Забыли пароль?

БЕЗОПАСНЫЙ УРОВЕНЬ ОСЕВОГО ДЛИТЕЛЬНОГО СЖАТИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕЙ С ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРОЙ

БЕЗОПАСНЫЙ УРОВЕНЬ ОСЕВОГО ДЛИТЕЛЬНОГО СЖАТИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕЙ С ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРОЙРазделы: Размещена 27.03.2014. Университете Анбаре, Ирак, Магиср, ПГС С увеличением числа возводимых как в России, так и в других стра­нах высотных и многоэтажных зданий, становится все более актуальной проблема снижения массы применяемых конструкций и материалов. Более низкая масса конструкций, а, следовательно, и сооружения в целом, сни­жает стоимость фундаментов, несущих конструкций, транспортных расхо­дов и, в конечном счете, себестоимость всего строительства. В последнее время при проектировании сооружений тенденция, направленная на облегчение конструкций, распространяется не только на ограждающие, но и на несущие конструкции. Для сжатых элементов каркасных зданий одним из путей решения этой задачи является уменьшение размеров поперечных сечений.

Осуществить это можно за счет увеличения прочностных показателей используемых материалов: бетона либо арматуры. Вопросам применения высокопрочных бетонов посвящено много исследований. Однако бетоны высоких марок обычно обладают большим объемным весом, а производство их весьма дорогостояще. С точки зрения снижения расхода стали, весьма перспективным является применение сравнительно недорогих высокопрочных термически упрочненных сталей.

Применение высокопрочных материалов и, в частности, термоупрочненных сталей в качестве продольной арматуры колонн требует учета возможности проявления при длительной их эксплуатации под нагрузкой как положительных, так и негативных последствий, вызванных развитием деформаций ползучести бетона. К положительным последствиям следует отнести подтвержденный экспериментально факт перераспределения внутренних усилий, воспринимаемых бетоном и арматурой. При этом бетон разгружается, что увеличивает эксплуатационную надежность конструкций, а арматура догружается, что также имеет положительное значение с точки зрения более эффективного использования высоких механических характеристик термоупрочненных сталей. На положительные факторы длительной эксплуатации накладываются факторы, имеющие явно отрицательные последствия, как для несущей способности, так и для эксплуатационной пригодности сжатых железобетонных стоек. К ним в первую очередь относится рост прогибов во времени, не затухающий практически на протяжении всего периода длительной эксплуатации. Негативные последствия может вызвать и переменный характер внешних воздействий, характеризующийся например периодическими глубокими (иногда полными) разгрузками железобетонных элементов после длительной выдержки сжимающих внешних нагрузок высокого уровня. Спектр конструкций, испытывающих глубокие периодические разгрузки в период эксплуатации может быть расширен за счет включения в него колонн многоэтажных зданий, подвергающихся знакопеременным ветровым воздействиям и колонн открытых крановых эстакад, для которых значительная часть временной крановой нагрузки, составляющей до 90% от полной нагрузки, согласно требованиям действующих норм является длительно действующей.

Вышесказанное подтверждает актуальность выбранной темы исследования и практическую значимость ее результатов для строительной практики. Исследование начинается с постановки задачи о необходимых соотношениях между длительно действующими эксплуатационными усилиями и усилиями, вызывающими разрушение стержня. Согласно действующих норм наиболее нагруженные сечения должны удовлетворять условиям прочности:  (g, V,γ (S, R,R,γ ,γ ),      (1) - соответственно внешнее усилие от расчетных значений нагрузок и усилие, воспринимаемое сечением, как функция его размеров 5 и прочностных характеристик материалов. ,V,γ (S, R ,R,γ ,γ ),     (2) Но если при проектировании сжатых железобетонных стержней исходить из предположения, что переход в предельное состояние по прочности происходит после завершения периода длительной эксплуатации в условиях переменных внешних воздействий, по величине меньших кратковременной разрушающей нагрузки, то условия (1) и (2) должны быть дополнены указанием о зависимости усилий T от времени и временных границах, когда эти условия должны выполняться, т. е. (g, V,γ ,t) < T (S, R,R,γ ,γ ), (5) ,V,γ ,t) < T (S, R,R,γ ,γ ),     (6) С точки зрения поставленной проблемы о сопротивлении гибких железобетонных стержней длительному сжатию неравенства (5) и (8) необходимо дополнить условием, связывающим величину кратковременного разрушающего усилия T, sh и безопасного при длительной эксплуатации продольного усилия t, sh (τ ,sh (τ , характеризующего заданный режим и уровень переменного длительного сжатия гибких железобетонных стержней, составляет одну из основных целей настоящего исследования. и при длительном ее действииC и учитывая также, что соотношения длительного и кратковременного разрушающих усилий однозначно определяется соотношением соответствующих характеристик жесткости, получаем в общем случае, что: = C = (1+ / f ) / (1+ / ) ,     (11) где f - предельные значения прогибов при длительном и кратковременном значении разрушающих усилий. Значения эксцентриситета e продольной силы при начальном осевом сжатии принимаются равными случайному. Определения длительного и кратковременного прогибов производится на основе анализа начального и текущего напряженно-деформированного состояния сжатого с малыми (случайными в момент нагружения) эксцентриситетами стержня, работающего в стадии эксплуатации без трещин.

Параметры начального напряженно-деформированного состояния сечений определяются геометрической и физической нелинейностью, т. е. с учетом неупругого состояния бетона в момент приложения эксплуатационной нагрузки и с учетом быстронатекающих деформаций ползучести. Параметры текущего напряженно-деформированного состояния сечений определяются на основе алгебраический зависимости между деформациями ползучести и напряжениями в бетоне, заменяющей исходное интегральное уравнение. При этом рассматриваются различные варианты переменных во времени внешних воздействий и, в частности, знакопеременные, изменяющиеся по ступенчатому циклу :  " Нагрузка - Разгрузка - Нагрузка". Всего было исследовано пять режимов внешних воздействий. Первый режим моделировал длительное, постоянное во времени сжатие стержня, на протяжении 205 суток с последующим доведением его до разрушения по схеме кратковременных испытаний.

Второй режим моделировал постоянное длительное сжатие на протяжении 85 суток с последующей полной разгрузкой и выдержкой на протяжении 30 суток в ненагруженном состоянии. После "отдыха" стержни снова нагружались до начального уровня сжатия и через 90 суток доводились до разрушения. Третий режим отличался огг второго неполной краткосрочной ( в течение 30 суток) разгрузкой, после которой уровень сжатия восстанавливался и в конце испытания стержень догружали до разрушения. Четвертый режим характеризовался длительной, на протяжении 120 суток, полной разгрузкой после 85-дневного начального длительного сжатия. При испытаниях по пятому режиму стержни после начального длительного сжатия дважды, с разрывами в 30 суток, подвергали полным разгрузкам. Всего было испытано восемнадцать колонн. Восемь из них подвергались кратковременным испытаниям до разрушения в различные возрасты бетона, соответствующие этапам периодических нагружений и разгрузок. Таким образом создавались все условия для сравнительного анализа результатов испытаний при различных режимах и определения их влияния на несущую способность колонн.

Параллельно с испытаниями основных образцов проводились кратковременные и длительные испытания большого количества бетонных кубов и призм для определения прочностных и деформативнмх характеристик бетона в различные возрасты после его затворения. Основные результаты испытаний приведены в  таблице 1, из анализа которой можно сделать ряд важных, дня исследуемой проблемы выводов. Наибольшее развитие продольных деформаций и прогибов при длительных испытаниях наблюдались у образцов, испытанных по первому режиму, наименьшее - в третьем и пятом режимах. Более того, несущая способность образцов, испытывавших предварительную длительную выдержку нагрузку по четвертому и пятому режимам оказалась несколько ниже ( до 10% ) несущей способности образцов, подвергшихся длительным испытаниям по первому, второму и третьему режимам. Следовательно, удалось зафиксировать, хотя относительно и небольшое, но вполне определенное отрицательное воздействие длительных и неоднократных разгрузок в процессе эксплуатации на несущую способность сжатых со случайным начальным эксцентриситетом железобетонных колонн с высокопрочной арматурой. Несущая способность всех опытных образцов, испытывавших кратковременное действие разрушающей нагрузки после предварительной выдержки длительного сжатия, была на 10-20% выше несущей способности образцов, сразу доведенных до разрушения без длительной выдержки нагрузки. Но и у последних разрушение происходило при продольных деформациях арматуры, не меньших, как правило, 0,4%, что доказывает в целом высокую эффективность использования высокопрочной арматуры в колоннах при различных временных силовых воздействиях. 1.Захаров В. Ф., Омар И. М. Влияние эксцентриситетов на длительное сопротивление гибких железобетонных колонн 2.Омар И., Захаров В. Ф., Мазурова С. В. Длительное сопротивление колонн с высокопрочной арматурой режимным нагружениям. 3.Омар И., Захаров В. Ф. Экспериментальное изучение кратковременного сопротивления осевому сжатию железобетонных стоек с высокопрочной арматурой 4.0мар И., Мазурова С. В., Захаров В. Ф. Напряженно-деформированное состояние сжатых колонн с высокопрочной арматурой.

Комментарии пользователей:

Видео дня:


Комментарии (0) Просмотры: 53
Реклама
Реклама
Реклама