Аль-
.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ УЧЕТА ВЛИЯНИЯ НЕМНОГОКРАТНО
ПОВТОРНЫХ НАГРУЖЕНИЙ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ КЕРАМЗИТОФИБРОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН
Как известно, предварительные нагружения, воздействующие на конструкцию, оказывают существенное влияние на физико-механические характеристики бетона, что приводит к изменению работы конструкции в стадии эксплуатации.
Влияние немногократно повторных нагружений, которые, к примеру, могут быть приложены к конструкциям зданий и сооружений в виде снеговой или ветровой нагрузки, на прочностные и деформативные характеристики керамзитофибробетона (КФБ) на основе грубого базальтового волокна (ГБВ) были исследованы в работах [1, 2], проведенных в РГСУ под руководством д. т.н., проф. . В результате проведенных экспериментальных и теоретических исследований, было предложено учитывать изменение прочностных и деформативных свойств бетона (Rb, Rbt, Eb, Ebt, eb, ebt) следующими коэффициентами:
gRbrep(Rbt, Eb, Ebt, eb, ebt)=1+Sai[ahbrep - bhbrep]
где коэффициенты aI учитывают влияние следующих факторов:
класса керамзитофибробетона по прочности на сжатие
a1 = 1 + К1(1 – В/30);
относительную прочность керамзитофибробетона к моменту первого нагружения b = Rt/R28
a2 = 1 + K2(1 - b3);
продолжительность выдержки под начальной нагрузкой (t - t), принимаемого от 0,05 до 28 сут.
a3 =1 – К3lg28/(t - t);
количество циклов повторных нагружений n
a4 = K4 – (K4 – 1)/n;
коэффициент асимметрии цикла rb
a5 = 1 – K5 rb;
процент фибрового армирования
a6 = 1 + К6 m./0,1,
а значения коэффициентов, входящих в данные зависимости приведены в табл. 1.
Таблица 1
Нагружение | Коэф-т условий работы | Значения коэффициентов | ||||||||
Началь-ное | После-дующее | а | b | К1 | К2 | К3 | К4 | К5 | К6 | |
Сжатие | Сжатие | gRbrep | 0.6 | 0.35 | 0.4 | 1.2 | 0.1 | 1.64 | 0.61 | 91 |
gebtrep | -0.1 | 0.08 | 0.55 | 2.2 | 0.15 | 3.92 | 0.82 | 91 | ||
gEbrep | 0.37 | 0.2 | 0.32 | 1.25 | 0.08 | 2.73 | 0.52 | 0.12 | ||
Сжатие | Растя-жение | gRbtrep | -0.08 | 0.54 | 0.25 | 0.62 | 0.15 | 1.96 | 1.01 | 0.15 |
gebtrep | -0.18 | 0.5 | 0.38 | 0.7 | 0.24 | 3.0 | 0.99 | 0.1 | ||
gEbtrep | 0.37 | 0.3 | 0.32 | 1.25 | 0.08 | 2.27 | 0.6 | 0.1 |
Для установления эффективности учета действия немногократно повторных нагружений на изменение свойств КФБ был проведен численный эксперимент. Объектом исследований являлись стойки, сечением 20´20 см, длинной 100 см, армированные 4Æ14 АIV, расположенными по углам сечения. При этом учитывалось, что стойки изготовлены из КФБ на основе ГБВ прочностью Rb = 25 МПа.
Варьируемыми факторами являлись относительный эксцентриситет внешней сжимающей силы e0/h = 0; 0.3; 0.6, уровень немногократно повторных нагружений hbrep = 0; 0.3; 0.55, коффициент асимметрии цикла rbrep = 0; 0.3; 0.6. Количество циклов повторных нагружений принималось равным n = 10.
Расчет несущей способности стоек производился по действующей методике норм, в которой изменение физико-механических характеристик КФБ при повторных нагружениях учитывалось умножением прочностных и деформативных параметров на соответствующий коэффициент условий работы.
Результаты расчета несущей способности стоек с учетом вышеизложенных предложений представлены в табл. 2, 3 и 4, а также на рис. 2, 3, 4.
Таблица 2
Несущая способность керамзитофиброжелезобетонных стоек в зависимости от коэффициента асимметрии цикла
ηbrep | ρbrep | γRbrep | γRbtrep | γEbrep | Nu (кН) | |
e0/h=0 | e0/h=0,6 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
0 | 1,17 | 0,85 | 1,23 | 1225,2 | 369,5 | |
0,1 | 1,15 | 0,86 | 1,21 | 1211,2 | 366,9 | |
0,15 | 1,14 | 0,87 | 1,2 | 1203,2 | 365,6 | |
0,2 | 1,13 | 0,88 | 1,19 | 1195,3 | 363,0 | |
0,25 | 1,12 | 0,89 | 1,18 | 1183,5 | 362,3 | |
0,3 | 0,3 | 1,11 | 0,9 | 1,16 | 1175,5 | 360,9 |
0,35 | 1,10 | 0,91 | 1,15 | 1167,6 | 359,5 | |
0,4 | 1,09 | 0,92 | 1,13 | 1159,7 | 358,1 | |
0,45 | 1,08 | 0,93 | 1,11 | 1151,7 | 356,7 | |
0,5 | 1,06 | 0,95 | 1,09 | 1132,0 | 353,2 | |
0,55 | 1,05 | 0,96 | 1,06 | 1124,0 | 351,6 | |
0,6 | 1,04 | 0,97 | 1,03 | 1115,9 | 350,1 | |
0 | 1,3 | 0,76 | 1,32 | 1341,6 | 386,7 | |
0,1 | 1,28 | 0,77 | 1,3 | 1325,7 | 384,4 | |
0,15 | 1,27 | 0,78 | 1,29 | 1313,8 | 382,7 | |
0,2 | 1,26 | 0,79 | 1,28 | 1305,9 | 381,53 | |
0,55 | 0,25 | 1,25 | 0,8 | 1,27 | 1298,0 | 380,4 |
0,3 | 1,24 | 0,81 | 1,26 | 1290,1 | 379,2 | |
0,35 | 1,23 | 0,82 | 1,25 | 1282,1 | 378,0 | |
0,4 | 1,22 | 0,83 | 1,24 | 1270,3 | 376,2 | |
0,45 | 1,21 | 0,84 | 1,23 | 1262,4 | 374,9 | |
0,5 | 1,19 | 0,85 | 1,22 | 1246,6 | 372,5 | |
0,55 | 1,18 | 0,87 | 1,2 | 1238,6 | 371,2 | |
0,6 | 1,17 | 0,88 | 1,19 | 1226,8 | 369,3 |
Таблица 3
Несущая способность керамзитофиброжелезобетонных стоек в зависимости от уровня повторных нагружений
ρbrep | ηbrep | γRbrep | γRbtrep | γEbrep | Nu (кН) | |
e0/h=0 | e0/h=0,6 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
0 | 0,3 | 1,20 | 0,87 | 1,17 | 1252,3 | 373,4 |
0,35 | 1,23 | 0,86 | 1,20 | 1279,9 | 377,7 | |
0,4 | 1,25 | 0,85 | 1,24 | 1295,9 | 380,2 | |
0,45 | 1,27 | 0,83 | 1,28 | 1312,0 | 382,6 | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
0,5 | 1,28 | 0,81 | 1,30 | 1323,9 | 384,4 | |
0,55 | 1,29 | 0,80 | 1,32 | 1331,9 | 385,6 | |
0,3 | 0,3 | 1,14 | 0,91 | 1,11 | 1200,8 | 365,1 |
0,35 | 1,16 | 0,89 | 1,15 | 1216,8 | 367,8 | |
0,4 | 1,18 | 0,88 | 1,19 | 1236,7 | 371,1 | |
0,45 | 1,20 | 0,87 | 1,22 | 1252,6 | 373,7 | |
0,5 | 1,21 | 0,85 | 1,24 | 1260,6 | 375,0 | |
0,55 | 1,22 | 0,83 | 1,27 | 1268,7 | 376,3 | |
0,6 | 0,3 | 1,06 | 0,94 | 1,06 | 1129,9 | 353,0 |
0,35 | 1,09 | 0,93 | 1,11 | 1157,7 | 358,0 | |
0,4 | 1,11 | 0,91 | 1,15 | 1173,7 | 360,9 | |
0,45 | 1,13 | 0,90 | 1,18 | 1193,5 | 364,2 | |
0,5 | 1,17 | 0,89 | 1,20 | 1225,0 | 369,4 | |
0,55 | 1,18 | 0,87 | 1,22 | 1236,9 | 371,3 |
Анализ результатов расчета показал, что с увеличением уровня повторных нагружений увеличивается и несущая способность стоек. При этом наибольший эффект увеличения несущей способности наблюдается при уровне повторных нагружений hbrep = 0.55. При этом увеличение несущей способности достигает 24% по сравнению со стойкой рассчитанной без влияния повторных нагружений. Однако, с увеличением эксцентриситета действия внешнего сжимающего усилия эффект от учета влияния повторных нагружения снижается. Несущая способность при hbrep = 0.55 увеличивается до 13%, а при hbrep = 0.3 на 5%.
Варьирование в расчетах коэффициента асимметрии цикла показало, что с увеличением rbrep от 0 до 0.6 несущая способность стоек снижается до 8%, причем с увеличением эксцентриситета внешней силы наблюдается некоторое уменьшения данного процесса – несущая способность падает на 4%.
Литература
1. Аль- Свойства керамзитофибробетона и конструкций на его основе при предварительном напряжении и повторных нагружениях: Дисс… канд. техн. наук. – Ростов-на-Дону, 2003. – 139 с.
2. Аль- Шилов Ал. В. Работа предварительно обжатого керамзитофибробетона при повторных нагружениях.// Развитие теории и практики железобетонных конструкций. РГСУ, СевкавНИПИагропром, 2003, с. 122-126.
