Доклад на защите
Здравствуйте, уважаемые члены государственной аттестационной комиссии, представляю Вашему вниманию магистерскую диссертацию на тему «Напряженно-деформированное состояние контактной зоны многослойных железобетонных конструкций ».
Слайд 1
Решение проблемы энергосбережения зданий предусматривает существенное повышение теплозащитных качеств ограждающих конструкций. Эффективным конструктивным решением являются трёхслойные стеновые панели с наружными слоями из тяжёлого бетона и внутренним утепляющим слоем из лёгкого конструкционно-изоляционного бетона, обеспечивающего связь между наружными слоями. Это устраняет необходимость установки в панелях гибких и жёстких связей, подверженных повышенной коррозии, а также существенно упрощает технологию их изготовления. Однако широкому применению данного конструктивного решения препятствует недостаточная разработанность методики учёта физико-механических свойств контактной зоны двух бетонов, резко отличающихся по прочности и деформативности.
Слайд 2
Аналогичные затруднения возникают при расчёте сборно-монолитных конструкций, образуемых при усилении методом наращивания, подращивания, созданием рубашек, обойм и другими приёмами, ведущими к нарушению однородности структуры сечения. В таких конструкциях нарушается совместное деформирование слоёв из различных бетонов, что следует учитывать расчётом.
Слайд 3
Целью данной работы является исследование деформирования и трещиностойкости контактной зоны двух бетонов в многослойных бетонных и железобетонных конструкциях, и разработка на этой основе рекомендаций по расчету составных и слоистых конструкций.
Слайд 4
В качестве экспериментальной базы исследования были выбраны результаты проведенных в Курске испытаний трех серий специально разработанных опытных образцов в виде двух- и трёхэлементных балок, а также двухслойных панелей. Все образцы состояли из двух классов бетона: тяжелого В20 и лёгкого В5.
Слайд 5
Двухэлементные балки первой серии испытывались с целью определения сопротивления контактных зон двух бетонов по плоскости нормального отрыва, вызванного растяжением при изгибе. В результате было установлено, что сопротивление контактной зоны отрыву в среднем на 30% меньше, чем сопротивление растяжению менее прочного лёгкого бетона, образующего контакт.
Слайд 6
Трехэлементные балки второй серии испытывались с целью определения модуля сдвига пограничного слоя. Они также были рассчитаны методом конечных элементов с использованием программного комплекса ЛИРА. Работа шва сдвига в расчете не учитывалась.
Слайд 7
Сравнение такого расчета с результатами эксперимента показало, что опытные значения деформаций сдвига больше расчетных, а сдвигающие силы, соответствующие трещинообразованию, меньше определяемых без учета индивидуальных свойств пограничного слоя. Кроме того, полученное в эксперименте среднее значение модуля сдвига шва по контакту двух бетонов оказалось ниже на 40%, чем у лёгкого бетона, образующего контакт. Таким образом, детальный анализ результатов экспериментов показал необходимость учета физических свойств пограничного слоя при расчете составных конструкций.
Слайд 8
Построение расчетной модели составной конструкции базируется на использовании общих гипотез теории составных стержней Ржаницына, а также на предпосылках, заложенных в работах Федорова, Баширова, Владимира и Виталия Ивановича Колчуновых. Основой метода является многоуровневая дискретизация расчётных схем, а также разделение сложного напряженного состояния на простейшие силовые факторы.
Слайд 9
Однако в существующих исследованиях мало внимания уделяется учёту влияния на жесткость шва фактической толщины пограничного слоя. Она определялась по результатам численных исследований, исходя из характерного отклонения деформаций (градиенту) от гипотезы плоских сечений.
Слайд 10
Установлено, что толщина пограничного слоя практически не зависит от вида напряженного состояния в нем, а основными факторами, определяющими данную величину, являются отношение модулей упругости материалов и длина контактной зоны.
Слайд 11
Используя полученные данные, были предложены функциональные зависимости для определения толщины пограничного слоя, а также для коэффициента жёсткости шва. Составляющая пограничного слоя для материала с меньшим модулем деформаций имеет б о льшую толщину.
Слайд 12
Для количественной оценки картины касательных напряжений в контактной зоне двух бетонов был выделен характерный периодически повторяющийся фрагмент, разделенный швом сдвига и работающий в условиях внецентренного сжатия.
Слайд 13
Для аппроксимации эпюры касательных напряжений в шве сдвига была принята квадратная парабола, значения констант А, В, С определялись на энергетической основе с использованием метода Ритца-Тимошенко.
Слайд 14
Трещины в контактном шве образуются после того как максимальные касательные напряжения превысят сопротивление шва сдвигу. Вначале трещина образуется в лёгком бетоне. Образование трещины с противоположной стороны шва приводит к разрушению элемента от сдвига. Данные соображения позволили установить критерий разрушения и из решения квадратного уравнения определить координаты начала и конца трещины – l 1 и l 2.
Слайд 15
Образование трещины сокращает длину пограничного слоя, что приводит к перераспределению касательных напряжений и наполнению эпюры. По новой длине шва корректируется функция распределения касательных напряжений путём уточнения констант А, В, С, и вновь проверяется условие прочности.
Слайд 16
Для проверки эффективности разработанного расчётного аппарата были проведены численные исследования напряженно-деформированного состояния и трещиностойкости двухслойных панелей, работающих под действием сдвигающих усилий.
Слайд 17
Полученные значения относительного сдвига свидетельствуют о хорошей качественной и количественной сходимости результатов с данными испытаний образцов третьей серии.
Слайд 18
Таким образом, разработанная методика и результаты численного анализа позволили определить размеры пограничного слоя, его податливость сдвигу, выявить закономерности распределения сдвигающих усилий по длине, а также оценить несущую способность шва после образования трещины.
Слайд 19
Учёт прогнозируемых физико-механических свойств контактной зоны обеспечит надёжную теоретическую основу для рационального проектирования составных и слоистых железобетонных конструкций.
Результаты проведенных исследований докладывались на двух конференциях, имеются публикации и диплом участника.
На этом мой доклад закончен. Благодарю за внимание.