Міцність, деформативність та тріщиностійкість приопорних ділянок позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних балок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одеська державна академія будівництва та архітектури

УДК 624.072.2:624.012

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Міцність, деформативність та тріщиностійкість приопорних ділянок позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних балок

05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди

Петров Микола Миколайович

Одеса - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеській державній академії будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Карпюк Василь Михайлович, Одеська державна академія будівництва та архітектури, докторант кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, старший науковий співробітник Бамбура Андрій Миколайович, Державне Підприємство «Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій», завідувач відділу надійності будівельних конструкцій;

- кандидат технічних наук, доцент Масюк Григорій Харитонович, Національний університет водного господарства та природокористування, доцент кафедри інженерних конструкцій, декан факультету будівництва та архітектури.

Захист відбудеться "18"жовтня 2011 року об "11⁰⁰" годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.085.01 при Одеській державній академії будівництва та архітектури за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4, ОДАБА, ауд. 360.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці академії за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4, ОДАБА.

Автореферат розісланий "12" вересня 2011 року

Виконуючий обов'язки вченого секретаря спеціалізованої вченої ради Д41.085.01, д.т.н., проф. І.В. Барабаш

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми: Головна проблема при розробці інженерних методів розрахунку міцності, тріщиностійкості та деформативності похилих перерізів залізобетонних конструкцій полягає у тому, що кількість невідомих (висота стислої зони над похилою тріщиною, довжина її горизонтальної проекції, осьові й нагельні зусилля у поздовжній арматурі, сили зачеплення бетону, величина руйнуючої поперечної сили та ін.) перевищує кількість рівнянь рівноваги.

Для вирішення даної проблеми наявних рекомендацій та опублікованих даних недостатньо. На практиці розрахунок позацентрово розтягнутих (стиснутих) прогінних конструкцій часто зводять до розрахунку на більш прості види деформацій (плоского позацентрового розтягу-стиску і плоского згину), нехтуючи більш складним фактичним напружено-деформованим станом (НДС) бетону і арматури. Тому поставлене завдання є, безумовно, актуальним і для його вирішення необхідно провести комплексні експериментально-теоретичні дослідження із застосуванням математичної теорії планування експерименту, сучасної обчислювальної техніки з урахуванням реального НДС дослідних елементів.

Актуальність даної роботи підкреслюється ще й тим, що у Державному Підприємстві «Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій» (НДІБК) Міністерства регіонального розвитку та будівництва України за участю провідних вузів, в основному, завершена підготовка нових державних будівельних норм України «Конструкції будинків та споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення проектування. ДБН В.2.6-98: 2009 та національного стандарту України «Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції з важкого бетону. Правила проектування. ДСТУ Б В.2.6 - 156:2010», в основу яких покладений деформаційний метод розрахунку конструкцій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Експериментальні й теоретичні дослідження напружено-деформованого стану залізобетонних балок з урахуванням впливу поздовжніх розтягуючих і стискаючих сил, прикладених з ексцентриситетом та вдосконалення деформаційного методу їхнього розрахунку є складовою частиною держбюджетних тем №101 "Розрахункові моделі залізобетонних конструкцій при складному напружено-деформованому стані приопорних ділянок" (державний реєстраційний №0108U000559), а також "Розв'язок прикладних інженерних задач за допомогою методів теорії споруд" (номер державної реєстрації №0107U000809), що виконуються на кафедрі опору матеріалів Одеської державної академії будівництва та архітектури.

Мета й завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи є дослідження НДС приопорних ділянок залізобетонних прогінних елементів з урахуванням впливу поздовжніх розтягуючих і стискаючих сил, прикладених з ексцентриситетом, вдосконалення деформаційної моделі розрахунку дослідних елементів, уточнення інженерної методики визначення їх міцності, тріщиностійкості та деформативності.

Для досягнення даної мети намічено вирішити наступні задачі:

1. Розробити методику, а також вивчити тріщиностійкість, жорсткість, механізми деформування і руйнування приопорних ділянок позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних елементів зі згином при різних співвідношеннях конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу: величини відносного прольоту зрізу (а/h₀), класу бетону (В), кількості поперечної арматури у прольоті зрізу (м_sw), кількості нижньої (м_sн) і верхньої поздовжньої (м_sв) арматури, рівнів розтягуючого (N_p/R_bbh₀) і стискаючого навантаження (N_с/R_bbh₀), відносного ексцентриситету (е/h₀) прикладеної поздовжньої сили.

2. Визначення можливості використання відомих методів для прогнозу несучої здатності приопорних ділянок залізобетонних балок за результатами порівняння дослідних даних з розрахунковими значеннями.

3. Вибрати експериментально обґрунтовану фізично нелінійну модель деформування дослідних елементів.

4. Розробити алгоритм, здатний реалізувати обрану модель залізобетону у скінчено-елементному програмному комплексі «Лира 9.6», здійснити його тестування шляхом порівняння експериментальних даних з результатами розрахунку.

5. Змоделювати НДС дослідних елементів за допомогою скінчено - елементного розрахунку, розробити практичні рекомендації по його використанню й уточнити інженерну методику розрахунку міцності похилих і нормальних перерізів приопорних ділянок вказаних залізобетонних конструкцій.

Об'єкт досліджень. Залізобетонні балки прямокутного поперечного перерізу з поздовжньою і поперечною ненапруженою арматурою.

Предмет дослідження. Напружено-деформований стан, тріщиностійкість, деформативність та міцність приопорних ділянок залізобетонних балок з урахуванням впливу поздовжніх сил, прикладених з ексцентриситетом

Методи дослідження. Експериментально-теоретичні з використанням методів теорії планування експерименту, деформаційної теорії, критеріїв міцності бетону та арматури, механіки залізобетону, чисельних методів розв'язання нелінійних задач за допомогою методу скінченних елементів.

Наукова новизна отриманих результатів. Отримано нові експериментальні дані про НДС позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних балок при плоскому згині аж до вичерпання їх несучої здатності в результаті чого:

1. Виявлено вплив конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу на тріщиностійкість, деформативність та міцність приопорних ділянок дослідних елементів як зокрема, так і у взаємодії один з одним.

2. Встановлено механізми та форми руйнування приопорних ділянок дослідних залізобетонних елементів у залежності від співвідношення дослідних конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу.

3. Вдосконалена шарувата деформаційна модель напружено-деформованого стану приопорних ділянок дослідних позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних елементів.

4. Адаптована і реалізована загальна модель механіки залізобетону шляхом скінчено-елементного розрахунку в ПК «Лира 9.6».

5. Розроблені практичні рекомендації щодо розрахунку міцності похилих і нормальних перерізів приопорних ділянок залізобетонних балок при наявності поздовжніх розтягуючих і стискаючих сил.

Практичне значення отриманих результатів. Встановлені механізми деформування, тріщиноутворення та руйнування приопорних ділянок позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних балок, адаптована і реалізована в ПК «Лира 9.6» загальна модель механіки залізобетону, уточнена шарувата деформаційна модель напружено-деформованого стану дослідних залізобетонних елементів є розвитком і доповненням деформаційного методу розрахунку залізобетонних конструкцій, який дозволяє з єдиних позицій виконувати розрахунок міцності, утворення і розкриття тріщин, а також за деформаціями; вдосконалена інженерна методика розрахунку міцності похилих і нормальних перерізів зазначених конструкцій зручна для практичного використання, особливо в перехідний період, коли термін дії старих Норм закінчився, а нові Норми тільки введені в дію.

Достовірність результатів роботи зумовлена математичною та статистичною обґрунтованістю запропонованих залежностей та алгоритмів, збігом результатів розрахунків з експериментальними даними, використанням сучасного устаткування і нормативних методик

Результати виконаних експериментально-теоретичних досліджень впроваджені при проектуванні несучих конструкцій м'ясо-молочного корпусу Нового ринку, концерн «Веселка»; при будівництві Іллічівського морського рибного порту, ТОВ «Хай-рейз Констракшнз» (HI-RAISE constructions). Основні результати дисертаційної роботи знайшли відображення також і в навчальному процесі ОДАБА при підготовці фахівців та магістрів.

Особистий внесок здобувача В опублікованих статтях, написаних у співавторстві, особисто автором виконані експериментальні дослідження, проведена обробка отриманих даних [1,3,5,6,8,9,12], встановлені механізми та можливі форми руйнування приопорних ділянок дослідних елементів [10], адаптована шарувата деформаційна модель роботи позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних балок [4,11,13], розроблена інженерна методика міцності їх приопорних ділянок [2,4,11], виконані порівняльні розрахунки тріщиностійкості та деформативності дослідних елементів [13], адаптована і реалізована загальна модель механіки залізобетону в скінчено-елементному розрахунку несучої здатності дослідних балок в ПК «Лира 9.6» [13].

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи докладалися та обговорювалися на 8 Всеукраїнських та міжнародних науково технічних і практичних конференціях: "Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди" (м. Рівне, 2008р.), «Проблеми сучасного бетону та залізобетону» (м. Мінськ, 2009р.), «Динаміка та міцність машин, будівель, споруд» (м. Полтава, 2009р.), «Баштові споруди: матеріали, конструкції, технології» (м. Макіївка, 2009р.), «Сучасні технології і методи розрахунків у будівництві» (м. Луцьк, 2009р.), «Ресурсозберігаючі технології в проектуванні, землевпорядкуванні та будівництві» (м. Кременчук, 2010р.); «Інноваційні технології в будівництві» (м. Вінниця, 2010р.); шостій Всеукраїнській науково-технічній конференції «Науково-технічні проблеми сучасного залізобетону» (м. Одеса, 2011р); 61 ... 66 науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу ОДАБА (м. Одеса, 2005-2011р.).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи у співавторстві опубліковано 14 статей. З них 13 - у спеціалізованих виданнях, рекомендованих ВАК України.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку літературних джерел зі 165 найменувань та 3 додатків. Робота викладена на 252 сторінках, в тому числі містить 146 сторінок основного тексту, 20 сторінок літературних джерел, 46 рисунків, 25 таблиць, 25 сторінок додатків.

Основний зміст дисертації

У вступі подана загальна характеристика дисертації, обґрунтована актуальність теми, викладені мета та задачі досліджень, наукова новизна й практична цінність роботи.

Перший розділ дисертації присвячений огляду літературних джерел про дослідження НДС позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних елементів, а також розвиток методів розрахунку міцності нормальних і похилих перерізів вказаних конструкцій.

Напружено-деформований стан складно навантажених залізобетонних елементів вивчали Т.Н. Азізов, Г.С. Алієв, Є.М. Бабич, Т.І. Баранова, А.Я. Барашиков, І.З. Бацанадзе, Л.В. Байкова, З.Я. Бліхарский, А.А. Беспаєва, В.С. Боргатин, Г.М. Власов, Ю.А. Волков, І.В. Волков, О.О. Гвоздєв, О.С. Городецький, Б.Г. Демчина, С.А. Дмитрієв, Л.О. Дорошкевич, П.І. Єршова, О.С. Залєсов, В.Ф. Залого, Х.А. Зіганшин, О.Ф.Ільїн, Ю.Л. Ізотов, Ю.А. Каширський, В.Г. Карабаш, А.А. Кондратчик, П.М. Коваль, А.П. Кудзіс, Є.М. Львовський, Р.Л. Маілян, В.А. Отсман, Б.М. Ониськів, А.М. Павліков, П.П. Польський, О.Б. Пірадов, С.В. Поляков, Л.П. Поляков, A.Н. Пузанков, Я.Д. Семенюк, Б.С. Соколов, О.І. Стороженко, І.А. Титов, В.В. Тур, М.С. Хомамі, В.М. Чехавічус, І.М. Чупак, Ю.О. Школа, А.П. Школьний, Б.А. Шостак, О.Ф. Яременко та ін.

Із зарубіжних робіт можуть бути відзначені роботи R. Walter, A.Vista, L. Cany, M.F. Collins, F. Leongardt, J. Mitchell, K. Modi, J. Morrow, J. Regan, J.Taub, D. Hanson та ін.

У значно меншій кількості робіт зроблена спроба визначення та оцінки деформацій, напружень і зусиль у бетоні й арматурі при утворенні похилих тріщин, їх розвитку й руйнуванні елементів. Тут, насамперед, важливо підкреслити роботи А.М. Бамбури, Л.В. Байкової, О.Б. Голишева, М.С. Боришанського, О.І. Давиденка, В.С. Дорофєєва, А.Ш. Єршової, В.М. Карпюка, Ю.А. Климова, С.Ф. Клованича, В.І. Колчунова, В.І. Корсуна, В.С. Кукунаєва, Г.Х. Масюка, В.П. Митрофанова, В.А. Свєтлаускаса, Л.М. Шевельової, Т. Baumann, B. Krefeld, X. Taylor, Karman, M. Lorenzen.

Існуючі методи розрахунку несучої здатності приопорних ділянок залізобетонних конструкцій, в цілому, умовно можна розділити на чотири групи.

Перша об'єднує методи, що базуються на використанні різних умовних схем та аналогій (головних і дотичних напружень, схем складеного стержня, арочної та модифікованої ферменної аналогії, модифікованої теорії полів стиску та ін.) Визначними у цій області є роботи О.Р. Ржаніцина, N. Kani, F. Leongardt, M. Lorenzen, P.Ferguson, R. Evans, J. Mitchell, M.F. Collins та ін.

До другої групи можна віднести методи, які опираються на чисто статистичний підхід і використовують результати багатофакторного аналізу та планового експерименту. Вони отримали розвиток, насамперед, у роботах Д.М. Краковського, А.П. Кудзіса, Є.М. Львовского та їхніх учнів.

Третя група об'єднує методи, побудовані на рівновазі граничних зусиль у похилому перерізі, запропоновані у свій час О.О. Гвоздєвим та М.С. Боришанським, які отримали у подальшому широкий розвиток, зокрема, у роботах Т.Н. Азізова, Є.М. Бабича, В.М. Байкова, А.М. Бамбури, В.М. Баташева, І.К. Бєлоброва, Г.І. Бердичевского, З.Я.Бліхарського, А.П. Васильева, Г.М. Власова, О.Б. Голишева, О.І. Давиденка, Б.Г. Демчини, Л.О. Дорошкевича, А.С. Зорича, О.С. Залєсова, В.М. Карпюка, Г.І. Кіріакіді, Є.В. Клименка, Ю.А. Климова, Л.В. Кузнєцова, В.С.Кукунаєва, В.І. Колчунова, Р.Л. Маіляна, Г.Х. Масюка, В.В. Михайлова, В.П.Митрофанова, Б.М. Ониськіва, А.М. Павлікова, О.Б. Пірадова, С.А. Тихомирова, М. Тихого, М.М. Холмянського, А.В. Яшина, F. Leongardt, J. Mitchell, M.F. Collins, R. Walter, P. Regan, X. Taylor та ін.

Четверта група наукових праць базується на моделюванні складного НДС залізобетонних елементів з позицій загальної механіки залізобетону М.І. Карпенка, його учнів та послідовників. Основи сучасних уявлень про теорію міцності бетону при СНС були закладені М.М. Філоненко-Бородичем, Г.А. Генієвим, В.Н.Киссюком, Г.А. Тюпіним, Г.С. Писаренком, А.А. Лєбєдєвим, Т.А. Баланом, А.І. Козачевським, С.Ф. Клованичем, В.М. Кругловим, В.І. Корсуном, В.С. Ленським, Dei Poli, K.Н. Kerstle, H.B. Kuper, D. Ngo, A.C. Scordelis, О.С. Городецьким, О.Ф. Яроменком, В.С. Кукунаєвим та ін.

Безпосередньо вивченню впливу повздовжньої розтягуючої сили на міцність похилих перерізів прогінних залізобетонних елементів присвячені роботи Г.І. Кіріакіді, А.С. Зорича, Б.А. Калатурова, І.В. Волкова та ін. Їхні пропозиції по розрахунку були введені в СНиП II- В1-62*, СНиП II-21-75.

Особливості міцності похилих перерізів стиснуто-зігнутих балочних елементів та колон вивчали Ю.А. Каширський, М.С. Хомамі, В.А. Свєтлаускас, J. Morrow, A.Vista, I. Baldin, A. Nevil, Р.Л. Маілян, І.К. Бєлобров, Ю.І. Пузанов, С.В. Поляков, Ю.С. Кулигін, В.О. Городецький, О.С. Залєсов, І.З. Бацанадзе, Є.Є. Бабич та ін.

Проте, аналізуючи найбільш розповсюджені методи розрахунку несучої здатності похилих перерізів прогінних залізобетонних конструкцій автори нових російських норм (О.І. Звєздов, О.С. Залєсов, Є.А. Чистяков, Т.А. Мухамедієв та ін.) прийшли до висновку, що існуючі пропозиції ще не досягли того рівня, щоби їх можна було б прийняти у якості нормативних.

На основі проведеного огляду і аналізу сучасного стану теорії розрахунків зазначених конструкцій обґрунтовано актуальність обраної теми, встановлені напрямки наукових досліджень та сформульовані завдання дисертаційної роботи.

У другому розділі описана методика та об'єм експериментальних досліджень напружено-деформованого стану позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних балок. Приведені характеристики дослідних зразків, технологія їхнього виготовлення, методика випробування та розміщення вимірювальних приладів.

Автором виконано натурний трирівневий повний двофакторний експеримент за планом В₂ з поздовжньою позацентрово прикладеною розтягуючою силою (серія III-А, табл.1), два числові трирівневі п'ятифакторні експерименти з аналогічними розтягуючою (серія III-Б) та стискаючою силами (серія III-Г) за планом типу На5, а також оброблені результати натурних трирівневих аналогічних п'ятифакторних експериментів М.І. Шепетюка (серія III-В) та Н.М. Ярошевич (серія I без N).

З метою зручності аналізу отриманої інформації в дисертації введено єдину систему позначень усіх дослідних факторів за вказаними серіями у вигляді, представленому в табл.1.

Таблиця 1. Система позначень дослідних факторів натурних і числових експериментів за держбюджетною темою № 0108U000559

Дослідні фактори натурних і числових експериментів
Кодовані значення	Натурні значення
Прийняті у серіях	Нові узагальнені
Серія I- Трирівневий п'ятифакторний експеримент Н.М.Ярошевич за планом На5.
Х1	Х1,а	Відносний проліт зрізу, а/h0=1,2,3.
Х2	Х2,В	Клас бетону, В, МПа: В15, В25, В35.
Х3	Х3,sw	Коефіцієнт поперечного армування, мsw(ВрI)=0,0016…0,0045.
Х4	Х4,s	Коефіцієнт нижнього повздовжнього робочого армування, мs (А500С)=0,0129…0,0230.
Х5	Х5,s?	Коефіцієнт верхнього повздовжнього армування стислої зони, мs/ (А500С)=0,0058…0,0129.
Серія III-А. Трирівневий двофакторний експеримент М.М.Петрова з Nр за планом В2.
Х1	Х7,Np	Поздовжня розтягуюча сила, Nр =22,31…156,19 кН (Nр/Rbnbh0=0,052…0,348).
Х2	Х8,e	Відносний ексцентриситет полюса (точки прикладення сили), е/h0=-0,25; 0; 0,25 (е=-4,4см;0;+4,4 см).
Серія III-Б. Числовий трирівневий п'ятифакторний експеримент М.М.Петрова з Nр , На5.
Х1	Х1,а	Відносний проліт зрізу, а/h0=1,2,3.
Х2	Х2,В	Клас бетону, В, МПа: В15, В25, В35.
Х3	Х3,sw	Коефіцієнт поперечного армування, мsw(ВрI)=0,0016…0,0045.
Х4	Х7,Np	Поздовжня розтягуюча сила, Nр =22,31…156,19 кН (Nр/Rbnbh0=0,052…0,348).
Х5	Х8,e	Відносний ексцентриситет полюса (точки прикладення сили), е/h0=-0,25; 0; 0,25.
Серія III-В. Трирівневий п'ятифакторний експеримент М.І.Шепетюка з Nст , На5.
Х1	Х1,а	Відносний проліт зрізу, а/h0=1,2,3.
Х2	Х9,Ncт	Поздовжня стискаюча сила, Nст =92,40…261,80 кН (Nст/Rbnbh0=0,20…0,60).
Х3	Х8,e	Відносний ексцентриситет полюса (точки прикладення сили), е/h0=-0,25; 0; 0,25.
Х4	Х4,s	Коефіцієнт нижнього повздовжнього робочого армування, мs (А500С)=0,0129…0,0230.
Х5	Х5,s?	Коефіцієнт верхнього повздовжнього армування стислої зони, мs/ (А500С)=0,0058…0,0129.
Серія III-Г. Числовий трирівневий п'ятифакторний експеримент М.М.Петрова з Nст , На5.
Х1	Х1,а	Відносний проліт зрізу, а/h0=1,2,3.
Х2	Х2,В	Клас бетону, В, МПа: В15, В25, В35.
Х3	Х3,sw	Коефіцієнт поперечного армування, мsw(ВрI)=0,0016…0,0045.
Х4	Х10,Ncт	Поздовжня стискаюча сила, Nст ==22,31…156,19 кН (Nст/Rbnbh0=0,05…0,35).
Х5	Х8,e	Відносний ексцентриситет полюса (точки прикладення сили), е/h0=-0,25; 0; 0,25.

Дослідні зразки у зазначених серіях представляють собою (рис.1,2) вільно обперті однопрогінні балки прямокутного перерізу з номінальними розмірами 1975х200х100мм і розрахунковою довжиною прольоту L=9h₀=1575мм, де h₀- робоча висота перетину, що дорівнює 175мм. Балки армовані двома плоскими зварними каркасами (рис. 1,2) з подовжньою нижньою 2Ш12,14,16 А500С і верхньою 2Ш8,10,12 А500С арматурою. Поперечна арматура на приопорних ділянках складається з 2Ш3,4,5 ВрI, а на решті ділянок - 2Ш6А240С. З метою зменшення впливу місцевих деформацій та передчасного руйнування дослідні зразки-балки підсилені на торцях товстими (д =20мм), привареними до просторового каркасу пластинами з сережками або лунками, через які прикладали поздовжні розтягуючі або стискаючі сили з відповідними ексцентриситетами.

Кожен дослід натурного експерименту був забезпечений двома зразками-балками, тобто чотирма приопорними ділянками. Усього було випробувано 18 та проаналізовано отримані результати 2(27х2)=108 дослідних балок, а у числових експериментах розглянуті 27х2=54 віртуальні балки з відповідними співвідношеннями конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу.



Рис. 1. Конструкція і армування дослідних зразків-балок у серії III-А.

Рис. 2. Конструкція і армування дослідних зразків-балок у серії III-В.

Для виготовлення дослідних зразків-балок використовували звичайний важкий бетон класу В15, В25 та В35 на гранітному щебені фракцій 5 ... 10мм, кварцовому піску з модулем крупності 1,5. У якості в'яжучого використовували звичайний портландцемент марки 400 без добавок. Для зменшення водоцементного відношення, поліпшення легкоукладності бетонної суміші та скорочення термінів набору міцності бетону у всіх дослідах використовували комплексну добавку Релаксол-Супер М (атестат акредитації НААУ № ІА 6.002.Н.592, сертифікат відповідності ISO 9001 № 04.156.026) у кількості 1% від ваги цементу в перерахунку на суху речовину. Випробовували балки у віці 100…110 діб.

Перед укладанням бетонної суміші на нижню й верхню поздовжню арматуру каркасів балки за технологією заводу-виготовлювача ООО «Веда» (м. Київ) були наклеєні «ланцюжки» тензорезисторів з базою 5 мм для визначення поздовжніх і поперечних сил, а також згинальних моментів, які сприймаються безпосередньо арматурними стержнями. Деформації бетону дослідних зразків вимірювали за допомогою тензорезисторів з базою 50 мм, а також індикаторів годинникового типу із ціною поділки 1·10^-3 мм (рис.3).

Вертикальні переміщення балки й кути нахилу перерізів вимірювали також за допомогою індикаторів годинникового типу, встановлених відповідно до рис.3.

Рис. 3. Схема прикладення навантаження, розташування приладів та наклейки тензорезисторів у дослідних балках.

Згідно з планом експерименту до дослідного зразка-балки спочатку прикладали розтягуюче або стискаюче зусилля заданого рівня, а потім - поперечне у вигляді двох симетрично розташованих зосереджених сил відповідними ступенями аж до її руйнування.

З появою й розвитком нормальних і похилих тріщин на кожній ступені навантаження фіксували положення їхніх вершин й вимірювали ширину розкриття за допомогою переносного мікроскопа з 20-ти кратним збільшенням, прогини, а також деформації бетону та арматури.

За руйнівне приймали навантаження, коли деформації арматури або бетону досягали граничних значень і у дослідній балці з'являлися надмірні деформації з максимальним (до 2…3мм) розкриттям небезпечної похилої тріщини й падінням тиску у манометрі насосної станції.

Для випробування дослідних зразків-балок з участю автора була запроектована та виготовлена спеціальна силова установка, здатна створити дві вертикальні (поперечні) зосереджені сили до 250 кН кожна з урахуванням пружної роботи усіх її елементів, а також поздовжню стискаючу або розтягуючу сили величиною до 300кН. Середні деформативні та міцністні властивості матеріалів представлені в табл.2 та апроксимуються діаграмами ДП НДБІК (рис.4,а), нових російських норм (рис.4,б).

Моделювання НДС нормальних перерізів балок здійснювали за адаптованою шаруватою деформаційною моделлю (рис.5), а дослідних елементів, в цілому, - шляхом нелінійного скінчено-елементного розрахунку в апробованому програмному комплексі «Лира 9.6» з введенням в нього реальних діаграм станів бетону і арматури та використанням феноменологічного критерію міцності складно напруженого бетону Г.А. Генієва, В.Н. Киссюка, Г.А. Тюпіна, об'ємних восьмивузлових ізопараметричних скінчених елементів №236 з розмірами 1х1х1см, кусочно-лінійної залежності №14 бібліотеки ПК з відповідним алгоритмом.

Таблиця 2. Середні фізико - механічні характеристики матеріалів

№	Характеристика	Бетон	Арматура
		В15	В25	В35	А 500С	ВрІ
1	Гранична міцність на стиск, , МПа	15,3	25,5	35,7	500	395
2	Гранична міцність на розтяг, , МПа	1,69	2,37	2,97	500	395
3	Початковий модуль пружності, , МПа	23665	30600	34995	190000	200000
4	Стисливість,	166	181	194	263	198
5	Гранична стисливість,	496	395	321	2500	2500
6	Гранична розтяжливість,	16,6	18,1	19,4	2500	2500
7	Коефіцієнт Пуассона,	0,2	0,2	0,2	0,25	0,25

Рис. 4. Діаграми деформування матеріалів: бетону (а), арматури (б).

У третьому розділі наведені результати експериментальних досліджень і зроблена системна комплексна оцінка впливу конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу як зокрема, так і у взаємодії один з одним за адекватними математичними моделями на міцність (рис.6), деформативність (рис.7), тріщиностійкість з урахуванням технологічної пошкодженості бетону (рис.8,9), ?нагельний? ефект поздовжньої робочої арматури та інші параметри несучої здатності дослідних елементів. Зокрема, експериментально було підтверджено, що завдяки більш сприятливому НДС несуча здатність приопорних ділянок, тріщиностійкість та деформативність, в цілому, позацентрово стиснутих залізобетонних елементів є значно більшою, а розтягнутих - меншою у порівнянні зі звичайними балками.

Розраховані за шаруватою деформаційною моделлю значення поздовжньої сили, прикладеної з ексцентриситетом, при якій появляються перші нормальні тріщини на крайніх гранях, виявилися на 10…20% більшими від дослідних, що свідчить про необхідність ураховувати початкову технологічну пошкодженість реальних конструкцій. Перші ?силові? тріщини були виявлені в дослідних елементах іменно в тих місцях, де раніше за допомогою розчину таніну на поверхні бетону були зафіксовані магістральні усадочні тріщини (рис.9).

деформований залізобетонний ексцентриситет тріщиностійкість

Рис.5. Блок-схема моделювання НДС нормальних перерізів позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних елементів за шаруватою деформаційною моделлю.

Рис. 6. Вплив прольоту зрізу (а), класу бетону (б), кількості поперечного армування (в), відносного ексцентриситету (д), величини поздовжньої розтягуючої (г) або стискаючої (е) сили на величину руйнуючої поперечної сили.



Рис. 7. Залежність прогинів дослідних балок посередині прольоту від відносного прольоту зрізу (а), класу бетону (б), кількості поперечного армування (в), величини поздовжньої розтягуючої (г) і стискаючої (д) сили, а також ексцентриситету (е) її прикладання при «експлуатаційному» рівні поперечного навантаження(0,67 F_u).



Рис. 8. Вплив величини поздовжньої розтягуючої сили та ексцентриситету її прикладення на появу первинних (а), вторинних (б) нормальних тріщин в зоні ЅчистогоЅ згину і похилих тріщин (в) на приопорних ділянках дослідних балок III-А серії.

Рис. 9. Магістральні усадочні тріщини (а), характер їхнього розкриття, утворення нових та руйнування (б) під час випробування дослідного елемента №9, серія III-А.

У непереармованих дослідних елементах виявився незначний (до 5%) ?нагельний? ефект поздовжньої робочої і монтажної арматури завдяки ефективній роботі достатньо потужної поперечної арматури, яка сприймає на себе значну частину поперечної сили і перешкоджає вільному перегину поздовжніх стержнів. У момент текучості та розриву поперечної арматури цей ефект різко зростає, але він уже не в змозі компенсувати роботу поперечної арматури, яка виходить з ладу.

У четвертому розділі виконано порівняння отриманих експериментальних даних з результатами розрахунків за найбільш розповсюдженими національними ¹ нормативними методами і авторськими методиками (для серії III-A, як приклад, табл.3,4); наведені результати моделювання НДС у дослідних елементах за допомогою ПК «Лира 9.6» (рис.10), шаруватої деформаційної моделі; встановлені можливі схеми руйнування приопорних ділянок дослідних елементів (рис.11) у залежності від співвідношення конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу; вдосконалений інженерний метод розрахунку їх міцності та деформативності.

Аналіз отриманих результатів показав, що старий СНиП 2.03.01.84* і нові російські норми СНиП 52.101-03 мають відносну добру (20…32%) сходимість розрахункових і дослідних значень несучої здатності звичайних, позацентрово розтягнутих і стиснутих однопрогінних балок, оскільки вони краще від інших національних норм відображають фізичну картину роботи дослідних елементів під навантаженням. Проте, більшість національних норм показала досить високий коефіцієнт аварійності для дослідних елементів, який інколи досягає 0,5,тобто їх несуча здатність за відповідними розрахунковими формулами з використанням реальних міцнісних і деформативних характеристик матеріалів до 50% випадків перевищує фактичну більше, ніж на 10%, особливо для балок з великим прольотами зрізу. Очевидно, що у реальності цей ризик перекривається коефіцієнтами безпеки за матеріалами, навантаженнями (впливами), умов експлуатації тощо.

Аналіз результатів моделювання НДС дослідних елементів показав, що використання числового нелінійного скінчено - елементного розрахунку, що базується на загальній механіці залізобетону, з використанням феноменологічних критеріїв міцності в ПК «Лира 9.6» дозволяє відтворити результати проведених натурних і числових експериментів з достатньою для практичних розрахунків точністю (х = 6 ... 18%) на усіх етапах їх роботи, включаючи руйнування.

Виконані дослідження показали, що не виключене руйнування деяких позацентрово розтягнутих залізобетонних елементів за схемами А-1/N_в, А-2/N_н (рис.11) ще до прикладення поперечного навантаження від текучості, відповідно, верхньої монтажної або нижньої робочої арматури внаслідок недостатньої її кількості. При вказаних відносно малих ексцентриситетах характер утворення (по всій висоті перерізу) і розкриття нормальних тріщин свідчить про те, що має місце, так званий, 2-й випадок позацентрового розтягу.

Виходячи з цього, умови міцності для схем руйнування А-1/N_в, А-2/N_н мають відповідний вид:

(1)

(2)

які дозволяють підібрати необхідну кількість поздовжньої арматури на опорі або обмежити розтягуюче зусилля N.

Таблиця 3. Порівняння дослідних і розрахункових значень міцності (кН) приопорних ділянок дослідних елементів, визначених за рекомендаціями національних норм проектування.

№	Експ.	СНиП 2.03.01 - 84*	СНиП 52.101-03	EURO-CODE-2	ACI CODE 318-08	AIJ CODE, 1988	CSA 23.3-04 CODE	DIN-1045-1.12.2008	ДСТУ Б В.2.6-156: 2010
Серія III-А. Натурний двофакторний експеримент М.М.Петрова, план В2.
1	33,63	30,64	69,88*	74,86*	74,99*	52,28*	70,89*	54,11*	59,89*
2	63,99	30,64	69,88	74,86	74,99*	60,80	70,89*	54,11	59,89
3	54,89	75,81*	69,88*	74,86*	66,27*	60,80	70,89*	54,11	59,89*
4	85,25	75,81	69,88	74,86	66,27	60,80	70,89	54,11	59,89
5	46,09	30,64	69,88*	74,86*	74,99*	60,80*	70,89*	54,11*	59,89*
6	67,56	75,81*	69,88	74,86*	66,27	60,80	70,89	54,11	59,89
7	42,42	54,62*	69,88*	74,86*	70,63*	52,28*	70,89*	54,11*	59,89*
8	72,80	54,62	69,88	74,86	70,63	60,80	70,89	54,11	59,89
9	58,80	54,62	69,88*	74,86*	70,63*	60,80	70,89*	54,11	59,89
Коеф.вар.	20,2	23,3	51,6	56,4	66,0	51,1	59,8	66,2

Примітка*: Розрахункові значення несучої здатності дослідних елементів, які перевищують дослідні дані більше, ніж на 10%.

Таблиця 4. Порівняння дослідних і розрахункових значень руйнуючої поперечної сили визначених за авторськими методиками

№	Дослідні дані Qu, кН	Розрахункові значення Qu, кН,
		Запроп. інж. мет.	адапт. Ш.Д.М	ПК «Лира 9.6»	ДП «НДІБК»	Б.Г. Демчина, Л.О.Дорошкевич С.Б. Максимович та ін.	В.П.Митрофанов та ін.
Серія III-А. Натурний двофакторний експеримент М.М.Петрова, план В2.
1	33,63	35,02*	32,23	30,80	20,35	39,88*	20,81
2	63,99	59,75	68,23*	61,60	66,20*	56,30	54,80
3	54,89	61,35*	48,43	62,80*	67,80*	52,10	56,28*
4	85,25	86,07*	84,43	79,20	71,40	78,20	50,23
5	46,09	43,65	48,53*	48,00*	39,68	42,90	33,45
6	67,56	71,77*	63,34	70,40*	67,80	59,60	43,32
7	42,42	45,04*	39,80	57,60*	44,90*	33,10	35,00
8	72,80	70,40	75,20*	66,30	70,26	67,70	58,31
9	58,80	60,80*	56,80	62,10*	60,80*	48,40	51,22
Коеф.вар.	5,9	6,3	11,5	14,2	15,5	34,8

Примітка*: Розрахункові значення несучої здатності дослідних елементів, які перевищують дослідні дані більше, ніж на 10%.

Рис. 10. Результати моделювання НДС в бетоні і арматурі позацентрово розтягнутої балки при її руйнуванні від роздроблення бетону стиснутої зони над вершиною небезпечної похилої тріщини при досягненні межі текучості в поперечній арматурі (схема С/Q) за допомогою ПК «Лира 9.6».

Рис 11. Основні схеми руйнування приопорних ділянок позацентрово розтягнутих, звичайних та стиснутих залізобетонних балок.

При мінімальній кількості поздовжньої робочої арматури руйнування приопорної ділянки, як правило, позацентрово розтягнутого елемента, у більшості випадків відбувається за схемою В/М від преважної дії згинального моменту, яке супроводжується текучістю поздовжньої робочої арматури на початку похилої тріщини, мінімальною висотою або відсутністю стислої зони бетону над небезпечною похилою тріщиною. Умова міцності приопорної ділянки відносно центру ваги верхньої (монтажної) арматури має вигляд:

(3)

яку можна представити і так:

(4)

(5)

де - відповідно, поздовжня сила і нормальні напруження у робочій арматурі, визвані поздовжньою розтягуючою силою, які можна визначити, наприклад, за шаруватою деформаційною моделлю через .

Середня відносна довжина небезпечної похилої тріщини С₀/h₀=1,11 для I і III-В серій та 1,25 для III-А серії. У проведених дослідах 0,8? С₀/h₀?2,0. В дисертації наведені емпіричні залежності для більш точного визначення С₀/h₀ в залежності від реального співвідношення конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу.

Руйнування приопорної ділянки непереармованого дослідного елемента за похилим перерізом від переважної дії поперечної сили (схема С/Q) супроводжується, як правило,розривом поперечної арматури та роздробленням (зминанням) бетону над вершиною небезпечної похилої тріщини. При цьому, напруження (деформації) робочої арматури на початку похилої тріщини не перевищують максимальних значень. Основні передумови за цією схемою руйнування такі: а) міцність похилих перерізів визначається через міцність нормальних перерізів, яка в свою чергу може бути визначена, в тому числі, за допомогою шаруватої деформаційної моделі ітераційним методом; б) реальний нормальний переріз елемента чи конструкції замінюється розрахунковим з середніми деформаціями стиснутого бетону і розтягнутої арматури; в) напруження (деформації) у арматурі визначаються методом скінчених елементів, зокрема за допомогою шаруватої деформаційної моделі у нелінійній постановці; реальна криволінійна епюра напружень в бетоні стиснутої зони може бути замінена на прямокутну над вершиною похилої тріщини і трикутну - під нею; г) можливі сили зачеплення бетону у вершині похилої тріщини не ураховуються, оскільки у непереармованих елементах ширина розкриття похилих тріщин значно перевищувала можливі деформації зсуву; д) розрахунок починається з визначення несучої здатності нормального перерізу елемента під зосередженою силою з урахуванням можливого збільшення (зменшення) міцності зміцнення бетону стислої зони при її складному напруженому стані та досягнення максимальними дотичними напруженнями значень до 50% від призмової міцності.

Невідомі внутрішні зусилля, висоту стислої зони бетону та інші параметри працездатності приопорної ділянки при її руйнуванні за схемою С/Q знаходимо із рівнянь:

(6)

(7)

(8)

, (9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

де

f(конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу),

(15)

де

Перевірка:

(16)

(17)

Відносно невеликі (а/h₀=1…2) приопорні ділянки позацентрово стиснутих дослідних елементів, як правило, руйнуються за похилою стислою смугою (схема Д//см) між опорою та зосередженим вантажем з досягненням граничних деформацій стиску в розташованому в ній бетоні. Ураховуючи фактичний НДС та прийняте у вітчизняних нормах діалектичне єдинство підходів до розрахунку їхньої несучої здатності, вважаємо за доцільне прийняти умову міцності похилої стислої смуги у традиційному вигляді:

(18)

де - коефіцієнт, який, на відміну від вітчизняних норм, має змінне значення та інтегрально ураховує вплив діючих чинників і може бути визначений для звичайних та позацентрово стиснутих прогінних залізобетонних елементів за такою емпіричною залежністю:

(19)

яка адекватно ураховує зміну класу бетону В від В12,5 до В37,5, кількість нормально розташованої поперечної арматури від =0,0012 до =0,0050.

Отже, знаючи співвідношення конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу, можна почергово спланувати та розглянути усі можливі схеми руйнування приопорної ділянки дослідного елемента, визначити відповідне руйнуюче зусилля та взяти за основу мінімальне.

Загальні висновки

1. Виконані експериментально-теоретичні дослідження дозволили зробити достовірну комплексну якісну та кількісну оцінку впливу конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу на міцність, деформативність та тріщиностійкість позацентрово розтягнутих і стиснутих прогінних залізобетонних елементів як зокрема, так і у взаємодії один з одним. Встановлено, що наявність позацентрово прикладеної розтягуючої поздовжньої сили істотно (до 3,5 разів) знижує, а стискаючої сили, в середньому, на 20% збільшує міцність їх приопорних ділянок. Обчислені за деформаційним методом значення моментів тріщиноутворення в дослідних балках перевищують на 10 ... 20% дослідні дані через початкову технологічну пошкодженість бетону. Встановлені закономірності зміни довжини проекції небезпечної похилої тріщини і висоти стиснутої зони бетону над нею та їх залежність, насамперед, від величини прольоту зрізу. Ефективна робота поперечної арматури знижує нагельних ефект (до 5%) нижньої і верхньої поздовжньої арматури у непереармованих прогінних конструкціях.

Вивчено механізм деформування приопорних ділянок дослідних елементів, що дозволило сформулювати критерії та виділити п'ять можливих схем їх руйнування: А-1/Nв, А-2/Nн, В/М, С/Q, Д//см.

2. Порівняння дослідних і розрахункових значень міцності приопорних ділянок звичайних, позацентрово розтягнутих і стиснутих балок, визначених за рекомендаціями різних національних норм, показано, з одного боку, незадовільну їх збіжність (коефіцієнт варіації х = 20 ... 74%), а з іншого боку, - недостатню надійність розрахункових формул цих норм, особливо для зразків з великими прольотами зрізу.

3. Найбільш поширені авторські методики хоча і показують кращу збіжність експериментальних даних і розрахункових значень міцності похилих перерізів дослідних елементів (х = 14 ... 35%), все ж не в змозі повною мірою відобразити вплив на неї всіх значущих конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу.

4. Запропонована інженерна методика розрахунку міцності приопорних ділянок непереармованих прогінних конструкцій передбачає почерговий розгляд усіх можливих схем руйнування і адекватно (х <10%) відображає вплив конструктивних чинників та факторів зовнішньої дії на їх несучу здатність.

5. Дослідження показали, що нелінійний скінчено-елементний розрахунок на основі загальної механіки залізобетону з використанням реальних діаграм стану матеріалів, феноменологічних критеріїв міцності дозволяє змоделювати будь-який напружено-деформований стан статично навантаженої конструкції, простежити за усіма етапами її роботи і передбачити найбільш вірогідний механізм та схему її руйнування.

Список опублікованих праць

1. Дорофеев В.С. Прочность наклонных сечений неразрезных железобетонных балок / В.С. Дорофеев, В.М. Карпюк, Е.Н. Крантовская, А.Н. Петров, Н.Н. Петров. // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. - Одеса: ОДАБА, 2006. - Вип. №24. - С. 85-94.

2. Дорофєєв В.С. Вдосконалення інженерного методу розрахунку несучої здатності похилих перерізів нерозрізних залізобетонних балок / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, О.М. Крантовська, М.М. Петров, О.М. Петров // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. - Одеса: ОДАБА, 2007. - Вип. №26. - С. 164-171.

3. Дорофєєв В.С. Методика експериментальних досліджень міцності похилих перерізів розтягнутих прогінних залізобетонних елементів / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, М.М. Петров // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наукових праць. - Рівне: 2008. - Ч. 2, №16. - С. 105-109.

4. Дорофєєв В.С. Моделювання напружено-деформованого стану розтягнуто-зігнутих прогінних залізобетонних елементів / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, М.М. Петров, А.В. Коваль // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наукових праць. - Рівне: 2008. - №17. - С. 145-155.

5. Дорофєєв В. С. Дослідженя міцності приопорних ділянок позацентрово розтягнутих залізобетонних балок / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, М.М. Петров, Н. К. Височан, Д. О. Бондаренко // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Вип. №33. -Одеса, ТОВ. «Зовнішрекламсервіс», 2009.-С.63-72.

6. Дорофеев В.С. Несущая способность наклонных сечений железобетонных балок с учетом воздействия продольных растягивающих сил / В.С. Дорофеев, В.М. Карпюк, Н.Н. Петров // Проблемы современного бетона и железобетона:сборник трудов в двух частях. Ч.1. Бетонные и железобетонные конструкции. - Минск: 2009. - Часть 1. - С. 210-220.

7. Дорофєєв В.С. Розрахунок міцності похилих перерізів нерозрізних залізобетонних балок / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, О. М. Крантовська, М.М. Петров // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наукових праць. - Рівне: 2009. - №19. - С. 138-149.

8. Дорофєєв В.С. Результати досліджень несучої здатності похилих перерізів позацентрово розтягнутих залізобетонних елементів / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, М.М. Петров // Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. - Полтава: 2009. - Вип. №3 (25), т. 3. - С. 88-96.

9. Дорофеев В.С. Прочность наклонных сечений внецентренно растянутых железобетонных балок / В.С. Дорофеев, В.М. Карпюк, Н.Н. Петров // Теоретичні основи будівництва. Збірник наукових праць Придніпровської державної академії будівництва та архітектури та Варшавського технічного університету. - Варшава: 2009. - №17. - С. 391-398.

10. Дорофєєв В.С. Міцність приопорних ділянок позацентрово стиснутих або розтягнутих прогінних елементів / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, М.М. Петров // Вісник національного університету «Львівська політехніка». - Львів: 2010. - №662. - С. 160-168.

11. Дорофєєв В.С. Несуча здатність похилих перерізів позацентрово стиснутих або розтягнутих залізобетонних балок / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, М.М. Петров // Теоретичні основи будівництва. Збірник наукових праць Придніпровської державної академії будівництва та архітектури та Варшавського технічного університету. - Варшава: 2010. - №18. - С. 345-352.

12. Дорофєєв В.С. Міцніцність приопорних ділянок залізобетонних балок при наявності поздовжніх сил / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, М.М. Петров // - Макеевка, ДГАСА, 2009.-348с.

13. Дорофєєв В.С. Нелінійний скінчено-елементний розрахунок звичайних, нерозрізних та позацентрово стиснутих залізобетонних балок / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, М.М. Петров, К.Е. Полянська // - Кременчуг, 2011.-218с.

14. Дорофєєв В.С. Розрахунок несучої здатності приопорних ділянок прогінних залізобетонних елементів за зарубіжними нормативними документами / В.С. Дорофєєв, В.М. Карпюк, О. М. Крантовська, М.М. Петров, М.Ю. Мержиєвська // Будівельні конструкції Збірник наукових праць ДП НДІБК - Київ: 2011. - №74. - С. 145-159.

Анотація

Петров М.М. Міцність, деформативність та тріщиностійкість приопорних ділянок позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних балок. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01- будівельні конструкції, будівлі та споруди - Одеська державна академія будівництва та архітектури. - м. Одеса, 2011.

Дисертація присвячена експериментально-теоретичному дослідженню напружено-деформованого стану (НДС) приопорних ділянок позацентрово розтягнутих і стиснутих прогінних залізобетонних елементів, вдосконаленню деформаційної моделі роботи зазначених конструкцій й уточненню інженерної методики розрахунку їх міцності.

Проведені експериментально-теоретичні дослідження дозволили виявити вплив конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу на міцність, деформативність та трищіностійкість непереармованих позацентрово розтягнутих і стиснутих залізобетонних балок як зокрема, так і у взаємодії один з одним.

Встановлено механізм, форми і схеми деформування та руйнування зазначених конструкцій у залежності від реального співвідношення конструктивних чинників та факторів зовнішнього впливу.

Вдосконалено шарувату деформаційну модель розрахунку НДС нормальних перерізів, а також показана можливість моделювання любого НДС всього дослідного елемента за допомогою нелінійного скінченно-елементного розрахунку на основі загальної механіки залізобетону у ПК «Лира 9.6».

Уточнена інженерна методика розрахунку міцності приопорних ділянок дослідних елементів за усіма можливими схемами їх руйнування.

Ключові слова: позацентрово розтягнуті та стиснуті залізобетонні балки, приопорні ділянки, напружено-деформований стан, деформаційна модель, міцність, деформативність, тріщиностійкість, бетон, арматура.

Аннотация

Петров Н.Н. Прочность, деформативность и трещиностойкость приопорних участков внецентренно растянутых и сжатых железобетонных балок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01-строительные конструкции, здания и сооружения - Одесская государственная академия строительства и архитектуры. - Одесса, 2011.

Диссертация посвящена экспериментально-теоретическому исследованию напряженно-деформированного состояния (НДС) приопорних участков внецентренно растянутых и сжатых пролетных железобетонных элементов, совершенствованию деформационной модели работы указанных конструкций и уточнению инженерной методики расчета их прочности.

Во введении обосновывается актуальность проблемы, изложены цель и задачи исследований, научная новизна, практическая значимость и общая характеристика работы.

Первый раздел диссертации посвящен обзору литературных данных об исследованиях НДС внецентренно растянутых и сжатых железобетонных элементов, а также развитии методов расчета прочности нормальных и наклонных сечений приопорних участков исследуемых конструкций.