Тищенко Олена Андріївна. Надійність перекриттів із малорозмірних залізобетонних елементів за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі

Краткое описание

Тищенко Олена Андріївна. Надійність перекриттів із малорозмірних залізобетонних елементів за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі: дисертація канд. техн. наук: 05.23.01 / Придніпровська держ. академія будівництва та архітектури. - Д., 2003

Тищенко О.А. Надійність перекриттів із малорозмірних залізобетонних елементів за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 будівельні конструкції, будівлі та споруди. Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2002.
У дисертації викладені основні теоретичні дослідження методів розрахунку міцності комплексних залізобетонних елементів за перерізами, нормальними до повздовжньої осі. Виконано оцінку точності методів імовірнісного розрахунку і дослідження законів розподілу міцності комплексних залізобетонних елементів по перерізах, нормальних до повздовжньої осі. Розроблено методику, алгоритми і програму імовірнісного розрахунку комплексних залізобетонних елементів, що згинаються. З використанням розробленої методики проведений аналіз надійності комплексних залізобетонних елементів за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі. Сформульовані пропозиції для норм проектування залізобетонних конструкцій з розрахунку комплексних залізобетонних елементів, що згинаються, за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі. Запропонована методика раціонального проектування комплексних залізобетонних елементів.

У дисертаційній роботі наведене рішення наукової задачі, що полягає в удосконаленні метода розрахунку залізобетонних елементів перекриттів з комплексними перерізами за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі, на основі теорії надійності будівельних конструкцій, що дозволяє досягнути економії матеріальних ресурсів на стадії проектування залізобетонних конструкцій.
Проведені дослідження дозволяють зробити наступні висновки:
1. Перекриття із малорозмірних елементів є комплексними, тому що в їхній склад входять конструктивні елементи з різними фізико-механічними характеристиками. В даний час для розрахунку залізобетонних елементів, що згинаються, з комплексними перерізами, існує два підходи:
метод розрахунку залізобетонних конструкцій за граничними станами (метод діючих вітчизняних норм);
метод розрахунку з використанням модельних уявлень залізобетону і рівнянь механічних станів матеріалів. До даного напрямку відноситься і чисельно-аналітичний метод оцінки НДС залізобетонних елементів.
2. З метою апробації й оцінки точності чисельно-аналітичного методу розрахунку НДС розроблений алгоритм розрахунку залізобетонних малорозмірних перекриттів за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі, за діючими вітчизняними нормами і чисельно-аналітичним методом оцінки НДС. Проведено розрахунок міцності по перерізах, нормальних до повздовжньої осі, для елементів таврового і комплексного перерізів при різних варіантах армування.
Аналіз даних проведених розрахунків свідчить, що чисельно-аналітичний метод розрахунку НДС залізобетонних елементів із задовільною точністю оцінює міцність перерізів, нормальних до повздовжньої осі (розбіжність не перевищує 5,5 %), і його можна використовувати для імовірнісного розрахунку залізобетонних конструкцій.
3. Розроблено методику, алгоритми і програму імовірнісного розрахунку залізобетонних конструкцій методами лінеаризації; послідовної заміни випадкових аргументів; чисельної лінеаризації; статистичних випробувань (Монте-Карло). Програма реалізована в математичному пакеті "Mathcad Professional 2000". Програма дозволяє знаходити статистичні характеристики функції міцності при відомих статистичних характеристиках мінливих параметрів і проводити аналіз надійності залізобетонних елементів, що згинаються, за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі.
4. Результати проведених досліджень свідчать, що найбільш точним імовірнісним методом (за критерієм найменшого значення коефіцієнта варіації міцності елемента) для побудови розподілу функції міцності залізобетонних елементів, що не описується в явному вигляді, є метод статистичних випробувань, а для функції міцності, що описується в явному вигляді аналітичними виразами - метод лінеаризації. При цьому спостерігаються незначні розбіжності між коефіцієнтами варіації міцності елемента, отриманими різними імовірнісними методами, тому всі вони можуть використовуватися для імовірнісних розрахунків.
5. Установлено, що розподіл міцності залізобетонних елементів, що згинаються, за перерізами, нормальними до повздовжньої осі, можливо описати розподілом Гауса. Розбіжності між статистичними характеристиками міцності елементів, отриманими при апроксимації статистичного ряду міцності розподілами Гауса і Пірсона є несуттєвими.
6. Результати проведених розрахунків свідчать, що при врахуванні нормованої мінливості визначальних параметрів, забезпеченість міцності залізобетонних елементів прямокутного, таврового і комплексного перерізів у діапазоні зміни параметра= 0,21,4 - завищена. Ці результати можна пояснити спільним впливом мінливості визначальних параметрів конструкцій на мінливість їхніх властивостей.
7. З метою дослідження надійності малорозмірних залізобетонних елементів перекриттів за міцністю перерізів, нормальних до повздовжньої осі, були проведені імовірнісні розрахунки залізобетонних конструкцій у широкому діапазоні армування, при різних комбінаціях класів бетону балок, каменів-вкладишів, монолітного бетону, при врахуванні різної змінюваності визначальних параметрів (міцності бетону й арматури, геометричних параметрів).
8. Сформульовано практичні рекомендації в рамках діючих норм (методики граничних станів) з розрахунку міцності перекриттів із малорозмірних елементів по перерізах, нормальних до повздовжньої осі. Відповідно до рекомендацій, міцність елемента, отриману за методикою діючих норм, необхідно домножати на коефіцієнти запасу міцності, що мають такий вигляд:
9. Розроблено методику раціонального проектування малорозмірних залізобетонних конструкцій перекриттів, суть якої полягає в мінімізації витрат матеріалів (бетону й арматури) з урахуванням необхідної надійності міцності конструкцій.
З використанням розробленої методики раціонального проектування був проведений розрахунок залізобетонних елементів, що згинаються, з комплексним перерізом. В результаті була виявлена можливість знизити: а) площу перерізу арматури на 2,9%; 5%; 8% і 12%, відповідно, для, рівного 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; б) клас бетону балки, монолітного бетону, каменя-вкладиша, в результаті чого економія цементу склала для: бетону балки 35,6%, 15,1%, відповідно, при=1,20 і=1,40; монолітного бетону 13,1%; бетону каменя-вкладиша 21,7%.