Розрахунок міцності косозігнутих залізобетонних балок таврового профілю з урахуванням нелінійного деформування бетону та арматури

ВСТУП........................................................................................................................5
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СУЧАСНОГО СТАНУ ТА НАПРЯМІВ
УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕОРІЇ РОЗРАХУНКУ МІЦНОСТІ БАЛКОВИХ
ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ ТАВРОВОГО ПРОФІЛЮ ПРИ КОСОМУ
ДЕФОРМУВАННІ.....................................................................................................10
1.1 Умови роботи залізобетонних елементів на косе деформування.................10
1.2 Огляд методик розрахунку міцності залізобетонних елементів, що
працюють в умовах косого деформування............................................................. 14
1.3 Галузі використання залізобетонних конструкцій таврового профілю.......19
1.4 Сучасний стан розрахунку міцності таврових косодеформованих
залізобетонних елементів......................................................................................... 24
1.4.1 Застосування діаграм стану бетону та деформування арматури...............27
1.4.2 Основні гіпотези та допущення, що застосовуються у розрахунках
міцності залізобетонних елементів за деформаційною моделлю.........................34
1.4 Висновки до розділу 1 та задачі дисертаційної роботи.................................35
РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК ТАВРОВОГО ПРОФІЛЮ ПРИ КОСОМУ
ДЕФОРМУВАННІ.....................................................................................................37
2.1 Мета та задачі досліджень................................................................................37
2.2 Конструкція дослідних зразків та технологія їх виготовлення.................... 38
2.3 Фізико-механічні характеристики застосованих матеріалів.........................45
2.4 Методика експериментальних досліджень балок.......................................... 47
2.4.1 Конструкція установки випробувань........................................................... 47
2.4.2 Створення явища косого деформування......................................................48
2.4.3 Вимірювання поздовжніх деформацій бетону та арматури в процесі
експериментальних досліджень...............................................................................50
2.5 Процес тріщиноутворення та руйнування зразків......................................... 51
2.6 Висновки до розділу 2.......................................................................................59
РОЗДІЛ 3 АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
ЗРАЗКІВ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК ТАВРОВОГО ПРОФІЛЮ ПРИ
КОСОМУ ДЕФОРМУВАННІ.................................................................................. 60
3.1 Процес формоутворення стиснутої зони перерізу дослідних балок............ 60
3.2 Зміна параметрів положення нейтральної лінії в процесі завантаження та
повороту силової площини.......................................................................................63
3.3 Діаграми механічного стану бетону, арматури та балок...............................66


3
3.3.1 Експериментальні діаграми σс – εс, σs – εs та їх апроксимація................... 66
3.3.2 Експериментальні діаграми механічного стану балок за бетоном та
арматурою.................................................................................................................. 68
3.4 Прогини дослідних балок................................................................................. 76
3.5 Висновки до розділу 3.......................................................................................78
РОЗДІЛ 4 МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ МІЦНОСТІ В НОРМАЛЬНОМУ
ПЕРЕРІЗІ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК ТАВРОВОГО ПРОФІЛЮ ПРИ
КОСОМУ ЗГИНАННІ НА ОСНОВІ ДІАГРАМ ДЕФОРМУВАННЯ
МАТЕРІАЛІВ.............................................................................................................80
4.1 Моделювання напружено-деформованого стану в нормальному перерізі..80
4.1.1 Загальні гіпотези та допущення....................................................................80
4.1.2 Загальна розрахункова модель напружено-деформованого стану та її
параметри................................................................................................................... 81
4.2 Розрахункові діаграми стану бетону й арматури........................................... 87
4.3 Критерій міцності..............................................................................................89
4.4 Визначення кута нахилу нейтральної лінії..................................................... 89
4.5 Визначення випадку розрахунку міцності......................................................91
4.5.1 Визначення групи однорідних форм стиснутої зони бетону..................... 92
4.5.2 Перша група форм стиснутої зони бетону. Другий випадок................... 103
4.5.3 Друга група форм стиснутої зони бетону. Перший випадок................... 106
4.6 Розрахункові рівняння міцності косозігнутих балок таврового профілю........... 108
4.6.1 Косозігнуті балки з трапецієподібною формою стиснутої зони бетону........ 112
4.6.2 Косозігнуті балки з трикутною формою стиснутої зони бетону....................115
4.6.3 Косозігнуті балки з Аweb трикутної форми стиснутої зони бетону................ 118
4.7 Висновки до розділу 4.....................................................................................120
РОЗДІЛ 5 МЕТОДИКА ЗАСТОСУВАННЯ РОЗРАХУНКУ МІЦНОСТІ
БАЛОК НА КОСЕ ЗГИНАННЯ ТА ПОРІВНЯННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ
ДАНИХ З ТЕОРЕТИЧНИМИ................................................................................ 121
5.1 Практична реалізація методики розрахунку міцності косозігнутих
залізобетонних балок таврового профілю............................................................ 121
5.1.1 Розрахунок міцності балки таврового профілю при трапецієподібній
формі стиснутої зони бетону..................................................................................121
5.1.2 Розрахунок міцності таврової балки при трикутній формі стиснутої зони
бетону....................................................................................................................... 124
5.2 Порівняння результатів теоретичних розрахунків за різними методиками з
експериментальними даними.................................................................................128
5.3 Висновки до розділу 5.....................................................................................131
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ДОСЛІДЖЕНЬ.....................133


4

ДОДАТОК А ПРИКЛАДИ ЗАСТОСУВАННЯ РОЗРАХУНКУ МІЦНОСТІ
ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК ТАВРОВОГО ПРОФІЛЮ ЗА РІЗНИМИ
МЕТОДИКАМИ...................................................................................................... 135
ДОДАТОК Б АКТИ ТА ДОВІДКИ ВПРОВАДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ
ДОСЛІДЖЕНЬ.........................................................................................................146
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ............................................................. 151