rate of stressing on tensile stress strain behaviour of concrete / J.J. Brooks, N.H. Saharaij // Fract. Concr. and Rock: Recent Dev.: Pap. Int. Conf., Cardiff. 20 - 22 Sept., 1989. - London; New York, 1989. - P. 397-408.

138. Curbach, M. Nonlinear behaviour of concrete under high compressive loading rates / M. Curbach, J. Eibl // Fract. Concr. and Rock: Recent Dev.: Pap. Int. Conf., Cardiff. 20 22 Sept., 1989. - London; New York, 1989. - P. 193 -202.

139. Dellaripa, F. Impact capacity of fiber reinforced concrete closed shell structures / F. Dellaripa, D.V. Keddy // Proc. Int. Symp. Fibre Reinforced Concr., Madras. 1987: ISFRC, 87. - Vol.2. - Rotterdam, 1988. - P.4.19-4.28.

140. Dilger, W.H. Ductility of Plain and Confined Concrete under Different Strain Rates / W.H. Dilger, R. Koch, R. Kowalczyk // J. of the American Concrete Institute. -1984. Vol. 81. - № 1. - P. 73 - 81.

141. Ganeshalingam, R. An evaluation of theories and a design method of fibre cement composites / R. Ganeshalingam, P. Paramasivam, G.K. Nathan // The International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete. -Vol.3, №2 1981. - P.103-114.

142. Joshe Yogendra. Fibre reinforced concrete as a paving material / Joshe Yo-gendra, N.B. Parmar, K.D. Bhatt // Proc. Int. Symp. Fibre Reinforced Concr., Madras, Dec. 16-19, 1987: ISFRC, 87.- Rotterdam, V. 2 - 1988. - P. 6.816.91.

143. Kar, J.N. Strength of fiber- reinforced concrete. Journal of the Structural Division / J.N. Kar, A.K. Pal //ASCE. Vol. 98, № ST 5 - 1972. - P. 1053-1068.

144. Kobayashi, K. Development of fibre reinforced concrete in Japan / K. Ko-bayashi// The International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete. Vol. 5, № 1. - 1983. - P. 27-40.

145. Romualdi, Y.P. Mechanic of stark arrest in concrete / Y.P. Romualdi, G.B. Batson // Proceedings of ASCE, FM3, ACL: Journal., P.751-761.

146. Romualdi, Y.P. Tensile strength of concrete affected by niformly distributed and closely spaced short length of wire reinforcement / Y.P. Romualdi, J.A. Mandel //ACI.: Journal. Vol.61, №6. - 1964. - P.657-671.

147. Swamy, R.N. A theory for the flexural strength of steel fiber reinforced concrete / R.N. Swamy, P.S. Mangat // Cement and Concrete Research. Vol.4, №2- 1974. - P. 313-325.

148. Swamy, R.N. Steel fibre concrete for bridge deck and building floor applications. / R.N. Swamy // Struct. Eng. №6 - 1986, A64. - P. 149-157.

149. Swamy, R.N. The onest of cracking and ductility of steel fiber concrete / R.N. Swamy, P.S. Mangat // Cement and concrete research. Vol. 5, №5 -1975. - P.37-53.

150. Tedesco, I.W. Strain-Rate-Dependent Constitutive Equations for Concrete / I.W. Tedesco, C.A. Ross // Trans. ASME. J. Pressure Vessel Technol. 1998. - Vol. 120. - № 11. - P. 398 - 405.

Похожие работы

Строительство
05.23.00