автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние предварительного загружения сборного элемента на трещиностойкость и деформативность сборно-монолитных изгибаемых конструкций

СИРАЗИЕВ Ленар Фиргатевич

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЗАГРУЖЕНИЯ СБОРНОГО ЭЛЕМЕНТА НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ ИЗГИБАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.23.01-Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2004 г.

Работа выполнена на кафедре «Основания, фундаменты, динамика сооружений и инженерная геология» Казанской Государственной архитектурно-строительной академии.

Научный руководитель - советник РААСН, доктор технических наук,

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Овчинников Игорь Георгиевич - кандидат технических наук, доцент Замалиев Фарит Сахапович

Ведущая организация - Головная территориальная, проектная и

Защита состоится 30 июня 2004г. в 15 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.077.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Казанской Государственной архитектурно-строительной академии по адресу: г.Казань, ул. Зеленая, 1, ауд. В-209.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Казанской Государственной архитектурно-строительной академии.

Совет направляет Вам для ознакомления данный реферат и просит Ваши отзывы и замечания в двух экземплярах, заверенные печатью, направить по адресу: 420043, г.Казань, ул. Зеленая, 1, Казанская Государственная архитектурно-строительная академия.

Автореферат разослан 29 мая 2004г.

Ученый секретарь диссертационно:

профессор

Мирсаяпов Илизар Талгатович,

научно-производственная фирма «Татинвестгражданпроект»

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы: Удельный вес монолитного железобетона в общем объеме железобетонных конструкций особенно высок в гражданских зданиях, сооружениях черной и цветной металлургии, горнорудной, химической и некоторых других отраслей промышленности. При устройстве монолитных железобетонных конструкций 35-45% трудозатрат падает на устройство и разборку опалубки. В сочетании со значительным расходом древесины это приводит к значительному удорожанию таких конструкций и увеличению сроков их возведения. Поэтому индустриализация работ при возведении подобных сооружений представляет актуальную задачу.

Одним из путей реализации отмеченной задачи является переход к сборно-монолитным железобетонным конструкциям, объемы и область применения которых как у нас, так и за рубежом, в настоящее время постоянно расширяются. Однако реализация технических и экономических преимуществ сборно-монолитных железобетонных конструкций перед монолитными, а в некоторых случаях и перед полностью сборными конструкциями, сдерживается недостаточной изученностью влияния предыстории работы сборно-монолитных конструкций за период набора прочности монолитным бетоном. Поэтому весьма актуальным и своевременным является разработка новых методов расчета трещиностойкости и деформативности сборно-монолитных конструкций с учетом предыстории загружения.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является разработка

методов расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных изгибаемых конструкций с учетом предварительного загружения сборного элемента и с учетом физической нелинейности арматуры и бетона.

В связи с этим в работе поставлены следующие задачи: - изучить особенности напряженно-деформированного состояния, развития прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин сборно-монолитных изгибаемых конструкций с учетом

БИБЛИОТЕКА

СП*™»«;

оэ «»

№

элемента и с учетом физической нелинейности арматуры и бетона;

- провести экспериментальные исследования трещиностойкости и деформативности сборно-монолитных изгибаемых конструкций с учетом предварительного загружения сборного элемента;

- разработать новые методы расчета прогибов и ширины раскрытия трещин сборно-монолитных железобетонных конструкций с учетом предварительного загружения сборного элемента;

- выполнить проверку точности предлагаемых методов расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов путем сравнения теоретических результатов с данными проведенных экспериментов.

Автор защищает:

- результаты экспериментальных исследований трещиностойкости и деформативности сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов;

- методы расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов;

- аналитическую зависимость для определения прогибов сборно-монолитных конструкций с учетом предварительного загружения сборного элемента;

- результаты проверки точности и надежности предлагаемых методов расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов.

Научную новизну работы представляют:

- деформационные методы расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов на основе аналитических диаграмм деформирования бетона и стали с учетом предварительного загружения сборного элемента;

- упрощенные методы расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов с учетом предварительного загружения сборного элемента;

данные о характере разрушения и развития

| ч«}

' .V ;

прогибов, ширины раскрытия нормальных трещин, деформаций бетона и арматуры сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов при изменении уровня предварительного загружения сборного элемента.

Практическое значение работы заключается в том, что в результате выполненных экспериментальных и теоретических исследований разработаны методы расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных железобетонных изгибаемых с учетом предварительного загружения сборного элемента, позволяющие повысить надежность проектируемых несущих конструкций, а в ряде случаев расчетную несущую способность и за счет этого получить более экономичные конструктивные решения.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на научно-технических конференциях кафедры железобетонных и каменных конструкций КГАСА в 1998-2001 гг.; на Всероссийской научно-технической конференции ПГАСА «Актуальные проблемы современного строительства», г. Пенза, 1999г.; на Международной молодежной конференция «Молодежь - науке будущего» г.Набережные Челны, 2000г.; на Международной научно-практической конференции «Строительство-2000», г. Ростов-на-Дону, 2000 г.; на кафедре оснований, фундаментов, динамики сооружений и инженерной геологии КГАСА в 2002 - 2004 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка использованной литературы.

Общий объем работы составляет 182 страниц, в том числе - 100 страниц машинописного • текста, 78 рисунков, 19 таблиц и список использованной литературы из 90 наименований.

Диссертационная работа выполнялась на кафедрах «Железобетонные и каменные конструкции» и «Оснований, фундаментов, динамики сооружений и

инженерной геологии» Казанской государственной архитектурно-строительной академии в 1998-2004 г.г. под руководством Советника РААСН, доктора технических наук, профессора И.Т.Мирсаяпова и кандидата технических наук, доцента Г.С.Валеева.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Дополнительный монолитный бетон, включаемый в совместную работу со сборным, имеет другой возраст, другие физико-механические характеристики, включается в работу конструкции постепенно по мере увеличения прочности. Сборно-монолитная конструкция после бетонирования монолитной части превращается в составную конструкцию, напряженно-деформированное состояние которой меняется во времени вследствие изменения реологических свойств монолитного и сборного бетонов в связанных условиях. Неодновременное вступление в работу бетонов приводит к изменению области совместного деформирования, что отражается на дальнейшей работе конструкции под нагрузкой.

Исследованию трещиностойкости и деформативности сборно-монолитных конструкций посвящены работы Ф.С.Белавина, А.Б.Голышева, И.И.Улицкого, А.В.Харченко, В.Ф.Усманова, А.Е.Кузьмичева, Н.С.Метелюка, О.В.Михайлова, С.МЛитулько, В.П.Полищука, Э.Г.Ратца, А.В.Юркша, Т.М.Пецольда, Д.Н.Лазовского, Г.В.Марчюкайтиса и др. Большая работа также была проведена сотрудниками Казанской ГАСА Я.Г.Сунгатуллиным, И.Т.Мирсаяповым, В.Ш.Фатхуллиным, Г.С.Валеевым, Ю.Н.Волковым.

Выполненный обзор и анализ результатов имеющихся экспериментальных и теоретических исследований расчетов ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов позволяет дать следующую общую оценку современного состояния проблемы. В экспериментальном плане проблема трещиностойкости и деформативности сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов с учетом предварительного загружения

сборного элемента не достаточно изучена. Существующие методы расчета сборно-монолитных железобетонных конструкций базируются на классической теории железобетона, связанной с методом расчетных сечений, в котором напряженно-деформированное состояние составной конструкции рассматривается в предельном состоянии, учет нагрузок в период монтажа или усиления конструкций под нагрузкой производится с помощью эмпирических коэффициентов' условий работы, не учитывается предыстория работы конструкции. Расчет сборно-монолитных конструкций осуществляется только после набора монолитным бетоном заданной прочности.

Изучение состояния вопроса позволило обосновать направления дальнейшего развития исследования.

В- качестве опытных образцов изготовлялись сборно-монолитные железобетонные балки прямоугольного сечения, со следующими размерами: длина 2100 мм, ширина 100 мм, высота сборного и монолитного бетонов по 100 мм. В качестве продольной растянутой арматуры использовалась арматурная сталь 012 мм класса А-Ш, в качестве поперечной арматуры - сталь 0 8 мм класса A-I, установленные с шагом 100мм в приопорной зоне. Переармирование по наклонному сечению произвели для предотвращения появления наклонных трещин.

Образцы подразделялись на серии, различающиеся друг от друга уровнем предварительного загружения сборного элемента.

1 серия - сборные элементы - испытывались для определения разрушающей нагрузки.

2 серия - испытывались сборно-монолитные балки без предварительного загружения сборного элемента.

3-5 серии - балки с предварительным загружением сборного элемента с уровнем нагружения 0.3, 0.6 и 0.75 от разрушающей нагрузки сборной балки.

Всего было изготовлено 5 серий по 3 образцов в каждой серии.

Испытываемые элементы изготавливались на стенде лаборатории

кафедры ЖБ и КК КГАСА в жесткой разборной стальной, форме. После распалубки балки 3, 4, 5 серий устанавливались на стенд по схеме свободно-опертой балки, создавалось предварительное загружение с помощью штучных грузов. Нагрузка прикладывалась в виде двух сосредоточенных сил в третях пролета. И в пригруженном состоянии производилось - намоноличивание сборных элементов в деревянных опалубках.

На третьи сутки после омоноличивания, балки распалубливались и для изучения напряженно-деформированного состояния сборно-монолитной конструкции в процессе набора прочности устанавливались дополнительные механические приборы, а на поверхность монолитной части в середине пролета наклеивались тензорезисторы. Наблюдение за изменением НДС конструкции проводилось до стабилизации прогибов. И на всем периоде набора прочности монолитным бетоном замерялись прогибы балок в середине пролета, деформации растяжения и сжатия в арматуре, деформации сжатия-растяжения в бетоне, осадка опор ригеля, деформации сдвига в контактном шве, вертикальные деформации между сборным и монолитным бетонами балки на расстоянии 330 мм от опоры.

После стабилизации - прогибов производилось разгружение составных балок и их установка на пресс ИПС-200 для проведения дальнейших испытаний до разрушения. Величина нагрузки задалась и контролировалась по манометрам испытательной машины. В процессе испытаний измеряли продольные деформации бетона и арматуры опытных, конструкций, горизонтальные и вертикальные деформации контактного шва, прогибы, длину и ширину раскрытия нормальных трещин. Деформации бетона и арматуры фиксировали тензодатчиками базой 50 и 20 мм соответственно. Измерение прогибов, деформаций контакта осуществлялось индикаторами часового типа с ценой деления 0,01мм.

Все опытные образцы сборно-монолитных изгибаемых элементов разрушились по нормальному сечению вследствие достижения напряжениями в

сжатой зоне предела прочности на сжатие.

В период набора монолитным бетоном заданной прочности при выдержке конструкции под нагрузкой в сборном элементе в нижней его зоне на начальном этапе наблюдений (1-20 суток) происходит увеличение растягивающих деформаций, а на втором этапе появляются дополнительные сжимающие деформации, что очевидно связано с перераспределением усилий в составной конструкции.. В монолитном бетоне происходит постоянное увеличение деформаций сжатия.

При увеличении уровня предварительного загружения (0.3, 0.6 и 0.75) сборного элемента ширина раскрытия трещин в сборно-монолитных изгибаемых конструкциях увеличивается на 17, 38 и 40%, а прогибы увеличиваются на 11, 15,17%.

В диссертации экспериментальный материал представлен в виде графиков и таблиц развития прогибов, деформаций бетона и арматуры, деформаций контактного шва, схем развития трещин и разрушения.

При расчете прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов за основу принята теория В.И. Мурашева.

В общем. случае прогибы и ширина раскрытия нормальных трещин определяются исходя из вышеописанного напряженно-деформированного состояния сборно-монолитных железобетонных элементов с учетом предварительного. загружения сборного элемента и представляются в виде (рис. 1.).

где - прогибы железобетонного изгибаемого элемента в рассматриваемый момент времени;

О)

асгс{*)~ ея>}сге ~ еЫтК

' сгс >

(2)

Рис.1. Напряженно-деформированное состояние сборно-монолитного железобетонного изгибаемого элемента после образования трещин (к расчету прогибов и ширины раскрытия трещин).

- кривизна нейтральной оси на участках с трещинами;

Б - коэффициент, учитывающий расчетную схему конструктивного элемента;

¡0 - расчетный пролет конструктивного элемента;

асгс(<) - ширина раскрытия нормальных трещин в рассматриваемый момент времени;

егт - средние относительные деформации продольной растянутой арматуры на участке с трещинами;

- средние относительные деформации бетона растянутой зоны на участке между нормальными трещинами по оси продольной растянутой арматуры;

- расстояние между нормальными трещинами.

Кривизна нейтральной оси сборно-монолитного изгибаемого железобетонного элемента на участке с трещинами определяется по средним деформациям продольной растянутой арматуры и бетона сжатой зоны.

Неравномерность распределения деформаций верхних фибр бетона сжатой зоны на участке между трещинами учитывается коэффициентом

Влияние работы растянутого бетона между трещинами на величину средних деформаций продольной растянутой арматуры учитывается коэффициентом у/5,

Таким образом, для расчета прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов с учетом предварительного загружения сборного элемента необходимо определять напряжения и деформации в продольной растянутой арматуре бетоне сжатой зоны а также коэффициенты и расстояние

между трещинами

Для расчета прогибов и ширины раскрытия трещин предлагаются два метода.

Первый метод основан на деформационной модели расчета железобетонных конструкций с использованием аналитических диаграмм деформирования материалов.

Общая деформационная расчетная модель для расчета прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин сборно-монолитных железобетонных стержневых изгибаемых элементов разрабатывалась на основе аналитических диаграмм деформирования бетона и арматуры. Такой подход позволяет с

единых позиций рассчитывать конструктивные элементы на прочность, трещиностойкость и деформативность с учетом нелинейных свойств материалов при кратковременном статическом и длительном статическом нагружениях.

Исходя из гипотезы плоских сечений, трансформированных диаграмм зависимостей «сг^—еь» и ««г,— г,» и из уравнений равновесия для любого рассматриваемого момента времени и режима нагружения определяются напряжения в бетоне и арматуре соответствующие деформации и Esj. По деформациям в бетоне еы и арматуре eSj вычисляются прогибы конструктивного элемента и ширина раскрытия нормальных трещин.

контактный шов

Рис 2. Схема усилий, эпюра напряжений и деформаций при расчете на основе аналитических диаграмм деформирования бетона и арматуры.

В данном случае уравнения равновесия имеют вид:

Мг = Н] аь [е^ (4(*Х* -ИмГ)сЬ + <ть [е? (х)\(х)х&

о о

' г т,

+ \ аь, К, {х)р(х)хск + О-, (в, )А3 (Иа - 4

К~х!

О

где сгД^), - зависимости «напряжения - деформация» бетона и

арматуры;

£ь{х\ £Ь6{Х) - закон изменения деформаций монолитного и сборного

(7)

- дополнительный изгибающий момент вследствие возникновения и развития дополнительных остаточных деформаций в арматуре от ползучести и усадки монолитного бетона в связанных условиях;

- дополнительный изгибающий момент вследствие возникновения остаточных дополнительных напряжений в монолитном и сборном бетоне от усадки и ползучести монолитного бетона в связанных условиях;

- модули упругости сборного и монолитного бетонов

соответственно;

- соответственно площадь, статический момент, момент

инерции приведенного сечения.

Вычисление внутренних усилий по формулам (5) и (6) выполняются методом последовательности приближений, пока не выполнится условие:

X

(8)

где - заданная точность вычислений.

Уравнения (3) - (6) справедливы для всех стадий напряженно-деформированного состояния сборно-монолитного железобетонного элемента, включая и стадию разрушения.

После определения из (3) — (6) е^ и е31- переходим к вычислению прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин, при этом должны соблюдаться условия

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси конструктивного элемента, производится из условия:

ОсгсФсгЛ (10)

где [асгс] - предельно допустимая ширина раскрытия трещин.

Следуя В.И. Мурашеву ширина раскрытия трещин определяется из условия, что на участке между трещинами, где происходит взаимное смещение арматуры и бетона, сумма удлинений бетона и ширины раскрытия. трещин равна удлинению арматуры на этом участке.

Ширина раскрытия трещин определяется по формуле:

асгс ~ ^СГС£31п = ' (11)

Расчет по прогибам производится из условия, прогибы элемента от внешней нагрузки не должны превышать предельно допустимые значения:

/Ф]. (12)

Прогибы сборно-монолитной конструкции определяются по формуле (1) с использованием значений кривизны на участке с трещинами по средним деформациям бетона и арматуры.

Для изгибаемых элементов с трещинами в растянутой зоне кривизна определяется по формуле:

где - средние деформации в бетоне наиболее сжатой грани

элемента и в продольной растянутой арматуре.

Величины ££т(<) и £1т{() определяем по формулам:

*Ьт(') = *б('Уь. (14)

(15)

где у/^ - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения деформаций крайнего сжатого волокна бетона по длине участка с трещинами и принимаемый для тяжелого бетона усредненно, равным 0,9;

" коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона на участке

с трещинами.

Значения деформаций е3, следовательно, и кривизна 1 !г определяются последовательным приближением исходя из уравнений (3) - (6).

При вычислении кривизны изгибаемого элемента от действия усадки и ползучести до приобретения монолитным бетоном заданной прочности рекомендуется пользоваться следующей формулой:

Л

(16)

(17)

коэффициент, учитывающий постепенное включение монолитного бетона в работу сборно-монолитной изгибаемой конструкции по мере набора монолитным бетоном заданной прочности;

Л/,

- уровень предварительного загружения сборного элемента по

Щи

отношению к разрушающему моменту.

Для инженерной оценки прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов, кроме деформационного метода разработаны также упрощенные методы расчета, учитывающие как изменение напряженного состояния, так и изменение прочностных свойств материалов. В целях упрощения расчета сборный и

монолитный бетоны приводятся к одному эквивалентному по прочности и деформативности, и таким образом, расчет сборно-монолитной конструкции сводится к расчету обычных (несоставных) железобетонных элементов.

При этом эпюра напряжений принимается трапециевидной, изменение напряжений учитывается функциями накопления напряжений Трудоемкость вычислительной работы существенно меньше по сравнению с диаграммным методом, в то же время, расчет является более наглядным и позволяет анализировать изменение всех основных параметров.

Сопротивление «приведенного» бетона осевому сжатию определяется по

формуле: Я3ьхв + (18)

где - статический момент монолитного бетона сжатой зоны составного сечения относительно нейтральной оси при

- статический момент всей сжатой зоны относительно той же оси. Текущие значения напряжений к моменту времени ^

(19)

= Ло-Дг), (20)

где - начальные напряжения в бетоне сжатой зоны и растянутой

арматуре;

- дополнительные напряжения в бетоне сжатой зоны и растянутой арматуре, возникающие вследствие проявления ползучести «приведенного» бетона сжатой зоны в связанных условиях;

- дополнительные напряжения в бетоне сжатой зоны и растянутой арматуре, возникающие из-за разности деформаций ползучести сборного и монолитного бетонов.

Для принятой расчетной схемы приведенного среднего сечения (рис.3) начальные напряжения в бетоне сжатой зоны и растянутой арматуре определяем по формулам:

- коэффициент пластичности бетона сжатой зоны.

Рис. 3. Расчетная схема усилий и эпюры напряжений при расчете прогибов и ширины раскрытия трещин сборно-монолитных изгибаемых конструкций. упрощенным. методом: а) схема усилий и эпюры напряжений; б) приведенное сечение.

При вычислении начальных напряжений вводится ограничение которое подтверждается результатами экспериментальных исследований.

Дополнительные напряжения в бетоне сжатой зоны и растянутой арматуре, возникающие вследствие проявления ползучести «приведенного» бетона, определяются по формулам:

где Ер/ (?) -пластические деформации ползучести крайнего волокна сжатой зоны бетона:

В сборно-монолитных конструкциях сборный и монолитный бетон имеют различные меры ползучести. Вследствие этого в процессе длительного действия постоянной нагрузки деформирование составляющих бетонов происходит в связанных условиях, что приводит к возникновению еще одного дополнительного напряженного состояния из-за разности деформаций ползучести сборного и монолитного бетонов. Для определения дополнительных напряжений из-за разности деформаций ползучести составляющих бетонов поступаем следующим образом:

- напряжения в эквивалентом бетоне перераспределяются между сборным и монолитным бетонами пропорционально вкладу каждого бетона в общее сопротивление сечения, исходя из уравнения (18), заменяя при этом Я'°" на

<Гмон('о)" Ч6 на сгс6(г0);

-вычисляются деформации ползучести составляющих бетонов в свободных условиях;

- определяется разность деформаций ползучести сборного и монолитного бетонов Д5р, = Е^н-Есрб,1

- вычисляются дополнительные напряжения в растянутой арматуре:

- определяются дополнительные растягивающие напряжения в монолитном бетоне:

Подставляя в уравнения (19) - (20) выражения для с|ол(г), о^0"^), вычисленные по формулам (23), (24), (26), (27), после некоторых преобразований и упрощений получим текущие значения напряжений:

(28) (29)

где - функции накопления напряжений в бетоне сжатой зоны и

растянутой арматуре соответственно.

где - функции накопления деформаций приведенного,

монолитного и сборного бетонов соответственно;

Функции накопления деформаций «приведенного», сборного и монолитного бетонов вычисляются по единой формуле, и численные значения будут отличаться в зависимости от меры ползучести и модуля

упругости

(33)

Деформации в бетоне сжатой зоны и растянутой арматуре выражаем через

напряжения:

где

ст^(/;/0), с^ - текущие напряжения в бетоне сжатой зоны и в

продольной арматуре.

Тогда уравнение кривизны нейтральной оси сборно-монолитного железобетонного изгибаемого элемента при действии длительной статической нагрузки представится в виде:

(36)

Тогда выражение для определения прогибов сборно-монолитных конструкций имеет вид:

Ширина раскрытия трещин определяется по формуле:

■сгс "зт'сгс у 1

= ^---~1сгс-

(38)

Сравнение результатов расчета по предлагаемым методам с результатами экспериментальных исследований показали удовлетворительную сходимость.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Существующие нормы проектирования железобетонных конструкций (СНиП 2.03.01-84*) не учитывают все факторы, влияющие на трещиностойкость и деформативность сборно-монолитных изгибаемых элементов до приобретения монолитным бетоном заданной прочности. В настоящее время отсутствуют практические методы расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных изгибаемых элементов с учетом предварительного загружения сборного элемента при статическом нагружении с учетом физической нелинейности бетона и арматуры. В связи с этим назрела необходимость в разработке практических методов расчета трещиностойкости и деформативности сборно-монолитных изгибаемых элементов с учетом предварительного загружения сборного элемента при статическом нагружении с учетом физической нелинейности бетона и арматуры.

2. Разработаны деформационные методы расчета прогибов и ширины раскрытия трещин сборно-монолитных изгибаемых элементов на основе аналитических трансформированных диаграмм деформирования бетона и арматуры, реальных режимов деформирования материалов в составе конструкции. Такой подход позволяет с единых позиций рассчитывать ширину раскрытия нормальных трещин и прогибы конструкций при статическом нагружении с учетом предварительного загружения сборного элемента. В диссертации приведены уравнения изменения деформаций по высоте сечения с учетом неупругих свойств бетона, арматуры, уровня предварительного загружения сборного элемента.

3. В диссертации предложена методика трансформирования исходных диаграмм деформирования бетона для учета влияния предварительного загружения сборного элемента. Полученные аналитические зависимости для описания трансформированных диаграмм деформирования арматуры и бетона в компактной форме учитывают наблюдаемые в экспериментах влияния уровня

предварительного загружения сборного элемента и относительные деформации материалов. Использование предложенного способа трансформирования диаграмм деформирования бетона позволяет более точно оценивать трещиностойкость и деформативность нормальных сечений сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов.

5. Разработаны упрощенные методы расчета ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов сборно-монолитных изгибаемых элементов, учитывающие физическую нелинейность бетона и арматуры, предварительное загружение сборного элемента. Трудоемкость вычислительной работы существенно меньше по сравнению с деформационным методом, в то же время расчет является замкнутым и более наглядным, что позволяет анализировать изменение всех основных параметров.

6. Выполнены экспериментальные исследования трещиностойкости и деформативности сборно-монолитных изгибаемых элементов с целью обоснования гипотез, положенных в основу расчетных моделей по оценке ширины раскрытия нормальных трещин и прогибов с учетом предварительного загружения сборного элемента, а также для проверки точности и надежности инженерных методов расчета. Результаты исследований показали, что все опытные образцы разрушились по нормальному сечению вследствие достижения напряжениями в сжатой зоне сборно-монолитных несущих элементов предела прочности на сжатие. Трещины в растянутой зоне образовались, в основном, в зоне чистого изгиба и затем, по мере увеличения уровня нагружения, распространялись по ширине и по высоте сечения элементов и приводили к окончательному физическому разрушению опытных сборно-монолитных железобетонных балок. Закономерности развития прогибов, полных и остаточных деформаций бетона и арматуры изгибаемых элементов зависят от уровня предварительного загружения сборного элемента. Деформации с различной интенсивностью развиваются на всем протяжении испытаний. Эти результаты позволили получить аналитические зависимости

изменения кривизны нейтральной оси сборно-монолитных изгибаемых элементов при длительном действии предварительного загружения, значительно упрощающие инженерные расчеты. Испытания позволили установить, что увеличение уровня предварительного загружения сборного элемента приводит к увеличению деформаций бетона и арматуры, увеличению прогибов и ширины раскрытия нормальных трещин, к изменению закона распределения деформаций по высоте сечения.

7. Результаты расчетов по предложенным методам удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Их достоверность и надежность подтверждается данными испытаний 15 сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов, отличающихся уровнем предварительного загружения сборного элемента.

Основные положениядиссертации опубликованы в следующих

работах:

ЬВалеев Г.С., Сиразиев Л.Ф., Закиров И.И. Развитие теоретических основ сопротивления сборно-монолитного железобетона // Материалы 30-й Всероссийской научно-технической конференции ПГАСА «Актуальные проблемы современного строительства»// Сборник статей .- Пенза, 1999, с.14-15.

2. Сиразиев Л.Ф. Пространственная работа каркасно-панельного жилого здания // Материалы 51-й республиканской научной конференции. Сборник научных трудов аспирантов//- Казань, 2000г., с. 130-133.

3.Соколов Б.С., Сиразиев Л.Ф., Фурман М.В., Тихомиров Б.И. Многоэтажное крупнопанельное здание// Свидетельство на полезную модель №15900. -Москва, 2000г.

4.Валеев Г.С., Сиразиев Л.Ф., Галлямов И.Н., Шарапов А.Ф. Предварительное загружение сборных элементов сборно-монолитных изгибаемых конструкций // Международная молодежная конференция «Молодежь - науке будущего»//

Сборник статей. - Набережные Челны, 2000г., с. 142-143. 5.Валеев Г.С., Сиразиев Л.Ф. Сборно-монолитные конструкции перекрытий в каркасно-панельных жилых зданиях // Материалы международной научно-практической конференции «Строительство-2000»// Сборник статей. - Ростов-на-Дону, 2000., с.51-52.

»1284 1

Корректура автора

Подписано в печать Формат 60 84/16

Заказ ÓfA Печать RISO Усл.-печ.л. 1.0

Тираж 100 экз. Бумага тип. №1

Печатно - множительный отдел КазГАСА 420043, Казань, Зеленая, 1.