Напряженно-деформированное состояние сталебетонных круглых плит : Напружено-деформований стан сталебетонних круглих плит

Краткое описание

Украинская государственная академия железнодорожного транспорта

На правах рукописи

Шевченко Анна Александровна

УДК 624.073.8

Напряженно-деформированное состояние сталебетонных круглых плит

Специальность 05.23.01 Строительные конструкции, здания и сооружения

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:
Чихладзе Элгуджа Давидович
доктор технических наук, профессор
Ватуля Глеб Леонидович
кандидат технических наук, доцент

Харьков 2012

Содержание. 2
Введение. 4
РАЗДЕЛ 1 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ С ВНЕШНИМ АРМИРОВАНИЕМ.. 9
1.1. Прочность бетона в условиях двухосного напряженного состояния. 9
1.2. Конструкции с внешним армированием. 20
1.3. Обзор способов расчета сталебетонных круглых плит. 31
Выводы к разделу 1 и задачи исследований. 37
Раздел 2 Напряженно деформированное состояние круглых сталебетонных плит. 39
2.1. Основные теоретические предпосылки. 39
2.2. Описание процесса деформирования бетона при кратковременном двухосном нагружении. 40
2.3. Расчёт тонких сталебетонных плит при малых уровнях напряжённого состояния 54
2.4. Расчет круглых сталебетонных тонких плит (пластинок) 64
2.5. Шарнирно-опертая по контуру пластинка, нагруженная распределенной нагрузкой по всей поверхности. 71
2.6. Шарнирно-опертая пластинка, загруженная равномерно-распределенной нагрузкой на части ее (штамп) 73
2.7. Шарнирно-опертая пластинка, загруженная распределенной нагрузкой по контуру штампа. 78
Выводы к разделу 2. 82
раздел 3 Предельное состояние сталебетонных плит. 83
3.1. Несущая способность по нормальному сечению.. 85
3.2. Несущая способность по прочности контакта листа с бетоном. 89
Выводы к разделу 3. 94
РАЗДЕЛ 4 Экспериментальные исследования сталебетонных плит 95
4.1. Цели и задачи исследований. 95
4.2. Экспериментальные исследования сталебетонных плит. 95
4.3. Анализ результатов экспериментальных исследований и сравнение теоретическими расчетами. 106
Выводы к разделу 4. 123
РАЗДЕЛ 5 Внедрение и эффективность сталебетонных круглых плит. 124
5.1. Внешнее листовое армирование в строительной практике. 124
5.2. Сравнение сталебетонных и железобетонных плит. 128
5.3. Внедрение сталебетонных круглых плит. 131
Выводы к разделу 5. 133
Основные результаты и выводы.. 134
Список использованных источников.. 136
Приложения.. 160
Приложение А.. 161
Приложение Б.

Список литературы

В работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований сталебетонных круглых в плане плит в условиях статического кратковременного нагружения.
Разработана методика расчета сталебетонных круглых плит при различном действии нагрузки (по всей поверхности плиты, нагрузка штампом, нагрузка по контуру штампа), а так же выполнен расчет по прочности нормальных сечений и по прочности контакта стального листа с бетоном.
Экспериментально исследованы сталебетонные круглые плиты на действие сосредоточенной нагрузки.
Для экспериментальных исследований изготовлено шесть круглых сталебетонных плит, которые состоят из тонкого стального листа толщиной 2 мм и бетонного слоя. Для совместной работы листовая арматура объединена с бетоном наклонными (45° к горизонтальной поверхности в направлении от центра к контуру плиты) анкерными упорами, расположенными по радиусам с шагом 50, 100 и 200мм.
Целью экспериментальных исследований является установление характера напряженно-деформированного состояния на различных этапах нагружения, закономерности деформирования, трещинообразования и предельного состояния конструкции. Анализ полученных данных позволил выявить влияние шага анкерных упоров на несущую способность и деформативность сталебетонных плит. Показано, что в сталебетонных плитах при центрально приложенной нагрузке шаг анкерных упоров, расположенных по радиусу, оказывает существенное влияние на несущую способность плиты.
Сопоставление теоретических и экспериментальных данных позволяет судить о нормальной сходимости в пределах 10%. Использование известных методов строительной механики, конечных разностей и конечных элементов, нормативных методик по планированию и проведению экспериментальных исследований позволяет сделать вывод об адекватности полученных теоретических и экспериментальных данных.
Результаты диссертационной работы были использованы в проектных предложениях при разработке деталей объекта «Капитальный ремонт автодорожного моста на 14 км ПК 1 участка Люботин Мерефа Южной дороги», а также получен патент Украины на полезную модель.

2578033/29-33; заявлено 08.02.78; опубл. 30.06.83, Бюл. № 24.

Строительные конструкции, здания и сооружения»/ И.Р. Адамян. Белгород, 2000. 18 с.
9. Александров А.В. О совершенствовании метода расчёта висячих конструкций / Александров А.В., Шапошников Н.Н., Зылев В.Б. // Строительная механика и расчет сооружений. 1985. № 4. С. 3135.
10. Александров А.В. Методы расчета стержневых систем, пластин и оболочек с использованием ЭВМ / Александров А.В., Лащеников Б.Я., Шапошников Н.Н.; под ред. А.Ф. Смирнова М.: Стройиздат, Ч. 1, 2, 1976. 270 с.
11. Амен-Заде Ю.А. Теория упругости / Амен-Заде Ю.А. М.: Высшая школа, 1971. 288 с.
Строительные конструкции, здания и сооружения» / А.Д. Арсланханов. Харьков, 1989. 20 с.

14. Байков В.И. Исследование железобетонных плит на ЭВМ Урал-2 с учетом действительной жесткости на кручение / В.И. Байков, В.Ф. Владимиров // Сб. докл. VI конференции по бетону и железобетону. М.: Стройиздат, 1966. С. 39.
15. Байков В.Н., Железобетонные конструкции / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов М.: Стройиздат, 1985. 728с.

23. Бильченко А.В. Экспериментальная проверка и исследование параметров теории деформирования железобетонных плит с трещинами, работающих в двух направлениях / А.В. Бильченко, Н.И. Карпенко // Прочность и жесткость железобетонных конструкций, НИИЖБ. М.: Стройиздат, 1971. С. 98117.

25. Богачев В.П. Испытание натурного образца железобетонной плиты с внешним армированием / В.П. Богачев, А.А. Фокин, А.П. Попов // Индустриализация нефтегазопромыслового строительства в Западной Сибири: Сб. науч. тр. ВНИИСТ. М. 1985. С. 12-19.

28. Бондаренко В.М. Износ, повреждения и безопасность железобетонных сооружений / В.М. Бондаренко, А.В. Боровских М.: ИД Русанова, 2000.
29. О методике назначения переметров нелинейности деформирования бетона / [Бондаренко В.М., Романов П.П., Чихладзе Э.Д. и др. ] / В кн.: Прочность и деформативность железобетонных конструкций. Харьков, 1969. С. 13-32.

31. Бондаренко В.М., К расчету устойчивости гибких железобетонных статически неопределимых стержней / В.М. Бондаренко, Э.Д. Чихладзе // Центральный институт научной информации по строительству и архитектуре Госстроя СССР, 1970. Вып. 5. С. 50-52.
32. Бондаренко В.М., Устойчивость внецентренно-сжатых железобетонных колонн / В.М. Бондаренко, Э.Д. Чихладзе // В кн.: Строительные конструкции. Киев, 1969. Вып.12. С. 58-68.
33. Бондаренко В.М., Чихладзе Э.Д. Устойчивость гибких железобетонных стержней под действием нескольких сжимающих сил / В.М. Бондаренко, Э.Д. Чихладзе // В кн.: Прочность и деформативность железобетонных конструкций. Харьков, 1969. С. 55-61.

Строительные конструкции, здания и сооружения» / В.П. Бочагов. Свердловск, 1982. 18 с.

38. Бреббия К. Методы граничных элементов / Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Мир, 1987. 524 c.
43 с. (Національний стандарт України).

Строительные конструкции, здания и сооружения» / Г.Л. Ватуля. Харьков, 1999. 18 с.
Строительные конструкции, здания и сооружения» / К.П. Веригин. Харьков, 1962. 18 с.
вичева М.А. Исследование процесса разрушения бетонных и сталебетонных конструкций при интенсивных температурных воздействиях // автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук : спец. 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» / М.А.Веривечева. Харьков, 1998. 18 с.

45. Власов В. З. Общая теория оболочек / Власов В.З. М., Гостехиздат, 1949. 450 с.
46. Вольмир. А.С. Гибкие пластинки и оболочки / Вольмир А.С. ГТТИ, М, 1956. 419 с.

66,1 м с глубиной погружения 70м / Р.В. Воронков, И.П. Любарова Л.: ЛДНТП, 1979. 32 с.
Строительные конструкции, здания и сооружения» / Е.Н. Гайдук Полтава, 1996. 18 с.

54. Гвоздев А.А. Некоторые механические свойства бетона, существенно важные для строительной механики железобетонных конструкций / А.А.Гвоздев // Исследования свойств бетонных и железобетонных конструкций. М.: Госстройиздат, 1959. Вып. 4. С. 3 10.
55. Гвоздев А.А. Прочность бетона при двухосном сжатии / А.А. Гвоздев // Бетон и железобетон. 1974. №7. С. 10-11.

57. Гвоздев А.А. Теоретическое и экспериментальное исследование работы железобетона с трещинами при плоском однородном и неоднородном напряженном состоянии / А.А. Гвоздев, Н.И. Карпенко, С.М. Крылов // Совершенствование расчета статически неопределимых железобетонных конструкций: Сб. научн. трудов НИИЖБ; под ред. А.А.Гвоздева. М.: Стройиздат, 1968. С. 5-43.

59. Гитман Л.Б. Автоматизация расчета железобетонных плит с использованием неоднородных конечных элементов / Л.Б.Гитман, В.П. Леньшин // Строительная механика и расчет сооружений. 1988. № 1. С. 7175.
Строительные конструкции, здания и сооружения» / Ю.В. Глазунов. Харьков, 1997. 18 с.

62. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / Гмурман В.Е. [9-тое, стер.]. М.: Высшая школа, 2003. 479 с.

64. Городецкий А.С. Расчет железобетонных плит с учетом образования трещин методом конечных элементов / А.С. Городецкий, В.С Зодоренко // Прикладные проблемы прочности и пластичности. Вып.3. Горький: Изд. Горьк. ун-та, 1976. С. 4352.
65. Городецкий А.С. Информационные технологии расчета и проектирования строительных конструкций / Городецкий А.С., Шмуклер В.С., Бондарев А.В. КиевХарьков: НТУ «ХПИ», 2003. 888 с.
66. Гуляев В.И. Устойчивость нелинейных механических систем / ГуляевВ.И., Баженов В.А., Гоцуляк Е.А. Львов. Изд. ЛГУ, 1982. 255 с.
67. Гуревич А.Л. О способах расчета железобетонных плит на ЭВМ с учетом процесса трещинообразования / А.Л. Гуревич, Н.И. Карпенко, Л.И.Ярин // Строительная механика и расчет сооружений. 1972. № 1. С. 2429.
68. Гуровая Л.А. Экспериментально-теоретические исследования опертых по контуру плит с стальным и стеклопластиковым армированием: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Л.А. Гуровая Харьков, 1982. 190 с.
69. Гуровая Л.А. Экспериментально-теоретические исследования опертых по контуру плит с стальным и стеклопластиковым армированием // автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: спец. 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» / Л.А. Гуровая. Харьков, 1982. 18 с.

72. Демидович Б.П. Основы вычислительной математики / Б.П. Демидович, И.А. Марон М.: Издательство физико-математической литературы, 1960. 659 с.
73. Дж. Деннис. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений / Деннис Дж., Шнабель Р. М.: Изд. Мир”, 1988. 440 с.
74. Донченко О.М. К развитию теории сопротивления железобетонных элементов чистому изгибу / О.М. Донченко // Строительство т архитектура. 1966. № 11. С. 20.
75. Донченко О.М. О форме эпюры напряжений и предельном сопротивлении сжатого бетона и изгибаемых железобетонных элементах / О.М. Донченко // Исследование строительных конструкций и сооружений: Сб. науч. тр. М. 1980. С. 415.
76. Донченко О.М. Основные параметры нелинейности деформирования бетона / О.М. Донченко // Нелинейные методы расчета железобетонных пространственных конструкций: Сб. науч. тр. Белгород. 1986. С.3032.
/ О.М. Донченко, В.И. Дронов // Строительные конструкции, здания и сооружения: Сб. науч. тр. Белгород. 1988. С. 1419.
78. Донченко О.М. Анализ теории сопротивления и методики внецентренно сжатых железобетонных элементов / О.М. Донченко, Н.И. Литовкин, А.И.Никулин // Строительные конструкции, здания и сооружения. Белгород. 1988. С. 313.

80. Дыховидный А.А. О сходимости метода последовательных приближений при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций / А.А. Дыховидный // Вычислительная и организационная техника в строительстве и проектирования / Серия ІІ: Автоматизация строительного проектирования. М.: Гипротис, 1967. Вып. 1. С. 3235.
81. Евдокимов В.И. О прочности и деформативности бетона в условиях двухосного сжатия / В.И. Евдокимов // Вопросы атомной науки и техники / Сер. Проектирование и строительство. 1978. Вып. 1 (1). С. 2227.

83. Еремеев П. Г. Экспериментально-теоретические исследования работы опорного контура круглых в плане мембранных оболочек на монтажные нагрузки / П.Г. Еремеев, В.В. Ленский //Новые конструктивные решения строительных металлических конструкций. М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 1983. С. 145155.

85. Железобетонные конструкции: Курсовое и дипломное проктирование / Под ред. А.Я. Барашикова. К.: Вища шк. Главное изд-во, 1987. 416 с.
86. Жемочкин Б.Н. Теория упругости / Жемочкин. Б.Н. М.: Госуд. изд. лит-ры по стр-ву и архитектуре, 1957. 256 с.

89. Заявка № 4457539/23-33/107791 СССР. Перекрытие / Чихладзе Э.Д., Арсланханов А.Д., Жуков С.А. и др. (Положительное решение Госкомизобретений от 17.10.89г.)

92. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. СН-509-78 / Утв.пост. Государственного комитета СССР по делам строительства от 13.12.1978г. № 229. М.: Стройиздат, 1979. 65 с.
93. Калманок А.С. К расчету железобетонных плит по методу предельного равновесия / А.С. Калманок // Исследования по теории сооружений; под ред. А.А. Гвоздева. М.: Госстройиздат, 1957. Вып.7. С. 315322.

95. Калторович Л.В. Приближенные методы высшего анализа / Калторович Л.В., Крылов В.И. М.: Физматгиз, 1962. 708 с.

98. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона / Карпенко Н.И. М.: Стройиздат, 1996. 416 с.

Энергетическое строительство. 1972. № 2. С. 4751.
/ М.И. Кисилиер // Бетон и железобетон. 1977. № 6. С. 2223.