Створення розрахункових моделей будівельних конструкцій при врахуванні реологічних властивостей залізобетону

Abstract

Дисертація присвячена розробці методики розрахунку залізобетонних конструкцій на основі подвійного степеневого закону, із врахуванням впливу фізичної нелінійності та реологічних властивостей бетону, а також, із врахуванням впливу зміни температури оточуючого середовища та при розрахунку на вогнестійкість. Розроблена універсальна методика для чисельного розрахунку залізобетонних елементів конструкцій, що дозволяє врахувати вплив зміни температури в перерізі елементів на зниження механічних та деформаційних властивостей матеріалів. Також, розроблено алгоритм визначення деформацій конструкції із врахуванням виникнення деформацій повзучості на основі подвійного степеневого закону. Вдосконалено алгоритм визначення функції повзучості при врахуванні впливу зміни температури оточуючого середовища. Отримані рівняння і розроблена методика розрахунку плит перекриття при впливі температурних факторів, та із врахуванням в’язкопружнопластичності бетону. Набула подальшого розвитку математична модель, що дозволяє врахувати зміну температури навколишнього середовища та її вплив на розвиток нелінійних деформацій, із врахуванням зниження міцнісних та деформаційних характеристик матеріалу. Запропоновану методику можна використовувати при проектуванні будівель та споруд, в яких можуть проявлятися деформації повзучості. Виконані чисельні експерименти дозволяють визначити небезпечні фактори, що характеризують можливу зміну умов експлуатації будівлі (збільшення пластичних деформацій або високотемпературні впливи тощо). Наведені алгоритми розрахунку конструкції можуть бути використані при повторному перерахунку будівель та споруд, що зазнали вогневого впливу. Результати дослідження можна використовувати при удосконаленні стандартів у рамках забезпечення конструктивної безпеки будівель та споруд у випадку впливу високих або підвищених температур.

Диссертация посвящена разработке методики расчета железобетонных конструкций на основе двойного степенного закона, с учетом влияния физической нелинейности и реологических свойств бетона, а также с учетом влияния изменения температуры окружающей среды и при расчете на огнестойкость. Разработана универсальная методика для численного расчета железобетонных элементов конструкций позволяет учесть влияние изменения температуры в сечении элементов на снижение механических и деформационных свойств. Также, разработан алгоритм определения деформаций конструкции с учетом возникновения деформаций ползучести на основе двойного степенного закона. Усовершенствован алгоритм определения функции ползучести при учете влияния изменения температуры окружающей среды. Полученные уравнения и разработана методика расчета плит перекрытия при воздействии температурных факторов, и с учетом вязкоупругопластичности бетона. Получила дальнейшее развитие математическая модель, позволяющая учесть изменение температуры окружающей среды и ее влияние на развитие нелинейных деформаций, с учетом снижения прочностных и деформационных характеристик материала. Предложенную методику можно использовать при проектировании зданий и сооружений, в которых могут проявляться деформации ползучести. Выполнены многочисленные эксперименты позволяют определить опасные факторы, характеризующие возможную смену условий эксплуатации здания (увеличение пластических деформаций или высокотемпературные воздействия и т.д.). Приведенные алгоритмы расчета конструкции могут быть использованы при повторном пересчете зданий и сооружений, подвергшихся огневому воздействию. Результаты исследования можно использовать при усовершенствовании стандартов в рамках обеспечения конструктивной безопасности зданий и сооружений в случае воздействия высоких или повышенных температур.

The consideration of rheological properties of concrete is one of the most important stages in ensuring the long-term and safe operation of buildings and structures. Rheological properties include shrinkage, swelling, creep and relaxation. Within the dissertation, the phenomenon of creep is investigated. Creep is temperate deformation of the body under the action of constant load. The property of creep is characterized for a lot of materials. Real buildings are often subjected to variable loads that cause instant elastic and plastic deformation, as well as creep. In order to study the motion of the material in creep, ordinary devices of a continuous medium mechanical are used. That is, they are introduced the tensor of voltage, deformation and rapid deformation. In the general case, the displacement of the points of the body may be significant in comparison with its original dimensions. In this case, its deformation must be described by means of the final deformation tensor, and at the deformed body surface must also be given by the corresponding boundary conditions. An important property of concrete is that when the temperature of the surrounding environment increases, the modulus of elasticity of the material decreases. It’s possible to take into account the decrease in the elasticity modulus by using the lowering coefficients. But all construction documents say that full calculation and analysis of structures should be done not only with taking into account the lowering coefficients, but also the coefficients that will take into account the effect of creep, depending on the temperature change. In the work, the calculation methodology for reinforced concrete structures is represented. The methodology is developed on the basis of a double power law, taking into account the influence of high temperatures and the calculation on fire resistance, as well as taking into account the influence of physical nonlinearity and rheological properties of concrete.