Совершенствование методов расчета железобетонных конструкций на основе структурной теории деформирования бетона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, доктор технических наук Тамразян, Ашот Георгиевич
- Специальность ВАК РФ05.23.01
- Количество страниц 395
Оглавление диссертации доктор технических наук Тамразян, Ашот Георгиевич
Введение.
Глава 1. Обзор исследований по структуре и теорий деформирования бетона.
1.1. Анализ гипотез о вязкости и ползучести бетонов в связи с их структурой.
1.2. Современные представления о связи реологических свойств бетонов со структурными факторами.
1.3. Методы дифференциации пористости с точки зрения вязкости бетонов.
1.4. Влияние воды на структуру бетона.
1.4.1. Влияние влаги на механические свойства и структуру бетонов.
1.4.2. Влияние влаги на реологические свойства бетонов.
1.5. Теории деформирования бетонов.
1.5.1. Феноменологические теории деформирования.
1.5.2. Структурные теории деформирования.
1.6. Выводы по главе 1.
Глава 2. Развитие структурной теории деформирования бетона.
2.1. Влияние структуры на деформативные свойства бетонов.
2.1.1. Исследование влияния структуры на реологические свойства бетона.
2.1.2. Влияние параметров структуры на прочностные и деформативные свойства бетонов.
2.1.3. Исследование прочностных и деформативных свойств бетонов с учетом структурного критерия.
2.1.4. Исследование влияния структурных характеристик на трещиностойкость бетонов на основе теории механики разрушения.
-32.2. Теоретические положения о формировании структуры цементного камня в бетоне.
2.3. Влияние неоднородности микроструктуры на свойства цементного камня.
2.3.1. Влияние неоднородности микроструктуры на вязкость цементного камня в теории прочности и деформативности бетона.
2.3.2. Влияние неоднородности поверхностей на силы статического трения в жидких фазах.
2.4. Структурный критерий вязкости бетонов.
2.4.1. Влияние характеристик структуры бетонов на их вязкость.
2.4.2. Структурный параметр вязкости бетонов.
2.5. Выводы по главе 2.
Глава 3. Структурные параметры порового пространства бетона.
3.1. Методы определения параметров пористости бетона.
3.2. Характеристики размеров пор бетона.
3.3. Связь прочности цементного камня с характеристиками порового пространства.
3.4. Степень завершенности порообразования.
3.5. Выводы по главе 3.
Глава 4. Влияние внутренней влаги на механизм деформирования бетона.
4.1. Воздействие жидкой фазы на напряженно-деформированное состояние бетона как капиллярно-пористого тела.
4.2. Свойства и кинетика влаги в пористых телах.
4.3. Физико-химия процессов массопереноса в бетоне.
4.4. Массоперенос в структурообразующей системе в условиях трещинообразования.
-44.5. Влияние трещинообразования на скорость фильтрации.
4.6. Выводы по главе 4.
Глава 5. Деформирование бетона на основе учета реологических свойств материалов.
5.1. Постановка задачи о построении общей модели деформирования бетона.
5.2. Основные уравнения реологического состояния бетона.
5.3. Деформирование бетона как упруго-вязкого тела.
5.4. Выводы по главе 5.
Глава 6. Структурно-реологическая модель деформирования бетона.
6.1. Построение рабочей модели деформирования бетона.
6.2. Применение модели для определения длительной прочности бетона.
6.3. Анализ поведения структурно-реологической модели бетона при динамическом нагружении.
6.4. Исследование поведения модели при колебаниях с учетом внутреннего трения.
6.4.1. Одномассовая модель с элементами сухого и вязкого трения.
6.4.2. Анализ рассеяния энергии модели при установившихся колебаниях.
6.5. Выводы по главе 6.
Глава 7. Методы расчета железобетонных конструкций на основе структурно-реологической модели деформирования бетона.
7.1. Определение прогибов изгибаемых железобетонных элементов с одиночной арматурой при длительном загружении.
7.2. Деформирование железобетонных элементов при нелинейной ползучести бетона.
7.2.1. Влияние нелинейной ползучести бетона на напряженно-деформированное состояние изгибаемых железобетонных элементов.
7.2.2. Влияние нелинейной ползучести бетона на центрально и внецентренно сжатые железобетонные элементы.
7.3. Деформирование изгибаемых железобетонных элементов с двойной арматурой при действии длительных статических нагрузок.
7.4. Методы расчета рабочей модели для изгибаемых железобетонных элементов, работающих с трещинами.
7.5. Расчет железобетонных плит в условиях поперечного изгиба.
7.5.1. Определение жесткостных характеристик железобетонных плит при кратковременном действии нагрузки.
7.5.2. Дифференциальное уравнение изгиба железобетонных плит при длительном действии нагрузки.
7.5.3. Расчет прямоугольных железобетонных плит с трещинами.
7.6. Выводы по главе 7.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Строительные конструкции, здания и сооружения», 05.23.01 шифр ВАК
Прочность, трещиностойкость и деформативность изгибаемых элементов из шлакощелочного бетона1984 год, кандидат технических наук Жигна, Валерий Васильевич
Напряженно-деформированное состояние изгибаемых железобетонных комбинированно армированных элементов при кратковременном и длительном действии нагрузки1984 год, кандидат технических наук Сопильняк, Александр Владимирович
Нелинейная теория сцепления арматуры с бетоном и ее приложения2000 год, доктор технических наук Веселов, Анатолий Александрович
Деформационная модель нелинейной ползучести железобетона и ее приложение к расчету плосконапряженных элементов и систем из них2001 год, доктор технических наук Петров, Алексей Николаевич
Основы расчета и проектирования железобетонных конструкций повышенной стойкости в коррозионных средах1981 год, доктор технических наук Гузеев, Евгений Андреевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов расчета железобетонных конструкций на основе структурной теории деформирования бетона»
Основной проблемой строительства является нахождение оптимального сочетания экономичности, надежности и долговечности сооружений. Эти требования удовлетворяются при условии проведения правильного расчета, реально отражающего работу материала во всех диапазонах рабочих режимов сооружения. Анализ применимости к бетону различных гипотез прочности и деформативности не может быть ограничен сравнением конечных результатов расчета и эксперимента. Решающее значение приобретает сопоставление исходных предположений теоретической модели и экспериментальных данных о физической сущности процессов, происходящих в бетоне. Тенденция построения при анализе экспериментальных данных физической модели (вместо абстрактной математической), в которой бы при определенных допущениях и условностях были бы отражены истинное строение материала и особенности его поведения под нагрузкой, вполне обоснована. Изучая поведение некоторого элементарного твердого тела, моделирующего реальную структуру материала и его характерные физические особенности при деформировании, устанавливают соотношения между напряжениями и деформациями. В последнее время для бетона создан ряд таких моделей, однако, можно выделить общий недостаток, не позволяющий применить их непосредственно без существенных изменений: классические гипотезы прочности не могут корректно характеризовать работу материала, не учитывая активных физико-химических процессов в структуре бетона при его деформировании. Причиной изменения физико-механических свойств бетона под влиянием силовых воздействий и среды являются определенные структурные изменения, которые происходят в бетоне при нагружении. В связи с тем, что в настоящее время при производстве бетонных и железобетонных конструкций используются различные бетоны, особое значение приобретает изучение взаимосвязи структуры бетона с показателями его прочностных и деформативных свойств.
В последние годы вопросы, связанные с исследованием напряженно-деформированного состояния при трещинообразовании наиболее полно изучены в механике разрушения. Однако до настоящего времени практически отсутствуют исследования влияния микротрещин на поры и капилляры в структуре бетона и вследствие этого интенсификации массопереноса и адсорбционных явлений. Многие связанные с этим эффекты нуждаются в выяснении их физической сути. Так, например, не выяснена природа эффекта нового градиента массопереноса - потенциала новых поверхностей при образовании трещин. В детальном анализе и проработке нуждаются вопросы, связанные с нормированием новых констант бетона, характеризующих его свойства и структуру. Противоречивым является вопрос о работе бетона при нагрузках, зависящих от времени.
Одной из проблемных задач до настоящего времени продолжает оставаться вопрос о динамической прочности бетона. И, хотя, в решении этой проблемы достигнут заметный прогресс, все же многие важные теоретические вопросы остаются неизученными. В подавляющем большинстве экспериментальных исследований железобетонных элементов ставились задачи получения количественных данных об их сопротивлении и не затрагивались вопросы о физической природе происходящих при этом явлений. До настоящего времени практически отсутствует достаточно общая методика определения жесткост-ных характеристик железобетонных элементов с трещинами в условиях взаимодействия с внутренней влагой, что заметно сказывается на оценке деформа-тивности. Объединение усилий специалистов в области физико-химической механики, химии цемента и бетона, материаловедов и технологов позволило в значительной степени прояснить структуру и обусловливаемые ею свойства бетона. Вместе с тем проектировщики не могут пока использовать эту информацию из-за отсутствия приемлемых физико-механических моделей, отражающих упомянутые выше достижения.
Говоря об идеальной модели, воспроизводящей деформирование и разрушение материала и адекватно отражающий физическую сущность этих процессов, необходимо четко сформулировать предъявляемые к ней требования. Очевидно, такая модель должна, во-первых, достаточно правдоподобно воспроизводить реальную структуру материала, а, во-вторых, с необходимой точностью описать поведение материала на разных стадиях нагружения.
Наряду с моделями, описывающими поведение бетонов, огромное значение имеет моделирование массопереноса в теле капиллярно-пористого материала и влияние жидко-газовой фазы, поскольку эти характеристики микро- и макроструктуры существенно изменяют напряженно-деформированные состояния бетонов, определяющие его несущую способность и трещиностойкость.
Используемые в настоящее время модели, воспроизводящие работу бетона в условиях сжатия, можно разделить на феноменологические и структурные. Феноменологические модели являются наиболее широко используемыми, поскольку позволяют быстро обобщить результаты экспериментов и представить их в удобной для практических нужд форме.
Однако, их основным существенным недостатком является то, что они не дают представления о механизме деформирования и разрушения исследуемых материалов, а параметры, входящие в уравнение предельного состояния, не имеют ясного физического смысла. Структурные теории лишены указанных выше недостатков и позволяют отразить физическую сущность процесса деформирования бетонов. Вместе с тем сложность применяемого при этом математического аппарата не дает возможности их использования для решения практических задач и требует дальнейшего их совершенствования.
Для обеспечения выполнения указанной задачи необходимо всестороннее изучение работы железобетонных конструкций на всех стадиях их изготовления и эксплуатации с учетом реальных свойств материалов и длительности загружения изделий. Без учета этих свойств невозможен надежный и экономический расчет конструкций, необходимый в связи с устранением излишних коэффициентов запаса по действующим и подготавливаемым новым нормам их проектирования.
Таким образом, очевидна актуальность проблемы создания усовершенствованных моделей прочностных и деформативных свойств бетона на основе получения их обобщенных зависимостей от структуры, что способствует теоретическому углублению представлений о закономерностях деформирования и разрушения.
Решение этой проблемы может рассматриваться как новое крупное достижение в развитие теории и методов расчета железобетонных конструкций.
Цель работы: Развитие теории и совершенствование методов расчета железобетонных конструкций путем создания новых структурных моделей на основе анализа и обобщения экспериментов, синтеза гипотез физико-химической механики и механики твердого деформируемого тела с положениями структурной теории бетона, наиболее полно отражающих действительное напряженно-деформированное состояние материала. Цель работы заключается также в совершенствовании методики определения жесткостных характеристик железобетонных элементов во всем диапазоне загружения.
Для достижения указанных целей решены следующие задачи:
1. Выполнен анализ используемых в настоящее время моделей деформирования и разрушения бетонов в условиях сжатия, на основе которого показано, что наиболее предпочтительными являются структурные модели, позволяющие с единых позиций отразить механизм деформирования и разрушения.
2. Разработаны и апробированы линейная и нелинейная модели, воспроизводящие деформирование бетонов в условиях различных напряженных состояний.
3. Разработаны методики использования структурно-реологических моделей по совершенствованию расчета железобетонных конструкций на различные виды нагружения.
4. Изучено влияние факторов "состав-структура-свойство" на прочностные и деформативные свойства бетона.
5. Предложены структурно-реологические модели деформирования бетона, адекватно отражающие его работу при кратковременных, длительных, нелинейно-повторных, динамических нагружениях.
6. Обоснован структурный критерий, однозначно определяющий механические свойства бетона.
7. Установлена зависимость структурно-реологического параметра вязкости, определяющая меру ползучести бетона.
8. Установлены жесткостные параметры цементной матрицы с трещинами и без трещин.
9. Показано влияние параметра вязкости на жесткость изгибаемых, центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов.
-1010. Предложен способ определения внутренних усилий в изгибаемых пластинах в условиях трещинообразования при длительном действии нагрузки.
11. Даны предложения по совершенствованию структурно-реологической модели деформирования бетона при сжатии, отражающие его структурные изменения.
12. Обоснована необходимость разработки способа назначения составов бетона с заданной вязкостью. Показано, что разработка такого способа возможна на основе зависимостей вязкости бетонов от характеристик их макро- и микроструктуры.
13. Разработана методика расчета и приведены результаты численных исследований с использованием моделей, а также результаты их сопоставительного анализа с опытными данными и существующими методиками расчета.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
- установлены структурные факторы, влияющие на прочностные, де-формативные свойства бетона и проведены сопоставления с экспериментальными данными;
- предложена слоистая модель деформирования микроструктуры цементного камня с пластинами тоберморита и молекулами воды между ними;
- установлен структурно-реологический параметр бетонов, основывающийся на соотношении в бетоне объемов структурных элементов, препятствующих и способствующих развитию ползучести;
- выявлена роль микрошероховатостей структуры материала на величину внутреннего трения;
- выявлены изменения вязкости внутренней влаги в порах и капиллярах при знакопеременной циклической нагрузке;
- получена уточненная формула течения влаги в образованных микротрещинах, пересекаемые поры и капилляры под различными углами;
- выявлено влияние повышения вязкости граничных слоев воды на процессы трещинообразования и смыкания берегов трещин;
- исследовано влияние пересечения трещинами пор и капилляров цементного камня с последующей адсорбцией внутренней влаги;
- выявлены потенциалы массопереноса при трещинообразовании потенциалы новых поверхностей, интенсифицирующие адсорбцию влаги;
- предложена оригинальная методология и структура построения моделей деформирования бетона;
- получены новые формулы для определения вязкостных параметров бетона, зависящих от уровня напряжения;
- разработана новая эффективная методика расчета жесткостей изгибаемых, центрально и внецентренно сжатых элементов;
- на новой основе получены решения задачи одномассовых моделей при установившихся колебаниях с учетом сухого и вязкого трений;
- предложен способ определения внутренних усилий для изгибаемых железобетонных плит с разными контурными условиями при различных загру-жениях.
Основные положения, выносимые на защиту:
- обоснование научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение на основе создания общих моделей бетона с единых позиций, отражающих характер деформирования;
- слоистая модель микроструктуры цементного камня;
- структурный критерий, определяющий прочностные и деформатив-ные свойства бетонов;
- структурно-реологический параметр вязкости;
- обоснование назначения составов бетона с заданной вязкостью на основе зависимостей от характеристик их макро- и микроструктуры;
- влияние эффекта пересечения трещинами пор и капилляров цементного камня на фильтрацию внутренней влаги;
- совершенствование структурно-реологической модели деформирования бетона при сжатии;
- новые формулы для определения вязкостных параметров бетона;
- методика расчета железобетонных элементов и результаты численных исследований с использованием предложенных моделей;
- разработана методика определения внутренних усилий изгибаемых железобетонных плит с различными краевыми условиями при любых уровнях загружения.
Обоснованность и достоверность разработанных научных положений, выводов и заключения, сформулированных в диссертации обеспечивается:
- построением моделей деформирования на основе современной струки /■» ^ 1 и турнои теории бетона, закономерностей физико-химическои механики и механики твердого деформируемого тела;
- сравнительным анализом результатов с использованием разработанных структурно-реологических моделей деформирования и удовлетворительным совпадением с данными экспериментов и расчетов по существующим методикам, получивших наибольшее распространение в практике проектирования;
- расчетные зависимости получены в результате строгих и точных математических решений задач в соответствии с принятыми предпосылками и моделями;
- эффективностью предложенных расчетных зависимостей, использованных при проектировании железобетонных конструкций зданий и сооружений и их эксплуатационной пригодностью.
Практическое значение и внедрение результатов
Совершенствование методов расчета железобетонных элементов на основе разработанных структурно-реологических моделей деформирования бетона за счет полного учета параметров и особенностей деформирования бетона позволяют получить в одних случаях более достоверные и методически правильные (по сравнению с существующими расчетными предложениями) решения, в других - выявить резервы для эффективного использования материалов. Это подтверждается результатами оценки методики расчета прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных элементов на основе обработки данных различных исследователей.
Относительная несложность математического аппарата структурно-реологической модели предельно упрощает получаемые решения, которые можно контролировать в процессе расчета.
Практическую ценность представляют также отдельные разделы диссертации, в которых, в частности:
-13- разработана модель упруго-пластического деформирования бетонов. Учет возможной нелинейности деформирования бетонов, выполняемой на базе разработанной в диссертации структурной модели деформирования бетонов в условиях сжатия существенно расширяет рамки использования методики расчета при оценке работы системы;
- модифицирован контактный элемент, позволяющий учесть шероховатость стенок трещин на напряженно-деформированное состояние бетона при сдвиге, тем самым дающий возможность выявить дополнительные резервы работоспособности элемента и разработать пути уточнения его сдвиговой прочности.
Результаты проведенных исследований включены в инструктивно-нормативный документ "Основные положения рекомендаций по проектированию железобетонных конструкций, подверженных аварийным ударным воздействиям", предназначенные для конструкторских организаций. Результаты работы внедрены в учебный процесс МГСУ. Результаты исследований применены при разработке методики расчетов эффективных вариантов восстановления и усилений поврежденных от землетрясения зданий в Армении, выполненных по заданию Армянского НИИ сейсмостойкого строительства.
Апробация работы. Основные этапы работы докладывались на научном семинаре кафедры "Железобетонных и каменных конструкций" МГСУ (г.Москва, 1997 г.); на научно-технической конференции НИИЖБ, посвященной 100 летию A.A. Гвоздева (г.Москва, 1997 г.); на Международной конференции "Промыш-ленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений" (г.Белгород, 1997 г.); на конференции молодых специалистов в области бетона и железобетона НИИЖБ (г. Москва, 1998 г.); на научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов МГСУ "Окружающая среда. Развитие - строительство - образование" (г.Москва, 1998 г.).
В полном объеме диссертационная работа докладывалась на научном семинаре кафедры "Железобетонных и каменных конструкций" Московского государственного строительного университета (г.Москва, 1998 г.)
Работа выполнена в соответствии с программой «Строительство» Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 23 работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и списка литературы. Общий объем работы 395 страницы и содержит 350 страниц машинописного текста, 140 рисунков, 28 таблиц, библиографию из 367 наименований.
Похожие диссертационные работы по специальности «Строительные конструкции, здания и сооружения», 05.23.01 шифр ВАК
Расчет изгибаемых железобетонных элементов с учетом сопротивления бетона распространению трещин2011 год, кандидат технических наук Шевцов, Сергей Викторович
Прочность, деформации и трещиностойкость изгибаемых железнобетонных элементов при воздействии отрицательных температур до -50 градусов С1984 год, кандидат технических наук Червонобаба, Григорий Викторович
Нелинейная теория расчета железобетонных оболочек и пластин1999 год, доктор технических наук Мусабаев, Турлыбек Туркбенович
Сопротивление железобетонных элементов конструкций воздействию агрессивных сред2002 год, кандидат технических наук Гарибов, Рафаил Баширович
Построение методики количественной оценки прочностных качеств бетона на основе энергетического критерия2003 год, кандидат технических наук Макарова, Наталья Валентиновна
Заключение диссертации по теме «Строительные конструкции, здания и сооружения», Тамразян, Ашот Георгиевич
ОСНОВНЫЕ выводы
На основании анализа накопленных экспериментальных данных и теоретических исследований структуры бетона предложены структурно-реологические модели деформирования бетона, отражающие происходящие в них процессы и обеспечивающие высокую точность выполняемых расчетов железобетонных конструкций. В рамках этих исследований получены следующие наиболее важные результаты:
1. Выполнен анализ используемых в настоящее время моделей деформирования и разрушения бетонов в условиях сжатия, на основе которого показано, что наиболее предпочтительными являются структурные модели, позволяющие с единых позиций отразить механизм деформирования и разрушения.
2. Разработан механизм локального деформирования и разрушения микроструктуры цементного камня. Вода, находящаяся в межслоевом пространстве изменяет свое агрегатное состояние. Изучение всех особенностей взаимодействия твердой и жидкой фазы на данных уровнях, рассмотрение вопросов раскрытия трещин позволяет иметь более совершенные модели материала, которые могут быть применены в расчетах конструкций.
3. Сформулирована и подтверждена рабочая гипотеза о связи прочностных и деформативных свойств бетона с его строением. Показано, что на прочность бетона оказывает влияние форма и характер распределения пор. Предложенная гипотеза нашла математическую реализацию в виде структурного критерия, однозначно определяющего прочностные и деформативные свойства различных видов бетона.
Теоретические положения о формировании структуры бетона, как капиллярно-пористого материала с иерархическим строением создает новые возможности в теории деформирования бетона, так как позволяют осуществить единый подход при анализе структуры и свойств различных видов бетона и разработать общие принципы для определения зависимостей " структура-свойство-модель".
-3674. Обоснована необходимость разработки способа назначения состава бетона с заданной вязкостью. Показано, что разработка такого способа возможна на основе зависимостей вязкости бетонов от характеристик их макро- и микроструктуры. Установлен структурно-реологический параметр вязкости бетонов, который определяется соотношением в бетоне объемов структурных элементов, препятствующих и способствующих развитию ползучести.
5. Раскрыто взаимодействие процессов структурообразования и трещи-нообразования, каждый из которых характеризуется своей элементарной работой, степенью завершенности, скоростью. Это привело к выводу феноменологических уравнений скоростей трещинообразования и стуктурообразования и установлению перекрестного эффекта взаимодействий этих процессов при деформировании бетонов.
6. Показана роль геометрической и электростатической неоднородно-стей микроструктуры цементного камня на величину внутреннего трения, характеризующую его вязкость. Выявлены дополнительные резервы трещино-стойкости системы при изменении знака структурной составляющей расклинивающего давления. В случае образования микротрещин в контактной зоне появляется отрицательная составляющая расклинивающего давления жидкой прослойки и электростатическое притяжение взаимодействующих тел, что позволяет, при определенных режимах загружения, закрытию подобных микротрещин.
7. Установлено, что в результате пересечения трещинами пор и капилляров нарушается равновесие системы "твердая фаза-жидко-газовая фаза", что приводит к изменению течения влаги и коэффициента фильтрации. В результате трещинообразования выявлен новый градиент массопереноса - потенциал новых поверхностей, интенсифицирующий адсорбцию влаги и приводящий к ее перераспределению в материале, вследствие чего изменяется напряженно-деформированное состояние бетонного элемента.
8. Показано влияние структурных изменений граничных слоев воды в бетоне на процесс трещинообразования и смыкания берегов трещин. Использование эффекта повышенной вязкости воды может привести к "самозалечиванию" образованных дефектов при раскрытии трещин. Поэтому для повышения трещиностойкости бетона необходимо в данном случае повысить лиофильность поверхностей с использованием различных добавок, ПАВ.
9. Разработана усовершенствованная структурно-реологическая модель деформирования бетона, адекватно отражающая его структурные изменения во всем диапазоне нагружения, зависящая от характера и времени действия нагрузки. Для модели приняты и определены следующие параметры: жесткость цементной матрицы с трещинами и без трещин для различных классов бетонов, модуль упругости бетона и вязкостный параметр, характеризующий жидко-газовую фазу в цементном камне. Оценена роль каждого параметра. Вязкостный параметр модели является переменной величиной, зависящий от ряда факторов. Предложена его математическая зависимость от уровня напряжений.
10. Разработана модель нелинейно-деформирующегося упруго-вязкого тела при длительном действии нагрузки. Установлено, что длительная прочность такого нелинейно-деформирующегося тела в значительно меньшей мере зависит от величины нелинейности, чем деформации. Модель позволяет прогнозировать преждевременное разрушение бетона при уровнях напряжения а, >0,75^.
11. Разработана модель для описания поведения бетона при динамическом и циклическом нагружении. Общее сопротивление системы определяется сопротивлением упругого (кристаллического сростка) и вязкого (геля) элементов. Динамическое упрочнение бетона зависит как от скорости нагружения, так и от состояния вязкости жидкой фазы в бетоне.
Выявлено, что при циклической знакопеременной нагрузке происходит саморазогрев жидкой фазы и вязкость системы понижается, в результате чего происходит хрупкое разрушение структуры.
12. Решены задачи об установившихся колебаниях одномассовых систем при совместном учете сухого и вязкого трений для структурной модели, с различными сочетаниями упругих, вязких элементов и элемента сухого трения.
Рассеяние энергии при колебаниях на основе предложенного способа учета внутреннего трения в материале, приводит к нелинейным зависимостям коэффициента внутреннего трения от амплитуды колебаний.
13. Составлена методика расчета элементов железобетонных конструкций на основе разработанных рабочих моделей деформирования бетона.
Относительная несложность математического аппарата позволяет с достаточной точностью определить напряженно-деформированное состояние элементов железобетонных конструкций для различных видов загружения. Влияние структуры бетона на прочностные и деформативные характеристики элементов железобетонных конструкций осуществляется при помощи вязкостного параметра и жесткостных характеристик модели.
Выявлена достаточная чувствительность вязкостного параметра к уровню и виду нагружения, длительности действия нагрузки.
14. Выявлено возрастание дополнительных напряжений в бетоне и арматуре, возникающих из-за ползучести бетона при длительном действии эксплуатационной нагрузки, вследствие уменьшения параметра вязкости. Для ограничения ползучести в сжатой зоне бетона следует задаваться соответствующим значением структурно-реологического параметра вязкости Пвяз.
15. Получены новые формулы определения высоты сжатой зоны сечения, жесткостей, прогибов изгибаемых центрально- и внецентренно сжатых железобетонных элементов с помощью структурной функции влияния. Методика позволяет с высокой степенью точности определить напряжения в бетоне и арматуре с учетом линейной и нелинейной ползучести бетона в любой момент времени. Погрешность сравнения прогибов с экспериментальными данными не превышает 5%, а напряжений в материале - 7%.
16. Разработана методика расчета прямоугольных железобетонных плит, работающих в условиях поперечного изгиба. Способ определения внутренних усилий на основе использования рабочей модели позволяет рассчитывать пластины при разных комбинациях краевых условий (жесткое защемление, шарнирное опирание, свободный край) при произвольном характере и расположении нагрузки.
Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Тамразян, Ашот Георгиевич, 1998 год
1. Адам H. Физика и химия поверхностей, М., Гостехиздат, 1947.
2. Александровский C.B. О влиянии длительного действия внешней нагрузки на режим высыхания и усадки бетона. Труды НИИЖБ. Исследование свойств бетонных и железобетонных конструкций. М., Госстройиздат, 1959, вып.4.
3. Александровский C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на температурные и влажностные воздействия. М. : (с учетом ползучести). - М. : Стройиздат, 1966.
4. Александровский C.B., Багрий B.JI. Ползучесть бетона при периодических воздействиях. М. : Стройиздат, 1970.
5. Алимов Л. А. и др. Универсальный прибор для контроля удобоукладывае-мости бетонных смесей в заводских условиях. Техническая информация. ВНИИ ЭСМ, вып.11, 1972.
6. Алимов JI.A. Развитие теории и совершенствование технологии бетона на основе его структурно-технологических характеристик. Автореф. дисс. докт. техн. наук. - М., 1982. - 40 с.
7. Альтшулер М.А. К теории капиллярной пропитки смачивающимися жидкостями пористых материалов с тупиковыми капиллярами. Коллоидный журнал, 1961, № 6, с.45.
8. Андрианов П.И. Связанная вода почв и грунтов. Труды института мерзлотоведения им.Обручева, Т.З, М. 1946.
9. Апель П.Ю., Кузнецов В.И., Житарюк Н.И., Орелович О.Л.//Коллоид. журнал. 1985.Т.47. № 1. С.3-8; № 4. С.772-776.
10. Арутюнян Л.Г. Межфазная энергия и прочность адгезионных границ поликристаллов: Автореф. дис. канд. хим. наук: 02.00.11. М., 1987. 16 с.
11. Ахвердов И.Н. Высокопрочный бетон. М.: Госстройиздат, 1961.-61 с.
12. Ахвердов И.Н., Шалимо М.А., Довнар Н.И. О влиянии хлористого кальция на формирование структуры цементного камня и бетона Докл. АН БССР, 1975, t.XIX, № 7.-37113. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. М., Стройиздат,1970, с.270.
13. Баженов Ю.М. Способы определения состава бетона различных видов. М.: Стройиздат, 1975. 272 с.
14. Баженов Ю.М., Горчаков Г.И., Алимов JI.A., Воронин В.В., Ефимов Б.А., Кульков О.В. Прочность цементных бетонов с позиции механики разрушения. "Строительство и архитектура Узбекистана", 1976, № 2, с.5-8.
15. Баженов Ю.М., Миронов С.А. Проблемы технологии бетона. Труды VII Всесоюзной конференции по бетону и железобетону. М.: Стройиздат, 1972, с.37-47.
16. Байков A.A. Портландцемент и теория твердения гидравлических цементов Технико-экономический вестник. 1923, т.З, № 6-7.
17. Бакшутов B.C., Бутт Ю.М., Тимашев В.В., Илюхин В.В. Закономерные и незакономерные сростки в твердеющем цементном камне.- В кн.: Исследование процессов образования дисперсных структур. Минск,1971,с. 19-28.
18. Балашов В.Н., Зарайский Г.П.//Очерки физико-химической петрологии. М.: Наука, 1982. Вып. 10. с.69-109.
19. Балчин М.Ю. Доклад Академии наук СССР. 67, 831, 1949.
20. Бедов А.И., Тамразян А.Г., Арутюнян Р.Г. Влияние сухого и вязкого трения при сейсмических колебаниях зданий и сооружений. "Сейсмостойкое строительство", №4, 1998. C.2G-29.
21. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М. Высшая школа, 1961, с.537.
22. Белоборов И.К., Щербина В.И. Влияние быстрых загружений на прочность железобетонных балок.-В сб.: Влияние скорости нагружения, гибкости и крутящих моментов на прочность железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1970 (НИИЖБ).
23. Белоушек П., Зуппа М., Майер С.//Коллоид. ж. 1986. Т.48, № 6. С. 1067107525
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.