автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Выносливость железобетонных конструкций в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках

На правах рукописи

/ЖДи-

МИРСАЯПОВ ИЛШАТ ТАЛГАТОВИЧ

ВЫНОСЛИВОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ЗОНЕ

СОВМЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ И ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ ПРИ МНОГОКРАТНО ПОВТОРЯЮЩИХСЯ

НАГРУЗКАХ

Специальность 05.23.01- Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 6 СЕН 2014

Казань-2014

005552492

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»

Официальные оппоненты: Мурашкин Геннадий Васильевич,

доктор технических наук, профессор, НОУ ППДПО «Институт повышения квалификации специалистов строительной специальности», проректор по научной работе Овчинников Игорь Георгиевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Ю.А.Гагарина», профессор кафедры «Транспортное строительство»

Селяев Владимир Павлович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет», заведующий кафедрой «Строительные конструкции» Ведущая организация: ОАО «Центральный научно-

исследовательский и проектно-

экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений (ОАО «ЦНИИПром-зданий»), г. Москва

Защита состоится 12 ноября 2014 г. в 13°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.077.01 на базе Казанского государственного архитектурно-строительного университета по адресу: 420043, г. Казань, ул. Зелёная, 1, КазГА-СУ, ауд. 3-203 (зал заседаний Ученого совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного архитектурно-строительного университета и на сайте http://diss.kgasu.ru

Автореферат разослан «27 » августа 2014 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Абдрахманова Ляйля Абдулловна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Железобетон является основным конструкционным материалом в современном капитальном строительстве. Поэтому повышение его эффективности имеет народнохозяйственное значение. Одним из основных путей решения этих задач является совершенствование методов расчета железобетонных конструкций. Этому, к сожалению, не способствует исключение из норм проектирования железобетонных конструкций целого раздела «Расчет железобетонных конструкций на выносливость», которое произошло при замене СНиП 2.03.01-84 на СНиП 52-01-2003. Если бы СНиП 52-01-2003 и свод правил к ним (СП), распространялись только на проектирование гражданских зданий, то с этим'можно было бы отчасти согласиться. Но они распространяются также и на проектирование промышленных зданий и сооружений, в которых размещаются различные технологические процессы. При всем разнообразии производственных процессов их суть сводится к переработке сырья в готовый продукт или полуфабрикат или одной формы энергии в другую. Поэтому всегда связано с применением различных технологических установок и оборудования, которые, безусловно, являются источниками многократно повторяющихся динамических нагрузок. В этой связи в процессе эксплуатации большинство железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений подвергаются воздействию многократно повторяющихся нагрузок. Повторные нагрузки, развиваемые большинством промышленных установок непрерывного действия, являются систематическими и изменяются по времени по гармоническому закону (изменяются синусоидально). В промышленных зданиях они являются основными, определяющими долговечность конструкций, потому что из-за усталости бетона или арматуры разрушение конструкций при циклической нагрузке происходит при напряжениях значительно меньше статически разрушающих. Поэтому при проектировании железобетонных конструкций таких зданий необходимо проверять не только несущую способность при статическом нагружении, но необходимо также рассчитывать их на выносливость.

В соответствии со СНиП 52-01-2003, после исключения из норм проектирования расчета на выносливость, расчет железобетонных конструкций ведется только на действие статической нагрузки. При этом учитывается суммарное воздействие всех нагрузок в наиболее невыгодных сочетаниях, в том числе все-таки учитывается и максимальное значение цикла повторной динамической нагрузки. Но при этом эта суммарная нагрузка считается статической. В действительности же динамическая составляющая изменяется по времени по синусоидальному закону, а, следовательно, это приводит к изменению и суммарной нагрузки по гармоническому закону. Как известно при многократно повторяющихся нагрузках с увеличением количества циклов нагружения происходит снижение уровня напряжений, при которых происходит усталостное разрушение, т.е. происходит снижение усталостной (остаточной) прочности бетона и арматуры. Таким образом, при расчете несущей способности конструкций в расчет вводятся более высокие значения пределов прочности.

При строительстве с применением типовых железобетонных конструкций это возможно и не скажется на безопасности зданий, потому что при проектиро-

вании типовых железобетонных конструкций промышленных зданий их выносливость все-таки проверялась, и в них закладывался большой запас усталостной прочности. Но в современных условиях появляются новые эффективные железобетонные конструкции зданий, ускоренными темпами развивается монолитное строительство, широко применяются сборно-монолитные конструкции и т.д. А при их расчете и проектировании в современных условиях по СНиП 52-01-2003 расчет на выносливость уже не выполняется. В этой связи отсутствие этого раздела в настоящее время чревато опасными последствиями. К тому же еще в настоящее время увеличение мощностей станков, машин и оборудования ведет к увеличению интенсивности и частоты повторного нагружения; применение высокопрочных бетонов и арматуры ведет к уменьшению веса конструкций и как следствие к уменьшению коэффициентов асимметрии цикла внешней нагрузки, а, следовательно, и к уменьшению пределов выносливости бетона и арматуры; применение высокопрочных и менее пластичных бетонов и арматуры, а также периодический профиль арматуры дополнительно снижают их относительные пределы выносливости и повышают Чувствительность железобетонных конструкций к циклическим нагрузкам. Поэтому при проектировании железобетонных конструкций промышленных зданий, в большинстве случаев, повторные нагрузки будут основными, определяющими несущую способность конструкций.

В этой связи в нормы проектирования следует обязательно вернуть раздел «Расчет железобетонных конструкций на выносливость». И вернуть нужно не в том виде, в каком он существовал в старых нормах (СНиП 2.03.01-84), а в новом, измененном виде. При этом новые методика и методы расчета железобетонных конструкций на выносливость должны базироваться не на упругом расчете, как это было в старых нормах и предлагается в СП 63.13330.2012, а на физических и расчетных моделях усталостного сопротивления железобетонных конструкций, корректно отражающих их действительную работу с учетом реального деформирования бетона и арматуры в составе конструкции. Всё это требует проведения широкомасштабных теоретических и экспериментальных исследований усталостного сопротивления железобетонных конструкций.

В СНиП 2.03.01-84 отсутствовала методика расчета железобетонных конструкций на выносливость на совместное действие изгибающих моментов и поперечных сил при с0 /А0 < 1.4, где с0 /И0 - относительный пролет среза, а нормативная методика расчета железобетонных конструкций на выносливость по наклонному сечению охватывала только случаи с0 /И0 > 1,5, но даже для этих случаев она не отражала действительную работу железобетонных элементов. При этом расчет выносливости наклонных сечений производился по допускаемым напряжениям в предположении упругой работы бетона и производился из условия, что равнодействующая главных растягивающих напряжений, действующих на уровне центра тяжести приведенного сечения, должна быть полностью воспринята поперечной арматурой при напряжениях в ней, равных расчетному сопротивлению поперечной арматуры умноженному на коэффициенты условий работы Гц и ?!4, а в элементах без поперечной арматуры - бетоном, при напряжениях

в нем, равным расчетному сопротивлению бетона Яы, умноженному на коэффициент условий работы уЬ1.

Такой подход к расчету на выносливость находится в противоречии с реальным характером неупругой работы железобетонных элементов и не отражает особенностей поведения железобетонных конструкций в зоне действия поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках; не отражает реального напряженно-деформированного состояния (НДС); не учитывают неоднозначность восприятия поперечных сил различными элементами при различных пролетах среза; не учитывают существенные различия в их НДС, характере образования и развития трещин и усталостного разрушения при различных пролетах среза; не учитывают или учитывают весьма приближенно влияние целого ряда факторов; не в состоянии оценивать выносливость железобетонных конструкций в зоне действия поперечных сил с учетом изменения НДС, прочностных и деформатив-ных свойств материалов, реальных режимов деформирования бетона и арматуры в составе конструкции, что в конечном итоге приводит к значительному расхождению между расчетом и опытом. Поэтому по результатам статистической обработки сопоставления результатов расчета по рассмотренной методике с опытными данными усталостных испытаний балок на действие поперечной силы, проведенных в ГрузНИИЭГС, в Львовском политехническом институте, в Ростовском ИСИ и в Московском ИСИ в 80-х годах прошлого века н в КазГАСУ в 2005-2007 годы, математическое ожидание составляет 0^сч ¡0,т =0,39, а коэффициент вариации - и = 0,555.

В современных условиях, характеризующихся все возрастающим объемом применения железобетона и необходимостью рационального расходования ресурсов, проблема сопротивления действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках, как одна из нерешенных в области теории и практики железобетона, превращается в задачу, имеющую важное научное и народнохозяйственное значение. В связи с этим ощущается острая необходимость в создании и внедрении в нормы проектирования методики и методов расчета железобетонных конструкций на выносливость, учитывающих режимы реального деформирования бетона и арматуры в составе железобетонного элемента, учитывающих особенности НДС железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза и его изменения в процессе циклического нагру-жения. Эти обстоятельства выдвигают необходимость экспериментального и теоретического исследования усталостного сопротивления железобетонных конструкций в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил при различных пролетах среза.

Цель и задачи исследований. Целью работы является развитие теории усталостного сопротивления, усовершенствование методики и разработка новых методов расчета железобетонных конструкций на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил.

В соответствии с этими целями были поставлены и решены следующие задачи: - установить основные закономерности усталостного сопротивлении железобетонных элементов совместному действию изгибающих моментов и поперечных сил при повторных нагрузках;

- провести экспериментальные исследования для выявления характера образования и развития усталостных трещин, характера и форм усталостного разрушения, особенностей НДС железобетонных изгибаемых элементов при многократно повторяющихся нагрузках в зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза;

- разработать общие положения и единую концепцию расчета железобетонных конструкций на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил;

- разработать расчетные модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза;

- разработать методы расчета железобетонных конструкций на выносливость при действии поперечных сил, учитывающие одновременные изменения НДС элементов, прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры в составе конструкций в процессе циклического нагружения, а также реальные формы усталостного разрушения в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил;

-разработать инженерные методы расчета железобетонных изгибаемых элементов на выносливость при действии поперечных сил. Научную новизну работы представляют:

- новые методика и методы расчета железобетонных конструкций на выносливость, учитывающие одновременное изменение в процессе циклического нагружения НДС элементов, прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры в составе конструкций, а также реальные формы усталостного разрушения в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил, которые содействуют дальнейшему развитию теории усталостного сопротивления железобетонных конструкций;

- расчетные модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза;

- аналитические уравнения для оценки расчетного предела выносливости и описания изменений усталостной прочности бетона сжатой зоны;

- аналитические уравнения для описания изменений смещений арматуры в заделке при многократно повторяющихся нагрузках;

- аналитические уравнения для оценки расчетного предела выносливости и описания изменений усталостной прочности сцепления арматуры с бетоном и усталостной прочности анкеровки арматуры;

- инженерные методы расчета железобетонных конструкций на выносливость при действии поперечных сил;

- новые экспериментальные данные о выносливости, о характере образования, развития усталостных трещин при многократно повторяющихся нагрузках, об усталостном разрушении бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии и железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил.

- метод контроля гистерезисных энергопотерь (теплопотерь) с помощью тепловизора;

- способ определения зон концентрации напряжений в строительных конструкциях, основанный на методе контроля гистерезисных энергопотерь;

- результаты экспериментальных исследований по определению зон наиболь-

ших напряжений железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил и при местном сжатии, полученные методом контроля гистерезисных энергопотерь.

Основные положения, выносимые на защиту:

- новые методика и методы расчета железобетонных конструкций на выносливость, учитывающие одновременное изменение в процессе циклического нагру-жения НДС элементов, прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры в составе конструкций, а также реальные формы усталостного разрушения в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил;

- расчетные модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза;

- аналитические уравнения для оценки расчетного предела выносливости и описания изменений усталостной прочности бетона сжатой зоны;

- аналитические уравнения для описания изменений смещений арматуры в заделке при многократно повторяющихся нагрузках;

- аналитические уравнения для оценки расчетного предела выносливости и описания изменений усталостной прочности сцепления арматуры с бетоном и усталостной прочности анкеровки арматуры;

- инженерные методы расчета железобетонных конструкций на выносливость при действии поперечных сил;

- результаты экспериментальных исследований усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил и местному циклическому сжатию;

- метод контроля гистерезисных энергопотерь (теплопотерь) с помощью тепловизора;

- способ определения зон концентрации напряжений в строительных конструкциях, основанный на методе контроля гистерезисных энергопотерь;

- результаты экспериментальных исследований по определению зон наибольших напряжений железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил и при местном сжатии при многократно повторяющихся нагрузках, полученные методом контроля гистерезисных энергопотерь.

Практическое значение и внедрение результатов.

Практическое значение работы заключается в том, что в результате выполненных исследований разработаны расчетные модели усталостного сопротивления железобетонных конструкций совместному действию изгибающих моментов и поперечных сил и на их основе разработаны новые методика и методы расчета железобетонных конструкций на выносливость при действии поперечных сил, позволяющие повысить точность расчетов и за счет этого получить более экономичные и безопасные конструктивные решения.

Отдельные положения указанных методов расчета включены:

- в нормативную литературу по расчету и проектированию железобетонных конструкций «Рекомендации по расчету и конструированию сборно-монолитных железобетонных элементов стен и перекрытий сооружений АЭС». М: МО «Атомэнергопроект. 1988.-49с.;

- использованы при разработке учебного пособия «Выносливость сборно-монолитных железобетонных конструкций». Иваново, 1990,-92с.;

- в нормативную литературу в виде раздела проекта новых норм СНиП 52-012003 «Бетонные и железобетонные конструкции» и свода правил (СП) к ним, касающихся расчета выносливости наклонных сечений железобетонных балок; расчета выносливости бетонных и железобетонных элементов при местном циклическом сжатии; расчета выносливости обычных железобетонных балок в зоне действия поперечных сил при малых пролетах среза; расчета выносливости коротких балок и балок-стенок;

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлены и обсуждены на научных семинарах кафедры строительных конструкций энергетики МИСИ (Москва, 1985-1988); на Ивановской областной научно-технической конференции (Иваново, 1987, 1988); на Всесоюзном координационном совещании «Повышение надежности энергетических сооружений при динамических воздействиях» (Москва, ВДНХ СССР, 1987); на Всесоюзном координационном совещании «Работа бетона и железобетона с различными видами армирования на выносливость при многократно повторяющихся нагрузках» (Львов, 1987); на XIV научно-технической конференции МИСИ (Москва, 1988); на X Всесоюзной конференции по бетону и железобетону (Казань, 1988); на Украинской республиканской научно-технической конференции: «Совершенствование железобетонных конструкций, работающих на сложные виды деформаций, и их внедрение в строительную практику» (Полтава, 1989); на международной конференции по бетону и железобетону «Инженерные проблемы современного железобетона» (Плес, 1995); на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы формирования структуры, эксплуатационной надежности и долговечности строительных материалов» (Плес, 1996); на Всероссийской конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (Чебоксары, 2001); на научном семинаре общего собрания РААСН «Ресурсо-энергосбережение — как мотивация творчества в архитектурно-строительном творчестве» (Казань, 2003); на международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (Белгород, 2005); на международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» (Воронеж, 2006); на ежегодных конференциях КИСИ, КГАСА, КГАСУ и на республиканских конференциях (Казань, 1983-2010);; на профильных кафедрах МГУ (Саранск, 2009), МГСУ (Москва, 2009, 2011), ПГУАС (Пенза, 2009), СПбГАСУ (Санкт-Петербург, 2009); на международной научно-технической конференции «Промышленное и гражданское строительство в современных условиях» (Москва, 2011); на международной научно-методической конференции «Железобетонные конструкции: исследования, проектирование, методика преподавания», посвященной 100-летию со дня рождения В.Н.Байкова (Москва, 2012), на международной научной конференции «Современные проблемы расчета и проектирования железобетонных конструкций многоэтажных зданий», посвященной 100-летию со дня рождения П.Ф.Дроздова (Москва, 2013); на 7-й международной научной конференции «Механика разрушения бе-

тона, железобетона и других строительных материалов» (Воронеж, 2013); на Всероссийских научных конференциях «Проблемы архитектуры и строительства» (Казань, 2011, 2012, 2013, 2014); на III Всероссийской (II международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон - взгляд в будущее» (Москва, 2014).

Личный вклад автора. Автором самостоятельно сделана постановка задачи, а также разработана программа теоретических и экспериментальных исследований. Проведены все экспериментальные исследования, выполнен анализ результатов полученных данных и выявлены основные закономерности усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил. Впервые разработан и в экспериментальных исследованиях применен метод контроля гистерезисных знергопотерь с помощью тепловизора и способ определения зон концентрации напряжений в строительных конструкциях, основанный на этом методе. Разработаны новые методика и методы расчета железобетонных конструкций на выносливость, учитывающие реальные формы усталостного разрушения в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил, одновременное изменение в процессе циклического нагружения НДС элементов, прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры в составе конструкций, базирующиеся на разработанных автором расчетных моделях усталостного сопротивления железобетонных конструкций действию поперечных сил.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 104 научных работах (в том числе в журналах по списку ВАК в 17 статьях), в учебном пособии, в нормативных рекомендациях по проектированию сборно-монолитных железобетонных конструкций АЭС, в патенте на изобретение.

Струкггура н объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 444 страницах машинописного текста, включающего 188 рисунков, фотографий и термограмм, список литературы из 399 наименований.

В первой главе приведен обзор и анализ существующих экспериментальных исследований и существующих методов расчета железобетонных конструкций на выносливость по наклонным сечениям, сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе описываются результаты и анализ проведенных экспериментальных исследований усталостного сопротивления при поперечном изгибе железобетонных балок при различных пролетах среза и бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии.

Третья глава посвящена описанию поведения бетона, арматуры и анкеровки арматуры при многократно повторяющихся нагрузках.

Четвертая глава посвящена анализу НДС железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках; разработке физических и расчетных моделей усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза.

В пятой главе излагаются разработанные новые методы расчета железобетонных изгибаемых элементов на выносливость при действии поперечных сил при

различных пролетах среза; расчетная оценка НДС железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках; расчетная оценка пределов выносливости бетона сжатой зоны, продольной и поперечной арматуры в месте пересечения с наклонной трещиной, анкеровки продольной арматуры в зоне действия поперечных сил; сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными.

В шестой главе описываются разработанные инженерные методы расчета железобетонных изгибаемых элементов на выносливость при действии поперечных сил при различных пролетах среза и проверка сходимости результатов расчета и экспериментальных данных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Усталостная прочность и НДС железобетонных конструкций при многократно повторяющихся нагружениях, определяются выносливостью и деформа-тивностью бетона и арматуры, зависит от условий их совместной работы в составе конструкции, а также параметров и режимов нагрузки. Исследованием этих вопросов в разные годы занимались А.И.Абашидзе, В.Д.Алтухов, Ю.М.Баженов, Т.И.Баранова, И.К.Белобров, О.Я.Берг, В.М.Бондаренко, Ю.С.Волков, Г.М.Городнипкий, И.М.Грушко, А.А.Давыдович, Г.К.Евграфов, А.И.Иванов-Дятлов, Т.С.Каранфилов, Ю.Н.Кардовский, Н.С.Карпухин, В.Г.Кваша,

A.П.Кириллов, Ф.К.Клименко, В.П.Каневский, И.Л.Корчинский, В.А.Критов, Ю.С.Кулыгин, В.В.Левчич, Р.Л.Маилян, Л.Р.Маилян, И.А.Матаров, Илизар Т.Мирсаяпов, К.В.Михайлов, С.А.Мусатов, Г.Н.Писанко, А.Б.Пирадов, Г.И.Попов, И.А.Рохлин, Ю.В.Самбор, В.М.Селюков, З.К.Скатынский, СМ.Скоробогатов, И.Б.Соколов, Г.Б.Терехова, Е.А.Троицкий, Т.Г. Фролов, A.B. Харченко, Ю.П. Хромец, В.П. Чирков, А.Б.Юркша, П.В.Абелес, А. Матгок, П. Каар, Д.Верна, К.Кеслер, Т.Стелсон, Т.Чанг и многие другие.

Основное внимание в этих исследованиях уделялось оценке выносливости и НДС нормального сечения изгибаемых элементов, выносливости бетона и арматуры, а также деформативности бетона при повторных нагрузках. В результате накоплен огромный экспериментальный материал по данным вопросам, предложен ряд практических методов расчета нормальных сечений на выносливость. В то же время совершенно вне поля зрения этих исследований остались проблемы усталостного сопротивления железобетонных конструкций при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил.

Проблема сопротивления действию поперечных сил охватывает практически все железобетонные конструкции, применяемые в гражданском, промышленном, энергетическом и транспортном строительстве, определяя количество продольной и поперечной арматуры, размеры поперечного сечения, способы армирования сложных конструктивных элементов и т.д. Проблеме сопротивления железобетонных конструкций действию поперечных сил при статическом нагружении посвящены, выполненные в разные годы, работы Т.И.Барановой,

B.М.Бондаренко, И.К.Белоброва, М.С.Боришанского, А.П.Васильева, П.И.Васильева, Г.М.Власова, А.А.Гвоздева, А.Б.Голышева, В.Н.Гусакова, Л.А.Дорошкеевича, Л.Н.Зайцева, А.С.Залесова, А.С.Зорича, ЮЛ.Изотова, О.Ф.Ильина, В.Г.Карабаша, Н.И.Карпенко, С.Н.Карпенко, В.Г.Кваши,

Ю.А.Климова, В.И.Колчунова, А.П.Кудзиса, Р.Л.Маиляна, А.Ф.Милованова, В.П.Митрофанова, В.Б.Николаева, А.А.Оатула, В.А.Отсмаа, А.Б.Пирадова, К.А.Пирадова, Г.И.Попова, И.А.Рохлина, О.А.Рочняка, О.Д.Рубина, В.Н.Сахарова, А.В.Старчевского, Э.С.Сигалова, Б.С.Соколова, Г.Н.Судакова, И.А.Титова, М.М.Холмянского, И.М.Чупака, Э.Беннета, Д.Валравена, Р.Валтера, Ф.Дашнера, Г.Кани, М.Котсовоса, В.Крефельда, Ф. Леонгардта, А.Плакаса, П.Ригана, Х.Тейлора и многих других.

В результате проведенных исследований получен обширный экспериментальный материал о различных аспектах работы железобетонных элементов на восприятие поперечных сил при статическом нагружении - о характере образования и развития трещин, о формах разрушения, о НДС и внутренних усилиях, о закономерностях деформирования бетона и арматуры, о сцеплении арматуры с бетоном, об анкеровке продольной арматуры, о факторах, влияющих на несущую способность, деформативность и трещиностойкостъ. Основным результатом теоретических исследований явилась разработка, на базе полученных опытных данных и различных теоретических предпосылок, методов расчета прочности наклонных сечений, трещиностойкости и деформативности железобетонных элементов в зоне действия поперечных сил, методов расчета прочности, трещиностойкости и деформативности бетонных и железобетонных элементов при местном сжатии, методов расчета прочности и деформативности контакта между арматурой и бетоном, а также анкеровки арматуры при статическом нагружении. Вместе с тем, несмотря на большое количество проведенных экспериментальных и теоретических исследований сопротивления железобетонных конструкций действию поперечных сил при статическом нагружении, количество которых исчисляется тысячами, проблеме сопротивления железобетонных конструкций действию поперечных сил при повторных на-гружениях не уделялось должного внимания.

Выполненный обзор и критический анализ результатов проведенных немногочисленных исследований позволяет дать следующую общую оценку современного состояния проблемы сопротивления железобетонных конструкций действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагружениях.

В проведенных исследованиях в основном рассматривались элементы с большим пролетом среза, практически не исследовались элементы со средним, и малым пролетом среза. Установлено, что усталостная прочность наклонного сечения железобетонных изгибаемых элементов снижается с увеличением количества циклов нагружения и снижением коэффициента асимметрии цикла нагрузки; что усталостная прочность наклонного сечения железобетонных изгибаемых элементов повышается при увеличении прочности бетона и арматуры, количества продольной и поперечной арматуры, размеров поперечного сечения.

В то же время, в области экспериментальных и теоретических исследований остается целый ряд малоизученных вопросов, к которым, прежде всего, относятся: основные закономерности в процессах образования, развития усталостных трещин в процессе циклического нагружения, их зависимость от пролета среза, от конструктивных особенностей элемента и других факторов; вид, характер и форма усталостного разрушения элементов в зоне действия поперечных сил в зависимости от пролета среза; НДС бетона, продольной и поперечной арматуры в

зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза. Теоретические исследования, с разработкой физических и расчетных моделей усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках и методов расчета на их основе отсутствуют. Поэтому в настоящее время нет расчетных моделей усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил, достаточно корректно отражающих их действительную работу с учетом реального деформирования бетона и арматуры в составе железобетонного элемента при различных пролетах среза, и нет методов расчета выносливости наклонных сечений, основанных на таких моделях.

Эти обстоятельства выдвигают необходимость экспериментального и теоретического исследования усталостного сопротивления железобетонных элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза. Ввиду отсутствия в настоящее время системного подхода к исследованию усталостного сопротивления железобетонных конструкций при действии поперечных сил и в области экспериментальных и теоретических исследований остается целый ряд малоизученных вопросов, в качестве первого необходимого шага в этом направлении было проведение экспериментальных исследований.

В качестве опытных образцов приняты железобетонные балки с размерами 120x280x2000мм и 120x340x2000мм; бетонные пластины с размерами 300x400x50мм и 300x550x50мм и железобетонные пластины с размерами 300x400x50мм. При проведении статических и усталостных испытаний железобетонных балок при действии поперечных сил применялся программно-технический комплекс, изготовленный с применением промышленных микроконтроллеров, конструктивно и программно совместимых с IBM PC. Комплекс состоит из двух подсистем: подсистемы контроля над нагружением; подсистемы сбора, обработки и представления экспериментальных данных. Для сокращения времени получения и обработки экспериментальных данных применялся пакет компьютерных программ config.cfg, setup.cfg, fast.exe, stress.exe, разработанные в испытательной лаборатории прочности и надежности конструкций летательных аппаратов КГТУ им. А.Н.Туполева.

Специально для теоретических и экспериментальных исследований НДС железобетонных конструкций, автором впервые разработаны и запатентованы метод контроля гистерезисных энергопотерь с помощью тепловизора и способ выявления областей, зон концентрации напряжений в строительных конструкциях, основанный на этом методе. Поэтому наряду с методом электротензометрии, в экспериментальных исследованиях, впервые для качественной оценки НДС железобетонных балок и выявления характерных областей концентрации напряжений в зоне совместного действия поперечных сил и изгибающих моментов при повторных нагрузках был применен указанный метод выявления зон концентрации напряжений.

Экспериментальные исследования позволяют установить, что характер образования и развития усталостных трещин и характер усталостного разрушения в зоне действия поперечных сил качественно меняется в зависимости от значения относительного пролета среза c0/h0 (рис.1). Очевидно, что изменение относительного пролета среза приводит к изменению соотношения между

Рис. 1. Зависимость характера развития усталостных трещин и усталостного разрушения от относительного пролета среза: а - с„/И„ = 3 ; б - с0 /й„ = 1,67 ; Ъ - са /Л0 = 1 .

составляющими плоского напряженного состояния а"",а'"ш,т"^в бетоне, а в результате, меняется характер образования и развития трещин в этой зоне, меняются механизм работы и форма усталостного разрушения элемента. При этом можно выделить 4 стадии НДС.

Как известно с увеличением относительного пролета среза с0//г0 существенно снижается и несущая способность (рис.2). Резкое уменьшение несущей способности изгибаемых элементов при увеличении относительного пролета среза также можно объяснить только изменением механизма работы и форм разрушения. Очевидно, что в области 1 (рис.2), т.е. при пролетах среза с0 <(/-/,2)Л0, реализуются одни механизм работы и формы усталостного разрушения, в области 2, где (1,2-1,4)к0<с0<2\, - другие, а в области 3, где с0>(2- 2.2)И0, - третьи.

Экспериментальные исследования позволяют также составить классификацию железобетонных элементов (в зависимости от относительного пролета среза с0/Л0), сопротивляющихся действию поперечных сил при повторных нагрузках, которую можно представить в виде: 1) Элементы с малым пролетом среза (с0/Ид <(1.2-1,4)); 2) Элементы со средним пролетом среза ((1,2-1,4)<с0/И0 <2); 3) Элементы с большим пролетом среза (с0//% >2). Каждая группа элементов из этой классификации имеет свои особенности усталостного сопротивления, которые отличают эти элементы от остальных групп элементов. Поэтому для каждой группы этой классификации в диссертации разработаны свои расчетные модели усталостного сопротивления и свои методы расчёта выносливости. Они базируются на 3 стадии НДС.

При многократно повторяющихся нагрузках происходит не только снижение длительной прочности бетона и арматуры до их пределов выносливости, а происходит также интенсификация ползучести бетона (виброползучесть), приводящая к увеличению остаточных деформаций бетона. При этом как результат развития деформаций виброползучести бетона в стеснённых условиях, в процессе циклического нагружения происходит непрерывное изменение НДС, коэффициентов асимметрии цикла напряжений, а, следовательно, и пределов выносли-

ности балок от длины пролета среза.

вости бетона и арматуры. В результате после N циклов нагружения мы имеем конструкцию с совершенно другими физико-механическими характеристиками составляющих материалов, по сравнению с первым нагружением. Это уже не та конструкция, которая была при первом нагружении, а другая. Поэтому, в каждый момент времени или после каждого цикла нагружения мы имеем как бы новые конструкции, с новыми усталостными характеристиками бетона и арматуры. В этой связи в каждый момент времени мы должны одновременно оценивать внутренние усилия (напряжения) и состояние бетона и арматуры (остаточную прочность) в составе конструкции. В таких условиях наиболее рациональным является оценка состояния конструкций при повторных нагрузках, через записывание (проверку) условий выносливости.

Условия выносливости железобетонных конструкций в обобщенном виде представляем как

(1)

где а"'""^) - текущие (максимальные) напряжения (в бетоне и (или) арматуре), в зависимости от формы усталостного разрушения либо в каком-то локальном объеме либо в каком-то усредненном массиве; Я[Г!р - пределы выносливости бетона и (или) арматуры. В зависимости от конструктивных особенностей элементов, от схемы загружения, видов НДС и как следствие от возможных форм разрушения, условий выносливости может быть несколько.

При этом и правые стороны, и левые стороны условий выносливости не статичны, с увеличением количества циклов нагружения происходит непрерывное изменение и левой и правой сторон этих условий выносливости. Поэтому при оценке выносливости элементов необходимо рассчитывать НДС в бетоне и арматуре и их пределов выносливости на всех стадиях нагружения. В целях упрощения оценки НДС железобетонных элементов в процессе циклического нагружения, действие многократно повторяющейся нагрузки целесообразно разделить на два этапа и поэтому работу элемента удобно разделить также на два этапа. Первый этап отражает работу и НДС конструкции при первом цикле (N=1) нагружения до максимальной нагрузки цикла Ртах. Второй этап включает работу конструкций на протяжении всего циклического нагружения (при N >1) и на этом этапе отражается весь процесс непрерывного изменения НДС элементов, коэффициентов асимметрии цикла напряжений и пределов выносливости бетона и арматуры из-за интенсивного развития деформаций виброползучести е,сп сжатого бетона в стесненных условиях. В обобщенном виде текущие напряжения ст,"'"(?), коэффициенты асимметрии цикла напряжений р:({)и пределы выносливости Д.„я с учетом накопления остаточных напряжений представляем в виде

где ст™"*(/о)и соответственно, начальные напряжения при первом нагру-

жении и остаточные напряжения вследствие развития и накопления деформаций виброползучести бетона в стесненных условиях; Д>ч, - пределы выносливости бетона и арматуры после ТУ циклов нагружений; р,(() - коэффициенты асиммет-

рии цикла напряжений бетона и арматуры после N циклов нагружений;

Р ^min I ^max '

Главной тенденцией современного развития научных основ и теории усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках должна быть разработка расчетных моделей усталостного сопротивления действию поперечных сил, которые дают ясное представление о работе элементов в процессе циклического нагружения, действующих внутренних усилиях и природе их возникновения, характере деформирования и причинах усталостного разрушения. Затем разработка методов расчета на основе этих моделей применительно к конкретным формам усталостного разрушения в зависимости от пролета среза, учитывающих реальные формы усталостного разрушения, режимы реального деформирования бетона и арматуры в составе железобетонного элемента, учитывающие особенности НДС железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза и его изменение в ^ процессе циклического нагружения. ™ В таком случае, как следствие, в явном виде учитываются все основные факторы, влияющие на усталостное сопротивление конструкций при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил и нет необходимости применять эмпирические коэффициенты. Рис.3. ТермограммЁ^алки и характер её усталостного

Как показывают эксперимен- разрушения при малых пролетах среза.

тальные исследования, особенностью работы «длинных» железобетонных балок при малых пролетах среза с0< l,2h0 является образование локальных полос напряжений, связанных с точками приложения сосредоточенных внешних усилий, в пределах которых и происходит усталостное разрушение (рис. 16, рис.3). Эта главная особенность работы обычных железобетонных балок с малым пролетом среза объединяет их с «короткими» элементами. В обоих случаях эта особенность проявляется при небольших значениях относительного расстояния между действующими на элемент усилиями.

Опираясь на анализ полученных термограмм, характера образования, развития усталостных трещин и усталостного разрушения в зоне действия поперечных сил экспериментальных балок с малым пролетом среза (рис.3), анализ их НДС, а также на исследования Т.И.Барановой, А.С.Залесова, Б.С.Соколова и др. работы коротких элементов, можно считать, что для практических расчетов обычных балок с малым пролетом среза наиболее простым решением задачи представляется создание расчетной модели в виде каркасно-стержневой системы, состоящей из наклонных сжатых полос и растянутых арматурных поясов, замыкающихся в местах приложения внешних нагрузок и опорных реакций. Каркасно-стержневой аналог широко применяется также в практике проектирования железобетонных конструкций (как обычных, так и высоких) за рубежом.

Моделируя работу приопорной зоны железобетонных балок при малых пролетах среза каркасно-стержневым аналогом элемента можно постулировать что выносливость балок в зоне действия поперечных сил при малых пролетах среза определяется выносливостью каждого элемента каркасно-стержневой системы: наклонных сжатых полос и продольной растянутой арматуры.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что в железобетонных балках с малым пролетом среза (са < 1.2h„) усталостное разрушение в зоне действия поперечных сил при при повторных нагрузках происходит либо по наклонной сжатой полосе между опорной и грузовой площадками либо по растянутой зоне элемента. Усталостное разрушение по растянутой зоне происходит в результате усталостного разрыва продольной арматуры в месте пересечения с наклонной трещиной или в результате нарушения анкеровки арматуры за наклонной трещиной. Поэтому для обеспечения выносливости таких элементов необходимо определять напряжения внутри наклонного сжимающего силового потока и в продольной арматуре в месте пересечения с наклонной трещиной и действующие напряжения ограничивать пределами выносливости бетона, арматуры и анкеровки арматуры, т.е. в связи с этим условия выносливости (!) в этом случае приобретают следующий вид

агм<с(<), с«^,,,«, <<*«</?_(,), о)

где o"cs(t)-сжимающие напряжения в наклонном сжимающем силовом потоке; сСУ';- текущие растягивающие напряжения в наиболее нагруженных волокнах продольной арматуры в месте пересечения с наклонной трещиной; cy^ft) - текущие осевые растягивающие напряжения в продольной арматуре в месте пересечения с наклонной трещиной; R^Jt) - предел выносливости наклонной сжатой полосы; Rxqrep{t) - предел выносливости продольной арматуры в условиях плоского напряженного состояния; Rs.m(')- предел выносливости анкеровки продольной арматуры. Поскольку развитие деформаций виброползучести е1см в сжатом бетоне в направлении действия напряжений о-™1 (О, как и при местном сжатии, происходит в свободных условиях и ничто не препятствует их развитию, то в (2) можно принимать <т%"(f)=0\ cxf"{t)^0; и тогда а£-(/)=<т,Г(0, oT(f)^r(f.), a *£*(?.) и «-.Г (О очень просто опреде-

Рис.4. Модель усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при малых пролетах среза.

ляются при первом загружении из условий равновесия на основе модели усталостного сопротивления (рис. 4), а усилия в арматуре; и наклонной полосе - на основе каркасно-стержневого аналога элемента.

Как показывают экспериментальные исследования, НДС внутри наклонного сжимающего силового потока аналогично НДС е плосконапряженных элементах при местном циклическом сжатии. Поэтому для оценки предела выносливости наклонной сжатой полосы можно применить модель усталостного сопротивления бетона и железобетона при местном циклическом сжатии, разработанной в 3 главе диссертации и уравнения предела выносливости бетона и железобетона при местном сжатии многократной повторяющейся нагрузкой, полученной на её основе.

В этой связи уравнение для определения расчетного предела выносливости наклонной сжатой полосы представляем в виде:

для элементов без поперечной грматуры

-(ctga-cl^ip-Hfr)

{l-0.6¡6p„\

S° ' J

dx

■Cif, r)

tJ')=

для элементов с поперечное арматурой

тЛ„-к0 -kr-kr-trH ■ctgip-clga¡(l-p„(l--k0 кс - к,/;/))

(4)

(5)

b-L.

1-

dx

■C(/,x)di

G„U

CE.J. /., n

Х1П' fp

1 ik

l sin a ___ I s'jr a ,

где при —--<0.2 - а>,=0,7эн y = l\ при —-->0,2 - a>,= i и y/ = cos <р\

h ч

Gb - модуль сдвига бетона; S" и S','функции нелинейности мгновенных и запаздывающих деформаций; рь; />,„ - коэффициенты асимметрии напряжений бетона и поперечной арматуры; а - угол наклона сжатой полосы; с(г.х)~ мера простой ползучести, к1р - коэффициент виброползучести бетона к„ = /?„.„,,/сг„ - относительный предел выносливости арматуры при р,=0, /?„,„.,,- предел выносливости арматуры при р, = 0;kc=R¡jr¡K/Rtrrp- коэффициент, учитывающий наличие сварного стыка или другого концентратора напряжений, принимается как отношение предела выносливости арматуры со сварным стыкэм (концентратором) /г, ]tp¡ к пределу выносливости арматуры без стыка /í.^npi одинаковом р,, численное значение можно принимать по таблице СНиП; А, = R,nTl,/R,nr,, - коэффициент, учитывающий диаметр арматуры; R,„pJiiR,„ri,- предел выносливости арматуры при р, - 0для диаметра, предел выносливости которого принята за единицу, и для больших диаметров; <г„- временное сопротивление арматуры разрыву; 7 = 7.5. Значение относительного предела выносливости арматуры^ при ру =0 следует принимать равными 0,28; 0,32; 0,44 соответственно для классов армату-

ры А400(АШ), АЗОО(АП), А240(А1). Значение коэффициента ^следует принимать равными 1,0; 0,9; 0,85; 0,8 соответственно для диаметров арматуры 20мм; 30мм; 40мм; 60мм, а для промежуточных диаметров — по интерполяции.

В продольной арматуре в месте пересечения с наклонной трещиной возникают осевое усилие Ы™"*, нагельное усилие и изгибающий момент А/™1". В этой связи в продольной арматуре в этом месте возникают осевое а™"* и касательное г™"1 напряжения, а также напряжения а2" от изгиба арматурного стержня. В этой связи, в элементах с малым пролетом среза, в продольной арматуре в месте пересечения с наклонной трещиной наиболее опасными являются напряжения а""(') = с«" + а7' в наиболее нагруженных волокнах продольной арматуры, которые действуют в этих волокнах совместно с касательными напряжениями гГ*. В этой связи расчетный предел выносливости арматуры условиях плоского напряженного состояния определяем как

+ , (б)

д,„„= «г. А А (' -, (7)

' ' ' / ч ? , где П1Ггр - предел выносливости арматуры при осевом растяжении; £ = г. _„ /сг, „„,.

После образования в приопорной зоне железобетонной балки с малым пролетом среза наклонной трещины анкеровка продольной рабочей арматуры обеспечивается за счет сцепления арматуры с бетоном за наклонной трещиной. Поэтому выносливость и деформативность анкеровки продольной арматуры определяется выносливостью и деформативностью сцепления арматуры с бетоном в зоне перераспределения за наклонной трещиной. За предел выносливости анкеровки продольной рабочей арматуры на базе N = 10' циклов нагружения следует принимать предельное напряжение в арматуре на загруженном конце заделки, которое при данном режиме нагрузки заделка может выдержать неограниченное число циклов нагружения. Это значение предела выносливости анкеровки арматуры, которую обозначим как , определяем из условия, что усилие на загруженном конце заделкил,,,,^ • ^уравновешивается напряжениями сцепления, равными пределу выносливости сцепления тг„р, равномерно распределенными по периметру стержня и по всей длине заделки I. Учитывая, что сцепление профилированной арматуры обусловлено в основном сопротивлением бетона смятию для определения расчетного предела выносливости анкеровки арматуры на базе N = 10' циклов нагружения получено уравнение

0,56 Я - 1 — ехр\ - 0,75 — 11 ,

о У I *-)) (8)

1-0,616рг ¿1

где с, ,5,- соответственно высота и шаг выступов профилированной арматуры;

диаметр арматурного стержня; я = 7,25 см; Я- кубиковая прочность бетона; р - коэффициент асимметрии цикла напряжений сцепления.

При повторных нагрузках, в изгибаемых элементах с большим пролетом среза (c0/h0>2), в зоне действия поперечных сил вначале образуются нормальные трещины, а затем они, искривляясь по траектории главных сжимающих напряжений, превращаются в наклонные трещины. При увеличении количества циклов нагружения одна из таких наклонных трещин начинает развиваться более интенсивно и становится критической. Анализ характера НДС в зоне действия

поперечных сил при циклическом нагружении, образования и развития усталостных трещин, усталостного разрушения балок, а также термограмм балок, полученных в процессе усталостных испытаний (рис. 1 а, рис. 5) позволяет выдвинуть следующую гипотезу развития критической наклонной трещины (КНТ) и разработать модель усталостного сопротивления железобетонных балок с большим пролетом среза (рис. 6). Эта модель отражает также работу обычных балок при равномерно-5. Термограмма балки и ха- распределенной нагрузке. Согласно этой модели,

рактер её усталостного разруше- ,аполго д0 образования НОрмаЛЬНЫХ И наклонных ния при больших пролетах среза. « г г

трещин в глубине пролета среза, тем более до формирования и развития КНТ, в нормальном сечении в конце пролета среза, где действует максимальный момент, образуется нормальная трещина (сечение 1-1 на Рис.6). К моменту образования остальных трещин в зоне действия поперечных сил эта нормальная трещина в конце пролета среза развивается на большую высоту, и растянутая зона бетона практически полностью исключается из работы; эпюра a"m(t) искривляется, увеличивается полнота эпюры т„ ив верхней части эпюры аГО) начинает образовываться пластический участок; уменьшение высоты нетреснутой части бетона в этом нормальном сечении приводит также к увеличению полноты эпюры сог касательных напряжений и к резкому увеличению максимального значения касательных напряжений г™x(t). Поэтому в пределах пластического участка хр1 сжатой зоны резко увеличивается равнодействующая Nlf нормальных МГ = и касательных <2Г" = Jr™x(t)-dA

л„, АР<

усилий, где Ар, - площадь пластического участка сжатой зоны в нормальном сечении с трещиной в конце пролета среза. Под воздействием усилия N"Rf в сжатой зоне, действующего в пределах ограниченной грузовой площади xpl/cosy, в направлении действия этого усилия возникает наклонный сжимающий силовой поток под углом у к продольной оси элемента. Характер распределения напряжений внутри этого наклонного сжимающего силового потока такой же, как при местном сжатии. Наиболее характерной особенностью развития трещин нормального отрыва, развивающихся вдоль линии действия сжимающих усилии, является стремление любой, даже первоначально наклонной к линии действия сжимающего усилия, трещины выравнивать свою траекторию в направлении сжатия. Учитывая это можно выдвинуть гипотезу о том, что из всех наклонных

трещин, образованных в зоне действия поперечных сил в растянутой зоне, при первом нагружении или при увеличении количества циклов нагружения, критической становится та наклонная трещина, которая попадает в зону влияния этого наклонного сжимающего силового потока, образованного от действия равнодействующей N"¿2* усилий в сжатой зоне в пределах пластического участка хр,. Только этим можно объяснить, что критической становится, как правило, крайняя наклонная трещина (ближайшая к опоре), которая вначале образуется и развивается вдоль наименее напряженной траектории главных сжимающих напряжений; дальнейшее развитие получает только КНТ и наблюдается более интенсивное ее раскрытие по сравнению с остальными наклонными трещинами; происходит резкое увеличение нормальных напряжений в продольной арматуре в месте пересечения с КНТ (выравнивание продольных усилий).

Согласно модели усталостного сопротивления, после образования и развития КНТ при увеличении количества циклов нагружения усталостное разрушение железобетонного элемента по наклонному сечению происходит либо по сжатой зоне, либо в результате усталостного разрыва наиболее нагруженных стержней поперечной арматуры, пересекающихся с начальным участком КНТ, либо по растянутой зоне из-за усталостного разрыва продольной арматуры в месте пересечения с КНТ или из-за нарушения анкеровки продольной арматуры. В связи с этим условия выносливости (1) в этом случае переписываем в виде

а;г(/)< <;,(/),<*(/)< ,,<"ЛМ 5 (9)

где а- текущие главные сжимающие напряжения в сжатой зоне над КНТ в направлении действия равнодействующей Л'™ продольных и поперечных сил в бетоне в пределах пластического участка сжатой зоны; в!ос (?) - предел выносливости сжатой зоны над КНТ; <т'""* (?) текущее напряжение в наиболее нагруженных стержнях поперечной арматуры в месте пересечения с начальным участком КНТ в растянутой зоне; /^.„Д/)- предел выносливости стержней поперечной арматуры при осевом нагружении; сг"""(г)- текущее осевое напряжение в продольной арматуре; а™"*^)- текущие растягивающие напряжения в наиболее нагруженных волокнах продольной арматуры в месте пересечения с КНТ ;

Рис.6. Расчетная модель усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при больших пролетах среза и при равномерно-распределенной нагрузке.

RSgrep(t)~ предел выносливости продольной арматуры в условиях плоского напряженного состояния; Л„„«Д/)- предел выносливости анкеровки продольной арматуры.

Текущие напряжения в бетоне и арматуре и их коэффициенты асимметрии цикла определяем по (2). При этом начальные напряжения при первом нагруже-нии of*(/0) определяем из условий равновесия внешних и внутренних усилий на основе модели усталостного сопротивления элемента, а также применяя деформационные зависимости для нормального сечения (1-1) в конце пролета среза и наклонного сечения (2-2), проходящего по КНТ (рис. 6), а дополнительные напряжения af"(t), возникающие в процессе циклического нагружения начиная со второго цикла нагружения, определяем на основе деформационных зависимостей для нормального сечения (1-1) в конце пролета среза и наклонного сечения (2-2), проходящего по КНТ (рис. 6).

Усталостное разрушение по сжатой зоне над КНТ происходит под действием равнодействующей JV£f поперечных и продольных сил в бетоне сжатой зоны, возникающих в пределах пластического участка, в нормальном сечении 1-1, проходящем через нормальную трещину в конце пролета среза. В связи с тем, что НДС в сжатой зоне над КНТ (внутри наклонного сжимающего силового потока) и характер усталостного разрушения сжатой зоны аналогичны НДС и характеру усталостного разрушения в плосконапряженных элементах при действии местной многократно повторной нагрузки, то уравнение для предела выносливости сжатой зоны над КНТ получаем на основе уравнения предела выносливости бетона и железобетона при местном циклическом сжатии. Таким образом, для определения расчетного предела выносливости сжатой зоны элементов без поперечной арматуры получено уравнение

l,6-h0ctg(p

а, К

М-

Л • х, ■ eos у

--V

(/ -0,616р,)-

1-Gh-Lc-clg<p

где при

0,8 к,

-<0,2 - со, = 0.75 и i// = 1; при

5°

СМ Г" dT 0,8 h,

(10)

>0.2 - ta, = 1 и V = eos' (p ■

Я-х, ■ соя у "' ' ' Лхгсо*у

В железобетонных изгибаемых элементах с поперечной арматурой, её наличие улучшает работу бетона сжатой зоны. При этом стержни поперечной арматуры пересекают наклонный сжимающий силовой поток под углом у. Для определения расчетного предела выносливости сжатой зоны элементов с поперечной арматурой получено уравнение

2т- А„■ ка кс-кг ■ сг„ с1&р/(]-р„{1~к0кс А:,./??))

ЬЛх,-

Gb Lc 6EJ¡Lciicoj(p-y)sm у

Sin' (р

sincp

При этом при выводе уравнения (11) для определения предела выносливости сжатой зоны изгибаемых элементов с поперечной арматурой учитывается также наличие и продольной арматуры в сжатой зоне.

Предел выносливости продольной арматуры в месте пересечения с

критической наклонной трещиной в условиях плоского напряженного состояния определяем по (6) и (7). Предел выносливости анкеровки продольной арматуры Кп.гер^) за КНТ определяем по (8). Предел выносливости стержней поперечной арматуры при осевом нагружении определяем по (6) и (7) принимая при этом т™"* = 0.

В связи с тем, что элементы со средним пролетом среза 1,2И0 <с0 < 2\

находятся на границе элементов с малым пролетом среза и элементов с большим

пролетом среза, то в работе и в механизме усталостного разрушения при средних

пролетах среза проявляются особенности, как первых, так и вторых, т.е. на

характер образования и развития трещин в зоне действия поперечных сил и

усталостного разрушения таких элементов

оказывают влияние как внутренние

силовые факторы, действующие в

рассматриваемых по длине пролета среза

элемента сечениях (моменты и

поперечные силы), так и местные

Рис. 7. Термограмма балки и характер устаю- возмущения напряженного СОСТОЯНИЯ И стного разрушения при средних пролетах среза. г

концентрации напряжений в

определенных зонах, связанных с точками приложения сосредоточенных внешних сил. Поэтому при средних пролетах среза усталостное разрушение происходит с образованием КНТ (рис. 1б, рис. 7), но на разрушение оказывают влияние также и местные возмущения напряженного состояния и концентрации напряжений в определенных зонах, связанных с точками приложения сосредоточенных внешних сил. Согласно модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов со средним пролетом среза (рис. 8), в растянутой зоне КНТ развивается вдоль линии 2-2, соединяющей внутреннюю границу опорной пластины с внешней границей грузовой пластины и полностью пересекает ее (до внутренней кромки опорной пластины). При своем развитии в направлении к грузу, КНТ, после того, как приближается до точки О, пересечения линий 3 - 3 и 2 - 2, меняет свое направление и продолжает развиваться вдоль оси 3-3 наклонного сжимающего потока, образующегося между точками приложения опорной реакции и сосредоточенной нагрузки, т.е ориентируется вдоль оси наклонного сжимающего силового потока. В то же время внутри самого сжимающего силового потока по линии действия растягивающих напряжений образуется и развивается трещина отрыва вдоль оси 3-3 потока, которая затем сливается с начальным участком (002) КНТ. Очевидно, что образование, развитие и раскрытие КНТ в растянутой зоне (участок 002) связаны с плоским поворотом и сдвигом наклонного сечения 2 -2, а ее развитие и раскрытие в сжатой зоне (участок 00]) - с образованием и развитием микротрещин отрыва по линии действия растягивающих напряжений

а™'(Рис.8) в зоне «растяжение-сжатие» внутри наклонного сжимающего

_ ^ т^тах

силового потока, образованного под действием силы гр , а затем, их слиянием

2 в макротрещину и дальнейшим

I ' .'3 развитием и раскрытием этой

макротрещины отрыва. Характер распределения напряжений внутри наклонного сжимающего силового потока такой же, как при смятии.

Согласно модели усталостного сопротивления, после образования и развития КНТ, при увеличении количества циклов нагружения усталостное разрушение

железобетонного элемента по наклонному сечению происходит либо по сжатой зоне, либо в результате усталостного разрыва наиболее нагруженных стержней поперечной арматуры, пересекающихся с начальным участком КНТ, либо по растянутой зоне из-за усталостного разрыва продольной арматуры в месте пересечения с КНТ или из-за нарушения анкеровки продольной арматуры. В связи с этим условия выносливости (1) в этом случае приобретают вид

* к: V > ^ -к * ^ (')> ^> (12)

где ст/ТЧ') - текущие главные сжимающие напряжения в сжатой зоне над КНТ в направлении действия усилия РЦ™ \ предел выносливости сжатой зоны

над КНТ ; текущее напряжение в наиболее нагруженных стержнях попе-

речной арматуры в месте пересечения с начальным участком КНТ; /^.«Дг)- предел выносливости стержней поперечной арматуры при осевом нагружении;

текущее осевое напряжение в продольной арматуре; сСЧ')-текущие растягивающие напряжения в наиболее нагруженных волокнах продольной арматуры в месте пересечения с КНТ; Л^Дг)" предел выносливости продольной арматуры в условиях плоского напряженного состояния; Лап.Г£Д*)- предел выносливости анкеровки продольной арматуры.

Текущие напряжения в бетоне и арматуре и их коэффициенты асимметрии цикла определяем по (2). При этом начальные напряжения при первом нагружении аГ1'(/„) определяем из условий равновесия внешних и внутренних усилий на основе модели усталостного сопротивления элемента, а также применяя деформационные зависимости для наклонного сечения (2-2), проходящего по критической наклонной трещине (рис. 8), а дополнительные напряжения &?""{}), возникающие в процессе циклического нагружения начиная со второго цикла нагружения определяем на основе деформационных зависимостей для наклонного сечения (2-2), проходящего по критической наклонной трещине (рис. 8).

'2 Рис.8. Расчетная модель усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при средних пролетах среза.

Усталостное разрушение по сжатой зоне над КНТ происходит под действием силы Рр,ах (рис. 8). Под воздействием этой силы в сжатой зоне возникает сжимающий силовой поток с углом наклона /? к продольной оси элемента. В связи с тем, что НДС в сжатой зоне над КНТ (внутри наклонного сжимающего силового потока) и характер усталостного разрушения сжатой зоны аналогичны НДС и характеру усталостного разрушения в плосконапряженных элементах при действии местной многократно повторной нагрузки, то уравнение для предела выносливости сжатой зоны над КНТ получаем на основе уравнения предела выносливости бетона и железобетона при местном циклическом сжатии. Таким образом, для определения расчетного предела выносливости сжатой зоны элементов без поперечной арматуры получено уравнение

Л а§ср

{¡-0,616рь\

(13)

В железобетонных изгибаемых элементах с поперечной арматурой, её наличие улучшает работу бетона сжатой зоны. При этом стержни поперечной арматуры пересекают наклонный сжимающий силовой поток под углом а. Поэтому расчетный предел выносливости железобетонной наклонной сжатой полосы в элементах с поперечной арматурой определяем как

т-А„-к„-к,-кг-ат-с^<р -с1^/{1-р„{1- ко ■ к, ■ к ,/г]))

.(14)

ь-к,

Л,-к--*.

•С(г.г>/г

6Е,3. Ь, п

$т~ (р

При этом при выводе уравнения (14) для определения предела выносливости сжатой зоны изгибаемых элементов с поперечной арматурой учитывается также наличие и продольной арматуры в сжатой зоне.

Предел выносливости продольной арматуры в месте пересечения с

критической наклонной трещиной в условиях плоского напряженного состояния определяем по (6) и (7). Предел выносливости анкеровки продольной арматуры за КНТ определяем по (8). Предел выносливости /?,„.„,,(<•) стержней поперечной арматуры при осевом нагружении определяем по (6) и (7) принимая при этом т?°* = 0.

Разработанные в 4 главе диссертации модели усталостного сопротивления бетонных и железобетонных элементов учитывают особенности усталостного сопротивления совместному действию изгибающих моментов и поперечных сил каждой из групп предложенной в работе классификации элементов. Эти модели в явном виде учитывают все основные факторы, которые оказывают влияние на усталостное сопротивление железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при различных пролетах среза. Поэтому они позволяют с боль-

шой точностью рассчитывать напряженное состояние, пределы выносливости бетона, арматуры и их сцепления между собой и оценить выносливость железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при различных пролетах среза. Для оценки достоверности разработанных методов расчета выносливости железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил в диссертации выполнено сопоставление результатов расчета с опытными данными. Теоретические результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, полученными при усталостных испытаниях железобетонных балок при различных пролетах среза. Об эффективности разработанных методов расчета свидетельствуют результаты статистической обработки: математическое ожидание 0тсср/0о„= 0,95-1,05и коэффициент

вариации о = 0,084.

Для практических расчетов в диссертации предлагаются инженерные методы расчета 1 и 2 .Они базируются на теоретических результатах глав 4 и 5 и на

некоторых упрощающих предпосылках.

Инженерный метод 1 учитывает как изменение напряженного состояния в процессе циклического нагружения, так и изменение прочностных свойств бетона, арматуры и их сцепления. В практических расчетах изменение напряжений, которое происходит вследствие развития деформаций виброползучести сжатого бетона в стесненных условиях, учитывается с помощью функций накопления напряжений в бетоне Наь, в продольной арматуре и в поперечной арматуреЯ^,

которые являются функциями от деформаций виброползучести бетона. Тогда текущие напряжения в бетоне, в продольной и в поперечной арматуре к моменту времени ? при расчетах можно представить в виде

*Г(>)=°Г(>о)-^; <"(')=<гГ('о)-я„,; «СМ^ГЫ-",.- (15)

где ст4т"'(Г(,); схГЧ'о); аГ('о)- начальные напряжения при первом нагружении соответственно в бетоне, в продольной и в поперечной арматуре.

При малых пролетах среза с учетом (15) условия выносливости (3) переписываем в виде

Начальные напряжения <т;Г(г0) и <т?"%) ПР" первом нагружении определяются из условий равновесия на основе модели усталостного сопротивления.

Расчетные пределы выносливости наклонной сжатой полосы в элементах с поперечной арматурой и без неё после принятия упрощающих предпосылок определяются соответственно как

[/-О.бтрь ]со5" <р 1Л- Л - Л- -п т -А -с1ра

(17)

Предел выносливости продольной арматуры в месте пересечения с

критической наклонной трещиной в условиях плоского напряженного состояния определяем по (6). Предел выносливости анкеровки продольной арматуры К^гер^) за критической наклонной трещиной определяем по (8).

При больших пролетах среза с учетом (15) условия выносливости (9) переписываем в виде

.(19)

Расчетные пределы выносливости сжатой зоны над КНТ в железобетонных элементах с поперечной арматурой и без неё после принятия упрощающих предпосылок определяются соответственно

(!-0,616рь) со*><р{1.Х,-сазу-ГУ (20)

у (у Ь-Л-х,-$т(р-со5(р

Л П )

Предел выносливости продольной арматуры гер(/) в месте пересечения с КНТ в условиях плоского напряженного состояния определяем по (6). Предел выносливости анкеровки продольной арматурыза КНТ определяем по (8). Предел выносливости ^„Дг) стержней поперечной арматуры при осевом нагружении определяем по (6) принимая при этом г""1 = 0.

При средних пролетах среза с учетом (15) условия выносливости (12) переписываем в виде

(')/".. .ОМ^ОО/Я; • (22)

Расчетные пределы выносливости сжатой зоны над КНТ в железобетонных элементах с поперечной арматурой и без неё после принятия упрощающих предпосылок определяются соответственно

ы« /л ,

=(, 0бТЛ ' {т^-ЬгР-съг + А. (24)

(/-0,616 ръу со$ <р 1 / ип ¡3 I

Предел выносливости продольной арматуры ^.„ДО в месте пересечения с КНТ в условиях плоского напряженного состояния определяем по (6). Предел выносливости анкеровки продольной арматуры ^пгср(}) за КНТ определяем по (8). Предел выносливости стержней поперечной арматуры при осевом

нагружении определяем по (6) принимая при этом гг""™ = 0.

Для оценки достоверности разработанного инженерного метода 1 расчета железобетонных элементов на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил выполнено сопоставление результатов расчета с опытными данными. Теоретические результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными. Об эффективности разработанных методов

расчета свидетельствуют результаты статистической обработки: математическое ожидание составляете^/6«, =0,9 и коэффициент вариации о = 0,06-0,09. При этом расчетные значения на 10-11% меньше опытных, т.е. инженерный метод расчета, по сравнению с точным методом, дает запас усталостной прочности до 7-10%.

При проектировании железобетонных конструкций назначение размеров сечения, класса бетона, количества и вида продольной и поперечной арматуры осуществляется расчетом на прочность. В тех случаях, когда на железобетонные конструкции кроме статических действуют также и повторные нагрузки, возникает необходимость в прикидочной (приближенной) оценке выносливости проектируемых или существующих конструкций (при реконструкции или оценке их физического состояния при обследованиях) не прибегая к сложным расчетам. Для этих целей предложен инженерный метод 2, один из наиболее простых методов расчета выносливости, который основан на методе расчета прочности наклонных сечений по методу предельного равновесия.

Пользуясь основными положениями методов расчета выносливости по напряжениям, изложенных выше, в диссертации адаптирован метод расчета прочности наклонных сечений СНиП 52-01-2003 для расчета железобетонных конструкций с различными пролетами среза на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил. При этом методика СНиП расчета прочности наклонных сечений корректирована с учетом некоторых особенностей работы железобетонных конструкций в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил при многократно повторяющихся нагрузках. В этом случае сохранена структура расчетных формул метода предельного равновесия для расчетного наклонного сечения. Однако вместо расчетных сопротивлений бетона и арматуры по выносливости введены их трансформированные пределы выносливости, учитывающие изменение напряжений и коэффициентов асимметрии цикла напряжений вследствие развития деформаций виброползучести бетона в связанных условиях

Для оценки достоверности разработанного инженерного метода 2 выполнено сопоставление результатов расчета с опытными данными. Теоретические результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными. Об эффективности разработанных методов расчета свидетельствуют результаты статистической обработки: математическое ожидание составляет &»„/£?». =0,83-0,9 и коэффициент вариации и = 0,04 -0,08. При этом расчетные значения на 10-17 % меньше опытных, т.е. инженерный метод расчета, по сравнению с точным методом, дает запас усталостной прочности до 7-14%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны новые методика и методы расчета железобетонных конструкций на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил с учетом физической нелинейности бетона, одновременного изменения в процессе циклического нагружения НДС элементов, прочностных и деформа-тивных свойств бетона и арматуры в составе конструкций; в результате развита теория усталостного сопротивления железобетонных конструкций.

2. В рамках предлагаемой методики расчета железобетонных конструкций на выносливость разработаны расчетные модели усталостного сопротивления железобетонных конструкций совместному действию изгибающих моментов и поперечных сил.

3. В рамках предлагаемой методики расчета железобетонных конструкций на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил разработан математический аппарат для расчетной оценки: фактических напряжений в бетоне и арматуре и коэффициентов асимметрии цикла напряжений с учетом их изменения за счет накопления остаточных напряжений; фактических пределов выносливости бетона и арматуры с учетом изменения коэффициентов асимметрии цикла напряжений.

4. На основе разработанных расчетных моделей усталостного сопротивления железобетонных конструкций совместному действию изгибающих моментов и поперечных сил и новых методов расчета на выносливость разработаны рекомендации и алгоритм расчета железобетонных конструкций на выносливость при действии поперечных сил.

5. Результаты расчетов по предлагаемым методам удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, о чем свидетельствуют результаты статистической обработки, в частности, математическое ожидание составляет

=0,95-1,05 и коэффициент вариациио = 0,084.

6. Экспериментальными исследованиями установлено, что усталостное разрушение железобетонных элементов при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил происходит либо по сжатой зоне, либо по растянутой зоне. Разрушение по растянутой зоне происходит в результате усталостного разрыва продольной арматуры в месте пересечения с КНТ или нарушения анкеров-ки арматуры (усталости ее сцепления с бетоном). Причиной усталостного разрушения по бетону сжатой зоны является наклонный сжимающий силовой поток, образованный над КНТ или между точками приложения внешних сосредоточенных сил. В этой связи, в предлагаемой методике расчета выносливости, условия выносливости железобетонных конструкций при действии поперечных сил назначены с учетом возможных видов усталостного разрушения при циклическом нагружении.

7. Для оценки расчетного предела выносливости сжатой зоны впервые разработана расчетная модель усталостного сопротивления бетона и железобетона местному сжатию при многократно повторяющихся нагрузках.

8. На основе этой модели впервые получены уравнения для вычисления расчетного предела выносливости бетона и железобетона местному сжатию при многократно повторяющейся нагрузке, а также расчетного предела выносливости бетона сжатой зоны балок и наклонной сжатой полосы между точками приложения внешних сосредоточенных усилий.

9. Впервые предложена методика трансформирования диаграммы упруго-пластического сцепления между бетоном и арматурой для циклического нагруже-ния и на этой основе получены общие аналитические зависимости для описания изменения смещений продольной арматуры в зоне анкеровки арматуры в процессе циклического нагружения.

10. Впервые получены аналитические зависимости для оценки расчетного предела выносливости анкеровки арматуры и построена теоретическая линия выносливости анкеровки арматуры.

11. Впервые разработан и применен новый метод контроля гистерезисных энергопотерь (теплопотерь) с помощью тепловизора и основанный на этом методе способ определения зон концентрации напряжений в железобетонных конструкциях при многократно повторяющихся нагрузках; этим способом выявлены основные закономерности распределения наибольших напряжений, формы, размеры и положения областей (зон) концентрации напряжений в железобетонных элементах в зоне действия поперечных сил.

12. В целях практического использования результатов работы, в рамках предложенной теории усталостного сопротивления железобетонных элементов совместному действию изгибающих моментов и поперечных сил, разработаны инженерные методы расчета железобетонных элементов на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил.

13. Результаты расчетов по предлагаемым инженерным методам удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, о чем свидетельствуют результаты статистической обработки, в частности, для инженерного метода 1 математическое ожидание составляет2„„,р/2„„ =0,9 и коэффициент вариации и = 0,06 -0,09, а для инженерного метода 2 математическое ожидание составляет Qmop/Qm =0,83-0,9 и коэффициент вариации^ = 0,04 - 0,08;что закладывает небольшой запас усталостной прочности конструкций при проектировании.

14. Универсальность и физическая обоснованность исходных предпосылок предлагаемой методики расчета на выносливость и разработанных расчетных моделей усталостного сопротивления при действии поперечных сил позволяют развивать основные положения диссертационной работы в решении таких насущных вопросов, как разработка методики и методов оценки выносливости, трещиностойкости и деформативности железобетонных конструкций различных конструктивных форм и схем нагружений при многократно повторяющихся нагрузках.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Мирсаяпов Ил.Т. Выносливость наклонных сечений сборно-монолитных железобетонных элементов при многократно повторяющихся нагрузках/ Ил.Т.Мирсаяпов//Исследование прочности и деформативности сборно-монолитных конструкций при различных режимах нагружения: межвузовский сборник. -Казань: КХТИ, 1984,- С. 57-59.

2. Яшин A.B. К расчету прочности наклонных сечений железобетонных изгибаемых элементов/ A.B. Яшин Ил.Т.Мирсаяпов// Известия ВУЗов: «Строительство и архитектура». - Новосибирск. 1985, Л»6. - С. 4 - 7.

3. Кириллов А.П. Выносливость наклонного сечения железобетонных изгибаемых элементов/А.П.Кириллов, Ил.Т.Мирсаяпов// Работа бетона и железобетона с различными видами армирования на выносливость при многократно повторяющихся нагрузках: Тезисы докладов Всесоюзного координационного совещания. - Львов, 1987. - С. 27.

4. Кириллов А.П. Выносливость наклонного сечения железобетонных изгибаемых элементов/ А.П. Кириллов, Ил.Т.Мирсаяпов// Бетон и железобетон. - М., 1988, № 7. - С. 36-38.

5. Мирсаяпов Ил.Т.Расчет выносливости сборно-монолитных конструкций по наклонному сечению/ Ил.Т.Мирсаяпов// Рекомендации по расчету и конструированию сборно-монолитных железобетонных элементов стен и перекрытий сооружений АЭС. МО «Атомэнергопроект». Под общей ред. А.П. Кириллова. - М., 1988. - С. 29-31.

6. Мирсаяпов Ил.Т. Расчет выносливости контакта между сборным и монолитным бетонами/ Ил.Т.Мирсаяпов// Рекомендации по расчету и конструированию сборно-монолитных железобетонных элементов стен и перекрытий сооружений АЭС. МО «Атомэнергопроект». Под общей ред. А.П. Кириллова. - М., 1988. - С. 31-33.

7. Мирсаяпов Ил.Т. Усталостная прочность бетона и арматуры / Ил.Т.Мирсаяпов// Рекомендации по расчету и конструированию сборно-монолитных железобетонных элементов стен и перекрытий сооружений АЭС. МО «Атомэнергопроект». Под общей ред.

A.П. Кириллова. - М., 1988. - С. 33-35.

8. Мирсаяпов Ил.Т. Выносливость сборно-монолитных железобетонных балок по наклонному сечению / Ил.Т.Мирсаяпов// автореф. дис. канд. техн. наук. МИСИ им.

B.В.Куйбышева. - М., 1988.-24 с.

9. Мирсаяпов Ил.Т. Оценка выносливости наклонного сечения и контакта сборно-монолитных изгибаемых конструкций /Ил.Т.Мирсаяпов// «Совершенствование железобетонных конструкций, работающих на сложные виды деформаций, и их внедрение в строительную практику»:Тезисы докладов Украинской республиканской научно-технической конференции. — Полтава, 1989. С. 124-125.

10. Кириллов А.П. Оценка выносливости наклонного сечения и контакта сборно-монолитных изгибаемых конструкций/ А.П. Кириллов, Ил.Т.Мирсаяпов// Энергетическое строительство. — 1989, № 1. — С. 77-79.

11. Кириллов А.П. Выносливость сборно-монолитных железобетонных конструкций/ А.П. Кириллов, И.Т.Мирсаяпов, Ил.Т.Мирсаяпов// Учебное пособие. Иванов, хим.— техн. ин-т, Иванов, инж.-строит. ин-т. Иваново. 1990. — 92 с.

12. Мирсаяпов Ил.Т. Стержневые модели усталостного разрушения железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил/ Ил.Т.Мирсаяпов//«Инженерные проблемы современного железобетона». Материалы международной конференции по бетону и железобетону. - Сборник научных статей. -Иваново. 1995. - С. 180-185.

13. Мирсаяпов И.Т. Модель усталостного разрушения бетона при сжатии/ И.Т.Мирсаяпов, Ил.Т.Мирсаяпов//«Инженерные проблемы современного железобетона». Материалы международной конференции по бетону и железобетону. - Сборник научных статей. — Иваново. 1995.-С. 210-215.

14. Mirsayapov I.T. Modeling of the Concrete Destruction Process Under Compression/ I.T. Mirsaypov, Il.T. Mirsayapov// «Concrete in The Service of Mankind». University of Dundee International congress Dandy. 1996. - s. 129-130

15. Mirsayapov I.T. Model of fatigue rupture of concrete under compression / I.T. Mirsayapov, Il.T. Mirsayapov//"XLI KONFERENCIA NAUKOWA KILiW PAN i KN PZITB " KRYNICA 95". Krakow .1995. - s. 220-226.

16. Мирсаяпов Ил.Т. Оценка выносливости железобетонных конструкций при циклических нагрузках на основе деформационной модели/ Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык. -Казань. 1999, N° 1. С. 53-56.

17. Мирсаяпов И.Т Деформационная расчетная модель выносливости железобетонных элементов при совместном действии изгибающего момента и поперечных сил/ И.Т.Мирсаяпов, Ф.М.Ахметов, Ил.Т.Мирсаяпов// Вестник РААСН. М., 1999. - С. 6570.

18. Мирсаяпов Ил.Т. Усталостная прочность железобетонных балок при срезе и расчет выносливости наклонных сечений../ Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык. - Казань. -2001, № 4. С. 57-60.

19. Мирсаяпов Ил.Т. Усталостная прочность железобетонных бхток при срезе от воздействия режимных многократно повторяющихся нагрузок./ Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык-Казань.-2002, № 1. С. 51-54.

20 Мирсаяпов Ил.Т. Некоторые аспекты сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил при многократно повторяющихся нагружениях/ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы 55 республиканской научной конференции: сборник научных трудов аспирантов и докторантов. Казань. 2003. - С. 32-38.

21 Мирсаяпов Ил.Т. Об основах усталостного сопротивления железобетонных элементов при действии поперечных сил/ Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык. - Казань. -2004, № 1 С 38 40

22 Мирсаяпов Ил.Т. Напряженно-деформированное состояние железобетонных элементов с большим пролетом среза в зоне действия поперечных сил при нестационарном циклическом натружении и основы расчета их выносливости/ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы 56 республиканской научной конференции: сборник научных трудов аспирантов и докторантов. Казань. 2004. - С. 41-50.

23 Мирсаяпов Ил.Т. Критерии усталостного разрушения по наклонному сечению железобетонных изгибаемых элементов с большим пролетом среза/ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы 56 республиканской научной конференции: сборник научных трудов аспирантов и докторантов, Казань. 2004. - С. 51-57.

24 Мирсаяпов Ил.Т. Напряженно-деформированное состояние в приопорнои зоне изгибаемых элементов при действии циклических нагрузок / Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык - Казань. -2004, № 2. С. 47-50.

25 Мирсаяпов Ил.Т. Гипотеза о развитии критической наклонной трещины в железобетонных элементах с большим пролетом среза и критерий усталостного разрушения по бетону сжатой зоны наклонного сечения/ Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык. - Казань. -2004, № 3. С. 67-69.

26 Мирсаяпов Ил.Т. Остаточная прочность железобетонных элементов с малым пролетом среза при циклических нагрузках/ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы международного научно-промышленного форума «Великие реки»: Тезисы докладов международного конгресса. Н.Новгород. 2005. С. 121-123.

27 Мирсаяпов Ил.Т. Объективная прочность железобетонных элементов со средним пролетом среза при циклических нагрузках/ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы международного научно-промышленного форума «Великие реки»: Тезисы докладов международного конгресса. Н.Новгород. 2005. С. 119-121.

28 Мирсаяпов Ил.Т. Усталостная прочность железобетонных изгибаемых элементов при больших пролетах среза/ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы международного научно-промышленного форума «Великие реки»: Тезисы докладов международного конгресса. Н Новгород.-2005. С. 123-124.

29 Мирсаяпов Ил.Т. Основы усталостного сопротивления изгибаемых железобетонных элементов с малым пролетом среза в зоне действия поперечных сил/ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы 57 республиканской научной конференции: сборник научных трудов аспирантов и докторантов. Казань. 2005. - С. 92-99.

30 Мирсаяпов Ил.Т. Основы усталостного сопротивления изгибаемых железобетонных элементов в зоне действия поперечных сил при средних пролетах среза./ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы 57 республиканской научной конференции: сборник научных трудов аспирантов и докторантов. Казань. 2005. - С. 8>91.

31 Мирсаяпов Ил.Т. Модель усталостного разрушения при действии поперечных сил железобетонных изгибаемых элементов с большим пролетом среза/ Ил.Т.Мирсаяпов// Известия КГАСУ.-Казань. 2005, №1.- С. 31-34.

32 Мирсаяпов Ил.Т. Оценка влияния качества бетона на долговечность и надежность железобетонных изгибаемых элементов в зоне Действия поперечных сил/ Ил Т Мирсаяпов// Известия КГАСУ. -Казань. 2005, №2,- С. 80-84.

33. Мирсаяпов Ил.Т О программно-техническом комплексе для проведения статических и усталостных испытаний изгибаемых железобетонных элементов. / Ил.Т.Мирсаяпов, В.П.Наумов, А.В.Наумов, С.Г.Ичанкин// Наука и язык. - Казань. -2005, №2. С. 54-58.

34. Мирсаяпов Ил.Т. Усталостное разрушение железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при средних пролетах среза/ Ил.Т.Мирсаяпов//Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. -Белгород. 2005, № 10. - С. 409-411.

35. Мирсаяпов Ил.Т. Усталостная прочность железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при больших пролетах среза/ Ил.Т,Мирсаяпов//Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. -Белгород. 2005, № 10. - С. 412-415.

36. Мирсаяпов Ил.Т. Усталостное разрушение железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил при больших пролетах среза и рекомендации по оценке их выносливости/ Ил.Т.Мирсаяпов// Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». - М. 2005, №2. С. 46-49.

37. Мирсаяпов Ил.Т. О модели усталостного разрушения железобетонных изгибаемых элементов со средним пролетом среза./ Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык. - Казань. -

2005, №3. С. 61-62.

38. Мирсаяпов Ил.Т. Расчет выносливости наклонных сечений железобетонных балок при больших пролетах среза на основе модели усталостного разрушения/ Ил.Т.Мирсаяпов// Известия ВУЗов: «Строительство». - Новосибирск. 2005, №7. -С. 10-16.

39. Мирсаяпов Ил.Т. Расчет выносливости наклонных сечений железобетонных балок при больших пролетах среза/Ил.Т.Мирсаяпов//Материалы 58 республиканской научной конференции: сборник научных трудов аспирантов и докторантов. -Казань. 2006. - С. 48-54.

40. Мирсаяпов Ил.Т. Расчет выносливости наклонного сечения железобетонных изгибаемых элементов при средних пролетах среза/ Ил.Т.Мирсаяпов// Материалы 58 республиканской научной конференции: сборник научных трудов аспирантов и докторантов. -Казань. 2006. - С. 55-58.

41. Мирсаяпов Ил.Т. Модели усталостного разрушения железобетонных изгибаемых элементов в зоне действия поперечных сил Л1л.Т.Мирсаяпов//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - М. 2006, №1. - С. 20-27.

42. Мирсаяпов Ил.Т. Расчет выносливости наклонного сечения железобетонных элементов с большим пролетом среза/ Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык. - Казань. -2006, № 1.- С. 61-63.

43. Мирсаяпов Ил.Т. Физические модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил/ Ил.Т.Мирсаяпов//Известия КГАСУ Казань. 2006, № 1.. с. 82-86.

44. Мирсаяпов Ил.Т. Расчет выносливости наклонного сечения железобетонных элементов со средним пролетом среза / Ил.Т.Мирсаяпов// Наука и язык. - Казань. -2006 № 2,- С. 62-64.

45. Мирсаяпов Ил.Т. Физические модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил / Ил.Т.Мирсаяпов // IZVESTIJA.KGASU.RU: электронное научное издание «Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета (КазГАСУ)». № 1, 2006. URL: http://izvestiiakgasu.ru/ files/ N1(5)2006/ Mirsayapov Ilsh 82-86.pdf (дата обращения* 30.12.2006).

46. Мирсаяпов Ил.Т. Модель усталостного разрушения железобетонных изгибаемых элементов с большим пролетом среза в зоне совместного действия изгибаемых моментов и поперечных сил/ Ил.Т.Мирсаяпов// Бетон н железобетон. - М. -

2006, № 2,- С. 28-30.

47. Мирсаяпов Ил.Т. Классификация железобетонных изгибаемых элементов, воспринимающих поперечные силы при многократно повторяющихся нагрузках / Ил.Т.Мирсаяпов// Известия КГ АСУ. -Казань. 2006, № 2. - С. 59-62.

48. Мирсаяпов Ил.Т. Определение зон концентрации напряжений в железобетонных конструкциях методом тепловизионного контроля / Ил.Т.Мирсаяпов, Ю.П.Дябин, Р.Р.Галиуллин// Известия КГ АСУ. -Казань. 2006, №2. - С. 63-65.

49. Мирсаяпов Ил.Т. Усталостное сопротивление изгибаемых элементов действию поперечных сил при средних пролетах среза/ Ил.Т.Мирсаяпов// Бетон и железобетон. - М., 2006, № 3- С. 23-25.

50. Мирсаяпов Ил.Т. Физические модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил/ Ил.Т.Мирсаяпов// Известия ВУЗов: «Строительство». - Новосибирск. 2006, №8. - С. 4-13.

51. Мирсаяпов Ил.Т. Тепловизионный метод контроля в экспериментальных исследованиях железобетонных изделий / Ил.Т.Мирсаяпов, Ю.П.Дябин, Р.Р.Га л пул л и н//Стр о нтел ь н ые материалы. -М. 2006, №9. - С. 56-57.

52. Мирсаяпов Ил.Т. Классификация железобетонных изгибаемых элементов, воспринимающих поперечные силы при многократно повторяющихся нагружениях // IZVESTIJA.KGASU.RU: электронное научное издание «Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета (КазГАСУ)». № 2, 2006. URL: http://izvestiia.kgasu.ru/ files/2 2006/ Mirsavapov Ilsh 59-62.pdf (дата обращения: 27.01.2007).

53. Мирсаяпов Ил.Т. Физические модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил / Ил.Т.Мирсаяпов//Вестник гражданских инженеров. - Санкт-Петербург. 2007, №1. - С. 4-13.

54. Мирсаяпов Ил.Т. Определение зон концентрации напряжений в железобетонных конструкциях методом теплового контроля // IZVESTIJA.KGASU.RU: электронное научное издание «Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета (КазГАСУ)». Ks 2, 2006. URL: http: //izvestiia.kgasu.ru / flies/ 2 2006/ Hsh Mirsavapov. Djabin 63-65. pdf (дата обращения: 27.01.2007).

55. Мирсаяпов Ил.Т. Экспериментальные исследования зон концентрации напряжений при циклическом нагруженнн методом тепловизионного контроля/ Ил.Т.Мирсаяпов// Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева. -Казань. 2007, №3. - С. 45-47.

56. Мирсаяпов Ил.Т. Выявление зон концентрации напряжений в железобетонных конструкциях методом тепловизионного контроля /Ил.Т.Мирсаяпов//«Сенсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». -М. 2007, №6. -С. 16-18.

57. Мирсаяпов Ил.Т. Способ выявления зон концентрации в строительных конструкциях/ Ил.Т.Мирсаяпов// Патент на изобретение Л» 2315271. -М. 2008. -14с.

58. Мирсаяпов Ил.Т. Зоны концентрации напряжений в зоне действия поперечных сил железобетонных балок при циклическом нагружении / Ил.Т.Мирсаяпов// Известия КГАСУ. -Казань. 2008, № 1. - С. 83-88.

59. Мирсаяпов Ил.Т. Зоны концентрации напряжений при циклическом нагружении в зоне действия поперечных сил железобетонных балок // IZVESTIJA.KGASU.RU: электронное научное издание «Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета (КазГАСУ)». № 1, 2008. URL: http: // izvestiia.kgasu.ru/ files/1 2008/ Ilsh Mirsavapov. 83-88. pdf (дата обращения: 20.03.2008).

60 Мирсаяпов Ил.Т. Усталостное сопротивление изгибаемых элементов действию поперечных сил при малых пролетах среза/ Ил.Т.Мирсаяпов// Бетон и железобетон. - М., 2008, № 1- С. 27-30.

61. Мирсаяпов Ил.Т. Исследования зон концентрации напряжении при циклическом нагружении методом тепловизионного контроля/ Ил.Т.Мирсаяпов/Шроблемы прочности. -Киев. 2009, № 3. С. 134-142.

62. Mirsayapov Il.T. A study of stress concentration zones under cyclic loading by thermal imaging method/ Il.T. Mirsayapov//Strength of Materials. - New York: Springer New York, 2009, Vol 41, Number 3. - pp. 339-344.

63. Мирсаяпов Iln.T. Зоны концентрации напряжений при циклическом нагруже-нни при поперечном изгибе железобетонных балок/ Нл.Т.Мирсаяпов// Бетон и железобетон. - М., 2009, № 6. С. 23-27.

64. Мирсаяпов Пл.Т Выявление зон концентрации напряжений при циклическом нагружении методом тепловизионного контроля/ Ил.Т.Мирсаяпов// Известия Российской академии наук: Механика твердого тела. М., 2010, №1 - С. 166-173.

65. Mirsayapov Il.T. Detection of Stress Concentration Regiones in Cyclic Loading bv the Heat Monitoring Method/ Il.T. Mirsayapov//ISSN 0025-6544, Mechanics of Solids.© Allerton Press, Inc., 2010 - New York: Springer Link, 2010, Vol 45, №1. - pp. 133-139.

66. Мирсаяпов Ил.Т. Совершенствование методики расчета железобетонных конструкций на выносливость по наклонному сечению/ Ил.Т.Мирсаяпов//Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Промышленное и гражданское строительство в современных условиях».. - М.: МГСУ, 2011. - С. 48-50.

67. Мирсаяпов Ил.Т. Расчет железобетонных конструкций в зоне совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил на выносливость при малых пролетах среза/ Ил.Т.Мирсаяпов//Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Промышленное и гражданское строительство в современных условиях».. -М.: МГСУ, 2011.-С. 64-66.

68. Мирсаяпов Ил.Т. Новые методы расчета железобетонных конструкций на выносливость по наклонному сечению/ Ил.Т.Мирсаяпов//Сборник научных трудов международной научно-методической конференции«Железобетонные конструкции: исследования, проектирование, методика преподавания», посвященной 100-летию со дня рождения В.Н.Байкова. - М.: МГСУ, 2012. - С. 259-268.

69. Мирсаяпов Ил.Т. О некоторых проблемах расчета и проектирования железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий при многократно повторяющихся нагрузках / Ил.Т.Мирсаяпов//Сборник научных трудов международной научной конференции «Современные проблемы расчета и проектирования железобетонных конструкций многоэтажных зданий», посвященной 100-летию со дня рождения П.Ф.Дроздова. - М.: МГСУ, 2013. - С. 308-317.

70. Мирсаяпов Ил.Т. Метод контроля гистерезисных энергопотерь с помощью тепловизора / Нл.Т.Мирсаяпов// Научные труды III Всероссийской (II международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон - взгляд в будущее». В семи томах, том 2. «Безопасность железобетонных конструкций при особых и техногенных воздействиях. Опьгг строительства зданий и сооружений. Мониторинг состояния конструкций, зданий и сооружений». Москва, 2014. — С. 212-220.

71. Мирсаяпов Ил.Т. О некоторых проблемах, возникших при замене СНиП 2.03.01-84 на СНиП 52-01-2003/ Ил.Т.Мнрсаяпов// Научные труды III Всероссийской (II международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон - взгляд в будущее». В семи томах, том 6. «... Техническое регулирование». Москва, 2014. — С. 430437.

72. Мирсаяпов Ил.Т. Новые методы расчета железобетонных конструкций на выносливость при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил/ Ил.Т.Мнрсаяпов// Научные труды III Всероссийской (II международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон - взгляд в будущее». В семи томах, том 1. «Теория железобетона. Железобетонные конструкции. Расчет и конструирование». Москва, 2014. - С. 335-342.

Подписано в печать 11.08.14 Заказ № 298 Формат 60x84 /16 Бумага офсетная Печать RISO Объем 2,0 печ.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано в полиграфическом секторе КГАСУ. 420043, г.Казань, ул.Зеленая, д.1.