Деформаційний розрахунок і стійкість стержневих залізобетонних систем з урахуванням тривалих процесів - Автореферат

Втрата стійкості систем взагалі і тривалої стійкості особливо є дуже небезпечними явищами, тому що неврахування їх при розрахунку неминуче приводить до аварії споруд. Без наявності методів деформаційного розрахунку з урахуванням тривалих процесів, прогнозувати тривалу стійкість і несучу здатність, тобто проектувати залізобетонні стержневі системи неможливо. В проведених дослідженнях автору належить розробка методів розрахунку на міцність і стійкість залізобетонних стержневих конструкцій з урахуванням деформованої схеми і повзучості бетону. Для цього в дисертації вирішуються основні задачі по розробці теорії деформаційного розрахунку плоских і просторових стержневих залізобетонних конструкцій з урахуванням усадки і повзучості бетону на основі: методу сил, методу переміщень і методу скінченних елементів, а також по визначенню критеріїв і виведення формул тривалої стійкості елементів систем при повзучості. Предмет дослідження - стійкість і напружено-деформований стан стержневих залізобетонних конструкцій від дії деформаційних і силових впливів з урахуванням деформацій поздовжнього вигину і тривалих процесів.Розглянуті також роботи присвячені деформаційним розрахункам пружних систем методами будівельної механіки, а також систем, що володіють повзучістю. Деформаційний розрахунок залізобетонних стержневих систем ускладнюється тим, що в ньому необхідно враховувати деформації поздовжнього вигину, а також композитність елементів, що складаються з бетону, який володіє усадкою і повзучістю, і пружної арматури. Експерименти показали, що в стиснуто-зігнутих стержнях ріст прогинів може бути незатухаючим уже при, що встановлюється в результаті деформаційного розрахунку залізобетонних систем на постійні і тривалі навантаження з урахуванням повзучості бетону; графіки релаксації вказують на те, що робочою теорією повзучості бетону, яка може бути прийнята до застосування є спадкоємна теорія старіння з урахуванням росту модуля пружності бетону та теорія старіння без урахування росту модуля пружності бетону в часі. Матрицю впливу повзучості С зручно виразити у вигляді суми матриць оборотних C1, необоротних С2 і пружних C3 деформацій: С = С1 С2 С3, (9) значення яких наступне: Елементи матриць обчислюються за рекуррентними формулами, які є зручними для програмування на ЕОМ.При повзучості відбувається перерозподіл напруг між бетоном і арматурою, при цьому напруги в арматурі збільшуються, що істотно впливає на показники граничних станів і стійкість залізобетонних елементів. Доведено можливість використання теорій повзучості бетону, що відносяться до спадкоємної теорії старіння з урахуванням і теорії старіння без урахування росту модуля пружності у часі. Виведено основні співвідношення механіки залізобетонного стержня, як композита із бетону, що володіє повзучістю, і арматури, що відноситься до пружного матеріалу. Установлено, що урахування змішаної геометричної характеристики підсилює релаксаційні процеси в залізобетоні і є обовязковим. При Р 0,4 РЭ, що є дуже високим рівнем навантаження, дані еталонної спадкоємної теорії старіння з урахуванням і теорії старіння без урахування росту модуля пружності бетону в часі практично збігаються.

2. Основний зміст роботи

У дисертації наведені теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, повязаної зі створенням теорії деформаційного розрахунку і стійкості стержневих залізобетонних систем з урахуванням тривалих процесів. Головні наукові і практичні результати роботи наступні: 1. При повзучості відбувається перерозподіл напруг між бетоном і арматурою, при цьому напруги в арматурі збільшуються, що істотно впливає на показники граничних станів і стійкість залізобетонних елементів.

2. Доведено можливість використання теорій повзучості бетону, що відносяться до спадкоємної теорії старіння з урахуванням і теорії старіння без урахування росту модуля пружності у часі.

3. Запропоновано модифікований метод початкових параметрів повзучості з використанням ряду Тейлора. Виведено матриці впливу повзучості, необхідні для реалізації методу. Для поліпшення збіжності ряду розроблений метод аналітичного продовження рішення.

4. Виведено основні співвідношення механіки залізобетонного стержня, як композита із бетону, що володіє повзучістю, і арматури, що відноситься до пружного матеріалу.

5. Показано, що при ексцентричному армуванні залізобетонного стержня в теорії тривалого згинання виникає змішана геометрична характеристика перерізу, яка відбиває взаємний вплив згинальних і нормальних зусиль один на одного. Установлено, що урахування змішаної геометричної характеристики підсилює релаксаційні процеси в залізобетоні і є обовязковим.

6. Установлено, що ріст прогину позацентрово стиснутого стояка в часі може бути згасаючим, ”байдужим” і незгасаючим у залежності від рівня довгострокової сили. ”Байдужий” стан відповідає тривалій критичній силі РДЛ. При Р < РДЛ стан рівноваги стержня є стійким, а при Р РДЛ - нестійким. Отримано точну формулу для визначення РДЛ і на прикладі показано, що. РДЛ зменшується при згущенні арматури до опуклої грані стояка.

7. При Р 0,4 РЭ, що є дуже високим рівнем навантаження, дані еталонної спадкоємної теорії старіння з урахуванням і теорії старіння без урахування росту модуля пружності бетону в часі практично збігаються. При більш високих навантаженнях ці дані різко розходяться.

8. Проведено зіставлення теоретичних даних з даними експериментів. Аналіз показав, що в момент утрати стійкості стояків напруги в арматурі увігнутих граней досягли межі опору стиску, а напруги в бетоні опуклої грані досягли межі опору розтягу. Теоретичні дані відповідають експериментальним даним, як за прогинами, так і за напругами в арматурі.

9. Установлено, що більш складне рішення задачі методом Файлона і більш просте з використанням принципу Бубнова-Гальоркіна приводять майже до однакових результатів.

10. Варто розглядати критерії стійкості тривалого деформування залізобетонних стояків за переміщеннями, напругами в арматурі в увігнутої грані, напругами у бетоні в увігнутій і опуклій гранях стояка.

11. Розроблена теорія деформаційного розрахунку плоских статично невизначуваних систем, складених із різнотипних елементів, що відрізняються один від одного щільністю армування, а також фізико-механічними характеристиками бетону, з урахуванням тривалих процесів на основі методу сил, методу переміщень і методу скінченних елементів.

12. Деформаційні розрахунки на повзучість варто робити при Р ? 0,05 РЭ.

13. Побудовані алгоритми розрахунку просторових залізобетонних стержневих систем методом скінченних елементів з урахуванням деформацій поздовжнього вигину і тривалих процесів. Числовий приклад показав, що на ріст переміщень основний вплив учиняє повзучість бетону, частка якої складала до 178%, а на ріст зусиль - деформації поздовжнього вигину, частка яких складала до 58%. Тому розрахунки залізобетонних стержневих систем необхідно виконувати з урахуванням просторової роботи, деформацій поздовжнього згинання елементів, армування та повзучості бетону.

1. Слободянюк С.А. Модифицированный метод начальных параметров ползучести // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. -Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 1998. - № 3. - С. 33-38.

2. Слободянюк С.А. Улучшение сходимости ряда Тейлора // Строительство, материаловедение, машиностроение (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури), вып. 5. - Днепропетровск: ПГАСИА, 1998. - С. 53-56.

3. Слободянюк С.А. Длительная устойчивость железобетонного стержня // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. -Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 1998. - № 8. - С. 38-45.

4. Слободянюк С.А. Критерии длительной устойчивости железобетонного стержня // Придніпровський науковий вісник: Технічні науки. - Дніпропетровськ, 1998. - № 110(177). - С. 25-34.

5. Слободянюк С.А. Длительный продольный изгиб железобетонных стержней при перемещениях опор // Современные проблемы строительства. - Донецк: Донецкий ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ, ООО "Лебедь", 1999. - С. 40-46.

6. Слободянюк С.А. Аналитическое решение релаксационной задачи различными теориями ползучести // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. -Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 1999. - № 6. - С. 46-5З.

7. Слободянюк С.А. Деформационный расчет стержневых систем методом перемещений // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 1999. - № 12. - С. 51-56.

8. Слободянюк С.А. Деформационный расчет стержневых систем методом сил // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. -Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2000. - № 1. - С. 54-61.

9. Слободянюк С.А. Деформационный расчет стержневых систем методом конечных элементов // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2000. - № 2. - С. 54-60.

10. Слободянюк С.А. Основополагающие уравнения механики железобетонного стержня плоской системы при Sв=0 // Строительство, материаловедение, машиностроение (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури), вып. 10. - Днепропетровск: ПГАСИА. -2000. - C. 279-285.

11. Слободянюк С.А. Деформационный расчет плоских стержневых железобетонных систем при ползучести методом сил // Вісник Придніпровської держ. академії будівництва та архітектури. - Дніпр-вськ: ПДАБТАА, 2000. - № 6. - С. 49-54.

12. Слободянюк С.А. Примеры деформационного расчета железобетонных балок с учетом длительных процессов // Теоретичні основи будівництва (Придніпровська держ. академія будівництва та архітектури), вип. 8. - Варшава, 2000. - С. 528-533.

13. Слободянюк С.А. Расчет стержневых железобетонных систем методом перемещений с учетом деформаций продольного изгиба и ползучести // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2000. - №7. - С. 51-55.

14. Слободянюк С.А. Расчет стержневых железобетонных систем методом конечных элементов с учетом деформаций продольного изгиба и ползучести // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2000. - № 8. - С. 50-55.

15. Слободянюк С.А. Деформационный расчет железобетонных стержней при неравномерности армирования их пролета // Строительство, материаловедение, машиностроение (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури), вып. 11. - Днепропетровск: ПГАСИА, 2000. - С. 66-71.

16. Слободянюк С.А. Модифицированный метод конечных разностей при расчете железобетонных балок с учетом длительных процессов // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2000. - № 9. - С. 56-61.

17. Слободянюк С.А. Матрица жесткости пространственного конечного железобетонного элемента в местной системе координат // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2001. - № 1. - С. 39-46.

18. Слободянюк С.А. Длительная устойчивость сжато-изогнутого железобетонного стержня // Бетон и железобетон в Украине. - 2001. - № 2. - С. 9-12.

19. Слободянюк С.А. Пример деформационного расчета железобетонной рамы с учетом длительных процессов // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. -Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2001. - № 2. - С. 50-57.

20. Слободянюк С.А. Обзор публикаций подеформационному расчету железобетонных стержневых систем // Вісник Придніпровської держ. академії будівництва та архітектури. - Дніпр-вськ: ПДАБТАА, 2001. - № 3. - С. 45-50.

21. Слободянюк С.А. Деформационный расчет пространственных стержневых систем методом конечных элементов с учетом длительных процессов // Строительство, материаловедение, машиностроение (Придніпровська держ. академія будів. та архітек-ри), вып. 12. - Днепр-вск: ПГАСИА, 2001. - С. 262-266.

22. Слободянюк С.А. Обзор публикаций подлительной устойчивости железобетонных стержневых систем //Вісник Придніпровської державної академії будівн. та архітектури. - Дніпр-вськ: ПДАБТАА, 2001. - № 5. - С. 50-57.

23. Слободянюк С.А. Пример деформационного расчета пространственной железобетонной рамы МКЭ с учетом ползучести // Теоретичні основи будівництва (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури), вип. 9. - Варшава, 2001. - С. 161-168.

24. Слободянюк С.А. Напряжения пространственного железобетонного элемента с учетом ползучести бетона // Коммунальное хозяйство городов (Харьковская государственная академия городского хозяйства), вып. 39. - Киев: Техника, 2002. - С. 158-165.

25. Слободянюк С.А. Деформационный расчет стержневых железобетонных систем с учетом ползучести бетона // Перспективні задачі інженерної науки. - Дніпропетровськ: GAUDEAMUS, 2002. - вип. 3.- С. 177-185.

26. Яценко Е.А., Слободянюк С.А. Решение методом конечных элементов задачи о взаимодействии предварительно напряженной арматуры с бетоном // Строительные конструкции, вып. 45-46. - К.: НИИСК, 1993. - С. 13-15 (автору дисертації належить побудова і рішення рівняння задачі, а також доказ справедливості гіпотези плоских перетинів для залізобетону).

27. Яценко Е.А., Слободянюк С.А. Теория длительной прочности и устойчивости стержневых железобетонных систем с учетом ползучести бетона. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА; Пороги, 2002. - 249 с (дисертанту належить вся наукова новизна отриманих результатів).

Размещено на .ru