автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Учет деформаций сдвига в элементах и узлах железобетонных рам при однократном нагружении

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ. ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА "НЮТБ" '

На правах рукописи

1ШКАРСВ АЕДИАШИМ

УДК 624.072.33.012.35.04-1

УЧЕТ ДЕФОРМАЦИЯ СДВИГА В ЭЛЕМЕНТАХ " И УЗЛАХ 2ЕЛЕ30ЕЕТ0НШ. ( РАМ ПРИ ОДНОКРАТНОМ НАГРУЖЕН!®.

Специалькост? 05.23.01 Строительные конструкция, вдаяжт

к сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соиокапие ученой степени кандидата технических наук

Мооква - 1991

/

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона Госстроя СССР.

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических . кгук, профессор Крылов С.М.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Попов Г. И.

1 - кандидат технических наук,

доцент Фролов А.К.

Ведущая организация - Харьковски* ПромотройНИИпроект

, £>° часов

Защита соотоится " » ¿¿/&//&1991 г. в. на заседании специализированного совета К.033.63.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук в Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона к железобетона НИИЖБ Гоостроя СССР по адресу: 109428, г. Москва, 2-я Институтская улица, д. 6, НИИЖБ

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке НИИХБ.

Автореферат разослан " ^ " 1991 г.

Ученый секретарь специализированного оовета Чистяков

доктор технических наук, проф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш. Железобетонные рамные каркаси широко применяются зо многих видах сооружений. Они оказались целесообразными при возведении одноэтажных и многоэтажных гр&еданских и промышленных зданий и сооружений. Использование статически неопределимых рамных конструкций позволяет повысить жесткость, уменьшить доформативность и обеспечить больную надежность системы. Распределение внутренних усилий в них более благоприятно, чем в статически определимых, что создает выгодные условия работы.

Расчет статически неопределимых железобетонных рам как упругих систем соответствует их действительной работе лишь при невысоких уровнях нагрузки, не вызывающих образование трэцин и существенных неупругих деформаций бетона и арматуры. При более высоких уровнях нагрузки фактическое распределение усилий отличается от найденного по расчету упругой системы, при этой наблюдается значительный отход от прямой пропорциональности между ростом нагрузки и возрастанием усилий и перемещений.

В конструкциях, имеющих отношение высоты поперечного сечения к пролету К/2 <10 наблюдаются значительные увеличения поперечных сил, что в ряде случаев может привести к разрушению по наклонный сечениям. Кроме того, появление и развитие наклонных трещин южет привести к значительному увеличению дефор-мативности конструкций и заметному изменению в распределении усилий. В связи с этим, исследования, направленные на разработку методов расчета.статически неопределимых рам с учетом ™ поперечных сил, а именно этому вопросу.посвящена диссертация, являются весьма актуальными. Разработка на их основе

рекомендаций по проектированию приводит к снижению материалоемкости и кассы конструкций, позволит создать эффективные проекта зданий :- сооружений.

Целью. - :оорта'.т.ионкой работы является дальнейшее совершенствование методов расчета статически неопределимых железобетонных конструкций, причиной потери несущей способности которых является разрушение от поперечной силы.

Для реализации поставленной цели были сформулированы к решены следующие задачи:

1. Оценка расчетным путем перераспределения усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях, разрушающихся по наклонным сечениям.

2. Разработка методики определения прочности по нормальным и наклонным сечениям в зоне действия знакопеременных моментов и поперечных сил.

3. Проверка теоретических исследований экспериментальным путем на примере железобетонных рам.

4. Выявление влияния деформативности узлов на величину перераспределения усилий.

Нэучнто новизну работы составляют:

- методика оценки распределения усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях с учетом влияния деформаций сдвига;

- методика определения прочности по нормальным и наклонным сечениям в гоне действия знакопеременных изгибающих моментов и постоянных поперечных сил;

- экспериментальные данные по напряженно-деформируемому состоят) статически неопределимых железобетонных рам с развитой высотой сечения элементов при вертикальной и горизонталь-

- а -

пом однократном нагруяении;

- рекомендации по учету влияния деформативности узлов на перераспределения усилий в монолитных железобетонных рамах.

Автор защищает:

- разработанную методику расчета статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом деформаций сдвига;

- результаты экспериментального исследования деформатив-ности узла и еэ влияние на перераспределения усилий;

- предлагаемую методику по определению прочности по нормальным и наклонным сечениям в зоне действия знакопеременных изгибающих моментов и поперечных сил;

- экспериментальные данные по деформативнкм свойствам продольной и поперечной арматуры, характеру образования и развития трещин, а также пластических шарниров в условиях кратковременного стгтческого воздействия.

Практическое значение работы. Проведенные исследования позволяют выявить возможность применения предложенных теоретических разработок для оценки несущей способности статически неопределимых железобетонных конструкций с развитой высотой поперечного сечения. Предложенная методика позволяет с достаточной обоснованностью выполнять расчеты статически неопределимых конструкций как с использованием ЭВМ так инженерными методами.

Внедрение работа. Результаты диссертационной работы использованы Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона при составлении дополнений по программному обеспечению "Пособия по расчету статически неопределимых желозобетовных конструкций".

Апробация работы. Ооновные положения и результаты дтгссер-

тации доложены и одобрены на научно-техническом семинаре молодых ученых и специалистов "Расчет, конструирование и технология изготозления бетонных и железобетонных изделий" в МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского в 1983 г. в г. Москве; на Всесоюзном координационном совещании "Прочность и трещиностойкость коротких элементов" в 1987 г. в г. Казани и на секции теории железобетона и арматуры НТО "НИИЯБ 1989 г. .

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в двух печатных работах.

Объем работ». Диссертация состоит из'введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 120 наименований. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит ТЗ таблиц и 43 рисунков.

Работа выполнялась в 1987-1990 гг. в лаборатории "Механики железобетона" &22 НИШЕ Госстроя СССР под руководством д.т.н.. проф. Крылова С.Ы. и при научной консультации старшего научного сотрудника, к.т.н. Зайцева Л.Н.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние вопроса: Различным вопросам, связанным с перераспределением усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях посвящены многочисленные экспериментальные и тео-I этические исследования в нашей стране и за рубежом. Большой г клад в развитие методов расчета статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределении усилий внесет советские ученые Гвоздев A.A., Крылов С.М., Зайцев Ю.В., Карпенко Н.И., Козачевский А.И., Калъницклй A.A., Клевцов В.А., Зайцев Л.Н., Кузмичев А.И., Икрамов С.И., Паршин Л.ф., Панъ-шш Л .Л,, Ыаялян Л .Р., Макаренко Л.П. и другие, а также зару-

бежные специалисты И. Гийон, Т. Лин, Ф. Леонгардт, Г. Казинчи, М. Тихий, И. Ракосник, В. Дилгер и другие.

Оценка распределения усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях может быть достаточно точно произведена методами строительной механики при условии надеждного определения жесткостей ряда сечений по длине элементов. Широкое распространение при расчете статически неопределимых стержневых конструкций получил итерационный метод, основанный на последовательной корректировке изгибных жесткостей, в зависимости от определенного на предыдущем шаге вычислений значения изгибающего момента в каждом из рассматриваемых сечений..

Вместе с тем необходимо отметиь, что мало изучены вопросы перераспределения усилий на всех стадиях работы статически неопределимых конструкций, разрушающихся по наклонным сечениям и узлам рам.

В практических расчетах монолитные узлы рам принимаются жесткими, либо шарнирными, хотя анализ ряда исследований показывает,. что узлы рам обладают некоторой деформативностыо, которая должна быть учтена при статическом расчете.

По этим малоизученным вопросам следует отметиь целенаправленные исследования, проведенные Боришанским М.С., Зале-совым A.C., Васильевым П.И., Карпенко Н.И., Клевцовнм В,А., Поповым Г.И., Барановой Т.Н., Зайцевым Л.Н., Ильиным О.Ф., Быченковым Ю.Д., Башаровым К.Г., Зиганшиным Х.А., Фроловым А.К., Перцелем Ю.К., Трыяовым В.Г., Лобановым В.А., Наурузбаевым К.А., и другими, . •

Многие авторы отмечают, что потеря несущей способности статически неопределимых конструкций происходит после разрушения нескольких сечений, то есть после образования ti+1 пласти-

ческих шарниров. При этом разрушение таких конструкций происходит в результате либо полного перераспределения усилий, либо частичного (локального). В последнем случае неупругих деформаций в пластическом шарнире может не хватать для достижения предельных усилий во всех расчетных сечениях и конструкция может потерять свою несущую способность вследствие хрупкого разрушения. Поэтому, кроме оценки распределения усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях возникает необходимость проверки прочности по нормальным и наклонным сечениям.

В существующих нормативных документах расчеты железобетонных элементов на прочность по наклонным сечениям основываются на анализе исследований конструкций, имеющих расчетные схемы в виде однопролетных свободно опертых балок, то есть нз элементах с однозначной эпюрой изгибающих моментов в зоне действия поперечной силы. В статически неопределимых конструкциях максимальная поперечная сила действует в 80не, в которой нагибающий момент может менять знак. Имеющиеся немногочисленные исследования

прочности по наклонным сечениям в воне действия знакопеременных >

элементов были посвящены сравнениям форм и механизмов разрушения в зависимости от пролета среза.

Диссертационная работа ставит своей целью исследовать возможность совершенствования метода расчета статически неопределимых железобетонных конструкций о учетом влияния деформаций сдвига и деформативности увлов с проверкой прочности по нормальным и наклонным сечениям на всех стадиях работы.

В работе изложены теоретические разработки по щенке распределения усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях, разрушающихся от действия поперечной силы, а так-

же методика определения прочности по нормальным и наклонным сечениям в зоне действия знакопеременных изгибающих моментов и постоянных поперечных сил.

Предложена методика расчета перераспределения усилий в статически неопределимых конструкциях с учетом влияния деформаций сдвига вплоть до разрушения.

В данной методпкэ изгибная жесткость после образования нормальных трещин определяется по формуле

а = м / (iff), (Ц

где кривизна Н // ' в эксплуатационной стадии вычисляется по формуле 1160) СНиП 2.03.01-84, а в стадии, близкой к разрушению

f<m + £ifft- , (2 )

k.

гдэ £tnt, £ln - предельные значения деформаций арматуры и бетона в стадии, близкой к разрушению, определенные по эмпирическим формулам, разработанным в НИМБ {Ю.П. Гущи, Б.А. Чистякова).

Промежуточные значения деформаций арматуры и бетона между этими стадиями определялись по формулам

, ' , /м-Ms,г И

I 1 / н ~ Ms,r \ г

е»«" в*->Лг+ Wi-r **•.*»)' \ м- /

( 3 )

Деформации сдвига в сечении с наклонными трещинами определяются по формуле, предложенной К.А. Наурузбаевым _ _____

где б1, , А, - жесткость при сдвиге соответственно бетона над наклонной трещиной, хомутов и продольной арматуры;

эгт - высота ботона над наклонной трещиной в нормальном сечении, проходящем через вершину наклонной трещины; - отношение модуля упругости поперечной арматуры к модулю упругости йотока; «<. - угол наклонной трещины к продольной оси.

Для проверки применимости рассмотренного способа оценки распределения усилий были привлечены опытные данные, получение Л.Н. Зайцевым и В.Л. Лобановым. На рис. 1 приведены графики изменения изгибающих моментов и поперечных сил балки БУ1-Х1, определенные с учетом и без учета влияния поперечных, сил, при этом использованы следующие обозначения: М 13* - нагибающий момент и поперечная сила ятрн пиана»-

мвльном значении изгибясй и сдвиговой жееткоксг-й Мм ) - изгибающий момент и поперечная сила, вычисленные

при данном распределении изгибных жесткостей без учета влияния поперечных сил;

МИ4 п

>Ц - то же, но о учетом влияния поперечных сил; М*, Щ* - фактические значения изгибающих моментов и поперечных сил в опытных балках.

Как видно из рис. £ изгибающие моменты и поперечные силы, определенные без учета влияния поперечных сил (М"({м) , оказались несколько отличными от их фактических значений для опытных балок. Учет сдвиговых деформаций позволил получить значительное приближение расчетных данных ( Ммч, Д ) к опытным.

Для оценю! прочности нормальных и наклонных сечений в зоне действия знакопеременных изгибающих моментов предложена расчетная модель, которая представлена в виде статически неопределимой фермы с параллельными поясами (рис. 2). Эта статическая неопределимая система позволяет определить взаимное влияние усилий в поясах фермы (продольное армирование), в стойках (по-

С/ / /С / X - <?* ^р

• / } Уг уГ Ч1Р б/5ир .¿г/'/ Г

/ // . ... Л / ^ с

//

//.у /у

¿г

О '50 100

Рис. I. Изменение опорных и пролетных изгибагацих моментов, и поперечных сил в балке БУ1-Х1

Сг

Гио. 2. Расчетная модель статически неопределимой фермы о параллельными поясами.

перечное армирование) и в раскосах (наклонная сжатая полоса). Таким образом, в отличии от фермы Марта, путем введения одной линейной связи, можно проследить как изменяются усилия в элементах фермы и раздельно рассмотреть влияние стоек и раскоса.

Сущность метода заключается в определении усилий в элементах статически неопределимой фермы и проверке по этим уои-лкям несущей способности нормальных и наклонных сечений, к продольной оси элемента. Для раскрытия статичесхой неопределимости воспользуемся методом сил в предположении, что единичное усилие действует в среднем подкосе * .

Рассмотрим формирование жесткостей элементов ферм. Как видно, из расчетной схемы фермы стержни 2-3 и А-В работают на „, растяжение и жесткости этих стержней определяются по формулам А - с V . »Г .

я с'У /»«у

где у, *"/> - условше обозначения пролетного и опорного сечений.

Раскосы представляются в виде бетонной полосы о напряжениями вдоль полосы, распределенными равномерно по ее ширине и равными сопротивлению бетона Я1 , тогда жесткости этих раскосов

» 1-е" Ь*-с. = £< '61Г > ( 7 )

где - ширина раочетной полосы, равная ¿-х.т -с*Iр.

Жесткость верхнего сжатого пояса В-С вычисляется по формуле

Ьл.€ С 8 )

Стойка 2-В характеризует работу хомутов и жесткость стойки определяется по формуле

02.» - , (9 )

где - коэффицент, учитывающий влияние хомутов в наиболее опасном наклонном сечении, равный е. /* .

Черев стержень 1-2 проходит наклонная.трещина, в результате чего последний испытывает внецентренное растяжение, поэтому жесткость этого элемента будет равна

а 1-1 * , ( 10 I

где к, - коэффицент, учитывающий уменьшение модуля растяжения вследствие появления касательных напряжений в продольной

арматуре.

После формирования жесткостей элементов фермы, решив каноническое уравнение метода сил, определяют усилия во всех элементах Фермы и по полученным значениям этих усилий производится проверка прочности по нормальным и наклонным сечениям и по наклонной сжатой'полосе между наклонными трещинами на действие поперечной силы.

Для определения влияния различных факторов на изменение усилий в элементах фермы, от которых зависит величина поперечной силы были проведены численное исследование железобетонной консольной балки с двузначной эпюрой изгибающих моментов.

Численный анализ результатов расчета показывает, что б зависимости от пролета среза, процента продольного и поперечного армирования происходит перераспределение усилий в элементах фермы, от которого зависит характер и форма разрушения. Этот фактор является важным для статически неопределимых конструкций, так как при образовании в каком-либо сечении пластического шарнира внутреннее перераспределение усилий показывает

место образования последующего шарнира.

>

С целью оценки предложенных теоретических исследований по учету влияния деформаций сдвига на перерасцределения усилий были проведены експериментальные исследования,в ходе которых также уточнялось влияние деформативности узловых участков на перераспределения усилий в железобетонных рамах.

Были изготовлены я испытаны четыре образца Г-обравных и три П-образкых монолитных железобетонных рам, которые различались в армированиии продольной и поперечной аркатуры и узловых участков.

Опытные рамы были испытаны на рычажной установке. НагрУ-

- 1Я -

жение опытных образцов производили этапами по (0,05 + 0,1)-Ри с выдержкой 10...15 мин на каждом этапе. Раскрытие статической неопределимости рам производилось через кольцевые динамометры с помощью которых определялись значения опорных реакций рам о точностью 0,1 кН.

Методикой испытаний предусматривалось измерение деформаций арматуры и бетона, ширины раскрытия трещин, реакций опор и перемещений различных точек рам вплоть до их разрушения.

С целью выделения сдвиговой доли деформации от общей величины прогибов и получения наглядного представления о дефор-мативности узловых участков на боковой поверхности рам размещали стальные реперы, приваренные к продольны?» стержням верхней и нижней ериатури. Размещенные реперы образовывали узлы статически неопределимой фермы с параллельными поясами. На всех этапах нагружэния производили измерение абсолютных деформаций элементов верхнего и нижнего поясов, вертикальных стоек и раскосов в каждом блоке фермы.

В результате проведенных исследований рам определены опытные разрушающие нагрузки, характер образования и развития трещин, порядок образования пластических шарниров, деформации продольной и поперечной арматур, усилия, действующие в сечениях рам. • •

Разрушение во всех Г-образных рамах, кроме рамы РГ-2, происходило по наклонным трещинам в гоне действия знакопеременных изгибающих моментов после раскрытия тфитической наклонной трещины. До наступления потери несущей способности рам на участке о максимальным положительным моментом образовывался пластический шарнир в нормальной сечении. При этом на этом участке в зависимости от количества подольной арматуры наблюдали большее

или меньшее развитие нормальных трещин. В момент разрушения наступала текучесть во всех поперечных стержнях и ширина раскрытия наклонных трещин составила 0,4...О,5 мм.

В раме РГ-2 после наступления текучести в продольной арматуре (образование пластического шарнира в нормальном сечении) образовались'диагональные трещины в узле. С ростом нагрузки эти трещины начали развиваться интенсивно, а развитие наклонных трещин приостановилось и разрушение произошло по углу рамы. Образование второго пластического шарнира в узле рамы объясняется меньшим количеством процента армирования узлового участка по сравнению с другими рамами.

П-образные рамы нагружали кратковременными вертшшлвКюг и горизонтальными нагрузками, при этом соотношение вертикальных и горизонтальных нагрузок было принято: для рам РП-1 и РП-2 - Р=1,05...1,15, а для РП-3 - Р/Н = 0,55... 0,60. Загружекие рам осуществлялось двуда вертикальными сосредато-чешшии силами на расстоянии 0,5 м от стоек и горизонтальной нагрузкой, приложенной на уровне центра тяжести сечения ригеля.

Рамы РП-1 и РП-2, где преобладающей была вертикальная нагрузка, пластические шарниры образовались под левой вертикальной силой в нормальном сечении, в правом узле, в правой стойке от двух параллельных наклонных трещин и у опорного закрепления в нормальном сечении.

В раме РП-3 о преобладающей горизонтальной нагрузкой в отличие от предыдущих рам плаотичеокий шарнир образовался в левом узле, а не под левой вертикальной силой.

В момент разрушения во всех П-обрвзных рамах наблюдали значительное раскрытие диагональных трещин в правом узле, а разрушение носило пластический характер и происходило при пол-

ном перераспределении усилий по схемам разрушения, зависящим от соотношения вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Оценка распределения усилий испытанных рам производилась с помощью методики, блок-схема которой показана на рис. 3.

Алгоритм расчета изложенный выше, учитывает изменение изгибных и сдвиговых жесткостей по длине элементов на каждом этапе яагружения, после чего получаем новое распределение усилий. По полученным значениям усилий производится проверка прочности по нормальным и наклонным сечениям.

Проведенный анализ распределения усилий рам показал, что после образования трещин опытные значения изгибающих моментов и поперечных сил отклоняются от результатов расчета рамы как упругой системы. С ростом нагрузки величина этого отклонения возрастала и к моменту разрушения достигала 50$ и больше. Расчет перераспределения усилий по расмотренному способу и сопоставление его с опытными данными Г-образных рам показало хорошее совпадение. Исключение составило рама РГ-2, где в момент разрушения значения изгибающих моментов отличались от опытных данных: для опорного момента - 18,55?, а для пролетного - 13,5$. По-видимому, такое расхождение объясняется развитием диагональных .трещин в узле, которые привели к дополнительному перераспределению усилий.

Влияние деформативности узла на перераспределения усилий производится включением в формулу Мора, как дополнительный член, угла взаимного поворота узла. Тогда все перемещения основной системы метода сил от единичных сил и внешней нагрузки складываются из перемещений, вызванных искривлениями стержней от изгибных, продольных я сдвиговых деформаций к деформатив-яостьв узла.

с

Начало

Определение геометрических и жескост-ных характеристик в элемента* рамы без трещин

г— I

Г- ¡>

Вычисление предельны* значений изгибающих моментов и поперечных сил, вос-. .принимаемых сечениями

Определение усилий в элементах рамы бея трешин (расчет .упругой р?:,^ >

Определение длин участков и соответствующих им жесткостей по длине элементов в зависимости от . трещинообразования

Г

Расчет рамы по измененным жесткостям

Проверка сходимости

по внутренним усилиям р-

Проверка прочности по нормальным и наклонным сечениям о помощью статически неопределимой фермы

. С

конец

Рис. 3. Клок-схема расчета желеяобетонных рам

Угол взаимного поворота узла определяется по формуле •

где К - коэффкцент жесткости узла, определяемый из опытной диаграмм М - л ^ , как тангенс угла касательной.

Как видно из рис. 4, учет влияния де$орг.:ативности узла на ■.перераспределения усилий сблизил опытные я теоретические мо-¿ленты (Ми ; М^ ).

Анализ экспериментальных исследований показал, что в процессе расчета перераспределения усилий необходима проверка [прочности по нормальным и наклонным сечениям.

В таблице 1 дуй опытных Г-образных железобетонных рам приведены результаты расчетов по СНиП 2.03.01-84 и по предложенной методике. Предельные значения изгибающих моментов по СНиП 2.03.01-84 были определены при напряжениях продольной арматуры, соответствующих пределу текучести (над чертой) и временному сопротивлению (под чертой)..

Как видно из таблицы 1 в рамах РГ-1 и РГ-2 , уже при эксплуатационных нагрузках в нормальном сечении образуется пластический шарнир. При дальнейших повышениях нагрузки интенсивность увеличения изгибающих моментов пролетного сечения незначительна по сравнению с опорным сечением. Второй пластический шарнир образуется по наклонному сечению, что подтверждается опытными данными. Разрушение рамы РГ-4 произошло одновременно по нормальному и наклонному сечению.

Анализ сопоставления результатов расчета по этой методике и СНиП 2.03.01-84 показывает, что предлагаемая методика и методика расчета прочности по нормальным и наклонным сечениям СНиП дают хорошее приближение к опыту.

М^Ци

НО

.100

50

\, у V ■ гА , уГ О» / п*

¿и • <?,ир

50

100

4,'Ц

Рис. 4.' Изменение изгибающих моментов и поперечных сил в раме РГ-2

Таблица I.

Результаты расчетов прочности по нормальным и наклонным сечениям по СНиП 2.03.01-84 и предложенной методике

рамы

кНм

Расчеты по СНиП 2.03.01-84

а, ч», «.

кН кН хН

кНм

Нагрузка

РкН

Расчеты по предложении

кНм кНм

кН

кН

кН

Характер разрушения (порядок образования пластических шарниров)

РГ-1 18.72 18.72 62,79 . 62,68 125,5 120,0 27,84 27,84

142.5

159.6

22,52 9,14 58,85 34,03 92,88

23,50 15,91 77,83 37,63 115,5 26,40 20,94 91,91 40,31 132,2

образовался I-пластич.шарнир в нормальном сечении

образуется 2-пластич.шарнир I по наклонному сечению

РГ-2 18.7227,84 18.72 27,84 62,79 62,68 125,5 122,0 22,48 9,00 85,47 33,96 92,4 образовался пластич.шарнир в нормальном -сечении _ п_

142,8 24,10 15,24 75,93 37,23 113,2

164,1 27,00 21,68 93,99 40,70 134,7 образуется 2-пластич.шарнир в наклон.сеч

РГ-3 31,86 18.72 62,79 62,68 125,5 . 123,8 23,57 10,07 54,94 32,60 87,5

44,49 27,84 155,1 175,8 29,24 13,28 33,38 15,62 74,84 35,26 91,43 37,48 110,1 128,9 Образуется шарнир в норм.и наклонном сеч.

Предложенная методика учета деформаций сдвига и деформа-тивности узлов железобетонных рам также была проверена при, оценке расчетом распределения усилий в П-обраэных рамах.

Сравнение полученных расчетом распределения увилий с дан-вшй Экспериментальных-исследований рам показывает удовлетворительную сходимость - в момент разрушения расхождение в значениях изй(бетдйх моментов составило до 15%. Несмотря на это моТодМй ОМЫ быть использована при дальнейшей разработке и совершейоЖбйвании расчетного аппарата для статически неопределимых железобетонных конструкций, а также для ведения практических расчетов.

Дано описание алгоритма расчета статически неопределимых хМ§§&6в1о'Шшх конструкций для использования ЭВМ..

0ВЦИ£ ВЫВОДЫ

1» предложена методика определения усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях о учетом влияния поперечных сил.

В отличие от традиционных способов решения таких задач предлагаемая методика позволила учесть не только влияние нормальных и наклонных трещин, во и деформативности узлов рам. Цри этом проведенные исследования учитывают деформативность не только в стадии эксплуатации, но и в стадиях, близких к разрушениям.

2. В настоящее время нормативные документы не содержат рекомендаций по расчету монолитных рамных увлов. и, при практических расчетах эти участки принимаются.либо абсолютно жесткими, либо шарнирными. В действительности они обладают некоторой деформативноотью, которая, в сЬов очередь, может повлиять на

распределения усилий в железобетонных рамных системах. Показано, что деформатйвнооть узла может определена из опытной зависимости угла взаимного поворота от действующего момента, которая аппроксимируется кусочно-линейной функцией.

3. Внявлеко,. что в момент исчерпания несущей способности в статически неопределимых железобетонных.конструкциях, разрушающихся .по наклонным сечениям, перераспределение усилий не всегда реализуется полностью. В ятом случае за разрушающую' нагрузку следует принимать ту ее величину, при которой происходит хрупкое разрушение. Поэтому, кроме оценки распределения усилий, возникает необходимость проверки прочности.по нормальным и наклонным сечениям,

4. 'Предложен вариант усовершенствования методики расчета прочнооти нормальных и.наклонных сечений в зоне действия знакопеременных изгибающих моментов и поперечных сил в виде статически неопределимой фермы о параллельными поясами, который позволяет проследить внутреннее изменение усилий в элементах фермы в зависимости-от пролета среза, процента.продольного л поцеречного армирования.

5. Выполнен анализ результатов расчета прочности по нормальным К наклонным сечениям по предлагаемой методике к проведено сравнение о опытными данными испытанных рам.Результаты анализа показывют, что разработанная методика дает горошее приближение к опытам* Это позволяет рекомендовать предложенную методику для практического использования в инженерных расчетах.

6. 1 П-обравных рамах включение горизонтальных нагрузок приводит в большему развитию деформативнооти узлов, по сравнению о Г-образными рамами, загруженных только вертикальными на-

грузками. В дальнейшей необходимо проведение теоретических исследований по изучению деформативкости узлов рам при различных сочетаниях вертикальных и горизонтальных нагрузок.

7. Предложен алгоритм расчета статически неопределимых, железобетонных конструкций о программным обеспечением для реализации на ЭВМ. Необходимая точность результатов расчета подтверждена путем сравнения их с экспериментальными данными.

Ооновные положения диссертации изложены в работах:

1. Шалхаров А. Влияние деформаций сдвига на распределение усилий в железобетонных рамах // Расчет, конструирование

и технология изготовления бетонных и. железобетонных изделий. -Ы., 1989. - 0.151-154.

2. Крылов С.Ы., Зайцев Л.Н., Шалкаров А* Методика оценки распределения усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях, разрушающихся' по наклонным оечениям. - М.«, 1990. - 11о./НШЗБ. Деп. во БНИИНПШ Госстроя СССР, № 10789.'

Подп. к печати

Захая$97 Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ГОВЦлегпрома