Деформирование арматуры в железобетонных конструкциях при многостержневом

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТРАНСПОРТА»
РУТ (МИИТ)
Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»

Направление подготовки 08.04.01 «Строительство»
Направленность (магистерская программа) «Промышленное и гражданское строительство»

Обучающийся: Радченкова Наталья Леонидовна
Научный руководитель : Шавыкина Марина Витальевна,
канд. техн. наук, доцент

Москва 2019

железобетонных конструкций, прочность стержней различна и находится выше нормируемых значений.
Снижение

расхода стали

1

Выявление резервов несущей способности

2

Повышение надёжности работы конструкций

3

Однако эти резервы в расчёте не используются, хотя их учёт привёл бы к ряду положительных эффектов:

способности и надёжности арматуры со случайными свойствами при многостержневом армировании

на основе более полного использования её прочностных и деформативных свойств при воздействии нагрузок.
Задачи работы:
Провести анализ механизма поведения арматурных стержней под воздействием нагрузок на основе вероятностной модели сопротивления разрушению и деформированию многоэлементной арматуры со случайными свойствами.
Определить вероятностные характеристики распределения равномерного относительного удлинения многостержневой арматуры в зависимости от числа стержней в опасном сечении.
Выполнить расчёт вероятности безопасной работы монолитного железобетонного перекрытия с многостержневой арматурой при аварийном разрушении нижележащей колонны.

с многоэлементной арматурой усилия в отдельных стержнях в предельном состоянии

не одинаковы и зависят от разброса прочностных и деформативных свойств арматуры. В трудах научной школы профессора В.П. Чиркова назначение расчётных сопротивлений предложено осуществлять с учётом разброса случайных параметров.

среднее значение и среднеквадратическое отклонение прочности арматуры при испытании одиночных стержней.

Коэффициент вариации распределения прочности многоэлементной арматуры:

число арматурных стержней;

где V1 – коэффициент вариации, полученный при стандартном испытании (n = 1)

Расчётное и нормативное сопротивление многоэлементной арматуры:

или в относительном виде:

Функции, учитывающие повышение расчётного и нормативного сопротивлений многоэлементной арматуры:

2019
Увеличение числа элементов (проволок или стержней) приводит к повышению расчётных

сопротивлений арматуры, так как её работа приближается к работе системы с параллельным соединением элементов.

Расчётное сопротивление многоэлементной арматуры для различного количества стержней

Примечание. Значение расчетных сопротивлений не должно превышать браковочных минимумов, установленных для арматурных сталей.

попадает в железобетонную конструкцию, как правило, из одной партии металла,

поставленной на завод железобетонных изделий или строительную площадку.
Поэтому в расчетах прочности многоэлементной арматуры следует применять партионный коэффициент вариации V1, полученный для внутриплавочного рассеивания прочности арматуры.

1 – при V1 = 0,02
2 – при V1 = 0,04
3 – при V1 = 0,06

На основе анализа статистической информации установлено, что партионный коэффициент вариации V1 в 1,5-2,0 раза меньше коэффициента вариации прочности арматуры в генеральной совокупности.

фундамента
Вывод: рассмотрение арматуры фундамента как многоэлементной системы со случайными свойствами,

приводит к уменьшению расхода стали и увеличению прочности на 10-12%.

1 – расчёт по нормативной методике;
2 – расчёт по методике В.П. Чиркова

работы многоэлементной арматуры необходимо, чтобы стержни имели достаточное равномерное удлинение.
При

отказе конструкции вначале происходит разрыв арматурного стержня, обладающего наименьшей растяжимостью.
В этот момент относительные деформации р остальных стержней будут меньше значений, полученных при испытаниях отдельной арматуры. При учёте этого фактора плотность распределения сдвигается влево.

- - - - без учёта деформаций арматурных
элементов при отказе;
____ с учётом деформаций арматурных
элементов при отказе

характеристик относительных равномерных деформаций одиночных стержней арматуры к соответствующим характеристикам

многоэлементной арматуры осуществляется на основе применения положений теории вероятностей – теоремы о распределении минимумов нескольких случайных величин.

Среднее значение и дисперсия равномерных относительных деформаций многоэлементной арматуры при нормальном законе распределения:

Математическое ожидание и дисперсия :

плотность распределения предельных равномерных относительных деформаций при испытании одиночных стержней арматуры.

Функция и плотность распределения минимумов относительных деформаций многоэлементной арматуры:

число арматурных стержней;

2019

А500С
Арматура класса А400
соответственно равномерные и измеренные на базе 5 диаметров

относительные деформации арматуры после разрыва

Номер источника в таблице

класса А400

класса А500С

нижерасположенной колонны бетон плиты и ригеля перекрытия выходит из строя

и нагрузка воспринимается стержнями стальной арматуры, работающими как гибкие пологие нити.

Оценку надёжности работы конструкции при её работе как вантовой системы предлагается осуществлять с использованием характеристики безопасности:

Уровень надёжности:

математическое ожидание и дисперсия предельной нагрузки, выдерживаемой многоэлементной арматурой в составе перекрытия;
математическое ожидание и дисперсия приведенной нагрузки на перекрытие;
характеристика безопасности, соответствующая нормативному значению надёжности Pn:

где Ф() – интеграл вероятностей:

где

неповреждённых элементов :
или
где К представляет собой коэффициент запаса:
коэффициенты вариации несущей

способности многоэлементной арматуры и нагрузки

способности определяется благодаря учёту развития пластических деформаций в многоэлементной арматуре

после полного разрушения бетона и перехода к работе перекрытия как вантовой системы.

Условие отсутствия разрыва арматуры:

Математическое ожидание и дисперсия предельной нагрузки, выдерживаемой арматурой:

математическое ожидание и дисперсия растягивающих усилий в ригеле и плите перекрытия вдоль оси ОХ;
математическое ожидание и дисперсия предельного (расчетного) прогиба над разрушенной колонной.

Математическое ожидание и дисперсия прогиба над разрушенной колонной:

среднее значение предельных равномерных относительных деформаций арматуры.

и дисперсия максимального перемещения узла над разрушенной колонной:
Математическое ожидание и

дисперсия приведенной нагрузки на ригели и плиту перекрытия:

Математическое ожидание и дисперсия растягивающих усилий в ригеле и плите перекрытия вдоль оси ОХ:

10 шт.

принятой методике:
Расчёт по нормативной методике:
Вывод: при применении данной методики вероятность

отказа снижается в среднем в 2 раза

новизна:
Определены вероятностные характеристики распределения равномерного относительного удлинения многостержневой арматуры в

зависимости от числа стержней в опасном сечении.
Предложен расчёт вероятности безопасной работы монолитного железобетонного перекрытия с многостержневой арматурой при аварийном разрушении нижележащей колонны.
Практическая значимость:
Выявление резервов несущей способности железобетонных конструкций с многостержневым армированием.
Повышение расчётных сопротивлений многостержневой арматуры на 5…10%, что позволяет снизить её расход.
Повышение надёжности работы железобетонных конструкций с многостержневым армированием при аварийных воздействиях.