Вплив короткочасних малоциклових навантажень на напружено-деформований стан і міцність нерозрізних збірно-монолітних залізобетонних балок - Автореферат

Залізобетонні нерозрізні збірно-монолітні балки використовуються у виробничих та цивільних будівлях, спеціальних інженерних спорудах. Нерозрізні збірно-монолітні залізобетонні балки в складі будівель та споруд можуть піддаватись малоцикловим (повторним) навантаженням, а інколи і перевантаженням, які можуть суттєво вплинути на перерозподіл зусиль з опорних перерізів у прольотні або навпаки. Виходячи знаведеного, дослідження дійсної роботи збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балок при повторних навантаженнях є актуальними, а удосконалення методики розрахунку таких балок з урахуванням особливостей роботи при повторних навантаженнях є важливим. Поставлена така мета роботи: встановити особливості роботи збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балок при дії повторних (малоциклових) навантажень та розробити методику врахування виявлених особливостей при проектуванні балок. Розроблена методика розрахунку дає можливість більш достовірно оцінити роботу нерозрізних збірно-монолітних залізобетонних балок при повторних навантаженнях, ефективно використовувати попереднє напруження при влаштуванні стиків у таких конструкціях, розширює область застосування збірно-монолітних залізобетонних балок, враховуючи збільшення економії витрати матеріалів при їх виготовленні.За результатами всіх досліджень зроблені загальні висновки: робота статично невизначених залізобетонних балок до виникнення перших тріщин близько відповідає розрахунку пружної системи; при збільшенні навантаження відбувається перерозподіл зусиль, викликаний нелінійними деформаціями елемента, що виникають внаслідок утворення і розкриття тріщин і пластичних властивостей стиснутого бетону; подальший перерозподіл зусиль відбувається в основному за рахунок пластичних деформацій розтягнутої арматури. Авторами зроблено такі висновки: при навантаженні нижче рівня 0,9 зі збільшенням числа циклів зменшується різниця в деформуванні на гілках навантаження і розвантаження, що свідчить про відтиснення долі непружних деформацій, внаслідок чого конструкція починає працювати цілком пружно; короткочасні малоциклові навантаження та перевантаженя сприяють додатковому перерозподілу зусиль, збільшують величину прогинів, ширини розкриття тріщин, деформацій бетону та арматури. Дослідженнями виявлено, що в нерозрізних збірно-монолітних попередньо напружених балках після замикання стиків спостерігається перерозподіл моментів, зумовлений впливом зовнішніх навантажень та зусиль попереднього напруження; відсутність попереднього напруження стиків не призводить до суттєвого зниження ефекту нерозрізності. В процесі випробовування балок вимірювались крайні опорні реакції, деформації бетону й арматури, прогини балок, ширина розкриття тріщин за допомогою механічних та електромеханічних приладів. За руйнівне приймали навантаження, коли над середньою опорою і під силами деформації арматури або бетону досягали максимальних значень. а монолітний балка залізобетонний напруженняПідтверджено, що перерозподіл зусиль відбувається внаслідок тріщиноутворення в бетоні та виникнення пластичних деформацій в бетоні і арматурі; при повторних навантаженнях експлуатаційного рівня на пятому-шостому циклах відбувається стабілізація напружено-деформованого стану нормальних перерізів. Повторні навантаження експлуатаційного рівня збільшують прогини, деформації арматури і бетону та ширину розкриття тріщин в збірно-монолітних нерозрізних балках на 15-20%, а внаслідок довантажень понад експлуатаційний рівень ці величини можуть збільшуватись до 30%.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

Отримані нові експериментальні дані про роботу збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балок при одноразових і повторних навантаженнях, які дали можливість удосконалити методику розрахунку, що забезпечує їхнє проектування з повним використанням механічних властивостей матеріалів.

Підтверджено, що перерозподіл зусиль відбувається внаслідок тріщиноутворення в бетоні та виникнення пластичних деформацій в бетоні і арматурі; при повторних навантаженнях експлуатаційного рівня на пятому-шостому циклах відбувається стабілізація напружено-деформованого стану нормальних перерізів.

Повторні навантаження експлуатаційного рівня збільшують прогини, деформації арматури і бетону та ширину розкриття тріщин в збірно-монолітних нерозрізних балках на 15-20%, а внаслідок довантажень понад експлуатаційний рівень ці величини можуть збільшуватись до 30%.

Попереднє напруження арматури стиків суттєво зменшує деформації надопорної арматури при експлуатаційному рівні навантаження (до 40%) та ширину розкриття тріщин над опорою (в 2-3 рази), та незначно зменшує величину прогинів (до 25%). Повторні навантаження зменшують ефект попереднього напруження залежно від кількості циклів та рівня навантаження.

Відношення теоретичних величин несучої здатності, деформацій бетону, моментів внутрішніх зусиль, прогинів та ширини розкриття тріщин, в збірно-монолітних нерозрізних балках, обчислених згідно з деформаційною моделлю перерізів, до експериментальних знаходяться в інтервалі [ 0,85; 1,10], що свідчить про їхню задовільну збіжність.

Для підвищення точності обчислення величин прогинів та ширини розкриття тріщин запропоновано вводити в розрахункові формули коефіцієнти умов роботи, які залежать від конструкції залізобетонних елементів - 1,1 та 1,15.

Розроблена методика визначення напружено-деформованого стану може бути використана для розрахунку нерозрізних збірно-монолітних балок, виготовлених з бетонів середньої міцності з використанням арматури зі сталей, які мають фізичну ділянку текучості.

Брошура

Бабич Є.М., Бабич В.Є., Савицький В.В. Розрахунок нерозрізних залізобетонних балок із використанням деформаційної моделі: Рекомендації. - Рівне: Вид-тво НУВГП, 2005 р. - 37 с.

Статті у фахових виданнях

1. Бабич Є.М., Савицький В.В. Дослідження деформування бетону при одноразовому та повторному розтяганні / Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник науковихї праць. Випуск 7 - Рівне: РДТУ, 2001 р. - с 95 - 105.

2. Савицький В.В., Бабич Є.М. Методика експериментальних досліджень роботи збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балок при одноразовому та повторному навантаженні / Вісник УДУВГП. Випуск 5 (18). Збірник наукових праць. Частина 3. Будівельні конструкції, будівлі та споруди - Рівне: УДУВГП, 2002 р. - с 53 - 60.

3. Савицький В.В. Дослідження деформування важкого бетону при розтяганні / Комунальне господарство міст. Науково-технічний збірник. Випуск 39. Серія: Технічні науки - Київ: Техніка, 2002 р. - с 379 - 383.

4. Савицький В.В. Експериментальні дослідження прогинів та ширини розкриття тріщин у збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балках при дії повторних навантажень / Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник науковихї праць. Випуск 9 - Рівне: УДУВГП, 2003 р. - с 302 - 311.

5. Савицький В.В. Експериментальні дослідження роботи збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балок при дії повторних навантажень / Перспективи розвитку будівельних конструкцій, будівель, споруд та їх основ. Випуск 58. Збірник наукових праць - Київ: КМ Академія, 2003 р. - с 90 - 96.

6. Савицький В.В., Бабич Є.М. Визначення прогинів нерозрізних залізобетонних балок при повторних навантаженнях / Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник науковихї праць. Випуск 10 - Рівне: УДУВГП, 2003 р. - с 220 - 227.

7. Савицький В.В. Дослідження роботи збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балок з попередньо напруженими стиками при дії повторних навантажень // Зб. наук. ст. Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. Вип. 6. - Кривий Ріг: КТУ, 2004. - с. 180 - 186.

8. Савицький В.В. Утворення та ширина розкриття тріщин в збірно-монолітних нерозрізних залізобетонних балках з ненапруженими та попередньо напруженими стиками при повторних навантаженнях/ Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник науковихї праць. Випуск 11 - Рівне: НУВГП, 2004 р. - с. 262 - 268.

9. Бабич Є.М., Савицький В.В. Вплив довантажень на напружено-деформований стан збірно-монолітних залізобетонних балок в процесі повторних навантажень експлуатаційних рівнів / Будівництво в сейсмічних районах України Випуск 60. Збірник наукових праць - Київ: КМ Академія, 2004 р. - с 653 - 659.