Учет особенностей воздействия знакопеременных температур в оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов

Для расчета на каждом температурном этапе вводились следующие послойные характеристики центрифугированного бетона и арматуры: fcm - призменная прочность бетона /-го слоя; fct - прочность на растяжение бетона /-го слоя;

Ест - модуль упругости бетона /-го слоя;

fs - временное сопротивление арматуры /-го слоя;

Су — физический предел текучести арматуры /-го слоя;

Es - модуль упругости арматуры /-го слоя;

аы ~ коэффициент линейного температурного расширения бетона /-го слоя;

asr - коэффициент линейного температурного расширения арматуры /-го слоя;

8- остаточные (необратимые) деформации бетона /-го слоя, вызванные его деструктивным расширением при ЦЗО.

Ввиду изменчивости свойств центрифугированного бетона по толщине стенки и арматуры при циклическом замораживании и оттаивании в водонасыщенном состоянии для корректной постановки представленных выше характеристик в расчет потребовался анализ результатов авторского эксперимента, изложенных в предыдущих параграфах, а также данных и закономерностей в литературных источниках [5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15-68, 72-80, 82-151, 153-158, 161-190, 200-304].

Для удобства анализа данные были условно разделены на 3 основных группы:

I. Экспериментальные данные, полученные автором о свойствах центрифугированного бетона по слоям и о влиянии на эти свойства циклического замораживания и оттаивания.

II. Изменение прочностных и деформативных характеристик бетона в зависимости от температуры и влажности [4, 9, 15, 20, 22, 23, 51, 128, 129, 140, 171, 172, 290].

III. Изменение теплофизических характеристик бетона в зависимости от температуры и влажности [4, 9, 13, 22, 23, 51, 54, 65, 66, 127, 128, 129, 290]. [1]

a) температура по слоям в образце в течение всего цикла замораживания и оттаивания;

b) влажность по слоям образца в радиальном направлении во время испытаний;

c) физико-механические характеристики по слоям центрифугированного бетона на начало и конец каждого рассматриваемого цикла;

d) величина накопленных остаточных деформаций в каждом слое на начало и конец рассматриваемого цикла.

11 группа данных

Проанализированы протекающие при замораживании фазовые превращения и связанные с ними изменения физико-механических характеристик бетона [4, 9, 15, 20, 22, 23, 51, 128, 129, 140, 171, 172, 290]. Указывается, что «чем ниже температура замороженного бетона в диапазоне влажностей, меньших предельной, тем в большей степени может он сопротивляться развитию под нагрузкой линейных деформаций, особенно деформаций растяжения при сжатии и тем значительней увеличение fcm и Ест». Существенное увеличение указанных характеристик наблюдается в температурном интервале от -25 до -45°С, поскольку при этих температурах замерзает вода в крупных порах-капиллярах.

Эти выводы подтверждаются данными работ А.Ф. Милованова и В.Н. Самойленко, Ф. Ростаси и Г. Видемана, X. Касами, Й. Танака, Й. Кишима и Ш. Ямане, Р.Д. Брауна и П.Б. Бамфорса [128, 129] и др.

Полученные данные об изменчивости физико-механических характеристик бетона при его влажности W= 3% и W-6% и температуре 0°С, -15°С,^150С.

А.Ф. Милованов и В.Н. Самойленко предлагают для определения физико-механических характеристик при отрицательной температуре умножать расчетные призменную прочность fcm и сопротивление бетона на растяжение на коэффициенты условий работы, соответственно, тЪз и трз, которые вычисляются по зависимостям:

где Оз - коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от проектной марки бетона по морозостойкости; tb - абсолютная величина расчетной температуры конструкции.

По мнению Р.Д. Брауна и П.Б. Бамфорса, зависимость прироста прочности от температуры в диапазоне от 0°С до -70°С и влажности выражается формулой

где са- прирост прочности (Н/мм2); 0 - температура, 0°С; т - масса влаги.

Как следует из рассмотрения формул (1.73)—(1.75), прирост прочности не зависит от исходной прочности бетона, а определяется температурой его замораживания и влажностью.

Были определены переходные коэффициенты, на которые умножались начальные значения fcm,f „ Ест для расчета физико-механических характеристик данного слоя при определенной влажности и конкретном значении температуры.

III группа данных

Для оценки НДС при ЦЗО определяли температурные напряжения и деформации в слоях в зависимости от коэффициента линейных температурных деформаций бетона ы и арматуры asl-

Коэффициент линейной температурной деформации бетона нормальной влажности oibt рекомендовано принимать равным 101СГ6 град"1 независимо от температуры охлаждения [4, 51, 140].

  • [1] группа данных Изменения температуры по слоям центрифугированного элементакольцевого сечения в течение цикла замораживания и оттаивания фиксировался хромель-копелевыми термопарами. Исследования физико-механических свойств по толщине стенки центрифугированного бетона ввиду анизотропии в радиальном направлениивыполнены по полностью равновесным диаграммам деформирования. Установлены физико-механические характеристики бетона по слоям и ихизменение при ЦЗО. Для расчета использовались данные об изменении при ЦЗО fcm и Естсерий КЦ-1 иКЦ-3 по испытаниям на осевое сжатие. Сложнее обстоитдело с корректной подстановкой в расчет данных по накоплению остаточных деформаций по слоям при деструктивном расширении бетона приЦЗО. Величина этих деформаций включает в себя и деформации от изменения кривизны призматического образца секториального сечения приводонасыщении и ЦЗО. Значения деформаций пересчитывались за вычетом вносимой погрешности. Влажность образцов определялась по слоям. Для численного эксперимента были представлены следующие авторские данные:
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >