Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди. – Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, Полтава, 2002.
Дисертація присвячена вивченню напружено-деформованого стану та тріщиностійкості похилих перерізів косозігнутих залізобетонних елементів. Експериментально та теоретично досліджена робота таких елементів за різних умов завантаження. Запропоновано методику визначення їх напружено-деформованого стану та практичні рекомендації з розрахунку зусилля утворення та ширини розкриття похилих тріщин, пристосованих до методики чинних норм. Для визначення ширини розкриття похилих тріщин з урахуванням пружно-пластичних властивостей бетону застосовано змінний модуль деформацій бетону на висхідній ділянці. Встановлено вплив окремих факторів на тріщиностійкість похилого перерізу, і побудовано математичну модель. За розробленими методиками виконано розрахунок експериментальних зразків, який підтвердив точність та надійність запропонованих методів розрахунку, а також економічну ефективність їх використання.
Проведені з використанням методів планування факторних експериментів та математичної статистики експериментально-теоретичні дослідження виявили основні залежності зусилля утворення похилих тріщин та ширини їх розкриття від кута нахилу силової площини, геометричних характеристик поперечного перерізу та відносного прольоту зрізу.
У результаті аналізу літератури встановлено, що питання оцінки тріщиностійкості похилих перерізів таврових залізобетонних елементів при косому згинанні є нерозв’язаним.
Проведена оцінка вагомості впливу на тріщиностійкість похилого перерізу досліджених факторів свідчить, що найвпливовішим фактором є відносний проліт зрізу a/h0.
У ході експериментально-теоретичних досліджень встановлено, що зі зростанням кута нахилу силової площини від 0 до 20 абсолютне Pcrc і відносне Pcrc/Pu зусилля утворення похилої тріщини зменшується. Для врахування впливу кута найбільш придатна функція cosb, яка дозволяє описати нелінійне зменшення зусилля утворення похилих тріщин при збільшенні кута нахилу силової площини.
Визначено, що при зміні кута від 0 до 20 відбувається збільшення робочої висоти перерізу h0 на 10...15%. При визначенні зусилля утворення похилої тріщини потрібно враховувати кут нахилу силової площини та зміну геометричних характеристик поперечного перерізу . Використання запропонованого підходу дозволяє визначати зусилля утворення похилої тріщин на 8...15% точніше (середнє відношення теоретичного до експериментального за розробленою методикою – 81%, коефіцієнт варіації 0,28; за методикою СНиП 2.03.01-84* – 71% та 0,26 відповідно).
Визначено, що з ростом навантаження довжина проекції небезпечної похилої тріщини на поздовжню вісь елемента збільшується. Для врахування її зміни пропонується використовувати вираз . У розрахунках пропонується приймати довжину проекції похилої тріщини не більше, ніж 2h0,eq. Накладені обмеження дозволяють запобігти заниженню зусилля утворення похилої тріщини і враховують реальний напружено деформований стан похилого перерізу в стадії утворення похилих тріщин.
При рівнях завантаження P/Pu=0,5...0,9 спостерігалося нелінійне збільшення ширини розкриття похилих тріщин, незважаючи на експериментально підтверджену пружну роботу арматури. Це відбувається за рахунок зміни пружно-пластичних характеристик бетону стиснуто-зрізуваної зони з ростом рівня завантаження. В розрахунках ширини розкриття похилих тріщин пропонується використовувати змінний модуль деформацій бетону , що дозволяє визначати ширину розкриття похилих тріщин в залежності від рівня напружень в бетоні стиснуто-зрізуваної зони.
Для врахування нерівномірного розподілу напружень у поперечній арматурі по довжині прольоту зрізу при визначенні ширини розкриття похилих тріщин пропонується використовувати коефіцієнт , який дозволяє докладніше описати напружено-деформований стан поперечної арматури в стадії розкриття похилих тріщин.
Розроблена методика оцінки тріщиностійкості похилого перерізу дозволяє розраховувати залізобетонні елементи, які знаходяться під дією косого та плоского згину, і враховує основні фактори, що впливають на тріщиностійкість похилого перерізу.
Достовірність методики, що пропонується, підтверджується порівняльним аналізом експериментально отриманих результатів автора та інших дослідників з теоретичними даними. При визначенні ширини розкриття похилих тріщин на рівні перетину з поперечною арматурою методика, що пропонується, має середнє відношення теоретичного до експериментального 0,9586 та коефіцієнт варіації 19,69%, забезпечуючи кращу збіжність результатів, ніж СНиП 2.03.01-84* (0,7761 і 26,07%) та змін №1 до СНиП 2.03.01-84* від 1.1.1996 р. (0,6399 і 26,01%).
Публікації автора:
Носач О.Б. Визначення зусилля утворення похилих тріщин у таврових залізобетонних елементах при косому згині. //Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво) / Полт. держ. техн. ун-т ім. Юрія Кондратюка, 2000, вип. 5. – С.138-144.
Носач О.Б. Експериментальні дослідження тріщиностійкості похилих перерізів таврових елементів при косому згині.// Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво) / Полт. держ. техн. ун-т ім. Юрія Кондратюка, 2001, вип. 6, ч.2. – С.111-114.
Вахненко П.Ф., Клименко Є.В., Носач О.Б. Використання математичної статистики при дослідженні тріщиностійкості залізобетонних конструкцій.// Коммунальное хозяйство городов: Науч.-тех. сб. Вып. 33. –К.:Техніка, 2001. – С.94-98.
Клименко Є.В., Носач О.Б. Визначення зусилля утворення похилих тріщин в таврових залізобетонних елементах при косому згинанні.// Коммунальное хозяйство городов: Науч.-тех. сб. Вып. 39. –К.:Техніка, 2002. – С.11-17.
Клименко Є.В., Носач О.Б. Визначення ширини розкриття похилих тріщин в таврових залізобетонних елементах при косому згинанні.// Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація //Зб. наук. статей. Вип. 5. – Кривий Ріг: КТУ, 2002. – С.148-154.
