Определение параметров диаграммы деформирования межсредовой зоны контакта сборно-монолитных железобетонных элементов при варьировании прочности этой зоны на сдвиг
Актуальность темы
Проблема укрепления и восстановления несущихся конструкций эксплуатируемых заданий и сооружений в настоящее время приобрела особенно важное значение. Поеопределению академика В.М. Бондаренко [16], в процессерусиления конструктивныхесистем, выполненных из железобетона, образуется новый материал – реконструируемый железобетон, характеризуемый некоторымиввособенностями. Поперечные сечения усиленных конструкций состоят, как правило, низ двух из более элементов, образующихся послед соединения контактные зонты с разной степенью податливости. Такие элементы вот общему случае относятся к классу составных конструкций. Кот этому же классу. конструкций соотносятся широко применяемые в настоящее время многослойные ограждающие конструкции сна наружнымимислоями низ железобетона их соборно-монолитные несущие элементы, область применения которых повсеместное возраст тает.
Нам сегодняшний день, расчеты составных конструкций. И в большинстве случаев основываются на приведенииликонструкций к псевдосплошному сечению [78, 82, 89, 154-157], на использовании простейших нелинейно-упругих Мили нелинейных законов деформирования материалов, как в [39, 159], Мили нас мучаете различной прочности бетонов брусьев привет весьма условном моделировании структуры сечениям элементов (податливости швов, типам, их сопряжениям и др.) [13]. Данные подходы снег дают детально отразиться поведением железобетонного составного элемента под нагрузкой. Довольно малое работ, вид полной умерен учитывающих их специфику и деформирования конструкций такого класса, им можно рассказать отсутствуют исследования по определению деформационных характеристик зонт контакта составных железобетонных элементов. В связи с этим, изучение особенностей деформирования и разрушения таких элементов, направленное на наиболее полный учет деформативности зоны контакта, представляется актуальным.
Целью работы является разработка расчетнойямодели деформированиям межсредовой зонты контактами составных железобетонныхуэлементов сна учетом специфики деформирования или конструктивных особенностей исполнения контактного шва.
Научную новизну работы составляют:
- расчетные зависимости для оценки параметровоедеформирования и разрушения контактной сезоны составных железобетонных элементов, учитывающие податливость зоны контракта, влияние сил зацепления и «нагельного» эффекта в сезоне контакта;
- методика, алгоритм и программапирасчета для определения приведенного модуля сдвига зонты контракта составных железобетонных элементов сон различными типамилсопряжения элементов сечения; листами
- результаты численныхаисследований деформирования контактной зоны железобетонныхосоставных элементов приз при варьировании пара метров шва сдвига;
СОДЕРЖАНИЕ
1.1 Схемы конструктивных решений железобетонных элементов составного сечения 9
1.5 Задачи исследований, выводы.. 35
2.1 Общие замечания. Исходные гипотезы.. 38
2.2 Расчетная модель узлов конструктивных систем в зоне контакта. 40
2.3 Критерий прочности контактной зоны сборно-монолитных железобетонных конструкций. 44
3 РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ ЗОНЫ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.. 63
3.1 Расчетные зависимости описания диаграмм деформирования бетона. 63
3.1.1 Описание двухлинейных диаграмм деформирования бетона. 66
3.1.2 Описание трехлинейных диаграмм деформирования бетона. 67
3.2 Расчет сечения сборно-монолитного железобетонного элемента по прочности 69
3.2.2 Расчет прочности сборно-монолитного железобетонного элемента по трехлинейной диаграмме. 70
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Айрумян Э.Л. Исследования работы монолитной железобетонной плиты по профилированному стальному настилу при поперечном изгибе [Текст] / Э.Л. Айрумян, A.B. Боярский // Промышленное и гражданское строительство. – 2017. – №10. – С. 30-31.
2. Абдрахманов И.С. Гипотезы и эксперименты в расчетных моделях прочности и выносливости деревожелезобетонных изгибаемых элементов [Текст] / И.С. Абдрахманов // Промышленное и гражданское строительство. – 2020. – №6. – С. 25-27.
3. Аванесов М.П. Теория силового сопротивления железобетона [Текст] / М.П. Аванесов, В.М. Бондаренко, В.И. Римшин // Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2007. – 170 с.
4. Адищев В.В. Построение диаграмм «напряжения – деформации» для бетона в состоянии предразрушения при изгибе [Текст] / В.В. Адищев, B.М. Митасов // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. – 2010. – №1. – C. 28-32.
5. Акрамов Х.А. Работа трехслойных железобетонных стеновых панелей [Текст] / Х.А. Акрамов // Бетон и железобетон. – 2011. – №2. – С. 6-7.
6. Астафьев Д.О. Расчёт реконструируемых железобетонных конструкций [Текст] / Д.О. Астафьев. – СПб: СПбГАСУ, 2015. – 158 с.
7. Астафьев Д.О. Теория и расчет реконструируемых железобетонных конструкций [Текст] / Д.О. Астафьев. – Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.23.01. – С.-Петербург, 1995. – 40 с.
8. Бабич Е.М. Расчет несущей способности изгибаемых трехслойных железобетонных элементов [Текст] / Е.М. Бабич, Ю.А. Крусь // В кн.: Строительные конструкции. Вып. 45-46. – К.: Будівельник, 2013. – С. 46-48.
5984240153479593
93
9. Байков В.Н. Определение напряженно-деформированного состояния железобетонных балок в предельной стадии по неупругим зависимостям σ-ε бетона и арматуры [Текст] / В.Н. Байков, В.М. Поздеев // Известия ВУЗов; Строительство и архитектура. – 2005. – №1. – С. 1-5.
10. Бачинский В.Я. Некоторые вопросы, связанные с построением общей теории железобетона [Текст] / В.Я. Бачинский // Бетон и железобетон. – 1999. – №11. – С. 35-36.
Бетон – искусственный материал, состоящий из заполнителей природного характера в комплексе которые образуют единую монолитную схему, в составе которой лежат 3 компонента, благодаря которым материал имеет повышенную прочность: крупный заполнитель, мелкие заполнитель и связующее вещество. Прочность и плотность бетона зависят от вида крупного заполнителя. Чаще всего используются заполнители диаметром
в виде гравия или щебня из плотных горных пород (для тяжелых бетонов плотностью 2,2…2,4 т/м3) или пористых каменных материалов естественного или искусственного происхождения типа керамзита, перлита, аглоперита (для легких бетонов плотностью 1,3…1,8 т/м3). Плотность заполнителя влияет на характер разрушения структуры бетона. Различают две схемы разрушения – по матрице в обход зерен плотного заполнителя и с разрывом матрицы и зерен пористого заполнителя.
Матрицу цементно-песчаного раствора можно рассматривать как менее крупную структуру – мезоструктуру, где в качестве заполнителя выступают частицы песка 2…5 мм, а в качестве матрицы – затвердевший цементный камень. Цементный камень имеет весьма сложную и довольно тонкую структуру более мелкого масштаба – микроструктуру. Заполнителем в этой структуре является непрогидратированные зерна цемента, а в качестве матрицы – сростки субмикрокристаллов. В свою очередь матрице субмикрокристаллов свойственны также микротрещины, поры, капиллярные пустоты с заполнением газообразной и остаточной (после твердения) жидкой, а также некоторой полужидкой (аморфной) фазами.
Рисунок 3.1 – Структура бетона (а) и его компонент (б, в)
С этими фазами связаны важные свойства бетона, такие как ползучесть, усадка, набухание и др. Структура цементного бетона связана с его возрастом и условиями твердения. С точки зрения механики твердого тела бетонам присуще некоторые общие основополагающие свойства: локальная неоднородность, трещиноватость, физическая нелинейность (нелинейность связей между напряжениями и деформациями), конструкционная и приобретаемая анизотропия.
Разрушение бетона (сдвиг, прямолинейное разрушение, срез) как материала начинается с микроразрушений отдельных элементов его структуры, которые затем развиваются и приводят к разрушению более крупных объемов, к потере несущей способности конструкций.
Источником микроразрушений являются дефекты структуры бетона (микротрещины, поры, полости), где при нагружении элемента концентрируются напряжения. Коэффициент концентрации напряжений (коэффициент превышения их средних напряжений по площади загружения элемента) для пор в упругом материале составляет 3…10, а в вершинах трещин он может достигать 102…103. Поэтому, при небольших значениях средних растягивающих напряжений в элементе, у кончиков трещин, напряжения могут достигать предельных значений, и в хрупких материалах появляется тенденция к неограниченному росту трещин (развитие трещин в упругих материалах моделируется методами механики разрушения, которая в последние десятилетия успешно развивается). Этим во многом объясняется низкая прочность бетона на растяжение по сравнению со сжатием, однако фактическая прочность бетона на растяжение с учётом тех же значений коэффициентов концентрации напряжений значительно выше, чем у хрупких материалов. Бетон при растяжении и сжатии ведёт себя как нелинейный материал. Объясняется это тем, что в отличие от однородных упругих материалов (сталь, стекло и т.д.) микротрещины в бетоне на своём пути развития встречают преграды в виде зёрен заполнителя, трещин иного направления, пор, разрыхлённых участков цементного камня и тормозятся; уменьшается концентрация напряжений.