Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Строительство
Размещена 27.03.2014.

БЕЗОПАСНЫЙ УРОВЕНЬ ОСЕВОГО ДЛИТЕЛЬНОГО СЖАТИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕЙ С ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРОЙ

АЛЬ АДХАМИ ШАМИЛЬ КАМИЛ

Магиср

Университете Анбаре,Ирак ,

Магиср ,ПГС

Аннотация:
состоит в получении опытных данных жесткость и несущую способность колонн средней гибкости с продольной высокопрочной термоупрочненной арматурой , а также разработке расчетного аппарата определения напряженно-деформированного состояния сечений при указанных воздействиях и использовании его для определения безопасного уровня длительного, переменного во времени, осевого сжатия гибких железобетонных.


Abstract:
is to obtain experimental data stiffness and bearing capacity of columns medium flexibility with high heat-strengthened longitudinal reinforcement, as well as the development of the settlement apparatus for determining the stress-strain state of the cross sections at these impacts and use it to determine a safe level of long-term, time-varying, axial compression of flexible concrete.


Ключевые слова:
продольной арматуры, напряженно, деформированного, высокопрочных арматуры.

Keywords:
Longitudinal reinforcement, stress, strain, high-strength reinforcement.


УДК 69

Хочу поблагодарить министерству высшего образования Ирака за постоянную поддержку

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, на¬правленная на облегчение конструкций, распространяется не только на ог¬раждающие, но и на несущие конструкции. Для сжатых элементов каркас¬ных 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:   

                 T1(g,V,γn) < Tper (S,Rb,Rsbisi),                                                    (1)

где T1 и Tper - соответственно внешнее усилие от расчетных значений нагрузок и усилие, воспринимаемое сечением, как функция его размеров 5 и прочностных характеристик материалов.

Для стадии эксплуатации должны удовлетворяться условия необходимой трещиностойкосги

T2(gn,Vnn) < Tcrc (S,Rbn,Rsnbnsi),                                                 (2)

и условие по ограничению перемещений

f < flim                                                                     (3)

Усилия T1 и T2 связаны соотношением

T1 >  T2                                                                     (4)

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 T1 и T2 от времени и временных границах, когда эти условия должны выполняться, т.е.

                  T1(g,V,γn,t) < Tper (S,Rb,Rsbisi),                                                        (5)

 T2(gn,Vnn,t) < Tcrc (S,Rbn,Rsnbnsi),                                                   (6)

     t < tlim                                                                             (7)

  T1 (t)  > T2                                                                         (8)

С точки зрения поставленной проблемы о сопротивлении гибких железобетонных стержней длительному сжатию неравенства (5) и (8) необходимо дополнить условием, связывающим величину кратковременного разрушающего усилия Tn, sh и безопасного при длительной эксплуатации продольного усилия tlim(t):

Tlim (t) = mэt· Tn ,sh (τ1)                                                          (9)

Из (9) следует:

mэt = Tlim (t) / Tn ,sh (τ1)                                                        (10)

Определение параметра mэt, характеризующего заданный режим и уровень переменного длительного сжатия гибких железобетонных стержней, составляет одну из основных целей настоящего исследования.

Используя в дальнейшем понятие о характеристиках жесткости при кратковременном действии нагрузки Csh и при длительном ее действииCl и учитывая также, что соотношения длительного и кратковременного разрушающих усилий однозначно определяется соотношением соответствующих характеристик жесткости, получаем в общем случае, что:

mэt = Cl /Csh= (1+l0 / fl ) / (1+l0 /fsh ) ,                                           (11)

где fl  и fsh - предельные значения прогибов при длительном и кратковременном значении разрушающих усилий.

Значения эксцентриситета e0 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.

Таблица 1 

Результаты испытаний колонн до разрушения 

Шифр

образца

Возраст

Бетона

При

испы­-

тании

τ ,суток

Режим   дли

Тельной

Выдержки

Под

нагрузкой

Разру­-

Шающее

Усилие

 

 

Nu ,KH

Деформации

арматуры

Прогиб

В момент

разруше-ния

 

fu , MM

εs %

εs %

A-1

35

----

400

0.412

0.300

1.60

A-2

380

0.400

0.312

1.81

A-3

120

432

0.422

0.301

1.67

A-4

436

0.419

0.288

1.92

A-5

180

445

0.425

0.320

1.53

A-6

449

0.430

0.310

1.84

A-7

240

455

0.391

0.295

1.77

A-8

440

0.445

0.302

1.69

B-I-1

240

I

488

0.500

0.320

1.77

B-I-2

540

0.512

0.340

1.93

B-II-1

II

498

0.490

0.306

1.58

B-II-2

480

0.480

0.314

1.70

B-III-1

III

508

0.502

0.289

2.14

B-III-2

520

0.530

0.300

1.95

B-IV-1

IV

492

0.520

0.295

1.89

B-IV-2

476

0.503

0.283

2.01

B-V-1

V

460

0.478

0.299

1.96

B-V-2

481

0.488

0.310

1.53

 

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.

Библиографический список:

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:

Оставить комментарий


 
 

Вверх