Особливості роботи П-подібних залізобетонних рам при короткочасних малоциклових навантаженнях - Автореферат

Серед цих навантажень переважну частину складають тимчасові короткочасні навантаження, які в реальних умовах експлуатації конструкцій періодично повторюються, тобто змінюються як у часі так і за своїм значенням. Наукові дослідження виконувались згідно з тематикою науково-дослідних робіт, які проводяться на кафедрі промислового і цивільного будівництва Луцького державного технічного університету та згідно з технічним завданням на виконання теми: “Розробка теоретичних основ розрахунку міцності і напружено-деформованого стану залізобетонних рам при повторних навантаженнях” (номер державної реєстрації 0104U003121), яка включена в плани науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України і виконувалася в Національному університеті водного господарства і природокористування. дослідити особливості перерозподілу зусиль в елементах рами при дії одноразових короткочасних та малоциклових повторних навантаженнях та встановити характер руйнування рам після дії таких навантажень: - встановити вплив різних режимів малоциклових повторних навантажень на ширину розкриття тріщин та деформування рам; запропонувати методику розрахунку рам за деформаціями та ширині розкриття тріщин з урахуванням дії повторних малоциклових навантажень. Предмет дослідження: міцність та деформування бетону при повторному мало цикловому стисненню; перерозподіл зусиль в рамах; напружено-здеформований стан нормальних перерізів елементів рам; міцність і деформативність рам.Аналіз теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють зробити такі висновки: залізобетонні рами широко використовуються в будівництві і можуть піддаватись в процесі експлуатації короткочасним малоцикловим навантаженням експлуатаційних рівнів (приблизно 60 % від руйнівного навантаження), а в окремих випадках на них можуть діяти короткочасні повторні навантаження і більшого рівня; експериментально встановлено, що малоциклові короткочасні навантаження можуть по різному впливати на міцнісні і деформаційні характеристики бетону, але таких дослідів недостатньо, а аналітичних залежностей для врахування таких впливів не запропоновано; особливості роботи залізобетонних рам (перерозподіл зусиль, міцність, деформаційність, тріщиностійкість) при дії малоциклових короткочасних навантаженнях не досліджувалися, а рекомендації щодо розрахунку рам з врахування таких впливів відсутні. Влаштування додаткових похилих стержнів в рамах другої серії обумовлено тим, що після повторних навантажень рам першої серії спостерігалось одночасне руйнування ригеля рам по нормальним і похилим перерізам. У віці 28 діб кубкова міцність бетону зразків першої серії склала R = 19,1 МПА; призмова міцність у віці 126 діб перед початком випробовувань рам - Rb = 14,53 МПА, максимальні деформації при yb = Rb EBR = 165,4*105, а для другої серії рам - відповідно середня кубкова міцність бетону у віці 28 діб - R = 20,33 МПА, призмова міцність у віці 138 діб Rb = 14,91 Мпа; EBR = 165,9*105. Рами першої серії випробовувались за такими режимами навантаження: рами 1Р-1 навантажувалась одноразово ступенями до руйнування; рама 1Р-2 піддавалась десятикратному повторному навантаженню до рівня Pcyc = 0,65Pu (де Pcyc - навантаження в циклах; Pu - руйнівне навантаження, визначене за результатами випробування рами 1Р-1), а на одинадцятому циклі доведена до руйнування; рама 1Р-3 на протязі шести циклів повторно навантажувалась до рівня 0,65Pu, на сьомому циклі була довантажена до 0,75Pu, на восьмому, девятому і десятому циклах також навантажувалася до рівня 0,65Pu, а на одинадцятому циклі була зруйнована; рама 1Р-4 навантажувалась також як і рама 1Р-3, тільки на першому і восьмому циклах була довантажена до 0,85Pu. Верхній рівень відносного навантаження вибраний таким, щоб найближче імітувати дію навантаження в процесі реальної експлуатації рам, а нижній рівень для всіх рам прийнятий рівним зсус = 0,2, що імітував навантаження від власної ваги конструкцій (постійне навантаження).Отримані нові експериментальні дані про роботу двохшарнірних П-подібних залізобетонних рам, які розширили уявлення про перерозподіл зусиль в їх елементах при одноразових короткочасних навантаженнях та вперше виявили особливості їх роботи при повторних малоциклових навантаженнях. Встановлено, що повторні малоциклові навантаження експлуатаційних рівнів, які не перевищують 0,6 від руйнівного навантаження, поглиблюють в рамах процеси перерозподілу зусиль, призводять до збільшення в нормальних перерізах елементів рам повних і залишкових деформацій в стиснутому бетоні і розтягнутій арматурі та збільшують прогини ригелів рам і ширини розкриття тріщин. Встановлено, що можливі перевантаження рам в процесі повторних малоциклових навантажень експлуатаційних рівнів призводять до збільшення залишкових деформацій в стиснутому бетоні і розтягнутій арматурі, а також залишкових прогинів ригеля і ширини розкриття тріщин.

Основний зміст дисертації

1. Отримані нові експериментальні дані про роботу двохшарнірних П-подібних залізобетонних рам, які розширили уявлення про перерозподіл зусиль в їх елементах при одноразових короткочасних навантаженнях та вперше виявили особливості їх роботи при повторних малоциклових навантаженнях.

2. Експериментально встановлено, що перерозподіл зусиль в елементах рам може відбуватися завдяки пластичного деформування бетону стиснутої зони, коли він працює на низхідній ділянці повної діаграми деформування.

3. Встановлено, що повторні малоциклові навантаження експлуатаційних рівнів, які не перевищують 0,6 від руйнівного навантаження, поглиблюють в рамах процеси перерозподілу зусиль, призводять до збільшення в нормальних перерізах елементів рам повних і залишкових деформацій в стиснутому бетоні і розтягнутій арматурі та збільшують прогини ригелів рам і ширини розкриття тріщин. Стабілізація названих процесів відбувається після пяти - семи циклів повторного навантаження - розвантаження.

4. Встановлено, що можливі перевантаження рам в процесі повторних малоциклових навантажень експлуатаційних рівнів призводять до збільшення залишкових деформацій в стиснутому бетоні і розтягнутій арматурі, а також залишкових прогинів ригеля і ширини розкриття тріщин.

5. Встановлено, що при повторних навантаженнях зменшується міцність похилих перерізів ригелів рам внаслідок порушення анкеровки поздовжньої вузлової арматури. При проектуванні залізобетонних рам, які будуть експлуатуватися під дією повторних малоциклових навантажень, необхідно збільшувати довжину анкерування вузлової арматури.

6. Запропоновані математичні моделі для визначення призмової міцності і модуля пружнопластичності бетону, які змінюються внаслідок дії на бетон повторних малоциклових навантажень. Вперше статистично обґрунтована малоциклова втомленість бетону.

7. Для визначення міцності нормальних перерізів елементів рам можна використовувати методику СНИП 2.03.01 - 84* з урахуванням зміни міцності бетону внаслідок повторних навантажень.

8. При визначенні прогинів ригеля рам та ширини розкриття нормальних тріщин в розрахункові формули СНИП 2.03.01 - 84* необхідно вводити додаткові коофіцієнти умов роботи (гf,cyc = 1,20 і гcrcеcyc = 1,30).

Бабич Є.М., Ільчук Н.І. Міцність і деформативність важкого бетону при малоцикловому стисненні // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Збірник наукових праць. - Рівне: Видавництво УДУВГП, 2003. - Випуск 9. - С. 116 - 123;

Бабич Є.М., Ільчук Н.І. Пружно-пластичні характеристики бетону після повторного стискання на вітках розвантаження // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Збірник наукових праць. - Рівне: УДУВГП, 2003.- Випуск 10.- С. 69 - 83;

Бабич Є.М., Мурашко Л.А., Ільчук Н.І. Перерозподіл зусиль та напружено-деформований стан залізобетонних рам при короткочасному навантаженні // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Збірник наукових праць. - Рівне: Видавництво Національного університету водного господарства та природокористування, 2004. Випуск 11. - С. 123 - 133;

Бабич Є.М., Ільчук Н.І. Визначення граничного навантаження на двошарнірні залізобетонні рами на основі деформаційної моделі перерізів // Сталезалізобетонні конструкції: Збірник наукових статей. - Кривий Ріг, 2004. - Випуск 6. - С. 174 - 180;

Бабич Є.М., Ільчук Н.І. Особливості роботи залізобетонних рам при повторних навантаженнях // Будівельні конструкції: Збірник наукових праць. - Київ: НДІБК, 2005. - С. 24 - 29;

Бабич Є.М., Ільчук Н.І. Опір залізобетонних рам повторним навантаженням // Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій: Збірник наукових праць.- Львів: Каменяр, 2005.- Випуск 6.- С. 234 - 242;

Бабич Е.М., Ильчук Н.И. Перераспределение усилии в двухшарнирных железобетонных рамах при действии нагрузки разных уровней // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури.- Одеса: “Місто майстрів”, 2005.- Випуск № 20.- С. 14 - 21;

Бабич Є.М., Ільчук Н.І. Зміна ширини розкриття тріщин в ригелі двохшарнірних залізобетонних рам при повторних малоциклових навантаженнях // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Збірник наукових праць. - Рівне: Видавництво Національного університету водного господарства та природокористування, 2006. - Випуск 14. - С. 130 - 138;

Бабич Є.М., Ільчук Н.І. Особливості роботи двохшарнірних залізобетонних рам при мало циклових навантаженнях з можливим довантаженням // // Будівельні конструкції: Збірник наукових праць. - Київ: НДІБК, 2006. - Випуск 65.- С. 88 - 93.

Ильчук Н.И. Исследования работы двухшарнирных железобетонных рам при действии повторных нагружений // Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь: Сб. науч. тр. междунар. науч.-метод. межвузовского семинара - Могилев: Белорусско-Российский университет, 2005. - С. 175 - 180.

Ільчук Н.І. Дослідження переміщень двошарнірних залізобетонних рам при повторних навантаженнях // Вісник Львівського аграрного університету: Архітектура і сільськогосподарське будівництво. - Львів: Львів.держ. агроуніверситет, 2006. - Випуск № 7 - С. 265 - 271.