Совершенствование метода расчета железобетонных балок по наклонным сечениям при статическом и кратковременном динамическом нагружении

Рис. 5 Опытные образцы: а – первой, б – второй, в – третьей серий


Опытные образцы второй и третьей серий имели проемы размерами 100150 мм в пролете среза конструкции на расстоянии от опор. Образцы третьей серии имели дополнительные наклонные отгибы из арматуры диаметром 6 мм класса A-I.

Испытания свободно опертых балок статической и кратковременной динамической нагрузкой проводились двумя сосредоточенными силами, расположенными на расстоянии от опоры. Причем из каждой серии два образца испытывали статической нагрузкой, три – однократной динамической.

При статических испытаниях нагружение проводилось на специально разработанном стенде гидравлическим домкратом этапами, составляющими 0,05÷0,1 ожидаемого разрушающего усилия, с выдержкой на каждом этапе 10÷15 минут. Усилие на опытные балки от домкрата передавалось посредством жесткой траверсы. Величину усилия контролировали по предварительно тарированному манометру насосной станции и по величине упругих деформаций динамометрических опор, позволяющих определять опорные реакции.

Кратковременное динамическое нагружение балок осуществлялось на копровой установке. Высота падения груза и его масса устанавливалась исходя из несущей способности конструкций. Величину прикладываемого усилия определяли тензодинамометром стаканного типа, который перед каждым испытанием тарировался с помощью специального оборудования. Опорные реакции определяли по величине упругих деформаций динамометрических опор. При таких испытаниях реакции опор, прогиб балок, деформации арматуры и бетона балок регистрировали с помощью специально разработанного аналого-цифрового преобразователя частотой 640 кГц, соединенного с ноутбуком Pentium-IV. Все исследуемые параметры записывали во времени в виде осциллограмм с дальнейшей расшифровкой их по градуировочным графикам.

Испытания показали, что:

  • наличие проема в опорной зоне балок приводит к снижению как их несущей способности, так и деформативности. При этом прочность конструкций по наклонным сечениям понизилась на 26-43%, деформативность – на 10-25%;

  • армирование наклонных сечений балок с проемами отгибами приводит к повышению несущей способности конструкций на 20-32%;

При однократном динамическом нагружении выявлено, что:

  • разрушение железобетонных балок с проемами происходит хрупко;

  • развитие опорных реакций опытных балок не является полным подобием диаграмм их сопротивления. С достижением максимального значения поперечная сила на опоре стабилизируется на небольшой промежуток времени, что характеризует неупругое деформирование конструкции в предельной стадии динамического сопротивления;

Анализируя деформирование опытных конструкций, можно отметить, что развитие деформаций продольной, поперечной арматуры и бетона по своему характеру и особенностям подобны как при статическом, так и кратковременном динамическом нагружениях. Наибольшее влияние на развитие деформаций оказало образование наклонных трещин. Так, в момент их образования и дальнейшего развития происходит перераспределение усилий в бетоне и арматуре, на сжатой грани бетона в некоторых случаях деформации замедляли свое развитие или переходили в деформации удлинения. В продольной арматуре происходило выравнивание значений деформаций в окрестностях критической наклонной трещины.

Следует отметить различия в образовании критической наклонной трещины в первой, второй и третьей сериях. Если в первой серии магистральная трещина развивалась от опоры до места приложения нагрузки, то во второй и третьей сериях магистральная трещина развивалась по пути наименьшего сопротивления, то есть от верхнего правого угла проёма до места приложения нагрузки, и от левого нижнего угла проёма к опоре.

Пятая глава посвящена численным исследованиям прочности и деформативности исследуемых конструкций на основе разработанного метода и сравнению экспериментальных данных с теоретическими. Также были проведены расчеты опытных балок согласно нормативной методики (СНиП 2.03.01.-84*, СНиП II-11-77*) и с использованием вычислительного комплекса «Мираж».

Результаты сравнения численных исследований, теоретических расчетов и экспериментальных данных приведены в таблице 1.

Таблица 1

Шифр балки

kH

ВК «Мираж»

СНиП 2.03.01.-84*

(СНиП II-11-77*)

предлагаемая

методика

kH

kH

kH

БС-1-1

92

89,2

1,065

87,9

1,046

89,5

1,027

БС-1-2

89

86,4

1,031

87,9

1,012

89,5

0,994

БД-1-1

99

93,6

1,058

92,3

1,072

98,3

1,007

БД-1-2

102

93,6

1,089

92,3

1,105

98,3

1,037

БД-1-3

100

93,6

1,068

92,3

1,083

98,3

1,017

БС-2-1

68

84,5

0,805

87,9

0,774

60,8

1,118

БС-2-2

52

84,5

0,615

87,9

0,592

60,8

0,855

БД-2-1

73

80,0

0,913

92,3

0,791

70,1

1,041

БД-2-2

75

80,0

0,938

92,3

0,813

70,1

1,069

БД-2-3

72

80,0

0,900

92,3

0,780

70,1

1,027

БС-3-1

92

101,8

0,904

116,1

0,792

89,5

1,028

БС-3-2

92

101,8

0,904

116,1

0,792

89,5

1,028

БД-3-1

108

122,3

0,876

127,7

0,845

104,3

1,035

БД-3-2

106

122,3

0,867

127,7

0,830

104,3

1,016

БД-3-3

107

122,3

0,875

127,7

0,838

104,3

1,026

Анализ результатов расчета показал, что нормативный метод расчета, заложенный в ныне действующих нормах проектирования, дает хорошую сходимость экспериментальных и теоретических данных для балок без проемов. При расчете балок с проемами СНиП дает большую погрешность сравнения экспериментальных и теоретических данных. Расчет конструкций методом конечных элементов, заложенным в ВК «Мираж» обладает лучшей (в отличии от методики СНиП) сходимостью экспериментальных и теоретических данных. Недостаточную точность при расчете на ВК «Мираж» можно объяснить тем, что при расчете шаговым методом необходимо использовать эквивалентные статические нагрузки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

  1. Проведен анализ факторов, определяющих прочность наклонных сечений железобетонных балочных элементов. На основе этого анализа, опытных данных отечественных и зарубежных ученых, а также собственных исследований разработана физическая модель сопротивления железобетона по наклонному сечению.

  2. Разработан метод динамического расчета железобетонных изгибаемых конструкций по наклонным сечениям на основе экспериментальных нелинейных диаграмм деформирования бетона и арматуры с учетом трещинообразования в бетоне, влияния скорости и характера динамического нагружения на прочностные и деформативные свойства материала, учете усилий, возникающих по берегам наклонной трещины при ее подвижке, а также поперечных усилий, воспринимаемых арматурой при срезе.

  3. Разработанный метод доведен до программы автоматизированного расчета для ПЭВМ.

  4. На специально сконструированных железобетонных образцах экспериментально изучено распределение касательных и нормальных напряжений, возникающих по берегам трещины при ее подвижке.

  5. В результате проведенных экспериментальных исследований изгибаемых конструкций балочного типа при статическом и кратковременном динамическом нагружениях получены новые опытные данные, характеризующие особенности деформирования, трещинообразования и разрушения приопорной зоны балок, ослабленных проемом на различных стадиях статического и динамического деформирования.

  6. Результаты экспериментальных исследований балочных конструкций на действие статических и кратковременных динамических нагрузок подтвердили правомерность основных теоретических предпосылок, положенных в основу разработанного метода расчета.

  7. Разработанная вычислительная программа использована для решения практических задач при расчете конструкций специальных сооружений.

Основные результаты диссертации представлены в следующих статьях:

  1. Кумпяк О.Г., Пахмурин О.Р., Родевич В.В. Расчет железобетонных изгибаемых конструкций по наклонным сечениям на основе дисково-связевой модели. - Деп. в ВИНИТИ. М.: 1999. - №558-В99. - 21с.

  2. Кумпяк О.Г., Пахмурин О.Р., Родевич В.В., Галяутдинов З.Р. Расчет железобетонных конструкций по наклонным сечениям при кратковременном динамическом нагружении на основе дисково-связевой модели. - Деп. в ВИНИТИ. М.: 2001. - №283-В2001. - 34с.

  3. Пахмурин О.Р., Родевич В.В., Петухов А.А., Притьмов С.Г. Исследование прочности наклонных сечений железобетонных балок с проемами при статическом и кратковременном динамическом нагружении. - Деп. в ВИНИТИ. М.: 2002. - №335-В2002. - 41с.

  4. Родевич В.В., Галяутдинов З.Р. Расчет наклонных сечений железобетонных элементов при действии кратковременной динамической нагрузки // Вестник Томского гос. архит.-строит. ун-та. – Томск. - 2000. - №2. – С.126-131.

  5. Родевич В.В. Расчет прочности железобетонных элементов по наклонному сечению при действии кратковременной динамической нагрузки. // Известия ВУЗов. Строительство. - 2001. - №8. – С. 144-146.

  6. Родевич В.В. Совершенствование метода расчета наклонных сечений железобетонных конструкций при кратковременном динамическом нагружении на основе дисково-связевой модели. // Научно-техническая конференция «Архитектура и строительство»: Сб. тезисов докладов. – Томск.: Изд-во ТГАСУ. - 2002. – С. 20-22.

Подписано в печать .

Заказ № . Тираж 100 экз.

Офсетная печать ООП ТГАСУ

634003, Томск, ул. Партизанская, 15

  1. Совершенствование метода расчета железобетонных элементов при косом внецентренном статическом и кратковременном динамическом сжатии, растяжении и изгибе 05. 23. 01 Строительные конструкции, здания и сооружения

    Автореферат диссертации
    СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ КОСОМ ВНЕЦЕНТРЕННОМ СТАТИЧЕСКОМ И КРАТКОВРЕМЕННОМ ДИНАМИЧЕСКОМ СЖАТИИ, РАСТЯЖЕНИИ И ИЗГИБЕ
  2. Абакарова Надежда Магомедгаджиевна Средства выражения побудительной модальности в лакском языке : : диссертация кандидата филологических наук : 10. 02. 02

    Диссертация
    Абакарова Надежда Магомедгаджиевна Средства выражения побудительной модальности в лакском языке : : диссертация кандидата филологических наук : 10.02.
  3. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» Специальность

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 270102 «Промышленное
  4. Учебно методический комплекс Владивосток 2009 Рецензенты

    Учебно-методический комплекс
    Его содержание определяется рекомендуемой структурой УМК: он включает в себя рабочую учебную программу, конспект лекций, методические указания к практическим работам и выполнению курсового проекта, вопросы для проверки усвоения материала дисциплины.
  5. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Экономика отрасли» Специальность (2)

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс по дисциплине «Строительные конструкции» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ),
  6. Типовая инструкция по эксплуатации производственных зданий и сооружений энергопредприятий

    Инструкция по эксплуатации
    Настоящая "Типовая инструкция по эксплуатации производственных зданий и сооружений энергопредприятий" распространяется на все энергетические предприятия, эксплуатирующие производственные здания и сооружения и выполняющие
  7. Положение об организации работы по охране труда в отрасли "Связь" «О системе управления охраной труда в ОАО «ютк»

    Документ
    1. Российская Федерация состоит из республик, краев, областей, городов федерального значения, автономной области, автономных округов - равноправных субъектов Российской Федерации.
  8. Общие рекомендации Ограничение воздействий технологического процесса и систем инженерного оборудования Защита от атмосферных осадков и грунтовых вод

    Руководство по эксплуатации
    РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗДАНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ СТРУКТУРЫ И СОСТАВА РАБОТНИКОВ ОТДЕЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА ЗДАНИЙ ПРЕДПРИЯТИЯ
  9. Технический комитет по стандартизации

    Документ
    ЗАО «ЦНИИМФ» разработал отраслевой документ РД 31.1.02-04 «Правила технической эксплуатации подъемно-транспортного оборудования морских торговых портов» на основе и взамен руководящего документа РД 31.

Другие похожие документы..