Вы здесь

Розрахунок конструкцій на температурні і силові впливи з урахуванням неоднорідності властивостей матеріалів

Автор: 
Корсун Володимир Іванович
Тип работы: 
Дис. докт. наук
Год: 
2004
Артикул:
3504U000451
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ОРТОТРОПНОЙ МОДЕЛИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
2.1. Основы построения предлагаемой модели деформирования железобетона
В разрабатываемой расчетной модели железобетонных конструкций, работающих в условиях силовых и температурных нагружений, железобетон рассматривается как ортотропный материал, работающий в общем случае объемного напряженного состояния. Ортотропные свойства железобетона определяются ортогональным армированием, ортогональной схемой образования трещин и направленным развитием микроразрушений в структуре бетона. Учитывается физическая нелинейность деформирования, неоднородность реологических и механических свойств бетона и арматуры и их зависимость от температуры и продолжительности нагрева и нагружения, уровня предварительного нагружения, скорости приложения нагрузки, масштабного фактора.
Основные подходы к построению методов расчета железобетонных конструкций зданий и сооружений на температурные воздействия рассмотрены в монографии А.П. Кричевского [161], А.Ф. Милованова [211], С.Л. Фомина [303]. Дальнейшее их развитие осуществляется в направлении более достоверного описания процессов деформирования и разрушения бетона в соответствии с видом напряженного состояния, режимов силовых и температурных нагружений. При этом учитывается, что основные закономерности процесса деформирования бетона при высоких уровнях нагружений определяются закономерностями разрушения его структуры.
Развитие методов расчета железобетонных конструкций, ориентированных на применение ЭВМ и строящихся на использовании диаграмм деформирования материалов в общем случае объемного напряженного состояния, осуществляется путем последовательного решения трех групп взаимосвязанных задач:
1. Разработка аналитических выражений, описывающих изменение основных прочностных и деформационных свойств бетона при одноосных напряженных состояниях в зависимости от ряда значимых факторов - температуры и продолжительности нагрева, уровня предварительного нагружения, скорости приложения нагрузки, возраста бетона к моменту нагревания, масштабного фактора и других.
2. Разработка модели деформирования бетона для общего случая объемного напряженного состояния, учитывающей деформационную анизотропию кратковременного и длительного деформирования бетона, обусловленную процессом разрушения структуры, и использующей в качестве исходных характеристики свойств бетона при одноосных напряженных состояниях.
3. Разработка физических соотношений для железобетонных элементов в виде неоднородных пластин или брусьев с соответствующими граничными условиями при действии температурно-влажностных градиентов и их реализация в программах расчета.
Аналитические выражения для основных механических характеристик бетона разрабатываются на основе результатов специально поставленных экспериментов в предположении раздельного учета основных значимых факторов, определяющих условия работы бетона в конструкциях.
Построение определяющих соотношений в развиваемой ортотропной модели бетона осуществляется на основе соединения решений механики сплошных сред и некоторых гипотез механики разрушения.
Деформации ползучести бетона при неодноосных напряженных состояниях (плоских, объемных) оцениваются с помощью инвариантных характеристик - мер объемной Сv и сдвиговой С? ползучести. Линейные составляющие удельных деформаций объемной и сдвиговой ползучести определяются по результатам испытаний бетона в условиях соответственно всестороннего сжатия (?1 = ?2 = ?3 Для условий воздействия повышенных температур функции температурного старения принимаются не зависящими от вида напряженного состояния и вычисляются по формулам [161], разработанным на основе результатов одноосных испытаний бетона.
В физических соотношениях для объемно напряженных железобетонных элементов конструкций неоднородность бетона по сечению, обусловленная действием температурных градиентов, учитывается путем замены его системой однородных объемно напряженных элементов конечных размеров. Нелинейность связи между напряжениями и полными деформациями бетона учитывается для каждого элемента в отдельности. Работа железобетона с трещинами учитывается в рамках модели Н.И. Карпенко [105, 106]. Трещинообразование в модели учитывается соответствующей корректировкой параметров ортотропной модели. НДС железобетонных элементов определяется для некоторых усредненных условных сечений, характеризующих их работу в целом и обладающих усредненными свойствами всех сечений (с трещинами и без трещин).
Разрабатываемые физические соотношения для бетона и железобетона реализованы в программах численного анализа НДС железобетонных элементов зданий и сооружений на принципах раздельного учета явлений физической нелинейности деформирования железобетона с трещинами и длительных процессов в бетоне. Достоверность расчетных оценок НДС элементов сооружений при совместных силовых и температурных воздействиях различной длительности проверяется сходимостью с результатами экспериментальных и натурных исследований.
2.2. Исследование характеристик прочностных и деформационных свойств бетона в условиях воздействия повышенных температур
2.2.1. Методика исследования физико-механических свойств бетона
Все экспериментальные исследования выполнены на тяжелом бетоне состава, рекомендованного ВНИПИ Теплопроект (г. Москва) для возведения монолитных инженерных сооружений из расчета (на 1 м3): портландцемент марки 500 - 450 кг; песок кварцевый - 630 кг; щебень гранитный - 1128 кг; вода - 180 л, противоморозная добавка СНВ - 90 г (Ц : П : Щ = 1 : 1,4 :2,5).
Температурно-усадочные деформации и пол