Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований 15
1.1. Сталежелезобетонные изгибаемые конструкции, применяемые в гражданском строительстве. 15
1.2. Анализ существующих экспериментальных исследований ста-лежелезобетонных конструкций при различных режимах нагру-жения . 27
1.2.1. Экспериментальные исследования сталежелезобетонных изгибаемых элементов на кратковременные нагружения. 27
1.2.2. Анализ экспериментальных исследований анкерных устройств сталежелезобетонных изгибаемых элементов. 34
1.2.3. Анализ экспериментальных исследований выносливости бетона и стали, металлических и железобетонных конструкций. 46
1.2.3.1. Изучение выносливости и деформативности бетона при малоцикловых нагружениях. 46
1.2.3.2. Исследования малоцикловой выносливости стали и металлических конструкций. 49
1.2.3.3. Исследования железобетонных элементов на малоцикловые на-гружения и расчет железобетонных изгибаемых элементов на выносливость. 53
1.3. Анализ существующих методов расчета сталежелезобетонных конструкций. 57
1.3.1. Методы расчета сталежелезобетонных конструкций при статических кратковременных, длительных и циклических нагружениях; нормативная база по их проектированию: 58
а) СТО 0047-2005 «Перекрытия сталежелезобетонные с моно литной плитой по стальному профилированному настилу. Расчет и проектирование»;
б) СП 35.13330.2011. «Мосты и трубы»;
в) РСН 64-88. «Проектирование сталежелезобетонных перекры- тий промышленных зданий»;
г) EN 1992- Еврокод 2 «Проектирование сталежелезобетонных конструкций».
1.3.2. Методы расчета анкерных устройств объединения сталежелезо-бетонных изгибаемых конструкций. 69
1.3.3. Методы расчета сборно-монолитных железобетонных конструкций на длительные нагружения. 74
1.4. Выводы по I главе. 78
1.5. Цели и задачи исследований. 80
Глава 2. Анализ напряженно-деформированного состоя ния, разработка методов расчета прочности и малоцик ловой выносливости сталежелезобетонных изгибаемых элементов при однократном и длительном статическом и малоцикловом нагружениях. учет пространственной работы, доэксплуатационных напряжений 82
2.1. Анализ напряженно-деформированного состояния нормальных сечений сталежелезобетонных изгибаемых элементов. 82
2.2. Анализ напряженно-деформированного состояния контактного шва сталежелезобетонного изгибаемого элемента . 88
2.2.1. Исследование деформативности и сопротивляемости сдвигу контактного шва «сталь-бетон» 88
2.2.1.1. Работа анкерного стержня в бетонном массиве. 91
2.2.1.2. Коэффициент постели бетонного основания. 92
2.2.1.3. Зона активного деформирования бетона под анкером. 94
2.2.2. Оценка несущей способности и доли участия анкерного стерж ня и бетона в восприятии сдвигающих усилий. 95
2.2.2.1. Усилие воспринимаемое бетонным основанием. 96
2.2.2.2. Усилие воспринимаемое анкерным стержнем. 96
2.2.2.3. Несущая способность контактного шва при разных видах разрушения. 98
2.2.2.4. Определение сдвигающих усилий по контакту «сталь-бетон» сталежелезобетонных изгибаемых элементов. 99
2.2.2.5. Условия прочности контактного шва. 104
2.2.3. Дополнительные напряжения и усилия возникающие при режимном нагружении. 105
2.3. Метод расчёта прочности и малоцикловой выносливости нормальных сечений на основе аналитических диаграмм деформи рования бетона и стали 111
2.3.1. Общие физические соотношения для расчёта прочности и малоцикловой выносливости нормальных сечений без учёта податливости соединения. 111
2.3.2. Общие физические соотношения для расчёта прочности и малоцикловой выносливости нормальных сечений с учётом податливости соединения. 117
2.3.3. Аналитические зависимости для описания диаграмм деформирования бетона. 123
2.3.4. Аналитические зависимости для описания диаграмм деформирования стали. 127
2.3.5. Напряженно-деформированное состояние сталежелезобетонно-го элемента от длительного действия нагрузок. 129
2.4. Расчет прочности сталежелезобетонных конструкций с учетом пространственной работы плиты. 133
2.4.1 Принятые предпосылки и постановки задачи. 133
2.4.2. Уравнение изгиба сталежелезобетонной плиты, подкрепленной стальными балками. 135
2.4.3. Решение дифференциальных уравнений методом конечных разностей. 143
2.5. Численные исследования сталежелезобетонных конструкций. 146
2.5.1. Численные исследования сталежелезобетонных балок на кратковременные нагружения. 147
2.5.2. Численные исследования пространственной работы сталежеле-зобетонных перекрытий. 151
2.6. Учет начальных деформаций и напряжений, возникающих на этапе возведения, в расчетах изгибаемых сталежелезобетонных конструкций. 158
2.6.1. Учет усадки бетона. 158
2.6.2. Напряженно-деформированное состояние составного сечения до приложение внешних нагрузок. 162
2.6.3. Расчетные выражения для определения прочности сталежеле-зобетонных элементов на эксплуатационные нагрузки, при учете доэксплуатационных напряжений. 164
Глава 3. Инженерные методы оценки прочности и мало цикловой выносливости сталежелезобетонных балок, прочности с учетом пространственной работы в составе перекрытия. выбор рациональных параметров несущих элементов сталежелезобетонного перекрытия 166
3.1. Расчеты прочности и малоцикловой выносливости по нормаль
ным сечениям сталежелезобетонных изгибаемых элементов. 166
3.1.1. Основные предпосылки расчета. 166
3.1.2. Расчеты прочности и малоцикловой выносливости нормальных сечений без учета податливости контакта . 169
3.1.3. Расчеты прочности и малоцикловой выносливости нормальных сечений с учетом податливости контакта. 172
3.2. Выбор рациональных параметров несущих элементов сталеже-лезобетонного перекрытия. 175
3.2.1. Исследование изменения напряженно-деформированного состояния сталежелезобетонных балок при вариации прочностных параметров нормального сечения. 175
3.2.2. Выявление рационального шага стальных балок – ребер стале-железобетонного перекрытия. 182
Глава 4. Экспериментальные исследования сталежелезо-бетонных конструкций 185
4.1. Технология изготовления, характеристики опытных образцов балок, призм, фрагментов перекрытий. 185
4.2. Методика испытания сталежелезобетонных элементов на действие кратковременной статической нагрузки. 201
4.2.1. Испытания сталежелезобетонных балок на изгиб. 201
4.2.2. Испытание сталежелезобетонных призм. 206
4.3. Методика испытания сталежелезобетонных элементов на действие малоцикловой нагрузки. 209
4.4. Методика испытания сталежелезобетонных элементов на действие длительных нагрузок . 214
4.5. Методика экспериментальных исследований пространственной работы сталежелезобетонных конструкций. 216
4.6. Методика экспериментальных исследований определения начальных деформаций и напряжений (доэксплуатационного напряженно-деформированного состояния) на стадии возведения сталежелезобетонного перекрытия. 221
4.7. Результаты экспериментальных исследований прочности ста-лежелезобетонных балок при однократном статическом нагружении. 224
4.8. Результаты экспериментальных исследований малоцикловой выносливости сталежелезобетонных балок. 242
4.8.1. Статические кратковременные испытания. 242
4.9. Результаты экспериментальных исследований сталежелезобе-тонных балок при длительном статическом нагружении. 247
4.10. Результаты экспериментальных исследований модели и фрагмента сталежелезобетонных перекрытий. Пространственная работа плиты. 251
4.10.1. Результаты испытаний модели сталежелезобетонного перекры-
4.10.2. Результаты испытаний фрагмента сталежелезобетонного перекрытия в натуральную величину. 255
4.10.3. Экспериментальные исследования пространственной работы плиты. 258
4.11. Результаты исследований податливости контакта слоев. 267
4.11.1. Изучение деформативности и прочности призм на действие статической нагрузки. 267
4.11.2. Результаты исследований сдвига слоев на моделях балок при кратковременных нагрузках. 278
4.11.3. Результаты исследований сталежелезобетонных элементов при малоцикловых нагружениях. 281
4.12. Результаты исследований доэксплуатационного напряженно-деформированного состояния сталежелезобетонной конструкции. 288
Глава 5. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований. оценка достоверности предлагаемых методов расчета 292
5.1. Сопоставления теоретических результатов с данными испыта ний натурных образцов. 292
5.1.1. Сравнения с данными испытаний сталежелезобетонных балок на кратковременные нагружения. 293
5.1.2. Сравнения с данными испытаний сталежелезобетонных балок на циклические нагружения. 298
5.1.3. Сравнения с данными испытаний сталежелезобетонных балок на длительные нагружения. 301
5.1.4. Сравнения с данными испытаний фрагмента сталежелезобетон-ного перекрытия в натуральную величину. 302
5.2. Сопоставления теоретических результатов с данными численных экспериментов. 305
5.2.1. Сравнения с данными численных экспериментов сталежелезо-бетонных балок. 306
5.2.2. Сравнения с данными численных экспериментов модели фраг
мента сталежелезобетонного перекрытия. 307
Общие выводы 308
Список использованной литературы
