Анотація до роботи:

Павліков А.М. Напружено-деформований стан навскісно завантажених залізобетонних елементів у закритичній стадії: Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди. – Полтава: Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, 2007. – 356 с.

У дисертації викладено експериментально-теоретичні дослідження з розв’язання актуальної проблеми зі створення й упровадження в теорію розрахунку та проектування навскісно завантажених бетонних та залізобетонних конструкцій об’ємної нелінійної деформаційної моделі напружено-деформованого стану з урахуванням роботи бетону на закритичній ділянці діаграми його фізичного стану.

Сформульовані та обґрунтовані умови існування діаграми стану залізобетонного елемента, котра характеризує його напружено-деформований стан у закритичній стадії для застосовуваної діаграми стану стиснутого бетону.

На основі запропонованої моделі разом із запровадженими деформаційними екстремальними критеріями міцності та мінімуму арматури розроблені інженерні методи оцінювання міцності та розрахунку оптимальної кількості арматури в нормальних перерізах залізобетонних конструкцій, котрі зазнають косого стиску та косого згинання в процесі експлуатації.

Отримані аналітичні залежності та діаграми граничних меж оптимальних рівнів фібрових деформацій бетону для проектування будівельних конструкцій з бетонів низьких, середніх та високих класів.

Проведеними експериментально-теоретичними дослідженнями вирішено актуальну науково-технічну проблему зі створення нових методів розрахунків навскісно завантажених бетонних та залізобетонних конструкцій, основаних на розробленій нелінійній деформаційній об’ємній моделі напружено-деформованого стану з повною діаграмою стану стиснутого бетону. Серед висновків та результатів, отриманих при виконанні експериментально-теоретичних досліджень, основними є такі:

1. Сформульовані теоретичні положення, на основі котрих розроблена до рівня використання на практиці нелінійна об’ємна деформаційна модель напружено-деформованого стану навскісно завантажених залізобетонних елементів, яка, на відміну від існуючих:

дозволяє у повній мірі враховувати в розрахунках залізобетонних елементів фізико-механічні властивості бетону як псевдопластичного матеріалу;

на основі запровадженого деформаційного екстремального критерію міцності дозволяє визначати значення фібрових деформацій бетону в нормальному перерізі, котрі обумовлюють межу максимального рівня завантаження будівельних конструкцій у процесі експлуатації;

на основі впровадженого критерію мінімуму площі арматури уможливлює без додаткових умов розраховувати її оптимальну кількість;

дозволяє отримувати аналітичні залежності для розрахунку параметрів напружено-деформованого стану нормальних перерізів та їх критеріїв, забезпечуючи єдність, системність і узгодженість усіх ієрархічних рівнів створення будівельної конструкції – матеріал, переріз, конструкція – з оцінюванням їх достовірності числовими та експериментальними методами;

із високою точністю дозволяє здійснювати процес ітераційно-функ-ціонального пошуку діаграми стану матеріалів за діаграмою стану елемента;

забезпечує теоретичне положення поверхонь розподілу напружень по нормальному перерізові складнозавантаженого ЗБЕ з відхиленням від експериментального в межах до 7,6% .

2. Застосування розробленої нелінійної деформаційної моделі напружено-деформованого стану дозволяє проектувати надійніші в експлуатації будівельні навскісно завантажувані конструкції за рахунок корегування їх несучої здатності та площі перерізу арматури (до –5,7% завищуваних та до +5,7% занижуваних від необхідних значень) у порівнянні з традиційними розрахун-ковими моделями напружено-деформованого стану з прямокутними формами епюр розподілення напружень по стиснутій зоні, які використовуються.

3. Створені нові методи розрахунків навскісно завантажених бетонних та залізобетонних конструкцій, основані на розробленій нелінійній деформаційній об’ємній моделі напружено-деформованого стану з повною діаграмою стану стиснутого бетону.

4. Для розв’язування інженерних задач проектування з оптимальним насиченням арматурою перерізів навскісно завантажених залізобетонних елементів отримано аналітичні залежності-критерії обчислення параметрів положення нейтральної лінії та граничних значень рівнів фібрових деформацій бетону залежно від форми стиснутої зони. Середнє арифметичне відхилення теоретично обчислених значень параметрів від експериментальних складає не більше ніж для – 6,5%, Х –8,8%, – 12,1%, зусилля руйнування – 3,5%.

5. Одержані аналітичні залежності та побудована на їх основі діаграма сукупності оптимальних значень рівнів фібрових деформацій бетону для використання її в проектуванні будівельних конструкцій з бетонів низьких, середніх та високих класів залежно як від форми перерізу, так і інших чинників. 6. Установлено, що граничні значення рівнів фібрових деформацій бетону, котрі забезпечують оптимальний рівень армування елемента залежно від класу бетону, для перерізів з прямокутною формою стиснутої зони коливаються в діапазоні 1,412...1,075, а з трикутною формою стиснутої зони – у межах 1,83…1,10.

7. Доведено, що діаграми стану елемента, трансформуючи у собі діаграму стану бетону з максимумом, однозначно набувають тільки одного найбільшого за значенням максимуму, котрий із відповідним йому значенням фібрових деформацій бетону в перерізі може служити критерієм міцності навскісно завантажених залізобетонних елементів.

8. Доведено, що існування діаграми стану навскісно завантаженого залізобетонного елемента, котра характеризує його напружено-деформований стан у закритичній стадії, можливе тільки для випадків застосування діаграм стану бетону зі спадною гілкою і за наявності тільки одного екстремуму-максимуму.

9. Показано, що найпридатнішими до використання апроксимаціями діаграм стану бетону за даними експериментальних дослідження на центральний стиск еталонних призм є дробово-раціональні функції, котрі разом із застосуванням критерію мінімуму площі арматури в перерізі дозволяють у навскісно завантажених залізобетонних елементах з малими ексцентриситетами проектувати нормальні перерізи, економніші за витратами арматури до 15% у порівнянні з нормативною методикою.

10. Розв’язані дослідницькі та доведені до рівня практичного застосування прикладні задачі з оцінювання напружено-деформованого стану навскісно завантажених залізобетонних елементів, розрахунків міцності та підбору арматури в їх перерізах, зокрема:

удосконалені методи, розроблені пристрої та удосконалена установка для проведення експериментальних досліджень залізобетонних елементів на косе згинання, котра для заданого рівня завантаження забезпечує на одному зразкові спостерігати зміну напружено-деформованого стану залежно від зміни кута нахилу зовнішньої силової площини;

розроблені практичні рекомендації, числові приклади з відповідними алгоритмами для здійснення розрахунків міцності балок на косе згинання та колон на косий позацентровий стиск.

Розв’язання поставлених задач обґрунтовано даними експериментальних та теоретичних досліджень, мають практичне впровадження при зведенні та реконструкції будівель, а також розробленні норм проектування.

Публікації автора:

Монографії

1. Павліков А.М. Нелінійна модель напружено-деформованого стану косо завантажених залізобетонних елементів у закритичній стадії / А.М. Павліков. – Полтава: ПолтНТУ, 2007. – 259 с.

Статті у наукових фахових виданнях

2. Торяник М.С. Применение и оценка методов СНиПа при расчете железобетонных элементов, работающих в условиях сложных деформаций / М.С. Торяник, А.В. Горик, А.Н. Павликов // Надежность и качество строительных конструкций: сб. научн. тр. – Куйбышев, 1982.– С. 56 – 59.

3. Павликов А.Н. Определение случаев и параметров положения нейтральной линии при расчете прочности железобетонных элементов прямоугольного сечения, работающих на косой изгиб / А.Н. Павликов,

М.С. Торяник, А.В. Горик // Гидромелиорация и гидротехническое строительство: сб. научн. тр. – Львов: Львов. ун-т, 1985. – Вып. 13. – С. 110 – 114.

4. Торяник М.С. Упрощенный способ расчета косоизгибаемых элементов на прочность и трещиностойкость / М.С. Торяник, А.В. Горик, А.Н. Павликов // Строительные конструкции: сб. научн. тр. – Киев: Будівельник, 1985.– Вып. 38. – С. 27 – 31.

5. Павликов А.Н. Расчет образования трещин, нормальных к продольной оси косоизгибаемых железобетонных элементов Г-образного сечения / А.Н. Павликов, А.В. Семко // Гидромелиорация и гидротехническое строительство: сб. научн. тр.– Львов: Львов. ун-т, 1989.– Вып. 17.– С. 102 – 105.

6. Павликов А.Н. Определение параметров положения нейтральной линии в расчетах железобетонных элементов на косой изгиб / А.Н. Павликов, А.В. Семко // Строительные конструкции: сб. научн. тр. – Киев: Будівельник, 1989.– Вып. 42. – С. 63 – 65.

7. Павликов А.Н. О некоторых закономерностях изменения упруго-пластического момента сопротивления / А.Н. Павликов, А.В. Семко // Строительные конструкции: сб. научн. тр. – Киев: Будівельник, 1991. – Вып. 44. – С. 87 – 89.

8. Павліков А.М. Дослідження і розрахунок міцності елементів рам стадіону „Ворскла“ / А.М. Павліков, І.О. Масалов, О.І. Папенко // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПДТУ, 2001. – Вип. 7. – С.47 – 50.

9. Павліков А.М. Розрахунок несучої здатності залізобетонних балок у нормальному перерізі при дискретному і рівномірно розподіленому розміщенні арматури / А.М. Павліков, В.О. Мироненко, І.О. Масалов // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПДТУ, 2002. – Вип. 8. – С.35 – 38.

10. Павліков А.М. Розмежування окремих випадків стисненої зони та визначення її параметрів в розрахунках міцності косозігнутих залізобетонних елементів Г-подібного профілю / А.М. Павліков, І.О. Масалов // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. праць. – Рівне: РДТУ, 2003. – Вип. 9. – С. 270 – 273.

11. Митрофанов В.П. Врахування низхідної ділянки діаграми стиску бетону в задачах міцності центрально-стиснутих елементів / В.П. Митрофанов, А.М. Павліков, Є.В. Дяченко // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. праць. – Рівне: УДУВГП, 2003. – Вип. 10.– С.112 – 116.

12. Митрофанов В.П. До розрахунку граничних значень деформацій бетону у розв’язанні задач міцності нормальних перерізів залізобетонних елементів / В.П. Митрофанов, А.М. Павліков // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПНТУ, 2003. – Вип. 13. – С.28 – 33.

13. Павліков А.М. Метод визначення площі поздовжньої арматури в згинальних елементах залізобетонних конструкцій на основі повної діаграми деформування бетону / А.М. Павліков // Сталезалізобетонні конструкції: зб. наук. стат. – Кривий Ріг: КрТУ, 2004. – Вип. 6. – С. 219 – 224.

14. Павліков А.М. Моделювання напружено-деформованого стану елементів залізобетонних конструкцій при навскісних коливаннях з урахуванням непружних деформацій бетону / А.М. Павліков // Будівельні конструкції: зб. наук. праць.– Київ: НДІБК, 2004. – Вип. 60. – С. 322 – 325.

15. Павліков А.М. Розрахунок площі поздовжньої арматури з урахуванням непружних деформацій бетону в задачах проектування елементів залізобетонних конструкцій / А.М. Павліков // Коммунальное хозяйство городов: сб научн. тр. – Киев: Техника, 2004. – Вып. 55.– С. 254 – 258.

16. Павліков А.М. Метод розрахунку площі поздовжньої арматури в центрально стиснутих елементах з урахуванням спадної гілки діаграми стану бетону / А.М. Павліков // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. праць. – Рівне: НУВГта П, 2004. – Вип. 11.– С. 235 – 240.

17. Павліков А.М. Використання діаграми стану бетону при визначенні площі поздовжньої арматури в залізобетонних балках / А.М. Павліков // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2004. – Вип. 14. – С. 20 – 22.

18. Павліков А.М. Визначення розрахункових значень деформацій бетону стиснутої грані в залізобетонних згинальних елементах / А.М. Павліков // Будівельні конструкції: зб. наук. праць – К.: НДІБК, 2005. – Вип. 62. – Т. 1. – С. 219 – 224.

19. Павліков А.М. Розрахунок міцності нормального перерізу косозігнутих залізобетонних елементів в умовах закритичних деформацій бетону стиснутої зони / А.М. Павліков // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. стат. – Рівне: НУВГП, 2005. – Вип. 12.– С. 240 – 249.

20. Павліков А.М. Розрахунок поздовжньої арматури косозігнутих балок з умов її мінімуму в стадії закритично деформованого бетону стиснутої зони / А.М. Павліков // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. праць. – Рівне: НУВГП, 2005. – Вип. 13. – С. 225 – 232.

21. Павліков А.М. Чисельно-аналітичний метод дослідження деформації бетону стиснутої грані залізобетонних елементів залежно від їх форми у момент вичерпання несучої здатності / А.М. Павліков, О.Л. Ляхов, Р.П.Денисюк, О.М. Ступнік // Вісник Сумського національного аграрного університету (серія „Будівництво“). – Суми, 2005. – Вип. 8(11). – С. 67 – 73.

22. Павліков А.М. Розрахунок граничних значень деформацій бетону стиснутої зони нормального перерізу косозігнутих залізобетонних елементів бетону / А.М. Павліков // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2005. – Вип. 15. – С. 36 – 42.

23. Павліков А.М. Розрахунок міцності нормальних перерізів навскісно завантажених залізобетонних елементів прямокутного профілю з використанням повної діаграми деформування бетону / А.М. Павліков // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2006. – Вип. 17. – С. 45 – 52.

24. Павліков А.М. Міцність навскісно стиснутих елементів у закритичній стадії / А.М. Павліков // Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація: зб. наук. праць. – Київ: НДІБК, 2006. – Вип. 65. – С.166 – 170.

25. Павліков А.М. Оптимізаційний критерій напружено-деформованого стану в задачах проектування навскісно завантажених залізобетонних елементів / А.М. Павліков // Вісник ОДАБА. – Одеса, 2006. – Вип. 21. – С.166 – 174.

26. Павліков А.М. Закритична стадія стиснутих елементів в розрахунках їх міцності / А.М. Павліков // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. праць. – Рівне: НУВГта П, 2006. – Вип. 14.– С. 261 – 268.

27. Павліков А.М. Діаграма стану косостиснутого елемента: сутність, умови існування, властивості / А.М. Павліков // Вісник ОДАБА. – Одеса, 2006. – Вип. 24. – С.194 – 199.

28. Павліков А.М. Розрахунок міцності елементів на косе стискання з випадковими ексцентриситетами в закритичній стадії / А.М. Павліков // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2006. – Вип. 18. – С. 45 – 52.

29. Павліков А.М. Застосування властивостей закритичного стану бетону в розрахунках кількості арматури балкових косозігнутих елементів / А.М. Павліков // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. праць. – Рівне: НУВГта П, 2007. – Вип. 15. – С. 211 – 216.

30. Павліков А.М. Визначення площі арматури в косозігнутих балках на основі спрощеної деформаційної моделі / А.М. Павліков, О.В. Бойко // Комунальне господарство міст: наук.-техн. зб. Харківської національної академії міського господарства. – Київ: Техніка, 2007. – Вип.76. – С. 85 – 89.

31. Павліков А.М. Нелінійна модель напружено-деформованого стану навскісно завантажених залізобетонних елементів у розрахунках їх міцності / А.М. Павліков // Будівельні конструкції: зб. наук. праць. – К.: НДІБК, 2007. – Вип. 67. – С. 254 – 262.

32. Павліков А.М. Міцність косостиснутих залізобетонних елементів з випадковими ексцентриситетами за нелінійного деформування бетону / А.М. Павліков // Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій: зб. наук. праць. – Львів: Каменяр, 2007. – Вип. 7. – С. 297 – 304.

Авторські свідоцтва

33. А.с.1141299 СССР, G 01 М 5/00. Устройство для испытания строительных элементов на косой изгиб / А.Н. Павликов, А.В. Горик (СССР). – № 3496994/29-33; заявл. 04.10.82; опубл. 23.02.85, Бюл. №7.

Тези доповідей

34. Павликов А.Н. Определение параметров напряженно-деформированного состояния обычных косоизгибаемых элементов и использование их в расчете по прочности и раскрытию трещин / А.Н. Павликов, А.В. Горик // Совершенствование ж/б конструкций, работающих на сложные виды деформаций и их внедрение в с/х строительство: республик. конф., 25-27 окт. 1982 г. : тезисы докл. – Полтава, 1982. – С. 97 – 98.

35. Торяник М.С. Совершенствование методов расчета железобетонных элементов, работающих в условиях сложных деформаций, – резерв сокращения затрат ручного труда / М.С. Торяник, А.В. Горик, А.Н. Павликов // Повышение эффективности сельскохозяйственного строительства на основе механизации трудоемких работ и сокращения затрат ручного труда: республик. науч.-техн. конф., 25 – 27 сент. 1985 г.: тезисы докл. – Полтава, 1985 – С. 133 – 134.

36. Павліков А.М. Создание косого изгиба в экспериментах и некоторые результаты исследований трещинообразования в предварительно напряженных железобетонных элементах / А.Н. Павликов, А.В. Горик // Механика и физика разрушения композитных материалов и конструкций: 1-ый Всесоюзн. симпоз. (секция ІІ), 21 – 23 сент. 1988 г. : тезисы докл. – Ужгород, 1988. – С. 133 – 134.

37. Горик А.В. Метод определения формы сжатой зоны бетона в элементах прямоугольного сечения, работающих на косой изгиб / А.В. Горик, А.Н. Павликов, Е.В. Зернюк // Совершенствование ж/б конструкций, работающих на сложные виды деформаций и их внедрение в строительную практику: республик. науч.-техн. конф., 24-26 окт. 1989 г.: тезисы докл. – Полтава, 1989.– С. 61.

Додаткові публікації

38. Митрофанов В.П. Екстремальний критерій міцності залізобетонних елементів у деформаційній моделі / В.П. Митрофанов, А.М. Павліков // Будівельні конструкції: зб. наук. праць. – К.: НДІБК, 2005. – Вип. 62. – Т. 1. – С. 205 – 213.

39. Павліков А.М. Метод розв’язання задачі насичення арматурою перерізів позацентрово стиснутих залізобетонних елементів прямокутного профілю за прямою залежністю від несучої здатності / А.М. Павліков // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2006. – Вип. 17. – С. 53 – 55.

40. Павліков А.М. Окремий випадок закритичного стану косозігнутих елементів і його практичне застосування / А.М. Павліков // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2006. – Вип. 18. – С. 53 – 61.

41. Павліков А.М. Розрахунок міцності позацентрово стиснутих опор-підколонників баштових споруд у закритичній стадії роботи / А.М. Павліков // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2007. – Вип. 19. – С. 104 – 107.

42. Павліков А.М. Неітераційний метод розрахунку кількості арматури в елементах баштових споруд для окремого випадку їх роботи на косий стиск в закритичній стадії / А.М. Павліков // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури: зб. наук. праць („Баштові споруди: матеріали, конструкції, технології“). – Макіївка, 2007. – Вип. 2007-6(68). – С. 56 – 59.