Сопротивление керамзитофиброжелезобетонных колонн немногократно повторным нагружениям
Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом [1,2] показали, что немногократно повторные воздействия внешними нагрузками, приводят к изменению диаграмм деформирования бетона и арматуры, несущей способности, трещиностойкости и деформативности железобетонных колонн. В отличие от ранее выполненных исследований, нами основное внимание было уделено сжатым элементам из керамзитофибробетона с предварительно растянутой арматурой и со смешанным армированием.
Была проведена специальная серия опытов в которой керамзитофибробетонные колонны (гибкие и короткие) испытывались при четырех режимах нагружения. Колонны этой серии подвергались повторному сжатию до уровня Nrep/Nu=0,6 с полной разгрузкой (=0) при постоянном относительном эксцентриситете e0/h=±0,2. Колонны KK-1 и ГК-1 (контрольные) испытывались однократным ступенчатым монотонно возрастающим усилием до разрушения. Колонны КК-2 и ГК-2 после 25 циклов нагружений испытывались монотонно возрастающим усилием, приложенным в том же месте, до разрушения. Колонны КК-3 и ГК-З после повторных нагружений с эксцентриситетом e0/h=0,2, испытывались до разрушения усилием, приложенным с таким же эксцентриситетом, но другого знака. Таким образом разрушающее усилие в отличие от предыдущего случая оказалось приложенным в зоне менее нагруженной при повторном воздействии усилия. Колонны КК-4 и ГК-4 подвергались повторному нагружению сначала с эксцентриситетом одного знака, а затем - противоположного, после чего испытывались до разрушения.
Проведенные опыты показали следующее. При повторных сжимающих нагружениях и последующем сжатии до разрушения при неизменном эксцентриситете (колонны КК-2 и ГК-2) и эксплуатационных уровнях повторных нагружений (Nrep/Nu=0,5...0,6) наблюдается повышение несущей способности колонн - Nu возрастает в коротких колоннах на 17 %, а в гибких - на 8 %; разрушающий момент Мu - соответственно на 17 % и 17,5 %. Причиной этого является повышение прочности керамзитофибробетона сжатой зоны вследствие повторного сжатия невысокого уровня. Продольные деформации сжатия бетона на грани, ближайшей от линии действия усилия N, при повторных нагружениях увеличились в коротких колоннах на 27 %, а в гибких на 32 %, а на более удаленной (растянутой) грани - на 14 %. При разрушении колонн продольные деформации сжатия после повторных нагружений оказались больше, чем при однократном действии нагрузки на 6,5 % в коротких колоннах и на 9 % в гибких. Прогибы в гибких колоннах при усилии Nrep после повторных нагружений возросли на 23 %, а при усилии Nu они оказались больше, чем при однократном нагружении на 20 %.
При повторных нагружениях колонн с эксцентриситетом e0/h=0,2 и последнем нагружении до разрушения с эксцентриситетом e0/h=-0,2 сжатая при последнем нагружении грань вначале (т. е. при повторном воздействии усилия) находилась в растянутой зоне (колонны КК-3, ГК-3). При таком режиме нагружения произошло некоторое снижение прочности колонн (до 6%). Продольные деформации керамзитофибробетона растянутой при повторных нагружениях грани увеличились в коротких колоннах на 38 %, а в гибких на 34 %. На противоположной сжатой грани деформации увеличились на 18 %. При разрушении колонн продольные деформации бетона на грани, ближайшей к усилию Nu (которая подверглась ранее повторному растяжению) уменьшились в сравнении с однократным сжатием усилием Nu на 13 % в коротких колоннах и на 11,5 % в гибких. Это явилось следствием накопления остаточных деформаций при предварительном повторном растяжении этой зоны. При рассматриваемом режиме нагружения уменьшились также прогибы колонн. Так, суммарный прогиб после повторных нагружений уменьшился в сравнении с однократным за счет остаточного прогиба другого знака на 6 %.
Колонны КК-4 и ГК-4 были подвергнуты повторным нагружениям усилием Nrep, приложенным сначала с эксцентриситетом e0/h=-0,2 с таким же количеством нагружений. Таким образом при испытании колонн до разрушения усилием Nu как в сжатой, так и в растянутой зонах предварительно были сняты пластические деформации обоих знаков. Такой режим испытания незначительно сказался на несущей способности колонн - в короткой колонне КК-4 она возросла на 5 %, а в гибкой ГК-4- практически не изменилась. Продольные деформации бетона на грани, ближайшей к усилию Nrep, в короткой колонне увеличились на 25,5 %, а в гибкой на 19 %. При разрушении деформации на этой грани возросли на 10 %. Двузначное повторное нагружение незначительно повлияло на прогибы гибкой колонны - при повторных нагружениях усилием Nrep они увеличились на 9%, а при разрушающем усилии Nu - практически не изменились.
Повышение гибкости конструкций с h=7 до h=21 приводит к увеличению прогибов, степени перераспределения внутренних усилий, и, как следствие, величины bu. Вместе с тем качественное влияние режимов повторного нагружения на приращение продольных относительных деформаций крайнего сжатого волокна керамзитофибробетона в гибких колоннах оказалось аналогичным происходящему в коротких стойках.
После предварительных малоцикловых повторных нагружений с разрушением без изменения знака эксцентриситета происходит возрастание усилий, вызывающих образование трещин. Причем с увеличением гибкости с h=7 до h=21 этот эффект несколько снижался.
Отмеченное явление вызвано ростом прочности на растяжение вoлoкoн керамзитофибробетона, испытывающих предварительные повторные растягивающие нагружения. С ростом гибкости уровень предварительных растягивающих напряжений возрастает и большая часть волокон работает при высоких уровнях, вызывающих, наоборот, снижение прочности.
В колоннах КК-3 и ГК-3, испытанных после повторных малоцикловых нагружений кратковременным усилием, с изменением знака эксцентриситета относительно центра тяжести сечения усилия трещинообразования, оказались ниже соответствующих значений контрольных колонн соответственно на 10 и 9,5 %. Это происходит из-за снижения прочности на растяжение волокон керамзитофибробетона, испытывающих предварительные сжимающие напряжения.
После предварительных знакопеременных нагружений усилия трещинообразования в опытных колоннах КК-4 и ГК-4 при кратковременном нагружений до разрушения также несколько (на 8 и 2 %) снизились. Причиной этого является снижение прочности на растяжение волокон керамзитофибробетона после предварительных знакопеременных воздействий.
После повторных воздействий без изменения знака эксцентриситета ширина раскрытия трещин acrc снизилась, и, наоборот, после знакопеременных повторных нагружений и при изменении знака эксцентриситета на последнем цикле величина acrc увеличивается. Отмеченное наблюдается как в гибких, так и в коротких железобетонных стойках. С повышением гибкости конструкций ширина раскрытия трещин увеличивается.
Исследование влияния режимов повторных нагружений на свойства керамзитофиброжелезобетонных колонн, показало, что наиболее существенные изменения происходят в тех случаях, когда повторные нагружения и последующее однократное нагружение до разрушения осуществляются усилием, приложенным с однозначным эксцентриситетом. В этих случаях сжатая зона сечения при последнем нагружений до разрушения предварительно также оказывается сжатой усилием Nrep.
Анализ результатов испытания показал, что повторные нагружения оказывают существенное влияние на несущую способность сжатых керамзитофиброжелезобетонных элементов. Это влияние обусловлено изменением свойств бетона и арматуры, взаимодействия между ними, отжатием неупругих деформаций, перераспределением внутренних усилий и др. факторами. В зависимости от верхнего уровня повторных нагружений (отношения повторного усилия к разрушающему после "n" циклов нагружения-разгрузки) указанное влияние может вызвать повышение или понижение несущей способности колонн.
Колонна нагрузка керамзитофибробетонные
Рис.1 Изменение несущей способности гибких железобетонных колонн (h=20...30; e0/h=0...0,3) после 25-ти кратного загружения до уровня - сплошная линия - по опыту, пунктир по расчету с учетом рекомендуемого авторами коэффициента rip.
Степень и характер этого влияния зависят от гибкости элемента, относительного эксцентриситета продольного усилия, свойств бетона и арматуры, коэффициента армирования, режима нагружения, уровня и знака преднапряжения бетона и арматуры и др.
При рассматриваемом режиме нагружения-разгрузки, гибкости колонн h=10...30 и относительном однозначном эксцентриситете продольной силы e0/h=0...0,3, зависимость степени изменения несущей способности колонн от уровня повторного нагружения для элементов с любой комбинацией армирования может быть представлена графиком, приведенным на рис.1. Из этого графика видно, что при повышении уровня нагружений примерно до 0,65 наблюдается повышение несущей способности колонн, подвергнутых повторным нагружениям, в сравнении с испытанными однократным нагружением до разрушения. При уровне повторных нагружений более 0,7 наблюдается снижение несущей способности колонн, которое при высоких уровнях повторных нагружений может достигать 20...25 %.
Таким образом, проведенные исследования показали, что повторные нагружения оказывают существенное влияние на работу колонн и их необходимо учитывать при проектировании конструкций.
Литература
- 1. Маилян Д. Р., Ахмед Аббуд. Проектирование рациональных керамзитофибробетонных элементов со смешанным армированием. Монография, Сирия, 2010. 2. Маилян Д. Р., Ахмед Аббуд, Шилов А. В.Гибкие фиброжелезобетонные колонны. Монография, Сирия, 2008.
Похожие статьи
-
Колонны прямоугольного сечения А) Надкрановая часть крайней колонны (cечение 1-1) Колонна из тяжелого бетона класса В15, (R B =8,5МПа, R Bt =0,75МПа, Е B...
-
Колонны прямоугольного сечения А) Надкрановая часть крайней колонны (сечение I-I) Колонна из тяжелого бетона В15 (Rв = 8.5 МПа, Rвt = 0.9 МПа, Ев = 23000...
-
Определение внутренних усилий колонны от расчетных нагрузок Расчет проводим в программном комплексе "RADUGA-BETA". Расчетная схема аналогична схеме...
-
Расчет колонн Для расчета колонны на несущую способность использованы следующие данные: Железобетонная колонна сечением 400Ч300 мм; бетон тяжелый класса...
-
Рассчитывается средняя колонна подвального этажа высотой H Fl = 2,7 М . Грузовая площадь колонны Продольная сила N , действующая на колонну, определяется...
-
Двухветвевые колонны - Нагрузки и воздействия на железобетонные конструкции
А) Надкрановая часть средней колонны Колонна из тяжелого бетона класса В15, (R B =8,5МПа, R Bt =0,75МПа, Е B =24000МПа) , продольная арматура из стали...
-
Двухветвевые колонны - Проектирование железобетонного каркаса промышленного здания
А) Надкрановая часть. Колонна из тяжелого бетона класса В15, Rв = 8.5 МПа, Е = 23000 МПа, продольная арматура из стали класса А400 Rs = Rsc = 355 МПа....
-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОЛОННЫ - Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий
Класс бетона для сборных конструкций...........................В 30 Класс арматуры сборных ненапрягаемых конструкций.........А 400 Проектируемая колонна...
-
Определение усилий в колоннах, Расчет колонны - Производственное здание
Поперечная рама однопролетного здания, состоящая из двух колонн, жестко защемленных в фундаментах и шарнирно соединенных с ригелем, является однажды...
-
Бетон тяжелый класса В20; расчетное сопротивление на осевое сжатие , коэффициент условий работы бетона. Арматура: - продольная класса А400, расчетное...
-
Методика установки колонн в стаканы фундаментов
Установка колонн подземной части здания в стаканы фундаментов производится с помощью шарнирно-связевых кондукторов (РШИ), если последние применяются для...
-
Расчетную длину колонны l0 принимают по указаниям [2, п. 3.25] и равной Н. L0 = Н = 3200 мм. Для сжатых железобетонных элементов со случайными...
-
Определение нагрузок Колонны многоэтажных зданий являются, по существу, стойками многоэтажных и многопролетных рам, которые рассчитываются как...
-
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства ОБРАЗОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ТРЕЩИН В ВОСЬМИ - СВАЙНЫХ РОСТВЕРКАХ ПОД КОЛОННЫ ПРИ РАЗРУШЕНИИ...
-
Расчет по прочности колонны - Конструирование многопустотной плиты перекрытия
Расчет по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом : ,, Однако расчет сжатых элементов из бетона...
-
Опорное давление ригеля Принимаем длину опорной площадки ригеля из условия смятия бетона: Коэффициент, учитывающий неравномерность давления ригеля на...
-
Характеристики прочности бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В25: - расчетная призменная прочность бетона на сжатие: , - расчетное сопротивление...
-
Расчет подкрановой (внутренней) ветви Требуемая площадь сечения подкрановой (внутренней) ветви при, . Высота сечения ветви в пределах м, и подчиняется...
-
Монтаж легких колонн - Монтаж сборных элементов фундаментов и колонн
Монтаж легких колонн ведут в такой последовательности. В пределах монтажной зоны размещают монтажные приспособления, инструменты, геодезические приборы и...
-
Одноэтажная однопролетная рама при шарнирном сопряжении стоек с ригелями представляет собой единожды статически неопределимую систему. Расчет поперечной...
-
Опорное давление ригеля. Длина опорной площадки: Принимаем. Вылет консоли с учетом зазора 5 см составляет . Расстояние от грани колонны до силы Q : ....
-
Расчет верхней части колонны - Разработка схемы стального каркаса рамы
Расчетными усилиями M и N являются те, которые вызывают наибольшее сжатие крайнего волокна колонны в сечениях C или BC. Эти усилия будут равны: - Для...
-
Определение расчетных длин колонн Для сечений колоны (A, BA, BC, C) необходимы следующие сочетания: наибольшее сжатие внутренней ветви или волокна, если...
-
Выбор типа сечения стержня колонны Тип сечения стержня колонны выбирают в зависимости от действующей нагрузки. Колонны сквозного сечения из двух...
-
Тело фундамента рассчитывается на расчетные усилия (N, M), а основания на гормативные усилия (Nser, Mser). Усилия колонны у заделки в фундаменте: 1....
-
Опорные моменты рамы каркаса вычисляем с использованием коэффициента в приложении 11 ([1] - 747 стр.) и нагрузок из таблицы 1. Сечение колонны принимаем...
-
Расчет сопряжения верхней части колонны с нижней - Разработка схемы стального каркаса рамы
Расчет сводится к тому, чтобы установить основные размеры подкрановой траверсы и толщины сварных швов. Расчетной схемой траверсы является балка на двух...
-
Расчет цементирования одной из обсадных колонн - Проект крепления скважины
Таблица № 14. Исходные данные для расчета. Параметры Условное Обозначение № обсадной колонны 1 2 3 4 Диаметр обсадной колонны, мм 426 324 245 168...
-
Фундаменты под сборные железобетонные колонны - Основы строительства
Под сборные железобетонные колонны применяют железобетонные сборные или монолитные фундаменты типа стакана. Сборные фундаменты могут состоять из одного...
-
План работ по подготовке ствола скважины к спуску обсадных труб Порядок проведения подготовки стволаопределяется требованием, обеспечивающим качество и...
-
Выбор типов обсадных труб для обсадных колонн - Проект крепления скважины
Расчет глубины спуска кондуктора (расчетный и графический вариант). Расчетный вариант Минимально необходимая глубина спуска кондуктора определяется из...
-
Расчет верхней части колонны - Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания
Рассчитать верхнюю часть колонны при следующих исходных данных: (); Расчетные усилия (сечение С) (сечение Вс) М = -965,5 кН*м М = 265,3 кН*м N = 1024,2...
-
Расчет стоек производится на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок (см. рисунок). Предварительный подбор сечения колонны Задаются...
-
Расчет и конструирование оголовка колонны - Расчет технологической площадки
При опирании главных балок на колонну сверху оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны....
-
Фахверковые колонны - Разработка генплана
Схема фахверка определяется местом расположения стен здания - наружные или внутренние, торцевые, поперечные или продольные; материалом стен; конструкцией...
-
№ Наименование нагрузки Норма-тивное значение кН/м2 F N Расчетное значение, кН/м2 Постоянная нагрузка 1 Двуслойная кровля "Техноэласт" 0,15 1,35 0,95...
-
Таблица. Комбинация усилий M, N и Q от колонны по оси А Случай расчета Первая Вторая Третья N M Q N M Q N M Q Основание 638,01 -204,56 -27,53 558,01...
-
В следствии того, что колонна в данном здании работает при малых эксцентриситетах, то принимаем сухой стык с торцевыми листами и центрирующей прокладкой,...
-
Контроль качества - Изготовление железобетонных колонн
При поступлении колонн на строительную площадку необходимо выполнить следующие операции входного контроля: - проверку наличия сопроводительного документа...
-
При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом расстоянии от торцов. Тогда в сечении колонны под подкладками и в середине пролета...
Сопротивление керамзитофиброжелезобетонных колонн немногократно повторным нагружениям