Максимович Богдан Юрійович. Несуча здатність коротких залізобетонних консолей

brief description

Максимович Богдан Юрійович. Несуча здатність коротких залізобетонних консолей: дис... канд. техн. наук: 05.23.01 / Національний ун-т "Львівська політехніка". - Л., 2004

Максимович Б.Ю. Несуча здатність коротких залізобетонних консолей. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 будівельні конструкції, будівля та споруди. Національний університет Львівська політехніка”, Львів, 2004.
Дисертація присвячена вивченню роботи коротких консолей під навантаженням і пошуку нового підходу до розрахунку поперечної арматури. Розроблена проста методика розрахунку поперечної арматури коротких консолей, яка дає прямий вихід на одержання сумарної кількості поперечної арматури і має хорошу збіжність з експериментами.
На основі аналізу експериментальних досліджень вітчизняних та зарубіжних авторів побудований графік для визначення коефіцієнта зміщення епюри моментівV=Mu,test/Muв залежності від коефіцієнта, який враховує вплив міцності бетону і арматури на несучу здатність консолей та поєднує розрахунок похилих перерізів з розрахунком вертикальних перерізів коротких консолей.
Запропоновано новий підхід до визначення робочої висоти коротких
залізобетонних консолей, який є простіший у користуванні ніж методика визначенняh0за чинними нормами та формулами інших дослідників.
Виявлено вплив різних схем розміщення поперечної арматури і зчеплення поздовжньої арматури з бетоном на несучу здатність та характер руйнування коротких консолей.
Проведений числовий експеримент розрахунок реальної консолі колони ТЕЦ на великі навантаження підтвердив нашу думку, що інколи розрахунок за СНиП 2.03.01-84* приводить до необґрунтованих витрат арматурної сталі на хомути, а розрахунок за пропонованим методом та рекомендаціями ЕUROCODE 2 показали близькі значення.

1. Розрахунок міцності коротких консолей, в основу якого покладена каркасно-стержнева модель, має перевірочний характер і вимагає вдалого попереднього призначення поперечної арматури, що може здійснити тільки спеціаліст з великим практичним досвідом проектування таких конструктивних елементів.
2. Каркасно-стержнева модель розрахунку міцності коротких консолей за граничними станами, пропонована багатьма авторами і введена в норми проектування у тому числі і у СНиП 2.03.01-84*, не відповідає дійсному характеру утворення і розвитку тріщин і тому є умовною і дуже приблизною.
3. У формулу (87) СНиП 2.03.01-84* для визначення, закладено механізм, який при збільшенні класу арматури зменшує розрахункову несучу здатність консолі, що заперечує основні принципи міцності залізобетонних конструкцій і може приводити до необґрунтованих витрат арматурної сталі.
4. Аналіз експериментальних досліджень автора, а також інших дослідників показав, що похилі тріщини у коротких консолях, як правило, зароджуються на розтягнутій верхній грані біля опорної плити, через яку передається навантаження. Максимальне їх розкриття при збільшенні навантаження досягається на рівні основної поздовжньої арматуриAs, тобто природа утворення і розвитку похилих тріщин така сама як тріщин від дії згинального моменту у вертикальному перерізі.
5. Зміна зусилля в основній поздовжній арматурі по довжині консолі при забезпеченні її надійного анкерування не відповідає зміні зовнішнього згинального моменту через часткову втрату зчеплення арматури з бетоном, а максимальні напруження у ній при відсутності поперечного армування не досягають границі текучості підчас руйнування.
6. Проведений аналіз прикладів розрахунків коротких консолей, поданих у нашій та зарубіжній технічній літературі виявив, що короткі консолі є згинальними
елементами з дуже низькими коефіцієнтами поздовжнього армування, у яких відношенняне перевищує 0,070,13. Тому висоту консолі у перерізі її защемлення доцільно визначати як у балці при, а не за складними емпіричними формулами зарубіжних авторів, або за умовами СНиП 2.03.01-84* п.3.32, п. 3.34 і формулою (84), які показують значні розбіжності між собою (рис.3).
7. Пропонований метод розрахунку міцності похилих перерізів коротких консолей є дуже простим, зрозумілим, надійним, забезпечує несучу здатність і відповідає результатам експериментальних досліджень.
8. Розрахунок поперечної арматури (горизонтальних хомутів) на приріст згинального моментуна довжині консоліє не що інше як розрахунок на діюв іншій інтерпретації (DM/Dx=Q). Очевидно тому, при переході розрахунку залізобетонних конструкцій від класичної теорії на розрахунок по стадії руйнування, а пізніше і на розрахунок за граничними станами, розрахунок коротких консолей потрактовано як безпосередньо на дію поперечної сили. Важко собі уявити як горизонтальні хомути, при такій трактовці, можуть сприймати поперечну силу; тому для оправдання, очевидно, було прийнято каркасно-стержневу систему і розрахунок по стиснутій смузі.
9. Аналіз аварій споруд, причиною яких було руйнування коротких консолей колон, підтверджує необхідність при розрахунку поздовжньої арматури враховувати можливе виникнення горизонтальної сили.
10. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що найбільш раціональним поперечним армуванням є горизонтальні хомути надійно заанкеровані у колоні і на краю консолі, які прості при застосуванні зварних і в’язаних каркасів і що дуже важливо збільшують несучу здатність вертикального перерізу на дію моменту, за рахунок чого можна частково зменшити кількість основної поздовжньої арматури.
11. Армування коротких консолей арматурними сітками (непряме армування) є неефективним тому, що незначно підвищує несучу здатність при значних витратах арматурної сталі в порівнянні з консолями, які армовані горизонтальними хомутами.
12. У коротких консолях колон із закладними деталями у вигляді металевого листа економічно вигідно включити цей лист в роботу використавши його як арматуру, яка забезпечить розрахункову міцність консолі як по вертикальних так і по похилих перерізах.