автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Совершенствование расчета железобетонных конструкций при режимных нагружениях

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

А^^ТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

На правах рукописи УДК 624.012.45.046

ХОДЖАЕВ Аббас Агзамович

СОВЕРШЕНСТЕОВАШ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ РЕЖИМНЫХ ИАГРУЛЕНШ

Специальность 05.23.01.—Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ташкент — 1997

Работа выполнена в Ташкентском архитектурно-строительном институте МБ и ССО Республики Узбекистан-

доктор технических наук, профессор Д. Р МАИЛЯН

доктор технических наук, профессор Р- Л. СЕРЫХ доктор технических наук, профессор А. А. АШРАБОВ доктор технических наук А. И. АДЫЛХОДЖАЕВ

Ведущая организация:

Ташкентский автомобильнодорожнын институт.

Защита диссертации состоится ......^.............1998 г.

н / У^ часов на заседании разового Специализированного

Совета при Ташкентском архитектурно-строительном институте, утвержденного приказом ВАК Республики Узбекистан от 4 декабря 1997 г- № 272-С по специальности 05- 23. 01 «Строительные конструкции здания и сооружения».

По адресу: 700011, г- Ташкент, ул. Навои, 13, большой зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТАСИ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направить по адресу: 700011, г. Ташкент, ул. Навои, 13, ученому секретарю Совета.

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

ТАСИ.

Автореферат разослан

Ученый секретарь разового Специализированного Совета кандидат технических наук

Ш. Р. НИЗАМОВ

Общая харак щшстака работы

Актуальность темы. Повышение эффективности железобетонных конструкций за счет совершенствования методов расчета п рациональною проектирования ятляется научной проблемой имеющей важное народнохозяйственное значение. Актуальность данной проблемы продиктована необходимостью создания гибкой системы расчета и проекшроиания, позволяющей обеспечивать высокую надежность конструкций при экономичном расходовании материалов.

Действующие нормы проектирования железобетонных конструкций, разработанные в основном несколько десятилетий назад, насыщены условно принятыми, искусственно упрощенными предпосылками и методами, не отражающими реальной картины напряженно-деформированного состояния элемента под нагрузкой. Неибходино подчеркнуть, что принят: прямо)!ольцой эпюры напряжений а нормальном сечении железобетонного элемеша, отказ oí гипотезы плоских сечений, сведение нелинейных процессов к услоинл линейным, не учет деформационных схем загружения и друтпе положения норм в значительной степени отклонят расчетную модель i инструкции от ее фактического состояния. Особо следует отмениь о недосгаючности учета режимных нагружений а нормативной системе расчета. Отсутствие универсальных, имеющих ясный физический смысл, моделей учета влияния многофакторных режимных нагружений на состояние хелезобегонного элемента во многом отражается на качестве существующего расчетного гштарата.

Наиболее ощутимо указанные явления сказываются в расчете и проектировании сжатых железобетонных конструкций, высокая ответственность которых общеизвестна. Так. с положение п практике проектирования и расчета не обеспечивает должного уровня надежности и долтовечност железобетонных конструкции и неизбежно ведет к значительному перерасходу материалов, особенно мета ила.

След;, eí также о (метить, чао dü.v.iícííuium резервом aotuuicimsi эффекшвностн железобетонных конструкций .чплиется г^имененпе ьыес'ттнрочной арматуры в сжатых элементах. Нелост,¡точность исследований ни даштИ проблеме, oicyiciir.ie нршниишат.них решении п практически); установок с ueo6\i>;«!4i (м научным coociíoím-.:íi:m сдерживает внедрение с

практику этою ко:-;г:рукт1шного реик;ыя: позволяющего достигать значигельной экономии металла.

Таким образом, для реализации ,¡оставленной проблемы необходимо решение целого ряда экспериментальных и теоретических задач, тесно связанных с новыми подходами в конструировании железобетонных элементов и Их расчетом нз автоматизированной основе с привлечением современных маюматичесгнх методов.

Ц ель работ ы. Решение комплексной проблемы разработки новых эффективных подходов и методов расчета сжатых железобетонных конструкций, основанных на деформационных схемах с учет-- ,) фактических диаграмм состояний материалов при различных многофакторных режимах иагруженчп и р.иработки npmmmiou их эффективного армирования высокопрочной прм?турой.

Дчя реализации наставленной цели сформированы основные задачи « г. с л с д о в а и и я:

- провести комгоексщ-"- '.;ксп;рнменгальные исследовании бетона и арматуры на ftutropi'o статическое и многократно повторное нагруженне с широким варьированием основных фэктороп, с целью выявления закономерностей их влияния на свойства материалов и характер диаграмм деформирования;

- ¿ксперйментатьно исследовать ьлмяние градиентов деформаций и Напряжений на изменение свойств бетона и выработать мате магические модели их учета в расчетах;

- разрабо1дть методы расчета сжатых железобетонных элементов с учетом полных диаграмм деформирования материалов при различных режимах нвгружешш к наличии иреднаиряжежш;

- разработать комплекс мер по совершепстисчзанию методов расчета железобетонных конструкций на оснсше нормативного подхода ч сознай, па их базе общий метод расчета сжатых железобетонных элементов по деформированной схем:;

- выполнить экспериментальные псследованнч сжатых железобетонных элементов с высокопрочной арматурой при различных режимах нагружешш с широким варьированием шбкости, видов нгп-руженни, грмироиання, иреанаирмжгния, вилов Слона и ;тр. (факторов;

- обоснован экономическую эффективность применен»!! высокопрочной арматуры и сжатых железобетонных элементах н разриботшь рекомендации но их рациональному армированию.

Исследования по данной проблеме выполнялись автором I 1989-1997 голах на кафедре "Строительные конструкции" Ташкентского архитектурно-строительного института в соответствии с: 1

- Государственной про! риммой приоритетных научно-исследовательских направлений Республики Узбекистан, по проблеме 2о.2 "Определение долговечности работы элементов строительных конструкций в условиях Центральной Азии", № Гос. регистрации 01960004626;

- Государственной целевой научно-исследовательской программой ГКП Г РУз К-6-24 "Разработка методов расчета железобетонных конструкции при сложных режимах иагружешш и сейсмических ьоздействияч с максимальным использованием резерва материалов", Гос. регистрации 01960004633.

11 р е д м е I о м за ш и т ы п в л я е т с я:

- методы расчеы сжатых железобетонных элементов различной гибкости но обеим группам предельных состояний с учетам реальных дширамн деформирования материалов на сил ч,ые воиейегьия различных режимов;

- усовершенствованные методы расчета сжатых железобетонных элементов по деформированной схеме с учетом иреднапряжения и режимных воздсиошш;

- рекомендации по учету изменения свойств н диаграмм деформирования тяжелою и легкого бетона при сложных режимах повторно статичсското нагр ужения;

- математические моде ш изменения механических свойств бетона и арматуры при мноюкратно повторном воздействии;

- математические моде, и влияния градиентов деформации н и.ирмлсиий на изменение свойств бетона и методика их учета в расчете железобетонных конструкций;

- 7-.овые экспериментальные ланнме о работе сжатых желенюдонныч элементов с высокопрочной арматурой при р.ылнчнт натру ленннх, гибкости, армировании и лр фаморах, а также ^формулировании' на ич осноп,* выводы и рекомендации;

- рекомендации по эффективному арми>.-.ит.и с:та|ьи ,кеД13п{;ети1!ПЫ.< эл-.'Мгнюв высоконрочьии арматурой.

Научная о в и 1 и л р а б с * т::

- разработаны методы расчета сжатых железобетонных элементов по обеим |рунпам предельных состояний на основе использования полных трансформировании диаграмм деформирования материалов, с учетом влияния многофакторпых режимов нагружештя позволяющее максимально приблизить расчетную модель к реальному напряженно-деформированною состоянию элемента, составлены ¡пгорнтмы и программы расчета железобетонных элементов на ЭВМ;

- на остове усовершенствованных нормативных подходов разработан метол расчета сжатых железобетонных элементов но деформированной схеме, по несущей способности, деформативноотн и трещипоетйкости, включающий в себя качественные оценки иличиия иредпшряженич и режимных воздействии на характер напряженно-деформированного процесса;

- экспериментально установлен характер влиянии на свойства и диаграммы пеформировапия тяжелого „п гпкого бегонов сложных режимов повторно статического нагруження; на основе статистического анализа выработаны математические модели изменении основных параметров бетона;

- исследовано влияние многократно повторных нагружений на диаграммы деформирования бетона и арматуры; установлены качественно новые регрессионные зависимости совокупною влияния количества никлой (татружений, уровня нагружений и асимметрии никла на механические свойства материалов при сжатии и растяжении;

разработаны количественные зависимости влияния градиентов Деформаций и напряжении на изменение свойств Сетона, дана методика их учета р расчете железобетонных элементов;

- на основе обширных экспериментальных исследовании выполнен анализ особенностей работы сжатых железобетонных элементов из гмжелото и легкого Сетона при различных режимах погружения с высокопрочной зрмагурой, Позволивших значительно расширить представления о работе сжашх конструкций, подтвердить правомерность выработанных методов расчета и теоретических выслачок, докатать целесообразность применения высокопрочной арматуры в сжитых элементах:

- обоснована экономическая эффективность применении высокопрочной арматуры и сжатых жетезобегоппых эчемешач.

- разработаны рекомендации по рациональному армированию сжатых Железобетонных элементов обычной и преднапряженной высокопрочной арматурой.

Практическое значение и внедрение результатов работы:

- использование в практике проектирования методов расчета, построенных ¡та реальных процессах деформирования позволит значительно повысить точность расчета конструкций при любых заданных условиях! что способствует повышению нх надежности, долговечности, а также предотвращению Необоснованного перерасхода материалов, особенно металла;

- использование в производстве рекомендаций по армированию сжатыч .железобетонных элементов обычной и преднапряженной высокопрочной

арматурой позволит значительно сократить расход металла на единицу сборного железобетона;

- по резулыатам исследований разработано "Пособие пи расчету сжатых железобетонных конструкций по деформированной схеме" утвержденное приказом. № 67 от 3.10.97г. ГОСКОМАРХИТЕКС'Г РОЛ РУз в качестве нормативного документа;

- получен Патент Республики Узбекистан №4570 па изобретение "Несущая железобетонная стойка".

Предложения автора использованы в нормативных документах Государственного значения:

- КМК 2.03.01-96 "Бетонные и железобетонные конструкции";

- РСТ Уз 758-96 "Бетоны. Методы испытании на выносливость";

- РСТ Уз 742-96 "Бетоны. "Правила контроля прочности";

- РСТ Уз 763-96 "Б гоны. Метод определения деформаций усадки и ползучести".

Рекомендации автора использованы:

- в Пособии ¡ю проектированию крупнопанельных и кириично-панелышх зданий в сейсмических районах. Изд. УзЛИ'ТГИ;

в унифицированных технических решениях "Быстромонтируемые бескапкасцые здания олнолажных . промпрелприитпн" н "Бескаркасные многоэтажные общественные зданья с большерамерными помещениями ui крупных панелей", ьыпо.тпяемых концерном Утромграч'-дапсгрой;

- при проектировании м.тний бизнес-центра и гостиницы п г. Ташкенте фирмой Лй-Ссчь (Турция);

- при реконструкции главного корпуса ТЭЦ комбината "Узбеккрошт" АК. "Укчройматсрчалы";

- при реконструкции н усилении сборных элементов н фундаментов Мубореко-ой ТЭЦ Министерства энергетики РУя.

Апробация работы н г у б л и к а и и к. Основные результаты проведенных исследований доложены на:

Международном симпозиуме "Архитектурно-строительная наука в развитии экономики Республики Узбекистан", Ташкент, 1994 г.;

Республиканской научно-практической конференции "Келажакка ташлангач равшан наззр". Ташкент, 1995г.;

- 111-ей международной научно-практической конференции "Проблемы реставрации и сохранения памятников архитектуры", Ташкент-Самарканд, 1496 г.;

- Международной конфец-.миш "Проблемы развития автотранспорта к транзитных коммуникаций в Центр,ътьпо-Атиатском районе', Ташкент, 1996 г.;

Международном научно-практическом семинаре "Сейсмостойкое строительство |п местных материалов в Центральной Азии", Ташкент-Фергана, 1996 г.;

- Международном симпозиуме "Инновации: строительный комплекс п пниеспшионная деятельность"., Ташкент, 1996 г.;

- Международной конференции "Актуальные вопросы сейсмостойкости здании и сооружений Центральной Азии", Самарканд, 1997 г.;

Научно-технических конференциях Ташкентскою архитектурно-строительного института 1) 1989-97 гг.

Основное содержание и результаты исследований диссертант: изложены в 32 научных статьях, опубликованных н республиканской и зарубежной периодической и тематической научной печати, а так же двух монографиях.

С т рул т у р а и о 5 ъ с м д я с с е р т а ц и п. Диссертация состоит 1« введения, семи глав, основных выводов, списка литературы (...30 наименовании) и двух приложений; содержит 417 страниц в том числе ¿5 тайлип, 75 рисунков. -11 страницы нрцдоуенцц

Содержание работы

И первой главе диссертации проведен анализ состинцич пробами-Повышение эффективности сжатых железобетонных koik ipyKuim путем совершенствования методов расчета и разработки новых конструктивных решений с использованием высокопрочной арматуры reúno связано с вопросами учета режимов силового воздействия и влияния неоднородного miioi офакторного нагружешш на свойства материалов (Б.А. Аскаров, A.A. Ашрабоа, А.Я. Барашнков, О.Я. Берг, A.A. Гвоздев, 10.D. Зайцев, Л.Г|. Кирилов, С.А. Мадагяц, Д.Р. Маилян, Р.К. Маыаджанов, К.В. Михайлов, С: Раззаков, H.A. Самнгон, Г.Л. Серых, СМ. Скоробогатоо, М.К. Тахиров, E.H. Щербаков, 3 Ю. Юсупов, Аеяма, О. Граф, Ногуши, Б. Нил к др.), учета градиентных эффектов и нх расчетной оценкой ( В.Я. Бачинский, Н.Я. С'опжинков, В.Я. Сухман, JI.li. Кларк, К.Герстль, М.Раш и др.), проработкой известных методов расчета и аналитическим описанием диаграмм деформирования беюна и арматуры ( Ii.f 1. Банков. D.M. Бондаренко, Ю.П. Гуща, A.C. Затеши, H.H. Карпенко, |).П. Чирков, A.B. Яшин, У. Алкик, К. Браун, А. Кабаача, М. Сардлсин и др.), а также экспериментальными исследованиями сжатых элементов при повторных н статических нагружештях с обычной и высокопрочной арматурой (А. Лдкюнас, A.A. Светов, В.В. Сурин, Е.А. Чистяков, С. Арони, Р. Брикенридж и др.).

Исследования, проведенные по указанным направлениям, имеют глубокую методологическую основу, раскрывают важные аспекты теории н практики железобетона, являются значительным вкчадом в науку и могут служить серьезной основой для реализации новых подходов и теоретических разработок на пут совершенствования расчета и проектирования железобетонных консфукций.

Однако, следует отмлнть, что поставленная проблема, а ее нынешнем контексте, рассматривается впервые. Исследования уцоминутык аитороц проводились в рамках специфических задач, не связанные напрямую с решением поставленной проблемы.

Как показывает акали i многочисленных iiccncaouuiiuii cpv>ut ои.и.шшо мно'о ;бразия факторов наиболее значи тельными но j ровню влияния вы.Челяюн я сложные режимные нагруження различной интенсивности, npe.n:ai.ряжение различных уровней и, ни иослешшм ланиич, '.¡'.uiiviiaiuw ..ф^'.кти. I.e,i их

обьгктншюго учета Невозможно кг. л-, тонное совершенствование расчета железобетонных элементов.

Анализ исследовании посвященных маткшиклооым режимным нагружениям показал, что при кажущемся' их многообразии многие вопросы остались нерешенными. Не разработана достоверная и удобная математическая модель учет различных режимов малоииклового нагружепня на свойства бегона ц хлриктср диграмм деформирования. Практически открытым остается вопрос поведения бетона и сжатых железобетонных колони на пористых заполнителях при режтгг.'мх повторно статических нагрузках.

Широкий обзор исследовании с многократно повторным пш ружепием бетона и арматуры позволил установить, чго изменения свойств материалов здесь изученп, п основном с качественной стороны, предложений же но расчетной опенке изменения эгих свойств явно недостаточно, а по растянутому бетону онц и вовсе отсутствуют. Однако, даже имеющиеся расчетные рекомендации относятся, в основном, к баз* ~> млн. циклов, носит как правило, локальный характер и связывают ту или иную характеристику свойств материалов с одной, реже с двумя параметрами внешних воздействий или условий работы. Что же касается комплексных зависимостей, связывающих изменение свойств Материалов с величинами всех основных параметров многократно повторного (тагружения по протяжении всей работы под нагрузкой, то их практически нет, единичны? же существующие предложения ориентированы ли:иь на очетть узкий лиапазон работы.'

13ест.ма малочисленны и ограничены исследования градиентов деформаций бетона при внецентренном сжатии железобетонного элемента. И тоже время, расчетная модель претендующая из отражение реальной картины деформирования железобетонного элемента не может бьпь обьективной без включения количественных расчетных оценок трачисша деформаций.

Анализ существующих методов и подходов в расчете сжатых железобетонных элементов позволил сделать вывод о том, .чт дтя создания расчетной модели максимально приближенной к реальному напряженно-деформированному процессу необходимо использование в расчете полных диаграмм деформирования материалов в нормальном сечении элемента, и расчета по деформированной схеме. Отсутствие этих двух осповонолаги.ошнх предпосылок в нормативной методике в основном и предопределят! се неэффективность.

Устоявшиеся представления о сопротивлении сжатых железобетонных элементов, отраженные в частности в действующих нормах проектирования, не допускают применения в них высокопрочной арматуры. Однако, немногочисленные опытные исследования авторов, в той или иной степени касавшихся этого вопроса, позволяют делагь вывод о перспективности этогй конструктивного рещения. Имеющийся материал по этому вопросу весьма важен, [то недостаточен н ограничен. Поэтому для всестороннего изучении н выработки конкретных решений необходима глубокая '.жсперименгальная проработка вопроса использования высокопрочной арматуры в сжатых железобетонных элементах, практическая реализация которого сулит значительную экономию арматурной стали.

Таким образом,. анализ состояния проблемы очертил v:pyi экспериментально-теоретических задач, решению которых и. посвяшеп» настоящая работа.

Во второй главе изучено изменение механических свойств Тцжечого и легкого бетона при сложны* режимах повторно статического нагружения. При повторных сжимающих тиш растягивающих нагружепних а бетоне могут развиваться значительные пластические деформации, которые при разгрузке (снятии внешней нагрузки) восстанавливаются лишь частично. Таким образом, после одного цикла "нагрузка-разгрузка" часть деформации материалов оказывается отжатой. С увеличением количества циклов нагружения-разгрузки отжатая часть деформаций будет увеличиваться. Очевидно, что после воздействия на бетон малоцикловой повторной нагрузки их деформагивные и прочностью свойства претерпят изменения, по сравнению с первоначальными характеристиками. .

С целью определения лепени влияния различных режимов однозначного н знакопеременного повторного. нагружения на свойства тяжелого или легкого бетона и разработки рекомендаций по учету этих Изменений при расчете железобетонных конструкций были проведены специальные эксперименты. .

Объектом исследования были призмы размерами 100x100x400 мм из тяжелого бетона прочностью 40 МПа и легкого бетона прочностью 10 МПа.

Ча основании статистического анализа большего числа исследований смоделировано шесть режимов малоциклового ношорнош нагружения. иемногократно-noüiopüoe сжатие с последующими н-'пмгапнем на сж.чие (п..

окгнис - сжато); псмногпкрмчп-ногчорное сжатие с последующим испытанием ни растяжение (п сжатие-растяжение); немнотократно-гтовторпое растяжение с последующим испытанием на сжатие (и. растяжение - сжатие); (темнотократно-порторное растяжение с последующим испытанием на растяжение (п. растяжение - растяжение); немногокр нно-повторное растяжение, затем немногократно-пошорное сжатие с последующим испытанием на сжатие (п. растяжение - п. сжатие) - сжатие; немногократно-повторнос сжатие, иемногократно-пооторное расти«снис с последующим испытанием на растяжение (п. сжатие - п. ¡(тляжсние) - растяжение.

Р качестве основных варьируемых 'факторов примяты: уровень немнокрашо-повгорных погружений (сжимающих или растягивающих) Г11ср|,(|,|)=0,.3; 0,55; 0,8;

коэффициент асимметрии цикла рь<м)=(Т|><Ы)шшМ>(Ы)1П11х =0! 0,3; 0,6.

Количество циклов предварительных повторных нагружений составило и=25 (для первых четырех режимов) и п=5(1 (для пятого и шестого режима).

В результате проведении - •н'-.римгтов получены новые данные о влияшш рпллпчных режимов однозначного и знакопеременного повторного нагружения На параметры диаграммы деформирования тяжелою и легкого бетона. УстпновдиНо что основными факторами, штняютнми па этот процесс, являются уровень немногократно повторных сжимающих или растятиваютцих погружений 11гс,1Ь(Ъ?)=г:<:,терЬ1,п1пя/Кны; коэффициент асимметрии никла

Рцы)°"Оь(Ь{)|ц;п/Оь(Ы)тпх- Установлено,' что после немноюкратно повюрных ежнмаюшнх нагружений в зависимости от их уровня возможно увеличение Лрнзмепной прочности Сетона К), , модуля, упругости бетона при сжатии Е0 и снижение пргделшой сжимаемости Сь^ Наиболее значительное влияние' на изменение характеристик бетона ока ..тает уровень повторных нагружений т|ге. При увеличении 1|а'гь с 0,3 до 0,55 наблюдается наибольший положительный эффект увеличения и , при датытейшем повышении 11гг,,ь до 0,3

отмеченные характеристики бетона снижаются тю сравнению с максимальными значениями. Для легкого бе гона это снижение .\ifnec цмражено. Увеличение миффннненга асимметрии никла с 0 до 0,6 снижает эффект влияния повторного н.чрулеппч на свойства бетона при сжатии.

Установлено, что после нештогскратно повторных сжимающих пагружепий ? ннжаются прочность бетона на растяжение ЙЬ1, предельная растяжимость £|,]<т Н Повышается модуль упругости беюна £ы . При увеличений уровня повторного ржатия Т|'ерЬ с ^ Д° 0,55 наблюдается наибольшее увеличение Ем, при дальнейшем возрастании Т\ь до 0,8 значения Еы снижаются но сравнению с максимальными значениями. Снижение значений 1(|„ и б^щ происходит тем интенсивнее, чем больше уровень повторных нагружений и меньше коэффициент асимметрии цикла.

Отмечено существенное влияние пемногократно повторных растшинатошич натружений на характеристики бетона при • последующем. сжатии. Так, ' о увеличением уровня повторного растяжения 1]""'''м до 0,8 наблюдается уменьшение прнзменпой прочности бетона Кь , модуля упругости Ь\, и предельной сжимаемости е^ц . Повышение коэффициента асимметрии пилла ры с 0 до 0,6 снижает эффект влияния повторного растяжения на свойстьа бетона при сжатии - коэффициенты, учитьииюшие изменение свойств беюна стремится к едшпще.

Ошечено существенное влияние немноюкрашо повторных рчсыптвающих нагружений на свойства бетона при последующем растяжении. Уровень повторных растяжений 1"|1е,'ы ока 1 т.тает неоднозначное влияние на свойства бетона, при его увеличении с 0,3 до 0,55 наЫжшаетея повышение прочносш бетона на растяжение Кы и предельной растяжимости Кьш- При дальнейшем повышении 11геры до 0,8 указанные характеристики бетона снижаются ц становятся меньше атылошчных характеристик' исходного бетона. После повторных растяжений модуль упругости Еь снижается па вселт диапазоне изменения Т|1С1'ы- Увеличение рЬ1 снижает эффект влияния noiiiopnr.ro растяжении на свойства бетона.

Установлено, что после немногокршно повторных знакопеременных нагружена!! - параметры диаграммы бетона при ежа I ни претерпевают' существенные изменения. |ак, при невысоком )ро1ше начальною пемпогокрапю поич ^риого растяжения ьочрлстает приименная прочность {.лона Н^ ,

прелелыт.тя сжимаемость моиуль упрупн-ш ; .

При дальнейшем увеличении з1 ! характеристики диаграммы бетона

еннжпется по сравнению с исходными анаграммами. С увеличением уровня последующего повторного сжатия Т\'СР(, все характеристики беиша при кратковременном сжатии - К], , , Е(, повышаются.

Установлено существенное ншененне свойств бетона при растяжении после иемногократно поптерною знакопеременного погружения. При увеличении уровня начального понтррного сжатия наблюдается снижение прочности бетона на рпстяжепне 1(|„ . предельной растяжимости ЕьМ и повышение модуля упругости Еы . С увеличением уровня последующе!.: гювторного растяжения Л"РЬ| происходит возрастание Км и ГьК( ■ Величина Еы при повышении (1геры с 0.3 до 0,55 возрастает, а при дальнейшем повышении Пгс,'ы до 0,8 - снижается.

Применение метода. математического планирования эксперимента ¡позволило с высокой степенью надежности установить регрессионные зависимости коэффициентов, ' "ывэмщих изменение характеристик тяжелого н 'тегкого бетона при сжатии и растяжении (Иь , Яь, , Е(, , Ны , Еьк , Еьм) от параметров и различных режимов однозначного н знакопеременного повторного погружении, вида: '

У; = В0 + В,Х, + ВЛ + ВцХ21 + В22Х:2 + В,2Х|Х2 ,

где: У; => К"'^ / Кь ; У2 = е^'ьд /еьк : У3 = ЦгеРь / Еь . и аналогично для растянутого бетона;

Х| - кед уровня повторных нагружений П'^'ыы) '>

Х2 - код асимметрии никла р,с,'ь(Ы) 1

В, - постоянные коэффициенты.

Учет изменения свойств бетона ■ ри сжатии и растяжении после повторных однозначных и знакопеременных пафужепий рекомендуется производить умножением параметров, определяющих характеристики бетона, на коэффициенты, учитывающие изменение эшх параметров после повторных цат ружеиий.

В третьей главе механические свойства бетона и арматур;,) при

шюткелтцй_нов горных нагруженных изучались также экспериментальным

ни ем. Основная причина противоречий в оценках влияния многократно

повторного нагружепня па свойства материалов, на наш взгляд, заключается в отсутствии методик учета совокупною влияния уровня повторного нагружения, асимметрии цикла и количество циклов нагружений. Очевидно, что именно совокупный учег эшх трех основных факторов многократно повторного нагружения даст возможность объективной оценки изменения свойств бетона ¡1 арматуры, а также конструкции в целом. Следствием jtoio, и свою очерель, станет более достоверная и надежная оценка выносливости конструкции.

С учетом данного подхода запланированы испытания бетонных призм прочностью Rm=30 МПа, 15x15x60 см, (.1 серия) и бетонных образцов -восьмерок (II серия) на многократно повторное сжатие (I серия) ц растяжение (II серия). Кроме того, исиытны образцы арматуры класса Ar - V, диаметром 10, 12, 14 мм На многократно повторное растяжение. 1) испытаниях варьировались: количеств} циклов нагружений N=62,5; 125; 250, 1000; 2000 тыс. циклов; уровень повторных нагружений 4-0,4; 0,6; 0,8; коэффициент асимметрии цикла р=0,3; 0,5; 0,7.

Экспериментально установлено, что диаграммы 'Оь-«ь" бетона, имеющие первоначально выпуклость в стор ту оси напряжений, с ростом количества циклов приобретают выпуклость в сторону оси деформаций, образуя точку перегиба на уровне аьта)( . Наибольшее влияние на прочностные и цеформативные характеристики бетона и арматуры оказывают количество циклов N, уровень повторных нагружений Г) н чуть меньше, коэффициент асимметрии цикла р .

Установлено, что с увеличением N от 62,5 тыс. до 2 млн. остаточные деформации £геро,р| и деформации на уровне возрастают1, а

деформаций, соответствующие максимальным напряжениям сннжашса

при Т|=0,4 '< р—в 2,4; 1,4, 1,05 раз соответственно, нрн q-0,4 и р-0,7 - в 3,2; 1,07; 1,02 раза соответственно, при Г1=0,8 и Г|-0,3 - в 1,0; 1.23; 1,5 р;ы COOIBOTCTBCHHO. Относительная прочность изменился и пределах У-12%.

С ростом уровня повторных натруженнн i) от 11,4 до 0,8 набчмд.к им снижение относительной нрочносш при N—62,5 тыс. циклив на 25''о н нрн N--2. млн. циклов на 35%, р - слабо окая.шлег ллняипе на итененне )<R'1\, .

u>

С) a¡u,тельный аиэднт различных параметров чнпто*ранто повторных натру.! гний и, процессе изменения свой.лп растянутою Gr юна ноктад, что н.шОолыисс влияние на это изменение оказывает уровень штпюрных матрулений. И частности, с увеличенном il в пределах 0,4.,0,8 при N ---'>2.5 тыс. пиктов и р "0,3 значения дефпрмечпш Е"1'|,ищ на урогчте повторных liai сужении o,,cl,i,(,ipnx ио (растаю г почти ил вое, деформации E'çritR в лнапотопе щмененнл 0,К снижаютсч на 30%, а осциочные деформации Г."''i,) (ч

возрасти» п несколько раз. f a же кпрпнт набчиутингь при ¡ipyinx значениях N И р. Характер гачеиення прочное.!» растянутою й:к>на несколько

отличен от закономерностей, установленных яти сжаюю беюна в lex же дшшпюиах изменений Г) и N. Hejna пмеauioe влияние на птменеппе деформаптвпых н прочностных хьраюерпонк растянутого бетепа оказывав! н коэффициент neMMNicipiiti цикла p. Ç: шчраезаннем р от 0,3 до 0,7 при N •--•02,5 тыс. 1шклов и Vp'0,4 величина деформации tr;l'|n „шч несколько повышается (до 4%), этот рост пракшчески сохраняется п ири 1}--0,8. Ьолылое влияние на изменение счойив растянутою Сетона окаи.шае! чочичесгвоциклов иатружсиия N. При увеличении сто деформации па уровне повторных нафужепнй 1:1гры,Шхч и ооагочные F.'^bt PI возрастаю!, а предельные деформации f-'cl'bt.R снижаются. • •

Анализ рийогы иысокоцрочсой арматуры при иноюкратно носгорчом .нагруженпц показал, что условный предел упругости О'1''»,!); во трастам, а условный предел текучести мо.чет быть больше, равен плн меньше

исходного <Т|)2 . Увеличение деформгнииных характеристик t 'c|'s П),1Х и F.IC'V, pj продолжает» с увеличением N и 1].

Проведенные .эксперимент тыю-чсор-лнческт; iiccjciorïiiiiii дали возчиицоль с единых iKiiiuiiiii оценить или'шпе основных параметров мтююкрино поиюрною н,а руления на свойства бетона при сжапш н pa.:m.i;eHim, н ж." арматуры нр-и растяжении и нолтрер.шли неоСЧодимоиь ил Ы'МН KKtiioio уч-. bi Hi.ip leonina vinmepca и.на-.. рстресснонная ктттстг.ц.чль.

i t

.)Тр.1.КЫ0ШаЯ изменения ОСНОЫТЫХ Hpu4HoC.lHt.IX И ДефорМаНШШХ XLipitK irpltCJ'klK

материалов в зиииснмосш or N, 1] и p :

V,-U.jtUi i\ilt й>\\ Ii j fi H^NHTb pl. 11- [¡(,pt [lvN)l- ftsN(lt- I'M4«}, где: У, - соответственно параметры изменения деформативных '-'"''ь.в.ачАъ.шал. с'^'ьк/ ^Р1,.1>|Л'ь,И " прочности* К^Л/К,,

характеристик óeiuu.i при мноюкратно повторном сжатии н растяжении, а 1лк же арматуры f'¡\ „„,,/«4, , ^''„i;/ '\:< , ь1С'\р,,Л:м>1 л Н">УК, при .•«идокрагно повторном рг.стяьг пин;

Ц, р, N - iMii.u огноБных парамефи» многократно повторною ширужеыы, Ou.. U9 - постоянные килМишисшы pcipecciioimux зависничстей амт сжатого, paciuiiyjoi>> бетона 11 a¡u paciuiiyroii apM-iiypu.

Полученные зависимости нсноль iy¡úTc;i в расчетах жслезооенлжых элементов па выносливость íí/iем пиецешш нинраьочних коэффинненк.в к основным прочноешым И деформаишным характеристикам материалов.

H •) е i и е р i i* ¡i i л а и е исследовано ьлшШЦй-J ШйШШШ. Д^ШгШШШ

üFJiüiüi -'<ы чего выработан жяь.нг экспериментально- аналшичеекпи ночхоа, сущность котиргло заключается и следующем.

Для бетонной нртимы, испытанной на ьнецежренное сжатие вычисли,-леи теорошческое значение раанидеиствуюшен:

H:h - Li [о {t. (х)) dx ,

b . |де : - теоретическая зависимость "напряжения - деформации",

полученная из испытании бетона на центральное сжатие н принимаемая по

каким -либо существующим рекомендациям, например М. Сарджина:

Е(х) - закон HjMchchihi деформации но m.i'coii; сечения пртпми, ь

качеове которого u.;c:ji,a...i iiuioieia н'юскич сечении с

подстановкой н нее млчири.метн'а.н.нич имчепии деформации,

зафиксированных на чв'штд'итмшсч Diane иеныьтння при тпы.

Полученные ни.им t«i;.i кцилпчсс^ие шачиш т N1" ср.шнип пел ел с

ЭКспеццмспгаЛиш.мт /la 1 a : ;л>м naie iieini 1.111114 щлпмы. lio сходимости

не ЩЧШ1 f- J ^41 ■ ¡i Г!'1' V eiaii..un.i. ii :ея i.Hiieiu, ьтпяни» трлдпетпл дефор.ч.н.пй Ha

И t." Течение свойств ii.tiiii.i nie'i 1. , ii!m ¡im.k'ií, ' Вводят, я iHHip.iuuMHi 1С

ко 'ффшшепгы К ¡( if fCL. к licnttMHi"»; максимальной прочности Сетона Rb к ¡/инкпггрукшшм ей дсфори линям после чего вычисляется разность

мчор','10 мм стремимся свесит к минимуму.

lia основании данного подхода проведены экспериментальные исследования îprx серий опытных бетонных призм. В опытах варьировались прочность бетона К,,,- К); 30; 50 МПа; размеры элементов 15x15x60 см. I2.xl2.x18 см, Юх 10x40 см, 7ч7х28 см; эксцентриситеты внешней силы со ¡\\- 0,067.. 14. В третьей серии испытаны элементы армированные «алыо класса Ат-VI, А, =1,57 см1; 2,97 см2 .

':)|;см^"цменп1Льно установлено, что деформация'бетона по высоте сеченич призм, в целом, подчиняются гипотезе плоских ссеннй. Найдено rjiaiiTi4Hoe тначенпе градиента деформаций (примерно 80 .. 90 10"4 м"' - для бетона с Rm=> Ю МПа), до которою значения g™' Eb "с приводит к изменению прочностных и деформационных характеристик бетона, п после которого значения grad е^ начинают ощутимо влиять на указанные параметры бетона по нарастающей, доегтпал 15-20 % расхождении.

■ Анализ накопленных результатов пошолнл ьырабс гать аналитические •»nimciiMocTii для учета градиента деформаций в расчетах железобетонных •эй.'мсптоп. Оырпботапы билнниарпая таштснмость имеющая наиболее простое выражение, но вместе с тем н меньшую сходимость с опытными данными. Степенная; имеющая большую сходимость, но не до конца герно отражающая фшнку процесса:

V¡ -"= 1 f ах + b.\-.

Наиболее оптимальной среди трех получ-нпых функций оказалась зависимое г; втша:

Уг«'1+с с®,

где з качестве функции У; выступают нопрачочные коэффициенты Кц и К, , а в качестве аргумента х - i радист деформаций. Значении постоянных с, d, f -принимаются в зависимости от прочнист бетона R,„.

Иг. основании описанных подходов, впервые экспериментально исследовано влияние трллпента напри ■кснии на параметр!,т Ocion.i. п диаграммы "о^-Г-ь". Н

сом с необходимостью уче'а уровня напряжения (Т|,/ , задача расчетной опенки влияния grad несколько усложнилась, н для данного случая выработана степенная функция пила:

Г (,1У) = С! + с2х + с3у + с4х- + с5ху + с6уг ,

где в качестве функции Р пыступаюг коэффпи-'-^и.! Кц л-К, , а в качестве аргументов х и у - соответственно гр;1лиент напряжений §тас1 Оь н уропсш» напряжений Оь/ Льт • Параметры с^ .. сй - приминаются в зависимости от Кт.

В пятой главе разработан метод расчета железобетонных элементов с учетом фактических диаграмм состоянии материалов при различных силовых ротдейстпнях. В методе с единых позиций производится расчет прочности, деформаций и трсщиностопкости железобетонного элемент»' по обеим группам предельных состоянии. Метол базируется на следующих предпосылках: принимается справедливой, гипотеза плоских сечений; дпафамма деформиромния бетона принимается в »оном виде, п качестве ее аналитического описания принята формула М Сардятша; по высоте сжатой и рашянугой .зон диаграммы деформирования бетона трансформируется в зависимости от влияющих на них факторов (повторное нагружснис, градиентные факторы, ирелндприженне); анаграммы арматуры описываются но одной из нзпестных зависимостей.

Метод основан на .итерационном расчете с заданным шагом нагружпшя. Критерием исчерпания несущей способности служит достижение максимальных значений нагрузки Г^ших, исчерпания трешииостойкости - максимальных значений усилии п растянутой зоне Хи,,,:,. На ка.чшом шаге нгерашш производится трансфер.. щия диаграмм и зависимости от вводимых в расчет факторов п проверка совместности известной системы уравнений равновесия' нормального сечения: ,.

Г ' • ' .

^-N1,+ Ыы+К, - ^ =0 ;

■¡■с - М(ДИ-х+х) + ^(И'+У^.М^ит N'.'(11 0;

-it i

MS ;

Nd-Ь J |(K(it)A;,lk lwy)-UV*i.K K.v;!-)/(l i(v ¿Ц i,,/i:,.k к,/.)» КьК„у„

о

У

0

Ik i К ; Кц ; Yu " котффпппеп/ы 1рапсфирмлцпн, учитывающие режимные нлфу.кещш н ipannenun ic «{шк 1ч-|>>.|.

При услошш совместит.! и i hcici.hi |«!c4si ii|»iiioiu;acic>i на «-»¿дующем iijiiic итерации, при условии несовместна in, i.e. иотла cnclemii не hmcci решении, счет оокшаыпи'.лется, Несущая chocoohocIL счинк ion исчерпанной.

I la основании ¡im.i.'t u.i нлшкнх сечении заиисьтакМеЯ диполпнтелып.и; уравнении oci.jiihoi) системы нреаславляющне сооой ьзанмосшгзь Деформации бе юна и деформаций стали с деформациями крайних ьиЛомш бетона.

El " >-Ы * / ;

" t(, (li-2-a) / х i L's - (¿-a) / X .

. На каждом лапе nai руления определяется усилие, воспринимаемое растянутой зоной (¡стопа, г.ш.чшеш.ио крайнею сжатою волокна'

Мц^РьЛУц I X); I'm ~ Ь j ifiii О) Jy •

о

Когда функция "Мы •• £|,t" достигает максимума происходит образование трещин.

Коэффициенты трансформации на всем нротленип расчета изменяннея от I, на нервом эмне нагружешш, до значении определяемых функциональными зависимостями приведенными выше.

Разработана основная блок-схема расчета но данному меюду, которая, модифицирована для расчет желелюетониою элемента при действии усилий нреднапряжения; для расчета ытк'н.ч ааш< л.елсзобеюнных олемснюв; для расчета сжатых элемента нрн действии одно тачной и знакопеременной HOUIOpHOii пагрутки, и T;a,>.u. miuh oi.pai но поип>рн;,й ¡ЬИру.КИ.

(V.><~>..'HllOUbK> расчета НИИ,ИХ жЧ.'1С НК'к юиныч С ЮС К ЯВЫеГСЯ, HI чю • кри герн: л| исЧцЧ1.ип;|1 ii есу ihoi; способнощи л'кысша зпесь служит достижение максимальных значении :in,n раммы "(ipo'Hijii.iiue у» irme - криви ma". Кр.лсрием (ilipa tDibiHloi l, сечении l к;рмл иной ip.iaiinu с.у.лнг лас; илсни; i р.нпш.М

I !'JV I4MVIMM N>ToMI'»l hi ICIIll мам'очачсчоп рг.т)Ч ЧЯЧИМОР I' к < HI: j i и I!' i о, ic'inwi.'i'i '!(• ¡'"pM.iiHin Гак. pa m !':тм папе ii.ii p\ счия опр\ лщцт u-ч новые '1сг1'~ннч Müciif.M 'рц< и ir юн гчьчппей сим i и ироперкя ус.товча схочнмосмт речч'чнч '!:;я срелчсто \члсм.а i'ii'MTin i im причинам. Mcjn;uiK4 i:pe чи-матрниап pnc'ifi элемент:* с трпнппачи и "v i imiiiih i> рч> 1410 lojí

Харакирной ои'Ьпнкч n.«> ра>чс!Л ори ноюирныч шишщачимч И UlaV ОИСр-ЛН'ННМХ ||!Чр\лС)1П!1Ч SWlílOl' lo, Hlíp4ult<M4lulí ПрОЦССС

lili pyxeiHi!) о pa:i |Ц u;u ччем; ша и por. сочно :i ?.(■: шрхкич N"r,,114 и нижним N'rP,.„„ значениями повторной tmpv«;« дяч «m«i»i»n>> !.о-исч*«-т ««клоп. При ном yi!|ii.:n;«'Kii и «,:c!l'!.tm: cu4t< ш оенч'а (cot •i:»:n«> рекомендации и тл. 2) и lanntüMni.'in oí ч1 и характера ни1.пнкч! пошорнон ¡щрузкн. На носчечнем цикл:: -;ч:;мсн1 nal ry*.if гея ло ра 'р\шспчл.

На основных поиннинпх и нр-.'.чн< <члаках титио метода с учетом гчч-Оснпостей многократен! повторного н..| ру;'ення разработан icnopiil.v расчет i ¡a т !Нослн!1ос1Лаинмг расчо ni'viiru'i п vi'itxni; ог.ч.'чьтчи модуля Гиок-схему оен'чиюго чсюла и чипом «чсч п p'.f.i'iy при лпакшш в пехотные данные параметром мн(ч око,,¡до повюрппт и.и ру кепи" ¡j, р, N, которые являются ели налом .via расчеп по мочудю вмпоелнчосгп. Система уравнений ссппки р.чдастсч с изчинпмлнмпся ччрак'н риот.ц.,imü материалов п за.чнспмости о: уровня повторного н;мрулепил, асимметрии пикта и количества циклов повторного ii.liр;,женин (и соответствии с- методикой ь гл. V Пели уравнения равновесия не имеют решения с новыми тпаченичмп характеристик материалов, jo что о шачл'.-г чго лекент icp'ier. несущую способность по печерляишо выносливо»тн н далонейпц-й расчет цг--н;><нн «тея. В случае если с мчанными параметрами многократна новюрното наыллгпшт с»»с» :>т уравнении равновесия совмести, >ю оылчеег чю »ипос.ппачль констгукиип оСч-снечта и лалыкГ.итй рае'IVi' «родолляое но оак-'.-.нон <>пок-с«снс.

('а<раОоганы плтртмы i: программы precia in OHM.

Расчет но pa ip.¡(ioiaíinoMy методу опытных 'Солопн при рпзянчиых i ивюсл а зрмпр'оя.чнпп. pv t чч тч 1.м< китч i'o.i.'í.'íi'. щи; и др. пот а чал довольно б.чн.к>н> cvo'ii:mi>m ,, ри:'1лпо; ^чач'спчл , и Г с .4it,:niwMii. С'мо.о/асиин

rixw»n,Mi и гргчнем ' г-, и:>огив 2» JO 'i !•;,•< i . cu te но fttfuxmne норм,

Mrioa |;»' iei:i p:"pf..i;i!>-uc:¡ члч i:u\ .. •'.icoócíoiihmv •> ,CMCiiri)M. ''¡'Mi.irni;,,! , л .;i'i " í! , • ; ■ i, ¡i ik- '/i • . i. • , i-o.4rv , , !,t-.,-i:.i > r., M j OH

может быть применен и дли расчета изгибаемых элемента по нормальным сечениям. Принятые подходы и построение метода позволяют это сделать.

В шее т о й главе разработан ряд предложений по совершенствованию цррматцвцых методик расчета Так, предложена методика определения жесткостей сечения с расчетом коэффициентов фи в зависимости от гибкости элемента, уровней обжатия, процентов армирования, а так же влияния режимов натружения .

Предложена методика определении коэффициентов упругости бетона и арматуры Уь и vi при определении кривизны элементов по второй труппе предельных состояний и зависимости от режима нагружения и влияния прзднапряжения. Так, при эксплуатационных нагрузках : 0,45 (.1+0,1 11) 2 0,5,

где : Т| - оь1> / .

Минимальные значения определяются из:

где : > ТЕ " коэффициенты, учитывающие режимы нагружешш .

Для арматурц:

- ((Уи. )/0,05ои) <аи - о5) + ,

где: —а - 0,95 •

у,шп5 - зййчения коэффициента упругости принимаемого дня каждого класса .арматуры постоят гийм .

Учитывая неправомерность распространения "на слитые элементы методики расчета трештшостой кости но игровым моментам, принятой В норнах, разработана «столика расчета по образованию третцин в сжатых железобетонных элементах с учетом влшпиш продольной силы, влияния преднапряженшт на бетон 'растянутой зоны и режимов нагружешш.

Методика основана па решении системы уравнений равновесия путем последовательных приближений.

Предложена •методика определения расчетного соцрат налеты бетона сжатию и расчетах на выносливость :ИЫ. В отличие от методики норм, не учитывающей влияния на данную величину уровней повторного магдожешш К^ .¡ия инженерных расчетов предлагается он; .дедять по формуле:

Rk - K„ pb <=ь ill,,» !!„ , we: JC, = 0,72 - 0,4 T] ;

Л ~ °b max / Rb " уровень повторных иагруж'енин. И для растянутого бетона: Кыг= К,„ nib? , где: К1п = 0,75 - 0,5ilt;

Л! ™ Ok,mux /■ •

Разработан усовершенствованный метод раг-чега несущей способности,

ррогиров__н тпешнносгойкости сжатых__железобетонных элементов по

деформированной схеме на основании нормативного подхода. Реализация в расчете предложенных методик определения жесткости -сечении, кривизны, усилий трешинообразования и учета изменений механических свойств бетона ц арматуры, вызванных режимным нлгруженнем и предварительным напряжением, позволило значительно уточнить расчет шбких сжатых железобетонных элементов. ,

Принцип расчета колонн любо)! гнб.сости и армировании основан на итерационном процессе с последовательным прирашеннем усилий с заданным шагом итерации "к". При каждом шаге нагруження на каждом i-том участке колонны определяются моменты Мц с учетом прогибов: Mv^N^eo+f^). Итерационный процесс заканчивается, когаа длл средтгс участка колонн удовястиоряегся условие!

(Мй - Mt4-5)i) / М ¡5 а ,

где: а - заданное число.

При этом, прогибы fu могут быть определены из выражения: f'ki = j Kj - WJ2 - (K„ -Ki )/61,

где. К,) Ks, К; - кривизны соответственно а начале первого участка, з середине колонны и в конце i-того участка.'

Разработан алгоритм и программа расчета .по предложенной методике. Общий алгоритм расчета имеет иотулыюе построение и включает в себя отдельные самостоятельные подпрограммы, по которым производится расчет но оценке напряженного состояния сечения от совместного воздействия пред'-зпряжени» и внешнего усилии N\ (программа УНА), образованию трещин

(программа KRK), определению кривизны с трещинами и без (программа KR1V I и K.RIV 2), определению протпбов (программа IRV), определению ширины раскрытии трещин (программа ORSH) и Др.

Расчет опытных колонн по ратработанной деформационной меюдпке позволил сократить расхождении расчетных результатов с опытными, по сравнению с методикой норм в 2-2,5 раза .

Седьмая глава. Дли получения новых опытных результатов н проверке предложенных идей и теоретических разработок выполнен большой блок эксперциеипцц.цщ исследований. который состоял ш трех основных грутнт исследовании lj испытаниях железобетонных колотит варьировались: шбкосгь (Хц - 4 .. 60); размеры ееченнй; вид бетона (тяжелый, легкий); прочность бетона R—15..40 МПа; вид арл1агуры (Лт-У1, A-UJ, Вр-П); уровни преднаиряження (Г|--0, 0,2; 0,4; 0,8); проценты армирования (ц-0,49..1,9ь%); эксцентриситеты приложения внешней силы (e^/li—I).. 1,25); режимы натружения (однократное статическое, повторное одношачное, повторное знакопеременное). Hcei о испытано 11)5 железобетонных колонн и свыше 701) призм н кубов, i (араллельпо с физическими опытами, с целью расширения представлений о влиянии различных факторов на характер напряженно- деформированною состояния элемента проведены ''численные эксперименты ".

Проведенные экспериментальные исследования позволили получить новые данные о влиянии различных факторов на несущую способность, деформашпность и трещиностойкость железобетонных колонн при однократных и повторных- нагруженных. Установлены физические закономерности рзаимодействня высокопрочной арматуры с тяжелым н лет кнм бетоном при различных еттлоиых воздействиях. Установлено влияние уровней преднаиряження высокопрочйой арматуры на несущую способность и деформативность колонн средний и высокой гибкости при изменении эксцентриситета внешней силы.

Устаноштепо, что несущая способность колонн, подверженных повторным однозначным воздействиям повысилась на Н .. 17 %. При повторных однозначных и знакопеременных тииружепиях' с уровнем N'-i>/Nu - 0,6 развитие деформаций имело затухающий характер и практически прекращаюсь к 15 .. 20 циклу, нрн jtum увеличение доставило 10 . 15 %.

гъ

Следует отмстить, что несущая способность гнПки.х колонн даже с небольшим уровнем преднанряженит на 17-40 % выше чем у колонн, армирование которых п два раза больше но отсутствует прелпачряжение. Э]о говорит о том, что в повышении несущей способное!и гибких колонн решающую роль играет уропень прелнппркжеини, а не пропет армирования, что опровергает традиционные представлении о несущей способности шбких железобетонных колонн, соитасно которым чем больше арматуры в сечении элемента тем выше его иссушая способность. Такая посылка справедлива лишь для колонн малой н средней гибкости с обычной ценапряженн й арматурой. Наличие же высокопрочной арматуры (с преднапряженнем м без) в корне меняет устоявшиеся представления доказывая, что дня гибких колонн, иесуштМ способность которых обусловлена их устойчивостью и жесткостью, вместо необоснованною перерасхода металла необходимо применять оптимальные конструктивные решения с высокопрочной арматурой. Аналогичные выводы сделаны и по трешшюобраюванию опытных элементов.

Выполненные исследования и анаши результатов физических и численных экспериментов, позволили разработать рекомендации, обчеппиошис иои^к эффективных решений при проектировании сжатых элементов. Показано, что каждый из возможных типов армирования колонн в определенных условиях может обеспечить наибольшее повышение несушги способности. Гак колонны, имеющие ненапряженную высокопрочную арматуру, могут быть эффективны при гибкости ^ 5 25 при эксцентриситете е,./1г- 2 0,3: колонны с преднапряжепной арматурой при X], > 25 и еь/Ь й 0. Для преднапрчженной арматуры даны оптимальные уровни.

Выработанные предложения позволяют доспишь значительно)! экономии метал'ы в сжатых железобетонных элементах. Д:чты предложения ло учету наличия гыеокенрочной арматуры в расчета?: сжатых железобетонных элементов.

Проаелент,! технико-экономические расчеты. Согласно которым замена ь типовых колоннах серии 1.432.1-3183 различной гибкости обычной-арматуры А-111 на высокопрочную /\t-1V, с пре,•¡напряжением н без позволило сократить расход стати в среднем па 75-35 % (см таб.:.).

Табдиая

Сравнение расхода стал; в колоннах типоша серий 1.423.1-3/8$ и 1.423.1-5/85 при применении высокопрочной арматуры Ат-1\' и расчете по деформированной схеме

1 I " ' —. ■■" --,— Армирование сталью Ат-1У

Шифр колонн Высота колонн Ь, м Расположе наг колонны [ Поцереч ное сечение, КМ Армт-.рова ние базового варианта 8оА-1П При по норм расчете методике При расчете по деформрорг;гной схеме по предложен кой • методике Проценты раехши вари атак" сокращения стале по

ненапря жсНная вариант 1 прелнапря женная вариант 2 ненапря женная вариант 3 • преднаггрг. женкая вариант 4 1 • % 2 К 3 % 4 %

1К72-5МЗ-С 4К72-5МЗ-С 7 "» крайняя средняя 400x400 400x400 25 25 2е25;(чв22 8022 8й22 : 16,9 18 22,5 22,5 -

2К96-5МЗС 7К56-5МЗС 9.6 крайняя средняя 500x400 500x600 25 '25 2й5;-'>022. - 8о22 ■ 8Й2 - 16.9 16,9 - 22,5 22,5 -

1К108-6МЗС 1К108-1МЗС 10,8 крайняя средняя 500x400 700x400 28 18 2й2К;б«С5 2(Й8:6016 8Я25 5025 8016 8«!22. 15,2 15,8 20,2 20,2 21,0 38,2

1К120-6МЗС 2К120-1МЗС 12,0 крайняя средняя 500x400 700x400 32 * 72 8(й0 80*25 17,6 17,3 23,4 23,4 33,0 38,6

1КШ-4МЗС 1КШ-ШЗС 13,2 крайняя средняя 600x400 800x400 32 32 ДЙ2;6Й8 то 8028 &р18 8^25 . 17,6 17,3 23,4 23/ 33,0 38,6

2К.144-1МЗС 2К144-1МЧС 14.4 крайняя средняя 800x400 800x400 22 22 2022:6^20 2р(22:6*00 8^20 8С20 8020 8#С1Е ' 13,0 13.0 17,3 17,3 17,3 33,0

Основные выводы

1. На основании шести смоделированных режимов повторно статического магтоциклового нагруження экспериментально установлены закономерности влияния уровня повторных Нагружений 11ь(Ы) 11 коэффициента асимметрии цикла рь(Ы) на прочность (1ъ(Ы) > модуль упру!ости Е^ь») и предельные деформации еьщнКО сжатия II растяжения тяжелого и легкого бетонов. Отмечено повышение данных характеристик при малых значениях Лмы) 1! однозначных, режимах, а так же снижение их при " знакопеременных воздействиях.

Выработаны регрессионные зависимости коэффициентов, учитывающих изменение указанных характеристик бетона при сжатие и растяжении от параметров и режимов повторно статического нагруження.

2. Экспериментально исследовано влияние количества циклов'М, уровня нагружений 1]-0,,]3!(/Я н коэффициента асимметрии тшкла Р=°ттп/Сттях многократно повторного нагруження на прочностные п деформатнвные характеристики бетона (при сжатии и растяжении) и высокопрочной арматуры (при растяжении). Анализ проведенных исследований и методика испытаний позволили с единых позиций оценить выносливость сжатого бетона, растянутого бетона и растянутой арматуры. Получены единообразные ре|рессионные зависимости изменения свойств и показателей выносливости для сжатого и растянутого бетона, а так же растянутой арматуры, позполк.ощне в расчетах железобетонных элементов определять их выносливость в зависимости от количества циклов N при различных значениях Г) и р .

3. На основании экспериментально-аналитическою подхода с высокой степенью точности определено атияпие градиента деформаций и напряжений на лиатрпмму деформирования -бетона. Предложен раз функций выражающих значения корректирующих, в зависимости от градиента деформаций; коэффициентов Кц и Кс , наиболее оптимальной ;п которых является зависимость с экспонепгоп. Для учета градиента напряжении предложен степенной полином.

4. Разработан итерационный метод расчета, основанный на интегрировании аналитической зависимости "СТь(Ы)-ь'Ь(Ы)" » сжатой и растянутой зонах норм льного сечения жете;о-)етонпого элемента с ее 'тлисформанней в

зависимости от учитываемых факторов, в качестве которых выступает режимы натружена», градиентные эффекты, преднапряжение арматуры. В качестве аналитической зависимости принята формула М. Сарджина. Метод позволяет с единых позиций оценивать несущую способность, деформатпвность и трещиносгойкость железобетонных элементов.

5. Разработаны отдельные модули основного метода по расчету на усилия преднапряжения, расчету гибких сжатых элементов, на действие однозначных и знакопеременных повторных нагружений, на выносливость.

Метод расчета позволяет значительно сократить отклонения опытных и расчетах значений несущей способности, деформаций н трешиностойкосш железобетонных стоек при различных силовых воздействиях. Показатели отклонений лежат в пределах 3-6'Д>, в редких случаях превышая этот показатель.

6. Предложена методика определения жесткости сечений железобетонных элементов без трещин с учеюм влияние преднапряжения и неунрутнх свойсш бетона.

7. Предложена методика определения кривизн железобетонных элементов, имеющих трещины в растянутой зоне.

8. Доказана неправо,мерность распространения на сжатые элементы методики расчета по образованию трешнп по ядровым моментам, принятой в нормах. Предложена методика расчета по образованию трещин сжатых железобетонных элементов с учетом влияния продольной силы на упруго-пласгический момент сопротивления и режимных нагружений.

9. Разработана усовершенствованная методика расчета несушей способности, прогибов и трещнпоеюйкости сжатых железобетонных элементов по деформированной схеме, основанная на нормативном подходе с учетом разработок до определению жесткости сечений, кривизн, третциностойкости, а так же с учетом режимов и характера нагружения.

Расчет опытных элементов по предложенной методике позволил сократить отклонение опытных н расчетных значений несущей способности, третнностойкости н прогибов, которые лежат в пределах 8-12%, за редким Исключением превышая этот интервал.

10 По пре.Ы'ИПсмшт методам расчета pujpaOaiaau алгоритмы и ттрсчраммы расчета на ЭВМ, построенные по принципам структурного программирования.

Каждая программа расчета является одновременно самостоятелытьтч модулем к неотъемлемой частно укрупненной блок-схемы.

11. Выполнен обширный объем экспериментальных исследований сжатых железобетонных элементов, позволивших на практике проверить теоретические разработки. Широкое варьирование различных факторов позволил'-» установить влияние режимов нагружентш, преднапряжения, гибкости, эксцентриситетов внешней силы, армирования па несущую способность, деформатпшюсть и трешштостонкость сжатых железобетонных элементов из тяжелого и легкого бетона. Всего испытано свыьче ста железобетонных элементов.

12. Обоснована эффективность применение высокопрочной арматуры а сжатых железобетонных конструкциях. Даны предложения ¡то расчету прочности железобетонных стоек с высокопрочной некапр.чгаемой арматурой.

13. Определены области рационального армирования и предварительного напряжения сжатых железобетонных конструкций. Установлены гранпцы эффективного применения напряже иной и пенаиригаемой высокопрочной арматуры в колоннах.

14. Показаны технико-экономические преимущества предложенных конструктивных решений колонн с высокопрочной арматурой. Расчеты типовых' колонн по предложенным методам с заменой в них сСычной арматуры (Д-Ш) на высокопрочную (Ат-1У) позволили добиться сокращения арматурной стали в среднем на 25-35 %.

Оси) в » м с положения диссертации опубликованы в 34 научных трудах, основными из которых являкпея:

1. Ходжаев А.А. Дсформативностг,, железобетонных элементов, подверженных различным режимам нагоужеиня // Бетон п железобетон,-1497.-№1. С.15-17.

2. Ходжаея А.А. Поведение колотит раэлччттой конструкции при повторных пагруженичх // Бетон п железобетон.-!-?9б.-.!\г:5.- С. 14-16.

3. Ходжаев А.А. 'Грепшнсстойкость колонн при сложных режимах пор-орпою пягртжешш // Бетон и железобетон. -1996. ->.":6.-С. 5-10.

4. Хочжлсз А.А. Исследование раоотм иысекопро-п.ой стгржневоа 'арьквуры ири многократно поатерпьл.' воздействиях // Архитектура н строительство У (Ос в: ¡аил -1<Н!6.-.УЛ. С ?{М\

5. Ходжаев А.А, Аскаров Б.А., Маилян Д.Р. Железобетонные колонны нз легкого бетона на основе лессовидных суглинков, армированные высокопрочной сталью // Архитектура и строительство Узбекистаиа-1990. - Na5. -С.-31-34.

6. Ходжаев АЛ- Структурно- программный метод исследования несущей способности н третцнностойкостн сжатых железобетонных элементов при повторных нагружениях Ц Доклады Академии наук РУз. - №1. -С. 29-3 J.

7. Ходжасв A.A. Учет шншштк градиентов деформаций и напряжений бетона прн расчете железобетонных элементов // Проблемы механики - 1996. -Ns3. -С. 67-69.

8. Ходжаев A.A. Расчетная оценка изменения свойств бетона нрн ггоьторно-статических иагру^ешмх // Проблемы механики. - 1996. - №6. - С. 34-37.

9. Ходжаев A.A. Совершенствование методов расчета железобетонных конструкций на основе нормативного подхода // Промышленное и гражданского строительство. -1997. -№2. -С. 59-61.

10. Ходжаев A.A. Теоретическая модель изменения свойств бетона прн многократно лоаторяюши.'.си нагрузках // Промышленное н гражданское строительство. - 1996. 10. - С. 55-56.

11. Ходжаев A.A. Учрт реальных процессов деформирования нрн расчете железобетонных элементов // Вестник Каз НТУ (Алматы).-1996. -N»3. -С. 32-34.

12. Ходжаев A.A. Деформационные методы расчета гибких железобетонных колонн при многократно повторных нагружениях // Вестник ТашГТУ. -1996. № I.-С. 95-98.

13. Ходжаев A.A. Метод расчеты сжатых железобетонных элементов с учетом полных диаграмм деформирования // Вестннк Сев. Кав_НЦВШ, (Ростов-на-Дону) -1997. № 1-С. 48-51.

14 Ходжаев A.A., Маилян Д.Р. Бетон и железобетон при сложных режимах повторного нагружения. Ташкент: ФАН. - 1995..- 158с.

15. Ходжаев A.A., Маилян Д.Р. Выносливость бетона и железобетона. Ташкент: ФАН. - 1995. - 200с.

16. Ходжаев A.A., Каракулов Ш.С. Пособие но расчету сжатых железобетонных конструкции по деформированный схеме. Ташкент: ИВЦ АКАТМ ГОСКОМАРХИТНКТСТ'РОЯ РУз. - 1997. • 90с.

17. Ходжаев A.A. Экспериментальные исследования работы железооетонных SHK .ннггои при сложных режимах г вторного нагружения // Экспрес-

информации. Серия Сейсмостойкое строительство. - Вытек 5. - Москва. 1996. -С. 70-72.

18. Холжаев A.A. Расчетная оценка влияния градиента напряжений на изменения свойств бетона // Исследование научно-технических достижений вытей школы. - Ташкент. ТГГУ. - 1996. - С. 206.

19. Холжаев A.A. Методика экспериментально-аналитического исследования алняння градиентов деформаций на изменение свойств бетона // Вопросы строительство и архитектуры республики Узбекистан. Сборник научных трудов. -Ташкент. ТАСИ - 1997 - С. 12-16.

20. Холжаев A.A. Особенности работы сжатого бетона при многократно повторных нагруженилх // Вопросы строительства и архитектуры республики Узбекистан. Сборник научных трудов. - Ташкент. 1АСИ. - 1997. - С. 16-1S

21. Холжаев A.A. Экспериментальные исследование изменения свойств бетона при многократно повгорных нагружтниях // Вопросы строительство тт архитектуры Узбекистана. 4.1. - Ташкент. ГАСИ. - 1996. - С. - 67-69.

22. Холжаев A.A. Концентуалыго-аналигичсскал ыетодолопш решения проблемы прочности и полтогсчпсс"; элс—гиот- тратте;¡i этих мптстртей в условиях Центральной Л.чш // Труды международной конференнип. - Ташкент: ТАДИ. - 1996. - С. ¡05-103.

21. Холжаев A.A. Применение пгерацшянюго метода к расчету колонн при повторных однозначных и знакопеременных натружениях // Актуальные вопросы п области технических и фундаментальных наук. Ташкент: ТГГУ. - 1997. - С.122-127.

24. Ходжаев A.A. Экспериментальные исследования изменения свойств бетона при многократно повторных натруженнях // Эксплуатационная надежность инженерных сооружении. - Ташкент: ТашИИТ. - 1996. - С. 7S-81.

25. Холжаев A.A., Каракулов Ш.С. Обеспечение выносливости железобетонных строений транспортных магистралей путем совершенствования известных методов расчета. Груды международной шучно-теханической конференции, том 1. ТАДИ. Ташкент. 1996. - С. 77-79.

26. Ходжаев A.A., Каракулов Ш.С. К nina чжлаш таъенри остидагн темпр^етоп устунлярнннг муегахкамлнги // Меьмсрчпдпкка о ид нлмин ишлар. -Тошкенг: ТАСИ. - 19Ч5.-С. ^15.

27. Ходжаев A.A., Каракуле!) Ш.С. Новые эффективные железобетонные конструкции комплексного сечения Ц Доклады международного симпозиума. ТАСИ. Ташксш: ТАСИ -1994. -С. 128.

28. Ходжаев A.A., Каракулов Ш.С., Хайтансв A.A. Одций ва комплекс кесимди устунларда угемусгаххам арматура ншлатишц // Мсъморчшшк ва бшюкорлик плмиаиш" долзарб муамолари. Тошкент: ТАСИ -1994. -С. 49-51.

29. Ходжаев A.A., Каракулов Щ.С., Xuiiraiioa A.A. Прочность железобетонных элементов сплошного и комплексного сечения при повторных однозначных и знакопеременных нагружениях // Разработка технологии получения эффективных материалов из местного сырья и .инструкций на нх ос'ноье. - Ташкент: ТАСИ. - 1995. С -33-35.

30. Ходжаев A.A., Маттлян Д.Р. Методика определения предельной растяжимости легкого бетона // Теория и практика сельскою строительства на Северном Кавказе. - Роетои-на-Дону : СеиКавНИПМ АГРОШ'ОМ -1990. -С. 3234.

31. Ходжаев A.A. Темирбетон устунлар мустахкамлиги ва аеформацншшнишн // Меморчидик ы. бннокорликка 01Ш тшмпй ишлар туплами. -Ташкент: ТАСИ.-1995.-С. 42-43.

32. Хеджам:" A.A., Хайишов А А, Каракулов Ш.С. Комплекс кесимли темирбетон устунлар тадкнкогн // Меморчшшк ва бшюкорлпк цлмтшнпг долзарб муоммолари. Ташкент: ТАСИ. - 19.94. - С. 51-52.

ТыгроррП юилзр остилши тсмирбетои кояструкшылар хисчбляшчи

ТЯЧЯЧ!'." ШШТНрШМ.

Мавжуд буягаи меъёрий ^исоблаш услублара замонаонй тал. бларга туда жапоб беролмаДин. Буни сабобн, улярда жудз кун сунний соддатзштирнлган ва шартлп ^абул к^шинган холатларянр.

Днссергацнлдл хпк,ик;и'1 кучланиш-дсформацкя ^олатнчи х,нсобга олувчи, шу жумладан бегоннинг эгри чизиклн тулиц деформашшлзниш диаграммаси аоосняа шакяланган сиуу'лувчи темирбетон элементлзрнн у,исоблаш услуги ишлаб чи^ярндган. Усдубда хам ва куп такрорий юкллр бетсч из арматура хоссаларига таъсир зтншн хлсобга олипади. Буларнн хнсобга олнш учуй, асоснй факторлорнн ичига олган, ма>(сус регрессной тгнгламалар тажркбаяар натижаснда ишлаб чнк^рнлгаи. Шу '"план бирга, услуЗда деформяши градиента . ва олдиндан зур^ктиргш хам копструкцията таъсир этши хисобпга олинган Деформация гтодигнтшш хнсобга олувчн мнтематнк моделлар хам тажриба й?ли билли акнцланган. Кунд::н ташцари, меъерий шартлар • асосида, мст-сри!1 услубларнн ' такомнллаштирнлган :цолда дсформациялангап шакд буйнча снцилувчн темирбетон элсм-тпрпи ^нсоблаш услуби ишлаб чи^арилдп. Ру услубла хам такрорий юкланиш за олдшшам зуртсиш хисобига олпнадп. Ишлаб чн^арнлган услублар консгрукниллярнн ишончлнлнгнни па ншлаш мудяати узайншини таъминлайдн, па шу бнлач бирга матсрналларнн (айпнкса металлни) зсоссиз ?(аддан таткарп куп ишлатнлиб кетишкпн слднни олали. Пккала услуо буйнча ЭХМ угун алгарчтнмлар па дастурлар ишлаб чнкарилдн.

Назаркй !^улосаларнп текшириш па пнги тажрибашгй иатижалзрт эга булнш учун утакгустихкам арматуралн темирбетон устунлар билан куп киррали тажрнбалар у-тказнлди. -Улар улчамларн, армагураланиш фонизн, мустахкамлиги, эгилупчанлпгн ва бошка курсаткичлари узгартирилган холдд стагик ва такрорий юклар таъсири сстида скиалди-. ТажриОалар иагнжасща утачустахкам арматуралц темнрбетоп устунг.ар ишлаши тугрисида янгн маълумотлар ели или ва ащаГлувчи элемипларда утамустахкам арматура кулланнши авзаллигн нсбопаидн. Бу конструхтчп ечнм металл южзш хлеооига катта ш^исодий самарз бериши кургатиб бернлди, ва амалнетда труллаш учун утамуггахкам ар\;ат}ранн уегунлараа еэмзрали ишлатнлщшши белгнловчп тавеиялар берилдн.

The Perfection of (he Calculation of ihe Reinforced concrete constructions by the requiem of loailiag.

The normative methods of the calculation don't reflect in full measure the real work of the reinforced concrete element. Owing to it, the reliability is reduced and the over expenditure of the materials is taken placc, especially of the metal. In the dissertation the experimental the article experiments are carried out. Hie charger of the properties of concrete and reinforcement under the action of low-cycled and rnulti -repeated loading. The analytical dependence of the influence of dilferent parameters of the repeated loading on the material properties.

lite gradient phenomena of the deformation and working out the mathematical expressions their account in the calculation.

The method of the calculation of the compressed ferroconcrete elements worked out with using the full diagrams of changing in form of concrete. The method is raised of the exactness of the calculation and gives the opportunity to economic ths materials.' The method of calculation of compressed ferroconcrete elements is worked out by deformed scheme.

In the calculating method by deformed schemethe improved methods of calculation of elastic-plastic coefficient of concretc and the calculation of cracking load eccentrically compiessed concrete elements are refi.rcieu.

The algorithms and programmes of calculation are worked out on the computer.

The grate value of experimental research work is fulfilled to ferroconcrate columns with high- strength reinforcement.

The recommendation of optimal reinforcement of columns with high-strength reinforcement are given. The technical-economic calculation is carried out by the substitution of usual reinforcement for high-straight one. The effcct made tip average