Визначення ширини розкриття тріщин в згинальних залізобетонних елементах з урахуванням повторних малоциклових навантажень (стр. 3 )

Рама 2Р-1 навантажувалась одноразово ступенями до руйнування; рама 2Р-2,3,4 піддавалася повторним малоцикловим навантаженням, основний нижній рівень складав 0,2Рu (імітація дії постійних навантажень), а верхні рівні (імітація тимчасових повторних навантажень) відповідно складали 0,58 Рu; 0,71Рu; 0,84 Рu (Рu – руйнівне навантаження, визначене за результатами випробування рами 2Р-1). Після третього, шостого і дев’ятого циклів всі рами повністю розвантажувались (визначались залишкові переміщення та залишкова ширина тріщин), а на десятому циклі рами 2Р-2 і 2Р-3 навантажувалися до руйнування. Рама 2Р-4 на десятому циклі була довантажена до Р =40 кН, після чого повністю розвантажувалась, а на одинадцятому циклі доведена до руйнування. Докладно методика випробовування рам наведена в роботі [15].

Результати дослідження розвитку тріщин в рамах наведені в табл. 4.

Таблиця 4

Зміна ширини розкриття тріщин в ригелях двохшарнірних рам [14]

Марка балок	Відношення ширини розкриття тріщин acrc, n /acrc1 на циклах
1	2	3	4	5	6	7	8	10
2Р-2	1,00	1,00	1,04	1,12	1,13	1,17	1,25	1,25	1,27
2Р-3	1,00	1,06	1,09	1,22	1,41	1,48	1,52	1,52	1,54
2Р-4	1,00	1,06	1,06	1,15	1,21	1,28	1,34	1,37	1,43

При рівні повторного навантаження 0,58Рu на десятому циклі в ригелі рами 2Р-2 ширина розкриття тріщин збільшилася порівняно з першим циклом в acrc,10 / acrc1 = 1,27 рази. При більших рівнях навантаження таке відношення стає більш суттєвим і може досягати acrc, n /acrc1 =1,54.

Треба зазначити що в рамі 2Р-2 стабілізація зростання прогинів відбулася на сьомому – восьмому циклах. Якщо на четвертому і шостому циклах відношення acrc, n /acrc1 складало відповідно 1,12 і 1,16, то на сьомому і восьмому вони були однакові і рівними 1,25. В рамі 2Р-4 відношення acrc, n /acrc1 на четвертому і шостому циклах становили 1,15 і 1, 25, то на восьмому і десятому 1,37 і 1,43.що свідчить про відсутність стабілізації ширини розкриття тріщин на цих циклах.

ВИЗНАЧЕННЯ ШИРИНИ РОЗКРИТТЯ ТРІЩИН ПРИ МАЛОЦИКЛОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Наведені вище результати експериментальних досліджень засвідчують, що повторні малоциклові навантаження можуть суттєво впливати на ширину розкриття тріщин в згинальних залізобетонних елементах. Такий вплив залежить, в основному, від рівня повторних навантажень, кількості циклів та можливих довантажень (перевантажень) на окремих циклах дії навантаження заданого рівня. Найбільше дослідів виконано при дії повторних навантажень, рівень яких не перевищує (0,6 – 0,7)Rb, що відповідає в більшості випадків експлуатаційним рівням. Також практично в усіх дослідах підтверджено, що за таких рівнів навантаження стабілізація розвитку тріщин відбувається до десятого циклу.

З огляду на це зроблена вибірка відношень acrc, n /acrc1 з наведених вище експериментальних даних [4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15] при рівні навантаження до 0,7Rb , яка склала 1,46; 1,26; 1,32; 1,33; 1,26; 1,18; 1,16; 1,18; 1,19; 1,20; 1,20; 1,12; 1,18; 1,24; 1,08; 1,07; 1,22; 1,25; 1,17; 1,16; 1,19 1,27. Середнє значення цього відношення складає (acrc, n /acrc1)m = 1,213. Середнє квадратичне відхилення у вибірці від середнього значення складає σ = 0,084, а коефіцієнт мінливості υ 0,069 (6,9 %). Усі значення вибірки acrc, n /acrc1 знаходяться в інтервалі (acrc, n /acrc1)m ± 3 σ.

Статистично обґрунтоване середнє відношення (acrc, n /acrc1)m можна вважати коефіцієнт умов роботи залізобетонних елементів при повторній дії навантажень для розрахунку ширини розкриття тріщин і прийняти його рівним γcyc = 1,20.

Ширину розкриття тріщин в згинальних залізобетонних елементах з урахуванням дії повторних малоциклових навантажень, максимальний рівень яких не перевищує% від руйнівного, можна визначати за скорегованою формулою норм [3], яка набуває вигляду

, (1)

де γcyc – коефіцієнт, який враховує вплив повторних малоциклових

навантажень на ширину розкриття тріщин (рекомендується приймати

γcyc = 1,20);

η; δ; λ – коефіцієнти, які приймаються згідно з [3];

σs – напруження в стержнях крайнього ряду арматури від дії зовнішнього

навантаження, яке для згинальних елементів визначається за формулою

, (2)

де М – згинальний момент від дії повторних навантажень;

Р – зусилля попереднього обтиснення;

esp – віддаль від точки прикладання зусилля попереднього обтиснення Р до

центра ваги площі розтягнутої арматури;

z – плече внутрішньої пари сил, яке визначається згідно з [3].

Для елементів прямокутного перерізу формула для визначення плеча внутрішньої пари сил набуває вигляду

, (3)

де х – висота стиснутої зони бетону, яка для елементів прямокутного перерізу

визначається за формулою

, (4)

де φξ; φs; φn - коефіцієнти, що визначаються за методикою норм проектування

залізобетонних конструкцій [3].

Величину напружень в арматурі можна визначати, використовуючи деформаційну модель [16].

ВИСНОВКИ

Аналіз відомих експериментальних даних свідчить про стабільне

збільшення ширини розкриття тріщин в залізобетонних згинальних елементах при дії повторних малоциклових навантаженнях. При рівнях навантажень, які не перевищують% від руйнівного, розвиток тріщин має затухаючий характер, а їхня стабілізація наступає до десятого циклу повторних навантажень.

Статистична обробка результатів дослідів показує, що при вказаних

вище рівнях навантаження ширина розкриття тріщин збільшується в 1,213 рази при середньому квадратичному відхиленні σ = 0,084 і коефіцієнті мінливості υ = 0,069. При більших рівнях навантаження або при перевантаженнях ширина розкриття тріщин суттєво збільшується і може досягати 50 % і більше. При таких рівнях для достовірної оцінки зміни ширини розкриття тріщин необхідно накопичувати нові експериментальні дані.

3. Ширину розкриття тріщин при дії повторних малоциклових навантажень рекомендується визначати за формулами норм проектування залізобетонних конструкцій з введенням коефіцієнту умов роботи, який можна приймати рівним γcyc = 1,20 і має достатнє статистичне обґрунтування.

1. Барашиков железобетонных конструкций на действие длительных переменных нагрузок Киев: Будівельник, 197с. 2. Бабич Є. М., Крусь і та залізобетонні елементи в умовах малоциклових навантажень: Монографія. - Рівне: Видавництво Рівненського державного технічного університету, 199с. 3. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции // Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.-80 с. 4. , , Шевченко повторных нагрузок на работу консолей колонн // Бетон и железобетон. – 1987.- № 3.- С. 4 – 5. 5. Валовой преднапряженных плит при малоцикловом нагружении // Бетон и железобетон№ 6. - С. 10 – 11.

6. , , Шевченко и трещиностойкость преднапряженных балок при повторных нагрузках высокого уровня // Бетон и железобетон№3.- С. 16 – 17. 7. Кріпак В. Д., Шинкарюк ії та тріщини в плитах, що працюють на згин в двох напрямках при постійних та циклічних завантаженнях // Будівельні конструкції: Збірник наукових праць. – Київ: НДІБК, 2003.- Випуск 59.- Книга 1.- С. 71 – 78. 8. І. Тріщиностійкість залізобетонних балкових конструкцій автодорожніх мостів в умовах малоциклових навантажень: Дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01.- Львів, 200с. 9. , Бабич Є. М. Тріщиностійкість попередньо напружених залізобетонних балок при малоцикловому навантаженні // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: Науково-технічний збірник. Рівне: УДАВГ, 1997. Випуск 21.- С. 99 – 103. 10. Панчук згинальних залізобетонних елементів зі змішаним армуванням при високих рівнях малоциклового навантаження: Дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01.- Рівне, 199с. 11. Є. Напружено-деформований стан і міцність нерозрізних залізобетонних балок при одноразових і повторних навантаженнях: Дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01.- Рівне, 200с. 12. Є. Вплив повторних навантажень на ширину розкриття тріщин в нерозрізних залізобетонних балках // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування: Збірник наукових праць. Рівне: УДУВГП, 2002.- С. 3 – 10. 13. Савицький короткочасних малоциклових навантажень на напружено-деформований стан і міцність нерозрізних збірно-монолітних залізобетонних балок: Дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01.- Рівне, 200с. 14. Ільчук Н. І. Особливості роботи П-подібних залізобетонних рам при короткочасних малоциклових навантаженнях: Дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01.- Луцьк, 200с. 15. Бабич Є. М., Ільчук Н. І. Зміна ширини розкриття тріщин в ригелі двохшарнірних залізобетонних рам при повторних малоциклових навантаженнях // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Збірник наукових праць.- Рівне: Національний університет водного господарства та природокористування, 2006.- Випуск 14.- С. 130 – 138. 16. Бабич Є. М., Є., Савицький нерозрізних залізобетонних балок із використанням деформаційної моделі: Рекомендації.- Рівне: Видавництво НУВГП, 200с.